「原创」我国海洋卫星发展综述

海洋

占地球表面面积的70% 以上,是生命的摇篮,资源的宝库,全球气候的重要调节器,也是世界贸易的大通道。海洋是未来人类生存及可持续发展的战略性资源基地,在政治、军事和经济上均具有举足轻重的战略意义,是世界各临海国家争相开发利用的蓝色疆土。开发利用海洋是解决当今全球资源短缺、人口膨胀、环境恶化的重要出路之一。人类社会的可持续发展必然越来越多地依赖海洋,海洋也将为人类社会的繁荣和发展做出越来越大的贡献。

我国是世界上重要的海洋大国,大陆海岸线长约18000km,岛岸线约14000km,沿海岛屿6500 多个,按照联合国海洋法公约和我国的主张,我国管辖的海域约300 万km2。因此,有效维护国家的海洋权益、合理开发利用海洋资源、切实保护海洋生态环境、实现海洋资源与环境的可持续利用,是时代赋予我们的历史使命。大面积、高精度、全方位认识和管控海洋,发展海洋经济,维护海洋开发环境安全,保障海洋权益是我国的重大海洋战略。建立完善的海洋遥感调查监测体系,扩大海洋卫星的应用领域和范围,能够显著提高对海洋的监控能力,保障我国海洋经济社会的可持续发展,加快我国由海洋大国向海洋强国迈进的步伐。

一直以来,我国十分重视海洋卫星及其探测技术的发展,目前已形成了以海洋一号(HY - 1)系列卫星、海洋二号(HY - 2)系列卫星及高分三号(GF - 3)系列卫星为代表的海洋水色、海洋动力环境及海洋监视监测系列卫星,建立起了具有优势互补的海洋遥感卫星观测体系,并已发挥了显著的社会和经济效益。

「原创」我国海洋卫星发展综述

其中,海洋一号卫星A 星和B 星(HY - 1A/B)是我国自主研制的第一代海洋卫星,主要用于海洋水色、水温环境要素探测,服务于我国海洋生物资源开发利用、河口港湾的建设和治理、海洋污染监测和防治、海岸带资源调查和开发以及全球环境变化研究等领域。海洋二号卫星A 星(HY - 2A)不仅填补了我国海洋动力环境卫星的空白,也是世界上第一颗集散射计、辐射计、高度计等微波主、被动观测载荷于一体,可同时测量海面高度、海温、风速、波高的海洋卫星,在海洋防灾减灾、海洋环境预报、极地航线保障、大洋渔业、海洋调查与资源开发、海洋科学及应用研究和国际合作等领域发挥了重要作用。GF - 3 卫星是我国科技重大专项“高分辨率对地观测系统”中唯一的雷达成像卫星,能够全天候和全天时实现全球海洋和陆地信息的监视监测,并通过左右姿态机动扩大对地观测范围、提升快速响应能力,其获取的C 频段多极化微波遥感信息可服务于我国海洋、减灾、水利及气象等多个行业及业务部门,是我国实施海洋开发、陆地环境资源监测和防灾减灾的重要技术支撑。

一、我国海洋卫星发展历程

我国在海洋卫星方面经过多年的建设,取得了显著进展,在2002 年及2007 年分别发射了HY - 1A卫星及HY - 1B 卫星、2011 年发射了HY - 2A 卫星、2016 年发射了兼顾海陆的GF - 3 卫星,目前已经初步形成了海洋水色、海洋动力环境、海洋监视监测3个系列的海洋卫星。

1. 海洋水色卫星

我国第一颗海洋水色卫星HY - 1A 卫星,于2002 年5 月15 日成功发射。它实现了我国海洋卫星零的突破,完成了海洋水色功能及试验验证,使海洋水色信息提取与定量化应用水平得到了提高,促进了海洋遥感技术的发展,为我国的海洋卫星发展奠定了技术基础。HY - 1A 卫星配置了1 台10 谱段水色扫描仪及1 台4 谱段CCD 海岸带成像仪,在轨运行期间,获取了中国近海及全球重点海域的叶绿素浓度、海表温度、悬浮泥沙含量、海冰覆盖范围、植被指数等动态要素信息以及珊瑚、岛礁、浅滩、海岸地貌特征。我国第二颗海洋水色卫星HY - 1B 卫星,于2007 年4 月11 日成功发射,该卫星在HY - 1A 卫星基础上研制,其观测能力和探测精度得到了进一步增强和提高,实现了我国海洋水色卫星由试验型向业务服务型的过渡。

HY - 1A/B 卫星的数据在海洋灾害监测、海洋环境预报与监测、海洋资源开发与利用、海洋科学研究以及国际合作等多个领域均取得了良好的成果。基于HY - 1A/B 卫星数据开发制作了42 种遥感产品,在海洋水色环境监测、海表温度监测、海冰灾害监测、赤潮灾害监测、绿潮灾害监测等方面发挥了重要作用。

2. 海洋动力环境卫星

我国第一颗海洋动力环境卫星HY - 2A 卫星,于2011 年8 月16 日成功发射,设计寿命3 年,目前仍在轨运行。其主要使命是监测和调查海洋动力环境,获得包括海面风场、浪高、海流、海面温度等多种海洋动力环境参数,直接为灾害性海况预警预报提供实测数据,为海洋防灾减灾、海洋环境预报、海洋资源开发、海洋环境监测以及极地航线保障等提供支撑服务。HY - 2A 卫星研制过程中,突破了高定量化有效载荷、精密测定轨、星地双向激光通信、大扰动下高精度姿态控制等多项关键技术,在多个技术领域填补了国内空白并达到国际先进水平,创造了我国卫星研制的多项第一,实现了我国卫星研制技术的跨越,彰显了我国卫星关键核心部件自主研发能力。

HY - 2A 卫星配置了雷达高度计、微波散射计、扫描辐射计、校正辐射计等多种主、被动微波载荷,通过HY - 2A 卫星获得的数据提高了中国海洋环境监测与灾害性海况预报的水平,为国民经济建设和国防建设、海洋科学研究、全球变化研究等提供了可靠的遥感数据,同时还在国际对地观测体系中发挥了重要作用,受到国内外用户的高度认可。

3. 海洋监视监测卫星

GF - 3 卫星是我国首颗兼顾海陆观测的民用雷达成像卫星,于2016 年8 月10 日成功发射。GF - 3卫星能够全天候和全天时实现全球海洋和陆地信息的监视监测,并通过左右姿态机动扩大对地观测范围、提升快速响应能力。作为我国自主研制的首颗C 频段多极化合成孔径雷达(SAR)卫星,GF - 3 卫星研制过程中攻克了整星机电热一体化设计、多极化相控阵天线、高精度SAR 内定标、大型相控阵SAR 天线展开机构、大热耗SAR 天线热控、脉冲大功率供电、大挠性星体条件下卫星控制等多项关键技术,综合性能达到国际先进水平。

GF - 3 卫星的成像分辨率从1m 到500m,成像幅宽从10km 到650km。在海洋应用方面,GF - 3 卫星不但可以监测我国临近海域的风暴潮、热带气旋、海冰、海面溢油、绿潮等,也可以监视海岸带、海面船舶、岛礁人工设施、海上石油平台等,可以为灾害监测和评估、应对重大环境事件提供地理空间信息支持。GF - 3 卫星的业务化应用,极大改善了我国民用天基高分辨率SAR 图像全部依靠进口的状态,为国内各行业用户提供了高质量、高精度对地观测数据。自发射以来,分发各级数据产品超过50 万景,在应急监测中作用突出,已成为我国实施海洋开发、陆地环境资源监测和防灾减灾的重要技术支撑。

二、我国海洋卫星发展规划

三、我国海洋卫星发展建议


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