海洋環境立體監測儀器有哪些

1. 海洋衛星詳細資料大全

海洋衛星（Ocean satellite）是主要用於海洋水 *** 素的探測，為海洋生物的資源開放利用、海洋污染監測與防治、海岸帶資源開發、海洋科學研究等領域服務，設計發射的一種人造地球衛星。2020年前我國將發射8顆海洋系列衛星，包括4顆海洋水色衛星、2顆海洋動力環境衛星和2顆海陸雷達衛星，加強對黃岩島、釣魚島及西沙群島全部島嶼附近海域的監測。

基本介紹

• 中文名 ：海洋衛星
• 外文名 ：Ocean satellite
• 主要用於 ：海洋水 *** 素的探測
• 類型 ：人造地球衛星
• 用途 ：海洋科學研究等領域服務

定義,特點,用途,發展歷程,中國規劃,發展目標,水色衛星,動力環境,環境綜合,發展情況,監視衛星,大事記,

定義

衛星海洋遙感技術在海洋資源，環境，減災和科學研究等方面 海洋衛星發揮了不可替代的重要作用，世界各國的海洋衛星和以海洋觀測為主的在軌衛星已有30多顆。 海洋衛星 海洋衛星是地球觀測衛星中的一個重要分支，是在氣象衛星和陸地資源衛星的基礎上發展起來的，屬於高檔次的地球觀測衛星，包括軍用海洋監視衛星、綜合性的海洋觀測衛星、各種專用的海洋學研究衛星等。

特點

利用海洋衛星可以經濟、方便地對大面積海域實現實時、同步、連續的監測，它已被公認為是海洋環境監測的重要手段。海洋衛星與陸地衛星和氣象衛星相比，具有以下特點： 海洋衛星 （1） 海洋環境要素探測要求大面積、連續、同步或准同步探測。 （2） 海洋衛星可見光感測器要求波段多而窄，靈敏度和信噪比高（高出陸地衛星一個數量級）。 （3） 為與海洋環境要素變化周期相匹配，海洋衛星的地面覆蓋周期要求2~3天，空間解析度為250~1000m。 （4） 由於水體的輻射強度微弱，而要使輻射強度均勻，具有可對比性，則要求水色衛星的降交點地方時（發射視窗）選擇在正午前後。 （5） 某些海洋要素的測量，例如海面粗糙的測量、海面風場的測量，除海洋衛星探測技術外，尚無其他辦法。

用途

海洋衛星有六個方面的用途。 1、 為海洋專屬經濟區（EEZ）綜合管理和維護國家海洋權益服務 。海洋衛星一方面可為EEZ劃界的外交談判提供海洋環境和資源信息，尤其是那些調查船及飛機難以進入的敏感海域。 海洋衛星 2、提高海洋環境監測預報能力 。 我國地處西北太平洋西岸，該海域是全世界38%熱帶風暴的發源地。我國深受其害，平常年份造成的直接經濟損失為60億元左右，嚴重年份超過100億元。1997年的「9711」特大風暴襲擊浙江沿海，僅浙江省直接經濟損失達170多億元。 3、為海洋資源調查與開發服務 。 海洋資源主要是海洋油氣、海洋漁業和海岸帶資源。我國40多個近海漁場普遍出現衰竭現象，迫切需要發展遠洋漁業。我國在海外現有1000多艘遠洋漁船，形成3億美元的資產和50萬噸的遠洋漁業生產能力，蛤全球漁場信息睏乏制約了遠洋漁業的進一步發展。 海洋衛星 4、加強海洋軍事活動保障 。 人造衛星及中、遠程飛彈發射後彈道軌道的計算必須以全球大地水準面、重力場為基本參量，而我國在這方面數據非常稀少，因而極大地影響了飛彈命中率。另外，實時的海況、流場、海面風速資料對海軍水下艦艇的作戰與航行意義重大，這些資料是常規方法無法獲得的，特別是敵方海區的實時海況。 5、 有利於實施海洋污染監測、監視，保護海洋自然環境資源 。 海洋污染主要是石油污染和污水污染。海上石油污染來自陸源排放、海上油井泄漏及船舶排放等，其中陸源排放量最多。我國沿海約有250多處油污染源，每年排放量10萬t以上。 6、 發展海洋衛星有利於加強全球氣候演變研究，提高對災害性氣候的預測能力 。 海水溫度是影響中長期天氣過程的重要因子。研究表明，台風生成與海溫關系密切，中國南海台風生成前24h海溫平均27℃；太平洋東岸冬季海溫與西岸次年夏季風強度呈負相關。

發展歷程

自美國1978年6月22日發射世界上第一顆海洋衛星Seasat-A以後，蘇聯、日本、法國和歐洲空間局等相繼發射了一系列大型海洋衛星。這些衛星一般搭載有光學遙感器（如水色掃瞄器、主動區微波遙感器、散射計、SAR等）和被動式微波遙感器等多種海洋遙感有效載荷，可提供全天時，全天候海況實時資料。 海洋衛星 按用途分，海洋衛星可分為海洋水色衛星、海洋動力環境衛星和海洋綜合探測衛星。 能研製和發射海洋水色衛星的國家有中國、美國、俄羅斯、印度、韓國等。1997年8月1日，美國航天局發射了世界上第一顆專用海洋水色衛星SeaStar。美國計畫自SeaStar起，進行20年時序全球海洋水色遙感資料的連續積累。1999年1月27日，中國台灣省委託美國研製並發射一顆低軌道（600km）水色衛星ROCSAT-1，星上有效載荷為6通道水色遙感器（OCI）2002年5月和2007年4月，中國海洋水色衛星海洋一號A和海洋一號B分別成功發射，海洋動力環境衛星海洋二號預計於2009發射，海洋綜合探測衛星海洋三號也已進入預先研究階段。 海洋衛星 利用衛星遙感器測量海洋動力環境的構想在20世紀60年代就有人提出，70年代得以實施。發射海洋動力環境衛星的國家有美國、俄羅斯、法國。美國的GEOSAT系列衛星和TOPEX/Poseidon系列衛星具有代表性。 1991年，歐洲空間局發射ERS-1衛星，星上裝有微波散射計、雷達高度計和微波輻射計等遙感器，主要目的是開展衛星測量海洋動力基本要素，為用戶進行業務服務及為世界大洋合作研究項目提供業務服務參數（包括海面風場、大地水準面、海洋重力場、極地海凍的面積、邊界線、海況、風速、海面溫度和水氣等）。散射計風速測量精度為2m/s或10%、風向精度為±20°；高度計的測高精度為3cm；輻射計測量海面溫度精度為±5K。ENVISAT-1衛星是ERS衛星的後繼星，2001年底發射，是一顆篝的有軌對地觀察衛星，將進行為期5年的對大氣海洋、陸地、凍的測量。該星測驗數據連續，主要支持地球科學研究，並且可以對環境和氣候的變化做出評估，甚至可以為軍事、商業的套用提供便利。 海洋衛星 海洋衛星 2002年5月和2007年4月，中國海洋水色衛星海洋一號A和海洋一號B分別成功發射。[1] 2012年9月，國家海洋局國家衛星海洋套用中心表示2020年前，將發射8顆海洋系列衛星，形成對國家全部管轄海域乃至全球海洋水色環境和動力環境遙感監測的能力，同時加強對黃岩島、釣魚島以及西沙、中沙和南沙群島全部島嶼附近海域的監測。從太空監測海洋已成為世界各國探索海洋的重要方式。[2] 海洋綜合探測衛星方面，1992年美國和法國聯合發射TOPEX/Poseidon衛星。星上載有一台美國NASA的TOPEX雙頻高度計和一台法國CNES的Poseidon高度計，用於探測大洋環流、海況、極地海冰，研究這些因素對全球氣候變化的影響。TOPEX/Poseidon高度計的運行結果表明其測高精度達到2cm。 JASON-1星是TOPEX/Poseidon的一顆後繼衛星，主要任務目標是精確的測量世界海洋地形圖。該星裝有高精度雷達高度計、微波輻射計、DORIS接收機、雷射反射器、GPS接收機等，其中雷達高度計測量誤差約2.5cm。JASON衛星軌道高度1336km，傾角66°,設計壽命為3年，最大功耗為435W，總重量為500kg。

中國規劃

與世界先進水平相比，總體上我國差距較大，主要表現在我國海洋衛星工程起步晚、星載儀器的飛行會小、海洋衛星地面套用系統基本建成但業務化套用還需完善等方面。為此，要堅持獨立研製；建立海洋衛星體系，逐步形成業務化運行能力；要實行軍民結合，綜合利用；重視關鍵技術儲備；同時發展衛星海洋的套用；積極參與國際合作。

發展目標

其中，「十五」期間要發射我國第一顆試驗業務型海洋水色衛星，此後每2~3年發射一顆業務型海洋水色衛星，使海洋水色形成系列化衛星。「十五」期間還要開展海洋動力環境衛星關鍵技術攻關，衛星研製立項。2005~2015年，將繼續發射海洋水色衛星系列衛星，發射三顆海洋動力環境衛星，兩顆海洋環境綜合衛星；建立三種類型系列衛星組成的我國地球海洋觀測系統框架，開始全面為國發經濟服務。 根據海洋專家建議，總體發展目標是：2015年建立起海洋水色衛星、海洋動力環境衛星、海洋環境綜合衛星3個業務化運行的衛星系列；2015年使我國的海洋衛星及其應 用水平達到國際2005年的水平，在國際社會中佔有一席之地。 海洋衛星拍攝的圖片

水色衛星

海洋水色衛星是對海洋水色要素（如葉綠素、懸浮沙和可溶性的黃色物質等）和水溫及其動態變化的探測，有效載荷通常選用靈敏度高、信噪比高、光譜解析度高、波段多、頻寬窄的海洋水色掃瞄器。要求空間解析度在250~1000m，地面覆蓋周期要求2~3天。 中國首顆海洋衛星 發展海洋水色系列衛星的目的是：掌握我國近海海洋初級生產力分布、海洋漁業及養殖業資源狀況和環境質量，了解我國重點河口港灣的懸浮泥沙分布規律，監測我國近海海面溢油油漠、赤潮富營養、電場循環水排海熱污染、海冰冰情、淺海地形等。

動力環境

海洋動力環境衛星是對海面風場、海面高度、浪場、流場以及溫度場等協動力環境要素探測的衛星，有效載荷通常是微波散射計、微波輻射計、雷達高度計等，並具有多種模式和多種解析度。 海洋衛星拍攝的圖片 發展海洋動力環境系列衛星的主要目的是：利用微波散射計監控全球海洋表面風場，得到全球海洋上的風矢量場和表面風應力數據，利用雷達高度計提供全球海洋地形數據，得到全球高解析度的大洋環流、海洋大地水準面、重力場和極地冰蓋的變異。 海洋動力環境衛星所獲取的海面動力和海底拓撲資料，具有明顯的軍事價值，美國把這類衛星資料置於五角大樓控制下，尤其是實時高精度資料控制嚴格，絕不向別國提供。

環境綜合

海洋環境綜合衛星是對全球與近海（包括海岸帶）的海洋動態環境和水色環境各種信息的綜合遙感監測，有效載荷包括可見光、紅外，主動、被動遙感器，如多光譜成像儀、合成孔徑雷達、微波散射計、輻射計、高度計等。 &amp 為實施海洋開發戰略，落實《全國海洋經濟發展規劃綱要》，實現建設海洋強國的宏偉目標，海洋衛星及衛星海洋套用須盡快實現從「試驗型」向「業務服務型」的轉變，建立健全天地協調，布局合理、功能完善、產品豐富、信息共享、服務高效的長期、連續、穩定運行的海洋衛星遙感套用體系。提升海洋遙感套用基礎和技術能力，達到產品多樣化、數據標准化、套用定量化、運行業務化，逐步滿足海洋監測監視現代化、科學化、信息化、全球化的要求。通過努力，力爭在「十一五」計畫期間實現以下目標： （1）繼續推進3個系列的海洋衛星的發展，力爭實現發射海洋水色系列衛星3顆、海洋動力環境系列衛星2顆和海洋監視監測系列衛星1顆的發展目標。 海洋衛星 （2）在海洋衛星地面套用系統方面，努力實現新建亞布力海洋衛星地面站、北京海洋衛星地面站、數據中心，擴建三亞海洋衛星地面接收站，力爭實現南、北極國家級的衛星回放數據接收站建設和海上遙感衛星輻射校正與真實性檢驗場的建設。 （3）在衛星海洋套用方面，結合套用技術成熟程度和海洋衛星的發展計畫，有計畫地開展HY－1衛星在海洋資源調查、海洋生態災害預警、海洋環境污染監測、海溫海冰預報等套用；有計畫地開展HY－2衛星在海洋環境預報、海洋全球變化等方面的套用；有計畫地開展HY－3衛星的信息處理平台、海洋監視和海洋動力現象的套用，推廣和普及衛星海洋套用工作，為實現我國國民經濟的發展戰略目標，維護國防安全，全面實現小康社會提供有效服務和可行支撐。 發展海洋環境綜合衛星主要目標是：提供全天時、全天候海況實時資料，用於改進海況數值預報模式，提高中、長期海況預報准確率。同時提供海上目標、海岸帶調查、海洋污染的實時同步海洋要素，為海洋環境監測、維護海洋權益和海岸帶資源調查、綜合利用與管理服務。

發展情況

海洋一號A（HY-1A）衛星於2002年5月15日在太原衛星發射中心成功發射，至今已穩定運行一年多，衛星數據已逐步套用，這是中國航天事業和海洋事業的一項重大成就。海洋一號A衛星的成功發射、穩定運行和廣泛套用，是在國防科工委、國家發展和改革委員會、財政部、總裝備部、中國航天科技集團公司等部門的大力支持下，各有關單位共同努力和通力協作的結果，是廣大科技人員辛勤勞動的成果，具有十分重大的意義，它結束了中國沒有海洋衛星的歷史，進一步充實了中國航天對地觀測體系；海洋一號A衛星在軌穩定運行，實現了中國第一顆海洋觀測試驗型業務衛星的預定目標，使我國有能力對所管轄的近300萬km2海域的水色環境實施大面積、實時和動態監測，並具備對世界各大洋和南北極區的探測能力；海洋一號A衛星的成功運行，也使中國海洋立體監測體系進一步完善，海洋監測能力得到增強。海洋一號A衛星數據已逐步在海洋資源開發與管理、海洋環境監測與保護、海洋災害監測與預報、海洋科學研究、海洋領域的國際與地區合作、南北極科學考察等領域發揮作用，衛星套用取得了初步成果。 為總結和展現海洋衛星及套用工作的進展和成果，人們編制了《中國海洋衛星套用報告》，希望藉此使有關部門、社會各界和廣大公眾認識和了解我國的海洋衛星，推動中國海洋事業和航天事業的進一步發展，為實現十六大提出的「全面建設小康社會」的偉大目標作出更大貢獻。 「海洋二號」衛星，是中國第一顆海洋動力環境衛星，採用的是微波遙感技術，可全天時、全天候對海面風場、海流、海浪和溫度等海洋要素進行監測，直接為海洋減災防災、海上交通運輸、海洋工程和海洋科學研究等工作提供技術支持。「海洋二號」衛星的成功發射，標志著中國海洋衛星向著系列化、業務化方向邁出一大步，為中國海洋觀測開辟了一個嶄新領域，將極大提升中國海洋監管、海權維護和海洋科研能力隨著「海洋二號」衛星的順利升空，至今中國已成功發射3顆海洋衛星。 2012年9月5日，國家海洋局數字海洋科學技術重點實驗室揭牌儀式暨第三屆中國數字海洋論壇津召開。國家衛星海洋套用中心主任蔣興偉透露，按照規劃，2020年前我國將發射8顆海洋系列衛星，包括4顆海洋水色衛星、2顆海洋動力環境衛星和2顆海陸雷達衛星，加強對黃岩島、釣魚島及西沙群島全部島嶼附近海域的監測。該規劃由國土資源部牽頭。截至目前，我國已發射3顆海洋衛星，其中2顆 「海洋一號」系列衛星（即水色衛星），1顆「海洋二號」系列衛星（即海洋動力衛星）。「目前已實現了對包括黃岩島在內的遠海海域的環境觀測。」蔣興偉說，海陸雷達衛星系列建立後，將能實現對海上目標的監視，滿足在惡劣海況下對海上溢油等災害應急、海洋權益維護保障、海域和海島監管等監測和監視的需求。 國家海洋局曾經透露，在對我國近岸海域實現業務化定期監測後，我國海域動態監管實現又一重大進步，逐漸實現從近海到遠海的覆蓋，黃岩島、釣魚島及西沙群島全部島嶼附近海域的衛星遙感影像，被納入國家海域動態監視監測管理系統。

監視衛星

海洋監視衛星是用於探測、識別、跟蹤、定位和監視全球海面艦艇和水下潛艇活動的衛星，它能提供艦船之間、艦岸之間的通信，是20世紀70年代發展起來的十分先進的衛星技術。由於它所覆蓋的海域廣闊，探測目標多而且是活動的，所以它的軌道較高，並且多採用多星組網體制，以保證連續監視。海洋監視衛星分為電子型和雷達型兩類，它是軍事預警和偵察衛星發展的一個重要分支。海洋監視衛星問世以來，廣泛用於發現和跟蹤海上軍用艦船，探測海洋各種特性。海浪的高度、海流強度和方向、海面風速、海水溫度和含鹽量等等數據，都是極為寶貴的軍事情報。蘇聯和美國都先後發射了這種衛星。美國的「海洋1號」衛星能利用其側視雷達全天候地監視海上小型船隻，它還能探測出高度不過10厘米的海浪。它是用於監視海上艦只潛艇活動、偵察艦艇雷達信號和無線電通信的偵察衛星。世界上第一顆海洋監視衛星是蘇聯於1967年12月27日發射的「宇宙」198號衛星，這是一顆試驗衛星。蘇聯的海洋監視衛星自1973年後進入實用階段。 海洋衛星拍攝圖片

大事記

1985年，我國第一顆海洋衛星開始立項准備。自此，我國海洋衛星工作開始進入基礎調研和技術准備階段。 1993年，國家海洋局啟動海洋衛星研製立項論證工作。 1996年5月，成立「國家海洋局海洋衛星工作領導小組」和「海洋衛星總體部」。 1997年1月31日，海洋衛星總體部完成了海洋水色衛星的綜合論證報告和立項的准備工作，並通過專家評審。 1997年6月30日，國防科工委正式下達「關於海洋水色衛星立項研製的批覆」，同意海洋水色衛星立項研製。這顆衛星被命名為「海洋一號A」衛星。 1998年3月，成立「國家海洋局衛星海洋套用中心」，負責海洋衛星的地面套用系統建設和地面套用研究工作。 1999年5月，「海洋一號」衛星地面套用系統建設工程得到國家計委的立項批覆。 2000年9月，中央機構編制委員會辦公室正式批覆成立了「國家衛星海洋套用中心」，負責建立「海洋一號」衛星地面套用系統。 2000年11月，國家衛星海洋套用中心與航天科技集團五院正式簽訂了研製契約。 2002年3月，完成正樣發射星研製。 2002年5月15日9時50分，中國第一顆海洋衛星（「海洋一號A」）在太原衛星發射中心由長征火箭發射升空，結束了中國沒有海洋衛星的歷史。 2002年5月27日，「海洋一號A」衛星定軌在預定高度798公里的准太陽同步軌道上。 2002年5月29日，北京、三亞地面接收站成功獲得第一軌海洋水色遙感圖像，並驗證了衛星及地面套用系統的各項功能。 2002年9月2日，完成「海洋一號A」衛星在軌測試評審，衛星試驗任務圓滿完成。 2002年9月18日，舉行了「海洋一號A」衛星的交接儀式和「海洋一號B」衛星研製協定的簽字儀式。海洋衛星進入了業務化套用階段和海洋衛星事業的正常發展時期。 2002年12月12日，「海洋一號A」衛星數據正式對外分發。 2005年1月，國防科工委、財政部批覆了「海洋一號B」衛星工程研製立項。同年7月，國防科工委正式批覆了「海洋一號B」衛星研製總要求。 2007年3月，「海洋一號B」衛星暨長征二號丙運載火箭出廠，並由專列運達太原衛星發射場完成吊裝。 2007年4月10日，完成發射前各項准備工作。 2007年4月11日11時27分，裝備更為精良的「海洋一號B」衛星，由長征二號丙運載火箭在太原衛星發射中心成功發射升空。 2011年8月16日6時57分，中國在太原衛星發射中心用「長征四號乙」運載火箭，將中國第一顆海洋動力環境監測衛星「海洋二號」成功送入太空。

2. 海洋拖曳式多道γ能譜儀

海洋多道γ能譜儀主要用於海底礦產勘查和輻射環境污染監測，儀器由水下和船上兩部分組成。圖4-7-1所示，為中國地質大學(北京)研製的海洋拖曳γ能譜儀結構原理圖。船上與水下部分用長電纜連接，水下部分拖於海底，對海底岩石和土壤進行γ能譜測量。水下部分採用PVC軟管套在外緣，使水下部分形成「雪橇」式裝置，其目的是防止水下部分被障礙物卡住。連接電纜為鎧裝五芯電纜，能承受3噸拉力，船上的電纜剎車抗拉力為5000 kg，絞車分快慢兩檔，低速為3m/min，高速為40m/min。

儀器為1024道γ能譜儀。為提高探測靈敏度，使用體積較大的NaI(Tl)晶體，至少是ϕ70mm×100mm。本台儀器使用的是ϕ100mm×110mm，晶體直接與低鉀含量的光電倍增管耦合，能量解析度好於12%。線性放大器等都安裝在水下部分，目的是使採集的信號用數字傳輸，經電纜到達船上進入微機進行數據存儲處理，作圖顯示。

圖4-7-1 海洋γ能譜儀結構示意圖

(中國地質大學(北京)，2000年)

圖4-7-2 實測單點和累加⁴⁰K譜線

A—累加譜；B—單點譜

水下部分要有一定重量防止在拖行過程中離開海底，為此設有監視系統。

穩譜是所有γ譜儀能夠穩定工作的重要環節，本儀器採用軟體「累計鉀峰穩譜」技術。由於海洋底沉積物中鉀含較低，一般在2%～2.5%之間，每1min采樣一次，測得⁴⁰K的1460keV能量譜如圖4-7-2所示。峰值較低漲落較大(見B線)，用以穩譜難以達到效果。為克服這一缺陷，將測線上連續測量的20個數累加，最後得到20個累加數據的γ譜線如圖4-7-2所示（A線）⁴⁰K譜峰值有很大增長，可以得到好的穩譜效果，穩譜程序流程，如圖4-7-3所示。

3. 　海洋環境要素監測

20世紀70年代以來，人們相繼發射了多種衛星進行海洋探測。其中包括美國的NOAA、LANDSAT、SEASATA-A、NIMBUS-7，歐洲航空航天局的ERS-1和日本的GMS、JERS-1衛星等，形成天基海洋監測。在這些衛星上裝載有各種微波監測儀器、紅外輻射計和海洋水色儀等，對海平面、海底地形地貌、波浪、風、水、流、海洋污染和初級生產力等進行監測。同時，還應用飛機、飛艇和熱氣球等作為空基監測平台。海氣交換和大氣環流監測主要是在海面和水下平台上設置的由各種感測器組成的監測系統進行的。