我国海洋遥感技术的历史及未来发展.doc

海洋调查与观测课程考核论文

题目：我国海洋遥感技术的历史及未来发展
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2010年4月25日

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我国海洋遥感技术的历史及未来发展

摘　要：1957年10月4日，苏联发射的世界第一颗人造卫星“史拨尼克克1号”进入太空。各类卫星技术纷纷出现，其中海洋遥感技术自诞生之日起就引起众多海洋学家、环境学家的高度重视。利用这项技术,人们可以很轻松的取得数万平方公里的近乎实时的数据，利用这些数据可以对海洋环境进行监控，为解决方案提供数据支持。海洋遥感技术的发展是一个循环渐进的过程，从一开始只提供简单大概的数据到现在提供复杂精确的数据，这期间花费了大量的人力物力。
关键词：海洋遥感技术；历史；发展；
The history of marine remote sensing technology and future development in China

Abstract: October 4, 1957, the Soviet Union launched the world's first artificial satellite, "History of dial Nike Ke 1" into space. Various types of satellite technology have emerged, including ocean remote sensing technology since the date of birth on the cause of many oceanographers and environmental scientists are highly valued. Using this technology, people can easily tens of thousands of square kilometers of the acquisition of near real-time Shu Ju, use these data to monitor the marine environment, provide data support for the settlement program. Ocean remote sensing technology is a gradual process cycle, from the start about the data only provide simple to complex now provides accurate data, this period spent a great deal of manpower and resources.
Key words: ocean remote sensing technology; history; development;

我国海洋遥感应用研究起步于七十年代末期。目前，开展的主要工作有：接收气象卫星资料进行海洋环境预报，海洋环境污染航空遥感监测，大面积航空测温，海岸带和深海资源航空遥感调查，利用遥感资料进行悬浮泥沙、叶绿素、海冰的应用研究。近期将建成海洋航空遥感业务系统，同时，积极开发航天遥感技术，包括建立海洋环境卫星遥感资料的接收和处理系统。海洋遥感技术是海洋环境监测的重要手段。卫星遥感技术的突飞猛进，为人类提供了从空间观测大范围海洋现象的可能性。目前，美国、日本、俄罗斯等国已发射了10多颗专用海洋卫星，为海洋遥感技术提供了坚实的支撑平台。

1. 海洋遥感技术的定义
海洋遥感是指利用传感器对海洋进行远距离非接触观测 ，以获取海洋景观和海洋要素的图像或数据资料。海洋不断向环境辐射电磁波能量，海面还会反射或散射太阳和人造辐射源（如雷达）射来的电磁波能量，故可设计一些专门的传感器，把它装载在人造卫星、宇宙飞船、飞机、火箭和气球等携带的工作平台上，接收并记录这些电磁辐射能，再经过传输、加工和处理，得到海洋图像或数据资料。
遥感方式有主动式和被动式两种：
1、主动式遥感。先由遥感器向海面发射电磁波，再由接收到的回波提取海洋信息或成像。这种传感器包括侧视雷达、微波散射计、雷达高度计、激光雷达和激光荧光计等。
2、被动式遥感。传感器只接收海面热辐射能或散射太阳光和天空光的能量，从中提取海洋信息或成像。这种传感器包括各种照相机、可见光和红外扫描仪、微波辐射计等。
按工作平台划分，海洋遥感可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感3种方式。
海洋遥感技术，主要包括以光、电等信息载体和以声波为信息载体的两大遥感技术。
海洋声学遥感技术是探测海洋的一种十分有效的手段。利用声学遥感技术，可以探测海底地形、进行海洋动力现象的观测、进行海底地层剖面探测，以及为潜水器提供导航、避碰、海底轮廓跟踪的信息。[1]
国际上海洋遥感技术经历了两个阶段，第一阶段是气象卫星／陆地卫星的海洋应用阶段；第二阶段是海洋卫星应用阶段。后一个阶段是美国于1978年发射的海洋卫星SEASAT-A而开创的。目前，中国海洋遥感技术仍处于第一阶段，即气象卫星／陆地卫星的海洋应用阶段，为了步入第二个阶段，中国海洋遥感学者在最近3年中作了一些试验研究。由于中国气象卫星--风云系列（FY-IA、FY-IB）卫星上有2-4个海洋通道用于观测海洋水色等要素，因此，国家海洋局在北京、杭州、天津等3个城市建立了气象卫星地面接收应用系统。[2]
2．我国海洋遥感技术的第一阶段
1988年9月7日，中国启用“长征四号”火箭，在太原卫星发射中心成功地发射了一颗试验性气象卫星——“风云一号”，这是中国自行研制和发射的第一颗极地轨道气象卫星，也是我国第一颗传输型极轨遥感卫星。这一成功标志着我国航天技术达到新水平，它提高了我国天气预报的时效性、准确性以及监测灾害性天气的能力。
　　“风云一号”上装有两台甚高分辨率扫描辐射仪，共有5个探测通道，可探测白天和夜间的云图、地表图像、海洋水色图像、水体边界、海洋面温度、冰雪覆盖及植被生长情况。卫星的主要任务是获取国内外大气、云、陆地、海洋资料，进行有关数据收集，用于天气预报、气候预测、自然灾害和全球环境监测等。[3]
　　卫星可以向世界各地云图接收站发送实时的气象云图，还可以对海洋水色进行探测和对海温进行遥感研究；卫星上携带有空间粒子成分监测器，可对空间环境进行研究。从发回的气象信息看，专家们认为图像清晰，纹理清楚，层次丰富，及时准确。卫星结构上的显著特点之一是采用了长寿命的三轴姿态控制系统，使卫星上的两台可见光和红外扫描辐射仪（扫描宽度可达3000公里）能始终对准地球，对地指向精度小于1.0度，星下点分辨率达1.1公里。1988年10月15日14时26分，就在卫星发射后的第39天，从接收的气象卫星云图上，明显发现卫星沿滚动轴方向严重偏转，卫星姿态失控，导致整星失效。[4]
　　虽然“风云一号”只在太空遨游了39天，但它的成功发射却有着重大意义。“风云一号”的成功发射，标志着我国已进入世界上少数几个有能力自己研制、发射和运行气象卫星国家的行列。从中国的空间技术发展和气象科学技术的发展来说，“风云一号”的成功发射都是具有划时代意义的。“风云一号”在国内首次采用了不少先进的关键技术，而且得到了考验，与美国20世纪60年代的气象卫星相比，其起点要高得多。
3．我国海洋遥感技术的第二阶段
2002年5月15日，中国第一颗海洋卫星海洋一号A星发射成功。海洋一号A星的发射成功，结束了我国没有海洋卫星的历史，为我国海洋观测提供了全新的手段，实现了中国实时获取海洋水色遥感资料零的突破，为海洋卫星系列化发展奠定了技术基础，表明了中国海洋卫星遥感应用技术取得了重要突破，标志着中国海洋卫星遥感与应用技术迈入一个崭新阶段。
海洋一号A星质量为369千克，运行在高度为798千米的太阳同步轨道上，设计寿命为2年。
海洋一号A星装载有十波段海洋水色扫描仪和四波段CCD成像仪2个有效载荷，这2个有效载荷探测出海洋水色、水温、污染物以及浅海水深等环境要素。通过对这些要素的分析，可掌握海洋初级生产力分布情况、海洋渔业及养殖业资源与环境质量状况，为海洋生物资源合理开发与利用提供科学依据；可了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，为沿岸海洋工程及河口港湾治理提供基础数据；可监测海面赤潮、溢油、热污染、海冰冰情、浅海地形，为海洋环境监测、环境保护、执法管理提供基础信息；为海洋科研提供大洋水色环境资料。 该卫星可以通过海水光学特征、叶绿素浓度、海洋表面温度、悬浮泥沙含量、可溶有机物和海洋污染物质，并兼顾观测海水、浅海地形、海流特征和海面上大气气溶胶等要素，掌握海洋初级生产力分布、海洋渔业及养殖业状况和环境质量，了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，为海洋生物资源合理开发利用、沿岸海洋工程、河口港湾治理、海洋环境监测、环境保护和执法管理提供科学依据和基础数据。[5]
4．我国海洋遥感技术的未来发展
依据我国海洋事业发展的需求，我国海洋卫星及其应用的总体发展目标是：建立起一整套海洋卫星及其应用体系，包括：以可见光、红外探测水色水温为主的海洋水色卫星（HY-1系列）、以微波探测海面风场、海面高度和海温为主的海洋动力环境卫星（HY-2系列）和以多光谱成像仪、合成孔径雷达、微波散射计、辐射计、雷达高度计等多种遥感器为主载荷的海洋环境综合卫星（HY-3系列），以及地面应用系统和海上辐射校正与真实性检验试验场，逐步形成以我国海洋卫星为主导的主体海洋空间监测网。
HY-1系列卫星以可见光、红外探测水色水温为主，其主要有效载荷为：水色扫描仪、CCD成像仪和中分辨率成像光谱仪，其探测要素包括：叶绿素、悬浮泥沙、海温、污染物质等。
HY-2系列卫星以微波探测全天候获取海面风场、海面高度和海温为主，其主要有效载荷为：微波散射计、雷达高度计、微波辐射计等，其探测要素包括：海面风场、海面有效波高、海面高度、海面温度等。
HY-3系列卫星相对HY-1系列卫星和HY-2系列卫星是综合卫星，其主要有效载荷为：可见光、红外、主、被动微波遥感器，如多光谱成像仪、合成孔径雷达、微波散射计、辐射计、高度计等。该系列卫星可获取时间同步的海洋水色和动力环境的信息，在每天运行时间上与前两类卫星交错，时间上互补。三种系列各有侧重点，相互支撑可充分发挥效益。[6]　
利用海洋卫星所获得的数据进行统计，可以得出如各种海洋生物资源图，包含资源存量、资源再生量、资源流量、资源分布、相对丰度及资源所处环境等要素。这类工作不是遥感技术所能全包的，但是利用遥感技术可极大地提高这类工作的质量和效率，节省人力、物力和时间。
在海洋环境监测方面，遥感技术已用于海表温度、海浪、海流、叶绿素浓度、浅海水深、海面油膜等的监测。目前，关键问题是使这种监测系统化、业务化，为遥感信息市场培育和产业化转变创造条件。例如开展应用于海洋灾害预警预报、海洋环境预报、海上最佳航线预报、海区速报等的遥感资料产品的制作和生产。
随着遥感技术的发展和遥感信息源的扩大，遥感技术应用的深度和宽度将不断扩大，而其应用领域需与国家制定有关的海岸带资源开发利用的规划、政策、法规等宏观调控措施相结合，与沿海经济长期持续发展相结合。在这方面，地理信息系统是遥感技术发挥高技术优势的一种有效手段。海洋地理信息系统是一种空间数据输入、储存、分析、检索、模拟的计算机化信息系统，它以海洋遥感资料、船舶、台站、浮标等常规海洋资料为信息源，保持了信息更新的动态性和实时性，是海洋资源开发与管理、海洋工程选址、沿海经济规划等经济活动决策的有效手段，美、日等海洋国家已开始海洋地理信息系统的研究和应用。例如，近些年美国在完成700余种专属经济区资源专题图集编制过程中，采用了集科学知识和经验为一体的海洋专家系统，对图集所表达的一系列社会的、经济的和技术的不确定因索进行了评估和决策，10年内完成所有资源专题图集的编制。

参 考 文 献：
[1]刘玉光.卫星海洋学[M].1版. 北京：高等教育出版社，2009.
[2]刘洋.遥感技术在海洋管理中的应用[J].科技与社会，2007.4
[3]百度百科.风云一号[EB].
[4]维基百科.风云一号气象卫星[EB]. http://zh.wikipedia.org
[5]蒋兴伟，林明森. HY-1A卫星在海洋遥感技术领域得到广泛应用[R]. 国家卫星海洋应用中心,2005
[6]国家海洋局．2003年中国海洋卫星应用报告[R]．国家海洋局，2004