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我国海洋业务卫星组网观测拉开序幕

2020-06-12 10:57:21    来源: 中国自然资源报    作者:朱彧

“5、4、3、2、1……点火!”6月11日2时31分,长征二号丙运载火箭从太原卫星发射中心拔地而起,直冲云霄,将海洋一号D卫星顺利送入太空。这颗被寄予厚望的新星,作为我国海洋水色卫星家族的新成员,将与已发射的海洋一号C卫星组成我国首个海洋业务卫星星座,形成上、下午双星组网,开展大幅宽、高精度、高频次观测,填补我国海洋水色卫星无下午观测数据的空白,开启我国海洋业务卫星组网观测的新征程。

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海洋一号D卫星模拟图 制图: 周 菲

五大载荷“各显神通” 

我国已分别于2002年、2007年和2018年成功发射了海洋一号A星、B星和C星3颗卫星。海洋一号D星是海洋一号系列的延续,可谓一个“老型号”。

据自然资源部国家卫星海洋应用中心副主任刘建强介绍,海洋一号D卫星是我国第4颗海洋水色卫星,是我国空间基础设施规划的第3颗海洋业务卫星。它不仅长相与“前辈”海洋一号C星宛如复制粘贴,技术性能与C星也基本相同,用于连续获取全球水色水温资料,监测我国海岸带、江河湖泊生态环境变化,同时服务于自然资源、环境生态、应急减灾、农业、气象、水利、交通等行业。

刘建强介绍,此次发射的海洋一号D卫星配置有海洋水色水温扫描仪、海岸带成像仪、紫外成像仪、定标光谱仪、船舶自动识别系统五大载荷。

海洋水色水温扫描仪,用于探测全球海洋水色要素和海面温度场,空间分辨率1.1公里,幅宽大于2900公里,探测覆盖周期为1天。通过连续获取长时序的我国近海及全球水色水温资料,研究和掌握海洋初级生产力分布、海洋渔业和养殖业资源状况和环境质量,为海洋生物资源合理开发与利用提供科学依据。

海岸带成像仪,用于对近岸水体环境、海岛、海岸带、陆地江河湖泊进行监测,了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律,并对海洋环境灾害、陆地生态环境进行实时监测和预警,空间分辨率50米,幅宽大于950公里,探测覆盖周期为3天。

紫外成像仪,用于提高海洋水色水温扫描仪近岸高浑浊水体大气校正精度。

定标光谱仪,可为海洋水色水温扫描仪提供星上同步校准功能,监测水色水温扫描仪可见近红外谱段和紫外成像仪在轨辐射稳定性,实现在轨同步定标。

船舶自动识别监测系统,用于获取大洋船舶位置和属性信息,为海上权益维护、海洋防灾减灾和大洋渔业生产活动等提供数据服务。

组网观测成新常态 

海洋一号D卫星发射升空后,将与在轨的海洋一号C卫星形成上、下午双星组网运行,开展大幅宽、高精度、高频次观测,全球每天海洋水色扫描仪数据实现白天、晚上各2次覆盖,海岸带成像仪实现3天2次覆盖。

海洋水色探测条件要求高,需要全球观测,同时受到太阳耀斑、海上泡沫及云层阴影等因素影响。通过双星上下午组网,可提高有效数据获取的概率。“比如,上午被太阳耀斑影响的海域,下午能观测,上午被云覆盖的观测海域和未被观测到的区域下午有机会得到弥补,将大幅提高全球海洋水色、海岸带资源与生态环境的有效观测能力。”刘建强说。

如今,单一卫星探测的潜力已经得到实际验证,并不断向更高、更快、更精、更稳的方向发展。然而,单星观测终归有局限性,其覆盖范围、覆盖周期与频次、时间采样间隔,以及探测载荷本身的潜力基本达到极限。“海洋是四维动态变化的流动水体,海洋要素的时间空间尺度也是多种多样。”刘建强说,“我们必须通过多星组网,使空间幅宽增大、覆盖频次增多,从而提供快速、高精度的卫星遥感数据来达到业务化监测服务”。

刘建强以冬季渤海海冰、夏季黄海东海浒苔监测为例进一步解释说:“如果仅靠单颗卫星海岸带成像仪监测,我们可以得到某一时刻的海冰、浒苔信息,但由于轨道与幅宽有限,只能每3天获取1次。如果有云,就只能再等3天,监测区域的中间变化过程及突变就不能及时被发现。双星组网运行的海洋卫星,可以提高获取有效数据的概率,大大提高预报的准确性”。

“未来,组网观测将成为海洋业务卫星‘新常态’。”刘建强表示,只有全面、长期、连续有效监测,才能了解包括海洋在内的自然资源各要素的分布及变化过程,发现变化规律,合理作出空间规划,科学开发与管控自然资源,对各类自然灾害进行监测并及时处置。

下一步,国家卫星海洋应用中心将会同研制单位和生态环境、应急管理、农业农村、气象、水利等行业用户共同开展海洋一号D卫星在轨测试,保障卫星按时投入业务运行。

加快卫星数据应用 

按照2012年国家发布的《陆海观测卫星业务发展规划(2011~2020年)》要求,2020 年前,我国将发射2 颗海洋水色卫星。此次海洋一号D卫星的成功发射,也标志着这一任务圆满收官。

“剑指苍穹,九天瞰海”,承载着我国无数海洋人的梦想。2002年5月15日,我国第一颗海洋水色卫星——海洋一号A卫星,在太原卫星发射中心发射升空,从此结束了我国没有海洋卫星的历史,也开启了“海洋一号”卫星系列发展的新纪元。

时隔5年,佳音再次传来。2007年4月11日,我国第二颗海洋水色卫星——海洋一号B卫星实现了海洋一号系列卫星由试验应用型向业务服务型的转变。作为海洋一号A卫星的后续星,它的观测能力和探测精度进一步提高,超设计寿命期服役9年10个月,成为我国小卫星领域有名的“寿星”。

2018年下半年,我国海洋卫星发展迎来重要转机。“海洋一号”新成员、我国第3颗海洋水色卫星——海洋一号C卫星横空出世,并于当年9月7日成功发射升空。该星不仅可用于全球大洋水色水温环境业务化监测,也为地方省市自然资源调查、环境生态监测、防灾减灾应急处置,以及气象、农业、水利等行业提供数据服务。“它拉开了我国民用空间基础设施中长期发展规划海洋业务卫星的序幕,开启了我国自然资源卫星陆海统筹发展的新时代。”中国工程院院士、国家卫星海洋应用中心原主任蒋兴伟说。

如今,我国海洋一号系列卫星早已从试验应用转向业务服务,在自然灾害监测、资源调查、南北极考察、生态文明建设以及海洋强国建设中发挥着重要作用。海洋一号系列卫星组网已经拉开序幕,海洋二号系列卫星组网正在大力推进,海洋三号卫星系列组网即将到来。

蒋兴伟表示,随着海洋一号、海洋二号、海洋三号系列卫星的组网运行,我国将由此进入可见光、红外、微波多手段业务化综合监测海洋的新时代,为海洋监测管理提供可靠支撑,同时也为自然资源调查、应急救灾、生态环境等领域提供更多服务。

每一颗海洋卫星,都意味着一个新高度,又是一个新起点。提及今后的规划,刘建强说:“要让‘海洋一号’卫星多几个‘兄弟’,让海洋水色卫星家族更加壮大。我们将加快研制与发射新一代水色卫星,大力推动高轨海岸带卫星立项。”

有实力,更要有担当。据了解,自然资源部已建立国土卫星遥感应用中心和国家卫星海洋应用中心两个专业机构,统筹和保障陆、海卫星遥感业务,并在包括11个沿海省(区、市)在内的31个省(区、市)建立了自然资源省级卫星应用技术中心。未来将基于自然资源领域陆海统筹、部省协同、整体联动、多网协同、辐射市县的卫星应用体系,加快自然资源陆、海观测卫星数据及应用技术的推广,充分发挥卫星效能,全面提升行业卫星遥感技术和应用水平,有效支撑自然资源部加强自然资源监管、实施生态空间用途管制、履行全民所有各类自然资源资产所有者职责、全面落实生态文明建设等一系列重大任务。

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