海洋环境立体监测仪器有哪些

1. 海洋卫星详细资料大全

海洋卫星（Ocean satellite）是主要用于海洋水 *** 素的探测，为海洋生物的资源开放利用、海洋污染监测与防治、海岸带资源开发、海洋科学研究等领域服务，设计发射的一种人造地球卫星。2020年前我国将发射8颗海洋系列卫星，包括4颗海洋水色卫星、2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星，加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛全部岛屿附近海域的监测。

基本介绍

• 中文名 ：海洋卫星
• 外文名 ：Ocean satellite
• 主要用于 ：海洋水 *** 素的探测
• 类型 ：人造地球卫星
• 用途 ：海洋科学研究等领域服务

定义,特点,用途,发展历程,中国规划,发展目标,水色卫星,动力环境,环境综合,发展情况,监视卫星,大事记,

定义

卫星海洋遥感技术在海洋资源，环境，减灾和科学研究等方面 海洋卫星发挥了不可替代的重要作用，世界各国的海洋卫星和以海洋观测为主的在轨卫星已有30多颗。 海洋卫星 海洋卫星是地球观测卫星中的一个重要分支，是在气象卫星和陆地资源卫星的基础上发展起来的，属于高档次的地球观测卫星，包括军用海洋监视卫星、综合性的海洋观测卫星、各种专用的海洋学研究卫星等。

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： 海洋卫星 （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） 海洋卫星可见光感测器要求波段多而窄，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，空间解析度为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（发射视窗）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。

用途

海洋卫星有六个方面的用途。 1、 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。 海洋卫星 2、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。 3、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。 海洋卫星 4、加强海洋军事活动保障 。 人造卫星及中、远程飞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，因而极大地影响了飞弹命中率。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。 5、 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。 6、 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。

发展历程

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（如水色扫瞄器、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。 海洋卫星 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。 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。美国计画自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。 海洋卫星 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、极地海冻的面积、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、冻的测量。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、商业的套用提供便利。 海洋卫星 海洋卫星 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。[1] 2012年9月，国家海洋局国家卫星海洋套用中心表示2020年前，将发射8颗海洋系列卫星，形成对国家全部管辖海域乃至全球海洋水色环境和动力环境遥感监测的能力，同时加强对黄岩岛、钓鱼岛以及西沙、中沙和南沙群岛全部岛屿附近海域的监测。从太空监测海洋已成为世界各国探索海洋的重要方式。[2] 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、雷射反射器、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。

中国规划

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、海洋卫星地面套用系统基本建成但业务化套用还需完善等方面。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套用；积极参与国际合作。

发展目标

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。 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。 海洋卫星拍摄的图片

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、光谱解析度高、波段多、频宽窄的海洋水色扫瞄器。要求空间解析度在250~1000m，地面覆盖周期要求2~3天。 中国首颗海洋卫星 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。

动力环境

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解析度。 海洋卫星拍摄的图片 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，得到全球高解析度的大洋环流、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。

环境综合

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。 &amp 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套用须尽快实现从“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套用体系。提升海洋遥感套用基础和技术能力，达到产品多样化、数据标准化、套用定量化、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”计画期间实现以下目标： （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。 海洋卫星 （2）在海洋卫星地面套用系统方面，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）在卫星海洋套用方面，结合套用技术成熟程度和海洋卫星的发展计画，有计画地开展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、海温海冰预报等套用；有计画地开展HY－2卫星在海洋环境预报、海洋全球变化等方面的套用；有计画地开展HY－3卫星的信息处理平台、海洋监视和海洋动力现象的套用，推广和普及卫星海洋套用工作，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。 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。

发展情况

海洋一号A（HY-1A）卫星于2002年5月15日在太原卫星发射中心成功发射，至今已稳定运行一年多，卫星数据已逐步套用，这是中国航天事业和海洋事业的一项重大成就。海洋一号A卫星的成功发射、稳定运行和广泛套用，是在国防科工委、国家发展和改革委员会、财政部、总装备部、中国航天科技集团公司等部门的大力支持下，各有关单位共同努力和通力协作的结果，是广大科技人员辛勤劳动的成果，具有十分重大的意义，它结束了中国没有海洋卫星的历史，进一步充实了中国航天对地观测体系；海洋一号A卫星在轨稳定运行，实现了中国第一颗海洋观测试验型业务卫星的预定目标，使我国有能力对所管辖的近300万km2海域的水色环境实施大面积、实时和动态监测，并具备对世界各大洋和南北极区的探测能力；海洋一号A卫星的成功运行，也使中国海洋立体监测体系进一步完善，海洋监测能力得到增强。海洋一号A卫星数据已逐步在海洋资源开发与管理、海洋环境监测与保护、海洋灾害监测与预报、海洋科学研究、海洋领域的国际与地区合作、南北极科学考察等领域发挥作用，卫星套用取得了初步成果。 为总结和展现海洋卫星及套用工作的进展和成果，人们编制了《中国海洋卫星套用报告》，希望借此使有关部门、社会各界和广大公众认识和了解我国的海洋卫星，推动中国海洋事业和航天事业的进一步发展，为实现十六大提出的“全面建设小康社会”的伟大目标作出更大贡献。 “海洋二号”卫星，是中国第一颗海洋动力环境卫星，采用的是微波遥感技术，可全天时、全天候对海面风场、海流、海浪和温度等海洋要素进行监测，直接为海洋减灾防灾、海上交通运输、海洋工程和海洋科学研究等工作提供技术支持。“海洋二号”卫星的成功发射，标志著中国海洋卫星向着系列化、业务化方向迈出一大步，为中国海洋观测开辟了一个崭新领域，将极大提升中国海洋监管、海权维护和海洋科研能力随着“海洋二号”卫星的顺利升空，至今中国已成功发射3颗海洋卫星。 2012年9月5日，国家海洋局数字海洋科学技术重点实验室揭牌仪式暨第三届中国数字海洋论坛津召开。国家卫星海洋套用中心主任蒋兴伟透露，按照规划，2020年前我国将发射8颗海洋系列卫星，包括4颗海洋水色卫星、2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星，加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛全部岛屿附近海域的监测。该规划由国土资源部牵头。截至目前，我国已发射3颗海洋卫星，其中2颗 “海洋一号”系列卫星（即水色卫星），1颗“海洋二号”系列卫星（即海洋动力卫星）。“目前已实现了对包括黄岩岛在内的远海海域的环境观测。”蒋兴伟说，海陆雷达卫星系列建立后，将能实现对海上目标的监视，满足在恶劣海况下对海上溢油等灾害应急、海洋权益维护保障、海域和海岛监管等监测和监视的需求。 国家海洋局曾经透露，在对我国近岸海域实现业务化定期监测后，我国海域动态监管实现又一重大进步，逐渐实现从近海到远海的覆盖，黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛全部岛屿附近海域的卫星遥感影像，被纳入国家海域动态监视监测管理系统。

监视卫星

海洋监视卫星是用于探测、识别、跟踪、定位和监视全球海面舰艇和水下潜艇活动的卫星，它能提供舰船之间、舰岸之间的通信，是20世纪70年代发展起来的十分先进的卫星技术。由于它所覆盖的海域广阔，探测目标多而且是活动的，所以它的轨道较高，并且多采用多星组网体制，以保证连续监视。海洋监视卫星分为电子型和雷达型两类，它是军事预警和侦察卫星发展的一个重要分支。海洋监视卫星问世以来，广泛用于发现和跟踪海上军用舰船，探测海洋各种特性。海浪的高度、海流强度和方向、海面风速、海水温度和含盐量等等数据，都是极为宝贵的军事情报。苏联和美国都先后发射了这种卫星。美国的“海洋1号”卫星能利用其侧视雷达全天候地监视海上小型船只，它还能探测出高度不过10厘米的海浪。它是用于监视海上舰只潜艇活动、侦察舰艇雷达信号和无线电通信的侦察卫星。世界上第一颗海洋监视卫星是苏联于1967年12月27日发射的“宇宙”198号卫星，这是一颗试验卫星。苏联的海洋监视卫星自1973年后进入实用阶段。 海洋卫星拍摄图片

大事记

1985年，我国第一颗海洋卫星开始立项准备。自此，我国海洋卫星工作开始进入基础调研和技术准备阶段。 1993年，国家海洋局启动海洋卫星研制立项论证工作。 1996年5月，成立“国家海洋局海洋卫星工作领导小组”和“海洋卫星总体部”。 1997年1月31日，海洋卫星总体部完成了海洋水色卫星的综合论证报告和立项的准备工作，并通过专家评审。 1997年6月30日，国防科工委正式下达“关于海洋水色卫星立项研制的批覆”，同意海洋水色卫星立项研制。这颗卫星被命名为“海洋一号A”卫星。 1998年3月，成立“国家海洋局卫星海洋套用中心”，负责海洋卫星的地面套用系统建设和地面套用研究工作。 1999年5月，“海洋一号”卫星地面套用系统建设工程得到国家计委的立项批覆。 2000年9月，中央机构编制委员会办公室正式批覆成立了“国家卫星海洋套用中心”，负责建立“海洋一号”卫星地面套用系统。 2000年11月，国家卫星海洋套用中心与航天科技集团五院正式签订了研制契约。 2002年3月，完成正样发射星研制。 2002年5月15日9时50分，中国第一颗海洋卫星（“海洋一号A”）在太原卫星发射中心由长征火箭发射升空，结束了中国没有海洋卫星的历史。 2002年5月27日，“海洋一号A”卫星定轨在预定高度798公里的准太阳同步轨道上。 2002年5月29日，北京、三亚地面接收站成功获得第一轨海洋水色遥感图像，并验证了卫星及地面套用系统的各项功能。 2002年9月2日，完成“海洋一号A”卫星在轨测试评审，卫星试验任务圆满完成。 2002年9月18日，举行了“海洋一号A”卫星的交接仪式和“海洋一号B”卫星研制协定的签字仪式。海洋卫星进入了业务化套用阶段和海洋卫星事业的正常发展时期。 2002年12月12日，“海洋一号A”卫星数据正式对外分发。 2005年1月，国防科工委、财政部批覆了“海洋一号B”卫星工程研制立项。同年7月，国防科工委正式批覆了“海洋一号B”卫星研制总要求。 2007年3月，“海洋一号B”卫星暨长征二号丙运载火箭出厂，并由专列运达太原卫星发射场完成吊装。 2007年4月10日，完成发射前各项准备工作。 2007年4月11日11时27分，装备更为精良的“海洋一号B”卫星，由长征二号丙运载火箭在太原卫星发射中心成功发射升空。 2011年8月16日6时57分，中国在太原卫星发射中心用“长征四号乙”运载火箭，将中国第一颗海洋动力环境监测卫星“海洋二号”成功送入太空。

2. 海洋拖曳式多道γ能谱仪

海洋多道γ能谱仪主要用于海底矿产勘查和辐射环境污染监测，仪器由水下和船上两部分组成。图4-7-1所示，为中国地质大学(北京)研制的海洋拖曳γ能谱仪结构原理图。船上与水下部分用长电缆连接，水下部分拖于海底，对海底岩石和土壤进行γ能谱测量。水下部分采用PVC软管套在外缘，使水下部分形成“雪橇”式装置，其目的是防止水下部分被障碍物卡住。连接电缆为铠装五芯电缆，能承受3吨拉力，船上的电缆刹车抗拉力为5000 kg，绞车分快慢两档，低速为3m/min，高速为40m/min。

仪器为1024道γ能谱仪。为提高探测灵敏度，使用体积较大的NaI(Tl)晶体，至少是ϕ70mm×100mm。本台仪器使用的是ϕ100mm×110mm，晶体直接与低钾含量的光电倍增管耦合，能量分辨率好于12%。线性放大器等都安装在水下部分，目的是使采集的信号用数字传输，经电缆到达船上进入微机进行数据存储处理，作图显示。

图4-7-1 海洋γ能谱仪结构示意图

(中国地质大学(北京)，2000年)

图4-7-2 实测单点和累加⁴⁰K谱线

A—累加谱；B—单点谱

水下部分要有一定重量防止在拖行过程中离开海底，为此设有监视系统。

稳谱是所有γ谱仪能够稳定工作的重要环节，本仪器采用软件“累计钾峰稳谱”技术。由于海洋底沉积物中钾含较低，一般在2%～2.5%之间，每1min采样一次，测得⁴⁰K的1460keV能量谱如图4-7-2所示。峰值较低涨落较大(见B线)，用以稳谱难以达到效果。为克服这一缺陷，将测线上连续测量的20个数累加，最后得到20个累加数据的γ谱线如图4-7-2所示（A线）⁴⁰K谱峰值有很大增长，可以得到好的稳谱效果，稳谱程序流程，如图4-7-3所示。

3. 　海洋环境要素监测

20世纪70年代以来，人们相继发射了多种卫星进行海洋探测。其中包括美国的NOAA、LANDSAT、SEASATA-A、NIMBUS-7，欧洲航空航天局的ERS-1和日本的GMS、JERS-1卫星等，形成天基海洋监测。在这些卫星上装载有各种微波监测仪器、红外辐射计和海洋水色仪等，对海平面、海底地形地貌、波浪、风、水、流、海洋污染和初级生产力等进行监测。同时，还应用飞机、飞艇和热气球等作为空基监测平台。海气交换和大气环流监测主要是在海面和水下平台上设置的由各种传感器组成的监测系统进行的。