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一、海洋卫星的特点与用途
1． 特点
利用海洋卫星可以经济、方便地对大面积海域实现实时、同步、连续的监测，它已被公认为是海洋环境监测的重要手段。
海洋卫星与陆地卫星和气象卫星相比，具有以下特点：
（1） 海洋环境要素探测要求大面积、连续、同步或准同步探测。
（2） 海洋卫星可见光传感器要求波段多而窄，灵敏度和信噪比高（高出陆地卫星一个数量级）。
（3） 为与海洋环境要素变化周期相匹配，海洋卫星的地面覆盖周期要求2~3天，空间分辩率为250~1000m。
（4） 由于水体的辐射强度微弱，而要使辐射强度均匀，具有可对比性，则要求水色卫星的降交点地方时（发射窗口）选择在正午前后。
（5） 某些海洋要素的测量，例如海面粗糙的测量、海面风场的测量，除海洋卫星探测技术外，尚无其他办法。
2． 用途
海洋卫星有六个方面的用途。
一是为海洋专属经济区（eez）综合管理和维护国家海洋权益服务。海洋卫星一方面可为eez划界的外交谈判提供海洋环境和资源信息，尤其是那些调查船及飞机难以进入的敏感海域。
二是提高海洋环境监测预报能力。我国地处西北太平洋西岸，该海域是全世界38%热带风暴的发源地。我国深受其害，平常年份造成的直接经济损失为60亿元左右，严重年份超过100亿元。1997年的“9711”特大风暴袭击浙江沿海，仅浙江省直接经济损失达170多亿元。
三是为海洋资源调查与开发服务。海洋资源主要是海洋油气、海洋渔业和海岸带资源。我国40多个近海渔场普遍出现衰竭现象，迫切需要发展远洋渔业。我国在海外现有1000多艘远洋渔船，形成3亿美元的资产和50万吨的远洋渔业生产能力，蛤全球渔场信息困乏制约了远洋渔业的进一步发展。
四是加强海洋军事活动保障。人造卫星及中、远程导弹发射后弹道轨道的计算必须以全球大地水准面、重力场为基本参量，而我国在这方面数据非常稀少，因而极大地影响了导弹命中率。另外，实时的海况、流场、海面风速资料对海军水下舰艇的作战与航行意义重大，这些资料是常规方法无法获得的，特别是敌方海区的实时海况。
五是有利于实施海洋污染监测、监视，保护海洋自然环境资源。海洋污染主要是石油污
染和污水污染。海上石油污染来自陆源排放、海上油井泄漏及船舶排放等，其中陆源排放量最多。我国沿海约有250多处油污染源，每年排放量10万t以上。
六是发展海洋卫星有利于加强全球气候演变研究，提高对灾害性气候的预测能力。海水温度是影响中长期天气过程的重要因子。研究表明，台风生成与海温关系密切，中国南海台风生成前24h海温平均27℃；太平洋东岸冬季海温与西岸次年夏季风强度呈负相关。
二、现 状
自美国1978年6月22日发射世界上第一颗海洋卫星seasat-a以后，苏联、日本、法国和欧洲空间局等相继发射了一系列大型海洋卫星。这些卫星一般搭载有光学遥感器（如水色扫描仪、主动区微波遥感器、散射计、sar等）和被动式微波遥感器等多种海洋遥感有效载荷，可提供全天时，全天候海况实时资料。
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。
现在能研制和发射海洋水色卫星的国家有中国、美国、俄罗斯、印度、韩国等。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。美国计划自seastar起，进行20年时序全球海洋水色遥感资料的连续积累。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，星上有效载荷为6通道水色遥感器（oci）2002年5月和2007年4月，中国海洋水色卫星海洋一号a和海洋一号b分别成功发射，海洋动力环境卫星海洋二号预计于2009发射，海洋综合探测卫星海洋三号也已进入预先研究阶段。
利用卫星遥感器测量海洋动力环境的构想在20世纪60年代就有人提出，70年代得以实施。发射海洋动力环境卫星的国家有美国、俄罗斯、法国。美国的geosat系列卫星和topex/poseidon系列卫星具有代表性。
1991年，欧洲空间局发射ers-1卫星（图1），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）。散射计风速测量精度为2m/s或10%、风向精度为±20°；高度计的测高精度为3cm；辐射计测量海面温度精度为±5k。envisat-1卫星是ers卫星的后继星，2001年底发射，是一颗篝的有轨对地观察卫星，将进行为期5年的对大气海洋、陆地、冰的测量。该星测验数据连续，主要支持地球科学研究，并且可以对环境和气候的变化做出评估，甚至可以为军事、商业的应用提供便利。
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（图2）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。jason卫星轨道高度1336km，倾角66°,设计寿命为3年，最大功耗为435w，总重量为500kg。
三、中国海洋卫星规划
与世界先进水平相比，总体上我国差距较大，主要表现在我国海洋卫星工程起步晚、星载仪器的飞行会小、海洋卫星地面应用系统基本建成但业务化应用还需完善等方面。为此，要坚持独立研制；建立海洋卫星体系，逐步形成业务化运行能力；要实行军民结合，综合利用；重视关键技术储备；同时发展卫星海洋的应用；积极参与国际合作。
1． 我国海洋卫星发展目标
根据海洋专家建议，总体发展目标是：2015年建立起海洋水色卫星、海洋动力环境卫星、海洋环境综合卫星3个业务化运行的卫星系列；2015年使我国的海洋卫星及其应用水平达到国际2005年的水平，在国际社会中占有一席之地。
其中，“十五”期间要发射我国第一颗试验业务型海洋水色卫星，此后每2~3年发射一颗业务型海洋水色卫星，使海洋水色形成系列化卫星。“十五”期间还要开展海洋动力环境卫星关键技术攻关，卫星研制立项。2005~2015年，将继续发射海洋水色卫星系列卫星，发射三颗海洋动力环境卫星，两颗海洋环境综合卫星；建立三种类型系列卫星组成的我国地球海洋观测系统框架，开始全面为国发经济服务。
2． 海洋水色卫星
海洋水色卫星是对海洋水色要素（如叶绿素、悬浮沙和可溶性的黄色物质等）和水温及
其动态变化的探测，有效载荷通常选用灵敏度高、信噪比高、光谱分辨率高、波段多、带宽窄的海洋水色扫描仪。要求空间分辨率在250~1000m，地面覆盖周期要求2~3天。
发展海洋水色系列卫星的目的是：掌握我国近海海洋初级生产力分布、海洋渔业及养殖业资源状况和环境质量，了解我国重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，监测我国近海海面溢油油漠、赤潮富营养、电场循环水排海热污染、海冰冰情、浅海地形等。
3． 海洋动力环境卫星
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。
发展海洋动力环境系列卫星的主要目的是：利用微波散射计监控全球海洋表面风场，得到全球海洋上的风矢量场和表面风应力数据，利用雷达高度计提供全球海洋地形数据，得到全球高分辨率的大洋环流、海洋大地水准面、重力场和极地冰盖的变异。
海洋动力环境卫星所获取的海面动力和海底拓扑资料，具有明显的军事价值，美国把这类卫星资料置于五角大楼控制下，尤其是实时高精度资料控制严格，绝不向别国提供。
4． 海洋环境综合卫星
海洋环境综合卫星是对全球与近海（包括海岸带）的海洋动态环境和水色环境各种信息的综合遥感监测，有效载荷包括可见光、红外，主动、被动遥感器，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。
发展海洋环境综合卫星主要目标是：提供全天时、全天候海况实时资料，用于改进海况数值预报模式，提高中、长期海况预报准确率。同时提供海上目标、海岸带调查、海洋污染的实时同步海洋要素，为海洋环境监测、维护海洋权益和海岸带资源调查、综合利用与管理服务。 |
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利用海洋卫星可以经济、方便地对大面积海域实现实时、同步、连续的监测，它已被公认为是海洋环境监测的重要手段。
海洋卫星与陆地卫星和气象卫星相比，具有以下特点：
（1） 海洋环境要素探测要求大面积、连续、同步或准同步探测。
（2） 海洋卫星可见光传感器要求波段多而窄，灵敏度和信噪比高（高出陆地卫星一个数量级）。
（3） 为与海洋环境要素变化周期相匹配，海洋卫星的地面覆盖周期要求2~3天，空间分辨率为250~1000m。
（4） 由于水体的辐射强度微弱，而要使辐射强度均匀，具有可对比性，则要求水色卫星的降交点地方时（发射窗口）选择在正午前后。
（5） 某些海洋要素的测量，例如海面粗糙的测量、海面风场的测量，除海洋卫星探测技术外，尚无其他办法。 |
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海洋卫星有六个方面的用途。
一是为海洋专属经济区（EEZ）综合管理和维护国家海洋权益服务。
海洋卫星一方面可为EEZ划界的外交谈判提供海洋环境和资源信息，尤其是那些调查船及飞机难以进入的敏感海域。
二是提高海洋环境监测预报能力。
我国地处西北太平洋西岸，该海域是全世界38%热带风暴的发源地。我国深受其害，平常年份造成的直接经济损失为60亿元左右，严重年份超过100亿元。1997年的“9711”特大风暴袭击浙江沿海，仅浙江省直接经济损失达170多亿元。
三是为海洋资源调查与开发服务。
海洋资源主要是海洋油气、海洋渔业和海岸带资源。我国40多个近海渔场普遍出现衰竭现象，迫切需要发展远洋渔业。我国在海外现有1000多艘远洋渔船，形成3亿美元的资产和50万吨的远洋渔业生产能力，蛤全球渔场信息困乏制约了远洋渔业的进一步发展。
四是加强海洋军事活动保障。
人造卫星及中、远程导弹发射后弹道轨道的计算必须以全球大地水准面、重力场为基本参量，而我国在这方面数据非常稀少，因而极大地影响了导弹命中率。另外，实时的海况、流场、海面风速资料对海军水下舰艇的作战与航行意义重大，这些资料是常规方法无法获得的，特别是敌方海区的实时海况。
五是有利于实施海洋污染监测、监视，保护海洋自然环境资源。
海洋污染主要是石油污染和污水污染。海上石油污染来自陆源排放、海上油井泄漏及船舶排放等，其中陆源排放量最多。我国沿海约有250多处油污染源，每年排放量10万t以上。
六是发展海洋卫星有利于加强全球气候演变研究，提高对灾害性气候的预测能力。
海水温度是影响中长期天气过程的重要因子。研究表明，台风生成与海温关系密切，中国南海台风生成前24h海温平均27℃；太平洋东岸冬季海温与西岸次年夏季风强度呈负相关。 |
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自美国1978年6月22日发射世界上第一颗海洋卫星Seasat-A以后，苏联、日本、法国和欧洲空间局等相继发射了一系列大型海洋卫星。这些卫星一般搭载有光学遥感器（如水色扫描仪、主动区微波遥感器、散射计、SAR等）和被动式微波遥感器等多种海洋遥感有效载荷，可提供全天时，全天候海况实时资料。
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。
现在能研制和发射海洋水色卫星的国家有中国、美国、俄罗斯、印度、韩国等。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。美国计划自SeaStar起，进行20年时序全球海洋水色遥感资料的连续积累。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，星上有效载荷为6通道水色遥感器（OCI）2002年5月和2007年4月，中国海洋水色卫星海洋一号A和海洋一号B分别成功发射，海洋动力环境卫星海洋二号预计于2009发射，海洋综合探测卫星海洋三号也已进入预先研究阶段。
利用卫星遥感器测量海洋动力环境的构想在20世纪60年代就有人提出，70年代得以实施。发射海洋动力环境卫星的国家有美国、俄罗斯、法国。美国的GEOSAT系列卫星和TOPEX/Poseidon系列卫星具有代表性。
1991年，欧洲空间局发射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）。散射计风速测量精度为2m/s或10%、风向精度为±20°；高度计的测高精度为3cm；辐射计测量海面温度精度为±5K。ENVISAT-1卫星是ERS卫星的后继星，2001年底发射，是一颗篝的有轨对地观察卫星，将进行为期5年的对大气海洋、陆地、冰的测量。该星测验数据连续，主要支持地球科学研究，并且可以对环境和气候的变化做出评估，甚至可以为军事、商业的应用提供便利。
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。JASON卫星轨道高度1336km，倾角66°,设计寿命为3年，最大功耗为435W，总重量为500kg。 |
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与世界先进水平相比，总体上我国差距较大，主要表现在我国海洋卫星工程起步晚、星载仪器的飞行会小、海洋卫星地面应用系统基本建成但业务化应用还需完善等方面。为此，要坚持独立研制；建立海洋卫星体系，逐步形成业务化运行能力；要实行军民结合，综合利用；重视关键技术储备；同时发展卫星海洋的应用；积极参与国际合作。
1． 我国海洋卫星发展目标
根据海洋专家建议，总体发展目标是：2015年建立起海洋水色卫星、海洋动力环境卫星、海洋环境综合卫星3个业务化运行的卫星系列；2015年使我国的海洋卫星及其应用水平达到国际2005年的水平，在国际社会中占有一席之地。
其中，“十五”期间要发射我国第一颗试验业务型海洋水色卫星，此后每2~3年发射一颗业务型海洋水色卫星，使海洋水色形成系列化卫星。“十五”期间还要开展海洋动力环境卫星关键技术攻关，卫星研制立项。2005~2015年，将继续发射海洋水色卫星系列卫星，发射三颗海洋动力环境卫星，两颗海洋环境综合卫星；建立三种类型系列卫星组成的我国地球海洋观测系统框架，开始全面为国发经济服务。
2． 海洋水色卫星
海洋水色卫星是对海洋水色要素（如叶绿素、悬浮沙和可溶性的黄色物质等）和水温及
其动态变化的探测，有效载荷通常选用灵敏度高、信噪比高、光谱分辨率高、波段多、带宽窄的海洋水色扫描仪。要求空间分辨率在250~1000m，地面覆盖周期要求2~3天。
发展海洋水色系列卫星的目的是：掌握我国近海海洋初级生产力分布、海洋渔业及养殖业资源状况和环境质量，了解我国重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，监测我国近海海面溢油油漠、赤潮富营养、电场循环水排海热污染、海冰冰情、浅海地形等。
3． 海洋动力环境卫星
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。
发展海洋动力环境系列卫星的主要目的是：利用微波散射计监控全球海洋表面风场，得到全球海洋上的风矢量场和表面风应力数据，利用雷达高度计提供全球海洋地形数据，得到全球高分辨率的大洋环流、海洋大地水准面、重力场和极地冰盖的变异。
海洋动力环境卫星所获取的海面动力和海底拓扑资料，具有明显的军事价值，美国把这类卫星资料置于五角大楼控制下，尤其是实时高精度资料控制严格，绝不向别国提供。
4． 海洋环境综合卫星
海洋环境综合卫星是对全球与近海（包括海岸带）的海洋动态环境和水色环境各种信息的综合遥感监测，有效载荷包括可见光、红外，主动、被动遥感器，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。
发展海洋环境综合卫星主要目标是：提供全天时、全天候海况实时资料，用于改进海况数值预报模式，提高中、长期海况预报准确率。同时提供海上目标、海岸带调查、海洋污染的实时同步海洋要素，为海洋环境监测、维护海洋权益和海岸带资源调查、综合利用与管理服务。
为实施海洋开发战略，落实《全国海洋经济发展规划纲要》，实现建设海洋强国的宏伟目标，海洋卫星及卫星海洋应用须尽快实现从“试验型”向“业务服务型”的转变，建立健全天地协调，布局合理、功能完善、产品丰富、信息共享、服务高效的长期、连续、稳定运行的海洋卫星遥感应用体系。提升海洋遥感应用基础和技术能力，达到产品多样化、数据标准化、应用定量化、运行业务化，逐步满足海洋监测监视现代化、科学化、信息化、全球化的要求。通过努力，力争在“十一五”计划期间实现以下目标：
（1）继续推进3个系列的海洋卫星的发展，力争实现发射海洋水色系列卫星3颗、海洋动力环境系列卫星2颗和海洋监视监测系列卫星1颗的发展目标。
（2）在海洋卫星地面应用系统方面，努力实现新建亚布力海洋卫星地面站、北京海洋卫星地面站、数据中心，扩建三亚海洋卫星地面接收站，力争实现南、北极国家级的卫星回放数据接收站建设和海上遥感卫星辐射校正与真实性检验场的建设。
（3）在卫星海洋应用方面，结合应用技术成熟程度和海洋卫星的发展计划，有计划地开展HY－1卫星在海洋资源调查、海洋生态灾害预警、海洋环境污染监测、海温海冰预报等应用；有计划地开展HY－2卫星在海洋环境预报、海洋全球变化等方面的应用；有计划地开展HY－3卫星的信息处理平台、海洋监视和海洋动力现象的应用，推广和普及卫星海洋应用工作，为实现我国国民经济的发展战略目标，维护国防安全，全面实现小康社会提供有效服务和可行支撑。 |
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haiyang weixing
海洋卫星
oceanographic satellite
专门用于观测海洋，为海洋研究、海洋环境调查和资源开发利用提供信息而设计发射的一种人造地球卫星。
在海洋卫星出现之前，海洋的遥感资料主要取自气象卫星和陆地卫星。但海洋具有不同于陆地和大气的特点，如海水的流体性质以及由此产生的运动特征与陆地不同。海面发生的波动与照射其上的电磁波相互作用，使得遥感过程复杂化，但也提供了定量测量海洋参数的可能。电磁波不同谱段（主要为可见光）对海水具有不同程度的穿透能力，这就有可能透入海水内部进行定量测量。海洋现象与大气现象的时空尺度相差悬殊，并且气象卫星主要用来拍摄云图，而云恰恰是观测海洋的障碍。此外，气象卫星和陆地卫星的轨道参数和传感器性能不完全适合于海洋。为了满足观测海洋的需要，必须设计专门用于海洋观测的卫星。
世界上第一颗海洋卫星 “海洋卫星-1”号(见彩图第一颗海洋卫星(Seasat-A)美国1978年6月28日发射)是美国于1978年 6月28日发射的。“海洋卫星-1”号星体呈圆筒形，高21米，总重量2290公斤，卫星采用高度为800 公里的近圆形极地轨道，倾角108□。它每昼夜绕地球旋转14圈，每36小时用二部宽刈幅传感器将全球95％的海洋覆盖一遍。发回地面的信息主要包括海面风、海面温度、波高、内波、大气水含量、海冰、大洋地形和海洋水准面等要素。
“海洋卫星-1”号装载5部传感器:雷达高度计、海洋卫星散射计、合成孔径雷达、可见光和红外辐射计、扫描多通道微波辐射计。利用这些传感器测量海洋参数的精度相当高。其中高度计测高精度为 8厘米；测量有效波高精度达 10％（测量范围0～10米）；散射计测量风速精度达1.3米/秒（测量范围4～26米/秒）；微波辐射计测量海面温度精度为1.0□C（测量范围10□～30□C）；合成孔径雷达测量波长精度为12％(测量范围波长≥100米)。
除“海洋卫星-1”号之外，“雨云-7”号气象卫星与海洋学也有着密切关系。该卫星由美国于1978年10月24日发射,卫星重907公斤,采用高度为955公里、倾角为99.28□的太阳同步极地轨道。卫星装载 2部海洋遥感传感器：扫描多通道微波辐射计和海岸带水色扫描仪。其中水色扫描仪为第一部星载海洋水色传感器,有6个谱段，主要用于测量海水散射光谱辐射，推算海洋近表面浮游植物色素（主要为叶绿素a）浓度和悬浮物总量,研究海洋初级生产力。测量偏差约为30～40％。水色扫描仪的图像资料还用于沿岸和河口泥沙运移分析、海冰观测和海面温度制图等许多方面。
苏联于1979、 1980年发射过 2颗海洋卫星“宇宙-1076”和“宇宙-1151”。 1979年和1981年还和匈牙利、民主德国、捷克斯洛伐克等合作发射过 2颗海洋监测卫星“国际宇宙-20”、“国际宇宙-21”。这些卫星的主要任务是监测世界各大洋。
（郑全安）
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- : Seasat
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