学校：山东科技大学班级：硕研11-4班学号：2011020416 姓名：冀婷婷
海洋遥感卫星发展
摘要：本文对国内外海洋遥感卫星发展历程作了简单介绍，并对我国“海洋一号”“海洋二号”“海洋三号”卫星各自主要任务作了说明。介绍了近年来我国在海洋遥感应用工程技术方面的取得的新进展，及在业务化应用方面生产的系列化产品。并对我国海洋遥感定量化研究的发展作了分析和展望。
关键字：海洋遥感，卫星，发展
Abstract:
This paper introduces the development of ocean remote sensing on domestically and abroad. Then it gives an brief introduce to the satellite HY-1,HY-2 and HY-3. With the aim of operational service, several kinds of ocean remote sensing monitoring systems have been developed. The paper also prospected the development of ocean remote sensing.
Key words: ocean remote sensing; satellite; development
1.前言
海洋卫星，是用于海洋水色，海面温度，海冰，海流，海平面高度等的观测，为海洋和海洋生物资源开放利用、海洋环境监测、海洋科学研究等领域服务而设计发射的一种人造地球卫星。
水色卫星，是指专门为进行海洋光学遥感而发射的卫星，如美国在1997年发射的SeaStar就是仅载有“宽视场水色扫描仪”(SeaWiFS)的水色卫星。
专门的水色卫星平台很少，多数是搭载有水色遥感器的多遥感器卫星平台。
2.国内外海洋卫星发展现状
国内外已发射的海洋卫星按用途分，海洋卫星可分为海洋水色卫星、海洋动力环境卫星和海洋综合探测卫星。
2.1国外发展状况
海洋水色卫星方面，美国1978 年发射的Nimbus- 7卫星上载有沿岸带水色扫描仪( CZCS)和多波段微波扫描辐射计( SMMR ) , 为首次搭载试验的海洋专用遥感器。Nimbus-7 从1978 年10月~1986年6月实际有效运行了7年半, 向地面发回大量有关海洋水色的资料, 验证了星载水色遥感测量、估算全球海洋有机碳和初
级生产力的设想。美国1978年6月22日发射世界上第一颗海洋卫星Seasat-A。1997年8月1日，美国航天局发射了世界上第一颗专用海洋水色卫星SeaStar/SeaWiFS。1999年12月18日,美国第一颗EOS/MODIS发射成功。1999年1月27日，中国台湾省委托美国研制并发射一颗低轨道（600km）水色卫星ROCSAT-1。2002年3月1日欧空局发射ENVISAT/MERIS，提供更高分辨率的图象来研究海洋的变化。
海洋动力环境卫星是对海面风场、海面高度、浪场、流场以及温度场等协动力环境要素探测的卫星，有效载荷通常是微波散射计、微波辐射计、雷达高度计等，并具有多种模式和多种分辨率。通过多种重要动力参数, 掌握灾害性海况预报, 为国民经济建设和国防建设服务, 为海洋科学研究提供实测数据。
目前世界上海洋动力环境卫星有“欧洲遥感卫星”（ERS）系列，第1 颗ERS －1 卫星于1991年7月发射运行到2000年8月(后3 年为断续运行)，ERS-1卫星，星上装有微波散射计、雷达高度计和微波辐射计等遥感器，主要目的是开展卫星测量海洋动力基本要素，为用户进行业务服务及为世界大洋合作研究项目提供业务服务参数（包括海面风场、大地水准面、海洋重力场、极地海冰的面积、边界线、海况、风速、海面温度和水气等）。第2 颗ERS－2 于1995 年4 月发射，到2002 年3 月失效，后继卫星环境卫星－1（ENVISAT－1）于2002 年3 月28 日发射。2012年5月9日欧洲航天局宣布运行10年的环境观测卫星ENVISAT-1正式“退休”。欧空局新一代地球观测卫星“哨兵—1”将于2013年发射。
海洋综合探测卫星方面，1992年美国和法国联合发射TOPEX/Poseidon卫星。星上载有一台美国NASA的TOPEX双频高度计和一台法国CNES的Poseidon高度计，用于探测大洋环流、海况、极地海冰，研究这些因素对全球气候变化的影响。TOPEX/Poseidon高度计的运行结果表明其测高精度达到2cm。
JASON-1星是TOPEX/Poseidon的一颗后继卫星，主要任务目标是精确的测量世界海洋地形图。该星装有高精度雷达高度计、微波辐射计、DORIS接收机、激光反射器、GPS接收机等，其中雷达高度计测量误差约2.5cm。
2.2中国海洋卫星发展现状
2002年5月15日9时50分，中国第一颗海洋卫星（“海洋一号A”）发射升空,2002年12月12日“海洋一号A”卫星(HY - 1A)数据正式对外分发。2007
年4月11日11时27分，装备更为精良的“海洋一号B”卫星(HY - 1B)成功发射升空。2011年8月16日6时57分，将中国第一颗海洋动力环境监测卫星“海洋二号”(HY-2)成功送入太空,2012年4月1日“海洋二号”卫星(HY-2)数据产品正式对外发布。
海洋水色环境（海洋一号，HY-1）卫星系列用于获取我国近海和全球海洋水色水温及海岸带动态变化信息，遥感载荷为海洋水色扫描仪和海岸带成像仪。主要用于获取黄色物质、悬浮物质、叶绿素浓度、海面温度等我国近海及全球水色水温等低分辨率光学遥感资料, 为近海和全球的水色环境变化监测提供技术手段。主要目的是: 掌握海洋初级生产力分布、海洋渔业环境质量等, 为海洋生物资源合理开发与利用提供科学依据; 监测富营养、热污染、海冰冰情等,为海洋环境监测、环境保护、管理执法提供信息。
海洋动力环境（海洋二号，HY-2）卫星系列用于全天时、全天候获取海面风速与风向、有效波高、海面高度、重力场、大洋环流和海面温度等低分辨率遥感数据, 为近海和全球的动力环境变化监测提供技术手段。HY - 2系列卫星主要目的是: 实时获得全球海洋表面风场,得到全球海洋上的风矢量场和表面风应力数据, 为海洋环境预报提供准确的初场和表面驱动力; 获取全球海洋地形数据, 提供海面动力拓扑基本环境参量; 掌握全球海面温度场和极地冰盖的变异, 提高我国对全球变化预测和长期气候预报的准确性。遥感载荷包括微波散射计、雷达高度计和微波辐射计等。
海洋雷达（海洋三号，HY-3）卫星系列用于全天时、全天候探测海上目标和对海洋环境进行实时监测，获取海洋浪场、海面风速场、内波、海冰和溢油等信息。为国家海洋执法监察、海洋权益维护提供信息服务和技术支撑保障。相对于海洋一号和二号系列来讲，海洋三号卫星系列是一种综合卫星，遥感载荷为多极化多模式合成孔径雷达，可以获取时间同步的海洋水色和动力环境信息，每天在运行时间上，与前两类卫星错开以实现互补，实现对海洋环境的动态监测。3.我国海洋遥感应用化产品
3.1 海水透明度反演
海水透明度是描述海水光学特性的传统参数，也是最早的水光学现场调查参数。海水透明度与水体中悬浮物、叶绿素、黄色物质的含量和成分密切相关，
它是研究水团、流系，水质监测及海洋初级生产力的重要参数。利用该海水透明度遥感反演模式和SeaWiFS，HY-1A卫星遥感数据，制作中国邻近海域多年的海水透明度遥感产品，对中国邻近海域透明度时空变化规律的遥感分析。
3.2 海洋初级生产力反演
海洋初级生产力即海洋浮游植物光合作用的速率，对深刻理解和研究海洋生态系统、碳循环及认识海洋在全球气候变化中的作用等方面具有重要意义。相对于传统的黑白瓶培养法，遥感方法具有大面积同步、高频度动态观测的优势。利用叶绿素浓度、海水透明度和光合作用有效辐射率等数据，建立适合我国海区特点的初级生产力遥感模型。应用于我国海洋水色卫星HY-1A的COCTS遥感数据，获得中国海区初级生产力的遥感分布图。
3.3 微波辐射计海温反演
利用被动微波辐射计测量海面亮温, 得到高精度、长时间系列的海面温度, 为渔场预报、气候预测和全球变化如厄尔尼诺现象等服务。探测全球大洋环流、极地冰盖的整体特征及变异, 为全球变化研究和长期气候预报服务。
3.4 海面风场监测
海面风场监测海面风速和风向的常规监测方法是布设浮标和走航调查，但收集的数据有限。卫星测量优点是可实现大面积的同步测量，这是常规手段所无法比拟的。微波散射计测风已比较成熟，反演精度达：风速2m/s，风向±20°。微波散射计除了要保证精度以外，还要全球覆盖，覆盖周期1~2 天。目前世界上最好的是美国QuickSCAT 卫星上的SeaWinds，全球覆盖周期为1 天，可以捕捉到100%的热带气旋和强风暴。我国的海洋二号卫星也已经能够获取并对海面风场进行监测。
3.5海冰监测
SAR 对海冰监测极为有效，SAR 具有区分冰和水的能力，可以方便地监测海冰外缘线和冰块缝隙，从而获得海冰聚集度、覆盖面积、浮冰运动和破冰船航道等信息。
4.我国海洋遥感卫星发展与展望
我国卫星海洋遥感还处于研究发展阶段，海洋三号卫星发射后，我国将逐步向以下几个方面发展：
1）建立多源卫星(国内外海洋卫星及其他可获取的气象卫星)资料获取业务化系统。
2）建立我国海洋水色环境要素(叶绿素、悬浮泥沙、黄色物质、可溶有机物)及水温、赤潮、污染、海冰等信息提取系统。
3）建立海洋动力环境(包括风、浪、流、风暴潮、海岸带变迁)信息提取和监测系统。
4）建立海上作战环境遥感信息服务系统。
5）建立卫星海洋遥感信息库及综合服务系统。
6）建立海洋灾害卫星遥感监测、预警、评估与辅助决策系统。
2011-202O年的1O年内，有可能发射5颗专用海洋业务卫星、2颗试验海洋卫星，基本建成4个海洋系列卫星．另外，计划发射的FY一2和FY一3系列卫星配置的遥感器，以及环境与灾害卫星配置遥感器中有很多同样可综合应用于海洋的环境监测，实现海洋水色和动力环境的业务化服务能力；基本建成具有国内外数据接收和数据分发服务保障能力的海洋卫星地面系统；开展我国卫星海洋辐射校正与真实性检验场的建设；完成6个业务化应用系统建设并投入运行，形成为“服务近海、开拓大洋、走向全球”的海洋战略目标提供业务化遥感服务的能力。
参考文献
[1]蒋兴伟, 林明森, 刘建强. 我国卫星海洋空间探测.中国工程科学，2008
[2] 潘德炉，白雁.我国海洋水色遥感应用工程技术的新进展. 中国工程科学，2008
[3] 刘斐.中国航天再次走向蓝色海洋进行曲.太空探索，2012
[4] 黄学智，杨斌，汤航，何川东.遥感卫星探测海洋环境的特点及发展.“第—届全因遥感遥测遥控学术研讨会”论文集，2010
[5] 车志胜.我国海洋水色卫星发展概述.广西科学院学报,2009
[6] 英豪，海洋动力环境卫星现状.国际太空，2002
[7] 崔聪聪，王其茂，唐军武，周武. HY-2卫星高度计定标方法初探.遥感信息，2012
[8] 卢聪景.海洋水色卫星遥感二类水体反演算法综述.能源与环境，2011
[9]何贤强，潘德炉.中国海水透明度卫星遥感监测.中国工程科学，2004