海洋遥感卫星及应用发展历程与趋势展望

● 文 | 国家卫星海洋应用中心 国家海洋局第一海洋研究所 蒋兴伟 林明森 张有广 马毅

海洋卫星能够对全球海洋大范围、长时期的观测，为人类深入了解和认识海洋提供了其他观测方式都无法替代的数据源。海洋遥感卫星通过搭载各类遥感器来探测海洋环境信息，按照功能可分为海洋水色卫星、海洋动力环境卫星和海洋监视监测卫星。目前，全球共有海洋卫星或具备海洋探测功能的对地观测卫星近百颗。美国、欧洲、日本和印度等国家和地区均已建立了比较成熟和完善的海洋卫星系统。我国已经发射了2颗海洋水色卫星——海洋一号卫星A星和B星（HY-1A/B）、1颗海洋动力环境卫星——海洋二号卫星A星（HY-2A）以及高分三号（GF-3）卫星，初步建立起海洋卫星监测体系，这为我国建立完善的海洋环境立体监测体系奠定了坚实基础。但是，目前我国的海洋卫星监测体系尚不完善，观测要素相对较少；定标和真实性检验与国外相比存在明显差距；在全球海洋遥感数据产品制作、分发和服务等方面尚处于起步阶段。我国海洋遥感应用方向虽然较多，但业务化应用程度较低。随着我国后续海洋卫星的发展，完整的海洋遥感立体观测体系将逐步形成，健全的卫星应用体系将逐步建立，将显著提高面向海洋综合管理、公共服务、安全保障等领域的能力。海洋遥感卫星必将在建设海洋强国的进程中发挥出重要作用。

一、海洋遥感卫星发展历程

对地观测卫星先后经历了20世纪60年代的起步阶段，70年代的初步应用阶段，80年代到90年代的大发展阶段，直到近十余年来，对地观测卫星中专门用于海洋观测的海洋卫星及具备部分海洋信息观测功能的卫星开始向高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、高信噪比和高稳定性等方向发展。国外主要航天大国均有专门的海洋卫星观测计划，并形成了多种业务应用，在海洋环境的监测和军民应用中对海洋卫星的依赖程度不断加大[1]。下面对主要航天大国海洋遥感卫星的发展进行简要介绍。

（1）美国

美国是世界上首个发展海洋卫星遥感技术的国家，在1978年发射了世界上第一颗海洋卫星SEASAT，近40年来美国发展了海洋环境卫星、海洋动力环境卫星和海洋水色卫星等不同类型的专用海洋卫星，实现了从空间获取海洋水色和海洋动力环境信息的能力。

地球轨道测地卫星（GEOS）是美国“国家测地卫星计划”的一部分，由美国喷气推进实验室（JPL）负责设计和制造。GEOS卫星共有3颗，前两颗卫星GEOS-1和GEOS-2用于重力测量；GEOS-3主要用于海洋动力学实验。GEOS-3卫星于1975年4月9日发射。该卫星为确定海洋学和地球动力学研究提供了3年有效数据，获取的大量高质量的数据使人们的注意力从雷达高度计的试验阶段转向了应用阶段。

SEASAT卫星是美国航空航天局（NASA）发展的首颗海洋卫星，也是一颗“方案验证”卫星，主要任务是验证利用海洋微波遥感载荷从空间探测海洋及有关海洋动力现象的有效性。SEASAT于1978年6月27日发射，1978年10月9日，卫星电源系统发生故障，11月21日卫星正式宣告失败。尽管该卫星工作了仅3个月，但获取的数据对后续雷达高度计遥感技术的发展意义重大。

Geosat卫星是美国海军早期发展的雷达测高卫星，目标是为海军提供高密度全球海洋重力场模型，以及进行海浪、涡旋、风速、海冰和物理海洋研究，获得高精度的全球海洋大地水准面精确制图。Geosat卫星1985年3月13日发射，1990年退役。

TOPEX/Poseidon卫星是美国和法国合作研发的海面地形测量卫星，用于全球高精度海面高度的测量，从而观测和了解潮汐以及大洋环流。1992年8月10日TOPEX/Poseidon卫星发射，2005年10月9日卫星停止运行，运行时间13年。TOPEX/Poseidon卫星在轨道设计、载荷配置和数据处理等方面的技术，使其成为迄今海面高度观测精度最高的卫星，它与其后续卫星也是用于潮汐研究最为合适的测高系统。

海星（SeaStar）卫星又称轨道观测-2卫星（OrbView-2），是美国轨道科学公司的轨道观测系列卫星之一，于1997年8月1日发射，主要用于海洋水色观测、海洋生物和生态学研究，为美国地球探测计划提供全球环境观测数据。SeaStar卫星继承了雨云-7（Nimbus-7）卫星上搭载的海岸带水色扫描仪的特性，所获取的海洋遥感数据广泛用于海洋研究各个领域。

QUIKSCAT卫星是NASA研制的用于海洋风场观测的卫星。该卫星的目标是重启NASA“海洋风测量”计划，以满足改善天气预报和气候研究的需要。卫星上载有一台海洋风场微波散射计SeaWinds，主要用来全天候、连续测量和记录全球的海洋风速和风向数据。QUIKSCAT卫星1999年6月20日发射，成功运行了10年，在2009年11月23日不再提供观测数据。

国防气象卫星计划（DMSP）卫星是美国国防部发展的军用极轨气象卫星，主要用于获取全球气象、海洋和空间环境信息，为军事作战提供信息保障。DMSP系列卫星首发时间是1962年5月23日，截至2012年6月30日，DMSP卫星共发展12个型号，发射卫星51颗，成功46颗。DMSP-5D3卫星搭载的微波成像仪/探测器可用于海冰和海面温度的观测。

雨云（Nimbus）卫星是美国早期的实验型气象卫星，主要用来实验地球环境卫星上使用的新遥感器，同时也提供部分气象探测资料。从1964年8月到1978年10月，Nimbus系列共发射了8颗卫星。其中，Nimbus-7卫星上搭载的海岸带水色扫描仪用于测量海洋和海岸带水色，测量叶绿素浓度、沉积物分布等，具有5个通道，波长分别为0.44 μm、0.56μm、0.67μm、0.75μm、11.5μm。幅宽1556km，空间分辨率825m；多通道微波辐射仪可实现海冰和海面温度的观测，工作中心频率分别为：6.6GHz、10.7GHz、18.0GHz、21.0GHz、37.0GHz。

诺阿（NOAA）卫星是美国发展的民用极轨气象卫星，也可用于全球海洋、陆地和空间等环境监测。NOAA卫星是由NASA和美国国家海洋和大气管理局（NOAA）合作研制，其他国际合作伙伴有法国、加拿大、英国和欧洲气象卫星组织（EUMETSAT）。NASA负责卫星设计、研制、总装和发射，NOAA负责卫星的运行、数据的接收、存档和分发。NOAA卫星自1970年12月发射第一颗以来，共经历了5代。目前使用较多的是第五代NOAA卫星，1998 ～2009年发射的NOAA-15～19卫星搭载的第三代先进甚高分辨率辐射计可用于海面温度的观测；先进微波探测仪可用于海冰的监测。

“土”（Terra）卫星是美国、日本和加拿大联合发展的对地观测卫星，属于美国“地球观测系统”（EOS）计划，主要用来观测地球气候变化。Terra卫星搭载的有效载荷中分辨率成像光谱仪可以获取海面温度和海洋水色信息。Terra卫星1999年12月18日发射，现仍在轨运行。“水”（Aqua）卫星是NASA发展的对地观测卫星，属于EOS计划，原名为“上午星”（EOS/PM-1），后NASA改名为“水”卫星。它的主要任务是对地球上的水循环进行全方位的观测，可以获取海洋温度和海洋水色信息。Aqua卫星2002年5月4日发射，现仍在轨运行。“冰”（ICESAT）卫星是美国NASA、工业界和大学联合研制的对地观测卫星，属于EOS计划，主要任务包括监测极地冰盖的质量平衡及其对全球海平面变化的影响。ICESAT卫星2003年1月13日发射，2010年8月退役。

（2）中国

经过多年的建设，我国在海洋卫星方面取得了显著进展。自2002年5月到2011年8月陆续发射了HY-1A / B和HY-2A三颗卫星，已经初步建立海洋水色和海洋动力环境卫星监测系统。

我国第一颗海洋水色卫星HY-1A，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。2004年4月HY-1A卫星停止工作，在轨运行685天期间，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，研发制作了42种遥感产品。

我国第二颗海洋水色卫星HY-1B，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进一步增强和提高。在轨运行7年多，实现了卫星由试验型向业务服务型的过渡。

我国第一颗海洋动力环境卫星HY-2A，于2011年8月16日发射，现仍在轨运行。HY-2A卫星集主、被动微波遥感器于一体，具有高精度测轨、定轨能力与全天候、全天时、全球探测能力。卫星主要载荷有：雷达高度计、微波散射计、扫描辐射计、校正辐射计。主要使命是监测和调查海洋环境，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、海洋权益维护、海洋资源开发、海洋环境保护、海洋科学研究以及国防建设等提供支撑服务[2][3]。

2016年8月10日，我国首颗分辨率达到1m的C频段多极化合成孔径雷达（SAR）成像卫星（高分三号）成功发射。它显著提升了我国对地遥感观测能力，是高分专项工程实现时空协调、全天候、全天时对地观测目标的重要基础。2017年1月23日，高分三号（GF-3）卫星交付用户单位，正式投入使用。GF-3卫星的成功运行，使我国民用天基高分辨率SAR数据全部依赖进口的现状得到极大改善。GF-3卫星已在多个行业开展了广泛应用，可实现对海上船舶、海岛和海岸带的高精度监测，海上溢油、绿潮、海冰等海洋灾害的全天候观测[4]。

1988年9月，我国发射了第一颗极轨气象卫星风云一号（FY-1A）卫星，搭载的主要传感器是多通道可见光和红外扫描辐射计（MVISR）。1990年9月发射了FY-1B卫星，配置了两个海洋水色通道的高分辨率扫描辐射计（VHRSR）。虽然两颗卫星的寿命不长，但首次利用我国自己的卫星获得了我国海区较高质量的叶绿素浓度和悬浮泥沙浓度的分布图。2008年5月27日，我国新一代极轨气象卫星FY-3A发射，卫星装载11台仪器，光谱通道达百个。FY-3A卫星上的微波成像仪（MWRI）频段范围：10 ～ 89GHz，地面分辨率：15～ 85GHz，能够获取的海洋信息包括：海面温度、海面风速以及海冰信息[1]。

（3）俄罗斯

苏联/俄罗斯-乌克兰研制的海洋卫星系列分为两类：第一类遥感器以可见光、红外探测器为主；第二类遥感器主要为侧视雷达。

1979年2月12日第一颗海洋卫星（宇宙-1076）发射，用于卫星试验和海洋气象、大气物理参数的测量。1983年9月28日发射了载有测试雷达的试验卫星宇宙-1500，观测结果表明侧视雷达作为海洋遥感的手段具有很大潜力。

1988年7月5日，第一颗实用型海洋卫星（Okean-O1）发射成功。海洋系列卫星共发展了4代，第一代为Okean-E系列，共发射2颗；第二代Okean-OE系列卫星，共发射2颗；第三代为Okean-O1系列卫星，共发射9颗；最后一代为Okean-O系列卫星，发射1颗。Okean系列卫星的用途是对海表温度、风速、海洋水色、冰覆盖等进行观测。

2006年，俄罗斯的Vega公司提出了X、C、S、L频段高轨SAR系统，分析了用低轨卫星、飞机和同步卫星SAR构成双基SAR系统的性能指标，但未见后续的卫星规划。Geo-IK是俄罗斯的系列卫星，其中Geo-IK-2卫星用于进行海洋测绘的研究。卫星高度1500km，主载荷是9.4Ghz的雷达高度计。采用激光、GLONASS和GPS联合定轨的方式，海面高度的测量精度为3～5cm。该卫星2016年6月4日发射，设计寿命为1-2年。

俄罗斯气象卫星系列Meteor-M包括11颗业务化的卫星。Meteor-M系列中的Meteor-M N3卫星用于海洋观测，主载荷有海洋水色扫描仪（OCS）、X频段SAR和微波散射计等，能够提供海面风场、海冰类型等海洋环境信息。卫星计划2021年发射，设计寿命7年。

（4）欧洲航天局

欧洲遥感卫星（ERS）是欧洲航天局（ESA）研制的对地观测卫星，用于环境监测。1991年7月17日，ERS-1卫星从法属圭亚那航天中心发射，2000年3月10日，由于计算机和陀螺仪故障，ERS-1服役结束。1995年4月21日，ERS-2卫星发射，2003年6月，ERS-2失去星上数据存储能力，此后仅支持实时观测数据传输。

环境卫星Envisat是ESA发展的对地观测卫星，用于综合性环境观测，是ERS的后继卫星，与气象业务（MetOp）卫星同属于“极轨地球观测任务”。2002年3月1日，Envisat-1卫星发射，2012年5月9日，ESA宣布Envisat-1任务终止，在轨服务10年。MetOp卫星是欧洲发展的首个极轨气象卫星，属于“欧洲极轨业务型气象卫星系统”。MetOp系列卫星共3颗，分别为MetOp-A、MetOp-B和 MetOp-C卫星。MetOp-A卫星2006年10月19日发射，MetOp系列卫星将至少运行到2020年。MetOp-A卫星上的先进甚高分辨率辐射计可用于获取海面温度和海冰信息；先进散射计可用于获取全球的海面风场和海冰信息。

重力与稳态洋流探测器（GOCE）是ESA独立发展的地球动力学和大地测量卫星，是全球首颗用于探测地核结构的卫星。GOCE于2009年3月17日发射，能够提供海洋重力场和海洋大地水准面的信息。

土壤湿度和海洋盐度卫星（SMOS）是ESA首颗用于监测全球土壤湿度和海洋盐度的卫星。卫星于2009年11月2日发射，目前仍在轨运行。Cryosat是“欧洲地球探测者计划”中的卫星，该卫星采用雷达高度计测量陆地和海洋冰盖厚度的变化，可对极地冰层和海洋浮冰进行精确监测。Cryosat-1卫星2005年10月8日发射失败，Cryosat-2卫星于2010年4月8日发射，目前在轨运行。

（5）法国

贾森（Jason）系列卫星是法国国家空间研究中心（CNES）和美国NASA联合研制的海洋地形观测卫星，是TOPEX/Poseidon卫星的后继星，属于美国EOS的高度计任务。用于海洋表面地形和海平面变化的测量。CNES负责平台、载荷和DORIS接收机的研制，NASA负责卫星的发射。2001年12月7日， Jason-1卫星发射。2008年6月20日，Jason-2发射。目前Jason-2卫星在轨正常运行。

（6）日本

海洋观测卫星（MOS）是日本的第一个地球观测卫星系列，又称桃花（Momo）卫星。共发射了2颗。MOS-1卫星于1987年2月18日发射，是一颗试验型海洋观测卫星，用于测量海洋水色、海面温度和大气水汽含量。MOS-1B卫星于1990年2月7日发射，是一颗应用型海洋卫星，用于观测海洋洋流、海面温度、海洋水色等。

日本地球资源卫星（JERS）是日本发展的首颗对陆地表面进行观测的卫星，星上装载的合成孔径雷达可以用于海岸以及溢油的监测；高分辨率相机能够获取海洋资源信息。JERS-1卫星1992年2月11日发射，1998年10月停止运行。

先进地球观测卫星（ADEOS）是日本的地球环境观测卫星，主要用于监测全球环境变化，能够获取海洋水色和海面温度信息。其中，搭载的先进微波扫描辐射计，可用于海面温度、海面风速和海冰分布观测；全景成像仪有36个谱段，幅宽1600km，用于监测海洋碳循环；微波散射计用于观测全球海面风场；水色和海温扫描仪能够对海洋进行高精度观测，测量海洋水色和海面温度。

全球变化观测任务（GCOM）是日本开发的对地观测卫星，由3颗GCOM-W卫星和3颗GCOM-C卫星组成，旨在构建一个可以全面、有效进行全球环境变化监测的系统。卫星上搭载的载荷主要有：高性能微波辐射计-2和新型圆锥扫描式微波辐射计，可用于海面风速、海面温度和海冰信息的获取。

（7）印度

海洋卫星（Oceansat）是印度发展的专用海洋卫星，包括Oceansat-1和Oceansat-2，用于海洋环境探测，包括测量海面风场、叶绿素浓度、浮游植物以及海洋中的悬浮和沉淀物。Oceansat-1是印度遥感卫星系统（IRS）中首颗用于海洋观测的卫星，于1999年5月26日发射，2010年8月8日退役。Oceansat-2卫星2009年9月23日发射，目前在轨运行。Oceansat-1卫星和Oceansat-2卫星的主要载荷有海洋水色监测仪、多频率扫描微波辐射计和扫描微波散射计。

（8）韩国

通信、海洋和气象卫星（COMS）是韩国发展的地球静止轨道卫星，用于朝鲜半岛及周边区域的海洋和气象监测。COMS-1卫星2010年6月26日发射，目前正在运行。COMS-2卫星正在研制。COMS-1卫星采用欧洲星-E-3000平台，采用三轴稳定方式，天线指向精度优于0.11°。COMS-1卫星的主载荷是地球静止海洋水色成像仪，空间分辨率500m×500m，谱段为0.4 ～0.9μm，用于提供海岸带资源管理和渔业信息。

（9）其他国家

科学应用卫星（SAC）是阿根廷国家空间计划的核心项目，共包括4颗卫星，其中SAC-A、SAC-C和SAC-D具备对地观测能力。SAC-D卫星中的主载荷是 “宝瓶座”微波辐射计和散射计，NASA负责研制，由L频段推扫式微波辐射计和L频段微波散射计组成，用于获取全球海面盐度信息，并用于研究海洋环流。另外，SAC-D卫星搭载的Ka频段微波辐射计可以用来测量海面风速以及海冰特征。SAC-D卫星2011年6月10日发射，目前在轨运行。

雷达卫星（RADARSAT）是加拿大航天局（CSA）研制的成像雷达卫星，主要用于地球环境监测和资源调查。RADARSAT卫星系列目前已经发射了RADARSAT-1和RADARSAT-2两颗。RADARSAT-1 / 2卫星的主载荷为合成孔径雷达（SAR），可用于海洋溢油和海冰的监测。RADARSAT-1卫星1995年11月4日发射，1996年4月1日投入运行；RADARSAT-2卫星2007年12月14日发射，2008年4月24日投入运行。

X频段陆地合成孔径雷达（TerraSAR-X）是德国民用和商用高分辨率雷达成像卫星，可用于海冰和溢油监测。TerraSAR-X卫星2007年6月15日发射。

二、海洋卫星发展趋势

1. 提高观测精度与时空分辨率

日益增长的海洋研究水平和海洋应用能力对海洋卫星观测精度与时空分辨率提出了更高的要求，这也是海洋卫星的发展方向。在海洋环境要素的反演精度方面，目前叶绿素浓度达到35%；海面温度由1k提高至0.3 ～ 0.5k；卫星测高精度由米级提高至2 ～ 3cm；海面风场观测精度优于2 m / s，风向优于20°等等。伴随着海洋遥感技术的发展和数据处理技术的提高，海洋环境要素的观测精度还会不断提高。随着电脑运算能力的提高，海洋环境预报模式的空间网格越来越细，未分辨的海洋环境过程具有更精细的尺度，这对海洋遥感的空间分辨率提出了更高的要求，需要提供亚中尺度或更精细尺度以及高时效的海洋过程的观测信息。

2. 提升定量遥感水平

定量化应用是海洋卫星数据应用的特点。由海洋卫星数据生产的叶绿素、悬浮泥沙、海温、海面高度、海面风场、海浪场等遥感产品，都属于定量化反演应用的范畴。可靠完善的定标技术和检验手段是确保高质量海洋卫星数据产品的关键。早期的海洋水色遥感器、雷达卫星数据都没有经过定标，雷达高度计卫星也没有精密定轨载荷，这些严重影响了海洋卫星数据精度和数据的应用。目前典型的星载海洋遥感器定标精度不断提高，如海洋水色遥感器总幅亮度绝对定标精度已优于5%，雷达卫星绝对辐射精度提升至1.0dB，这保证了海洋卫星定量化应用进一步的需求。

3. 发展新型海洋遥感载荷

积极发展新型海洋遥感载荷是海洋卫星发展的重要推动力。世界各国都在积极发展海洋遥感载荷技术，使得海洋卫星可观测要素不断增加，测量精度不断提高，拓展了卫星应用领域，有力推动了卫星应用水平的不断提高。从目前国际上列入研制计划的新型海洋遥感载荷的技术指标来看，今后技术创新主要体现在以下几个方面：①星载雷达遥感器体积小型化，电子部件低功耗；②高频段（尤其Ka频段）高效、高功率发射机；微波遥感载荷向高频、多频、多极化等方向发展以及微波与光学遥感器的协同使用；③星上数据处理能力和数据下传能力进一步提高；④针对不同空间尺度的海洋环境要素或海洋目标设计专用的工作模式；⑤多角度、多谱段、多通道成像光谱仪，进一步提高稳定性、信噪比和大气订正能力；⑥在开发新型遥感载荷和技术不断创新的同时，可采用稳定可靠的多星组网方式来进一步提高海洋要素观测的时空分辨率。

三、国外海洋卫星遥感应用进展

1. 海洋动力环境遥感技术及业务化产品

美国和欧洲等在海面风场、海浪、海表层流、海面温度、水汽含量等海洋动力环境数据方面发布了多种多源遥感融合数据产品。NASA基于多源散射计和辐射计数据生成了高时空分辨率全球海洋海面风场数据集CCMP等。ESA项目Globwave基于多源卫星高度计和SAR数据提供了全球海洋海浪波高二级产品数据。法国CNES的业务高度计多任务系统（AVISO）基于多源高度计数据制作了全球海洋每天1°×1°的海浪波高数据产品和每天0.25°×0.25°的地转流数据产品，同时还提供空间分辨率高达1 / 8°× 1 / 8°的付费数据产品。美国 的 RSS （Remote Sensing Systems）制 作 了 基 于 AVHRR、MODIS、AMSR-E、TMI、WindSat等遥感数据的多个版本SST数据产品和水汽含量数据产品等。

2. 海洋生态环境遥感产品

NASA的OceanColor已经形成一套完善的海洋生态环境要素遥感产品生产和发布体系，包括遥感数据收集、产品制作、评估和发布，以及开放的全球检验数据和成熟的数据处理软件；产品内容涵盖了水体光场分布和水体物质组成等多种生态环境要素；其业务化遥感产品的空间分辨率为4km和9km，时间分辨率为单天、8天及月平均产品。目前融合多源遥感数据，生成具有最大空间和时间覆盖的海洋生态环境要素遥感监测产品已经成为发展趋势。ESA和NASA已相继开展全球海洋生态环境要素融合项目，包括 ESA 的 GlobColour、OC_CCI和NASA的MEaSUREs项目。截至目前，GlobColour项 目 基 于 MERIS、MODIS、SeaWiFS、VIIRS数据生成并发布了全球（4km）和欧洲区域（1km）的海洋生态环境要素融合产品，涉及海洋生态、大气光学、海洋光学等共计48个参数。

3. 海洋地球物理遥感产品

国外基于 CHAMP、GRACE、GOCE重力卫星和Geosat、GFO、T/P、Jason-1 / 2、ERS-1 / 2、Envisat RA-2、HY-2、CryoSat-2 等卫星高度计数据，已开展了全球重力场和海底地形探测。美国Scripps海洋研究所利用CryoSat-2卫星和 Jason-1卫星数据研制了精度达2mGal、空间分辨率为1′×1′的全球海洋重力异常模型，该模型中清晰可见海底断裂带和海底山脊等海底特征。目前已有船测海底地形资料仅为全球海洋的10%左右，卫星测高反演已是弥补船测空白区的重要手段，随着测高卫星的时空分辨率的提高，结合公开的船载测深数据，目前已获得分辨率为1′×1′、精度在100m的全球海底地形。

4. 渔业遥感应用及商业化服务

目前，美、日、法、加拿大、挪威等世界海洋渔业大国都建立了基于卫星资料的渔海况预报服务系统。美国、法国采用半商业企业化模式，代表性的有美国的ROFFS公司和法国的CATSAT公司，可业务化提供渔场海表温度等温线图、海流信息、100m、200m、300m次表层温度信息、混合层深度信息以及海水叶绿素信息等。日本渔场信息服务工作主要由日本专门的水产机构即日本渔业情报服务中心来完成，主要负责搜集、分析、归档、分发资料，每天以一定频率定时向本国渔民发布渔海况速报图，速报图因子包括海温、流隔、流向、涡流、水色等十几项渔场环境情报。此外，韩国、英国、印度等国家也都开展了渔业遥感研究工作。遥感技术已成为各国开展渔场渔情服务的重要技术手段。

5. 海洋遥感定标与检验基础设施及技术

世界上第一台光学浮标布放在夏威夷拉奈岛西20km处，从1996年 开 始 已 为 SeaWiFS、MODIS、MERIS、VIIRS等遥感器做过定标；第二台光学浮标布放在地中海西北部，该浮标从2003年开始工作。从2006年开始，该自动气溶胶观测网很多沿岸站点更名为AERONET-OC，广泛应用于SeaWiFs、MERIS、MODIS等水色产品的真实性检验。法国Bio-Argo小组通过在Argo浮标加装光学探头实现了海洋光学参数的三维测量，成为海洋光学遥感真实性检验的一种新的方式。1992年开始Harvest石油平台定标场对T/P高度计进行了一系列定标和检验，针对后续高度计卫星，除了已有的Harvest石油平台专用定标场外，法国南部的科西嘉岛（Corsica）、西班牙伊比萨岛（Ibiza）、希腊加夫多斯岛（Gavdos）等也被建成专用定标场。此外，各类浮标网、浮标阵以及浮标群为海洋温度、盐度、风场、波浪的遥感反演产品真实性检验提供了强大的数据支撑，而很多调查船装载的红外辐射计以及其他走航设备也提供了大量的真实性检验现场数据产品。

四、我国海洋卫星遥感应用进展

1. 海洋动力环境遥感监测与应用

我国海洋动力环境遥感监测与应用取得长足进步。HY-2A卫星有效提高了全球海洋卫星观测在时间和空间上的采样频率，极大地拓展了我国在全球海域的实时探测能力，推动了我国海洋动力环境调查应用技术的迅猛发展。HY-2A卫星3个微波遥感器有效载荷测量准实时获取的中国海洋动力环境参数，以及延时获得的全球海洋动力环境参数，已直接为灾害性海况预报提供初始场和检验场数据，并应用于海洋防灾减灾、海洋权益维护、海洋资源开发、海洋环境保护、远洋渔业生产、极区信息监测、航行安全保障、海洋科学研究以及国防建设等多个领域，提高了我国对海洋经济生产、环境监测、海洋事务管理的现代化水平。

2. 海洋生态环境遥感监测与应用

我国海洋生态环境遥感监测与应用初具规模。HY-1卫星作为我国海洋立体监测系统的重要组成部分，在海洋环境监测、海洋灾害监测、海洋资源开发与管理、全球气候变化、海洋科学研究及国际与地区合作等多个领域取得了可喜成果。其应用呈现定量化、高精度、业务化和全球化发展的趋势。我国第一颗海洋水色卫星HY-1A在轨运行期间，研发并制作了42种海洋相关产品。在HY-1A基础上研制的HY-1B卫星，观测能力和探测精度方面进一步提高，实现了卫星由试验型向业务服务型的过渡。除海洋卫星外，利用其他具备海洋观测能力的对地观测卫星也在积极开展卫星海洋应用工作。

3. 海洋地球物理遥感调查与应用

HY-2A卫星雷达高度计测高数据可改善海洋大地水准面的求定精度，这将是HY-2A卫星雷达高度计对大地测量学和地球物理学研究的一个重要贡献。采用与HY-2A卫星同类型的卫星雷达高度计实际计算结果表明，卫星测高已经能够提供海洋地区具有统一高程基准以及具有较高精度和分辨率的大地水准面起伏。HY-2A卫星雷达高度计测高在大地测量学中的间接应用是推求海洋区域的重力异常。利用HY-2A卫星雷达高度计测高数据可计算得出大地水准面高度，再根据Stokes或Hotine反解公式，可推算出海洋区域的重力异常。此外，卫星测高信息含有大量的高频成分，通过HY-2A卫星测高数据推算得到的重力异常还可作为求解和改进地球重力场模型中高阶次项的一个重要数据源。

4. 卫星遥感海洋渔业应用服务技术

我国卫星遥感海洋渔业生产服务起步较晚，发展很快。我国在“六五”期间，开始渔场遥感分析的研究，经过多年联合攻关，在自主卫星海洋遥感信息获取、大洋渔业渔情预报、业务化渔海况信息系统及应用等方面取得了长足进步，已突破自主卫星业务化全球海洋渔业生产综合信息共享服务技术，实现陆地到现场作业渔船的双向、准实时的数据通信。目前已建成了具有自主知识产权的一体化卫星遥感监测平台、渔场信息预报平台、信息发布平台，并在北京、上海两地实现了分布式运行，每周一次的渔情分析与预报，实现了准业务化运行。

5. 海洋遥感定标与检验技术及基础设施

在国内遥感定标与真实性检验方面，从2002年发射首颗海洋卫星HY-1A后，我国就一直致力于海上定标场的谋划工作。为配合HY-1A卫星COCTS的定标与水色产品检验，对我国海区进行了海洋光学的断面调查，基本确定南海北部为水色遥感器定标场备选区，黄海、东海为水色产品真实性检验备选区，其后的我国近海海洋光学调查进一步印证了这一结论。2011年海洋动力卫星HY-2A发射后，国家卫星海洋应用中心在南海的PY30-1平台上集成了海洋微波、红外以及光学观测设备，建立了综合观测系统，完成了基本的海洋动力环境参数、海洋光学参数的遥感产品真实性检验。目前正在开展海上专用定标场的建设。

五、国内外的主要差距

近些年来，我国在全球海洋遥感观测领域取得了长足的发展，但与国外先进国家相比仍存在较大差距。主要表现在：1）我国海洋卫星遥感定标和真实性检验与国外相比存在明显差距。美欧在水色卫星的定标和产品真实性检验、高度计卫星定标及其风、浪等产品的真实性检验方面形成了完备的技术体系和业务能力，而我国存在基础设施薄弱，缺少长期运行的定标观测站，数据积累少，遥感机理与反演算法的研究投入不足等问题。2）我国在全球海洋遥感数据产品制作、分发和服务等方面尚处于起步阶段。国外已形成了完整的全球海洋遥感产品体系和完备的产品分发服务能力，并提供后续的数据应用技术支持。国内通过HY-1A/B和HY-2A卫星地面应用系统建设，海洋卫星数据已在各级政府管理部门、科研院所、军事部门等大量单位使用，在海洋维权执法、海洋防灾减灾、海洋环境保护、海洋开发管理、海洋调查和科学研究中发挥了重要作用。然而，目前我国海洋卫星应用主要以数据服务为主，增值产品和服务较少，在全球海洋遥感数据产品制作、分发和服务等方面尚处于起步阶段。3）我国海洋遥感应用方向虽然较多，但业务化应用程度较低。尚未形成可业务化的全球海洋遥感产品和再分析产品体系，现有海洋遥感数据的共享、分发服务与美欧差距也较大，同时遥感数据产品支撑业务化应用能力还亟待发展和提升。

六、展 望

通过分析国内外海洋卫星应用发展历程与趋势可以看出，随着卫星平台、载荷技术、地面数据处理和应用技术的不断进步，海洋遥感卫星观测的精度与时空分辨率不断提高，卫星数据定量化应用不断深入。不断出现的新型海洋遥感载荷，将具备更快、更精确获取更大范围、更多种海洋观测信息的能力。随着海洋对全球气候和环境的影响越来越受到重视，与世界各国经济、军事的影响越来越密切，世界各国对海洋卫星的投入不断加大，可以预见海洋卫星遥感未来将获得更大的发展空间，取得更显著的应用成果。随着我国后续海洋卫星的发展，完整的海洋遥感立体观测体系将逐步形成，健全的卫星应用体系将逐步建立，将显著提高面向海洋综合管理、公共服务、安全保障等领域的能力。海洋遥感卫星必将在建设海洋强国的进程中发挥出重要作用。

[1]林明森，张有广，袁欣哲.海洋遥感卫星发展历程与趋势展望[J].海洋学报，2015，37 (1)：1-10.

[2]国家卫星海洋应用中心. HY-2A在轨测试总结报告[R]. 2012.

[3] Xingwei Jiang, Mingsen Lin, Jianqiang Liu, Youguang Zhang, Xuetong Xie,Hailong Peng & Wu Zhou (2012): The HY-2 satellite and its preliminary assessment, lnternational Journal of Digital Earth, 5:3, 266-28.

[4]国家海洋局. 2017年中国海洋卫星应用报告[R]. 2017.