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看海洋一号C卫星的“神通广大”

2020/9/16 14:47:23 来源:i自然i海洋 浏览:

海洋一号C卫星海洋/陆地全球监测专题图


海洋一号C卫星黄河入海口遥感影像图

海洋一号C卫星南极埃默里冰架遥感影像图


  近年来,我国航空航天技术不断取得新突破,卫星技术已在各领域得到了广泛应用。海洋卫星因具备全天时、全天候、全球性观测等特点,可高频次、周期性、长期、近实时、快速获得全球多尺度、多要素的海洋信息,不受地理位置和人为条件限制,能够覆盖环境恶劣的海区,已成为现代海洋观测的利器。

  2018年9月7日,海洋一号C卫星成功发射,成为我国第三颗海洋水色系列卫星。在轨运行2年来,海洋一号C卫星获取了哪些数据、业务化运行取得哪些成果?近日,自然资源部国家卫星海洋应用中心副主任刘建强就相关问题进行了解答。

  本领强大的 “瞰海天眼”

  近年来,海洋卫星“家族”的规模不断壮大,本领也越来越强。目前,我国发射的海洋卫星和以海洋为主要用户的卫星已达到8颗,包括海洋一号A、B、C、D卫星,海洋二号A、B卫星,中法海洋卫星,高分三号卫星等,并将于近期择机发射海洋二号C卫星。

  在海洋一号卫星中,海洋一号A卫星为试验星、海洋一号B卫星为试验业务星,海洋一号C、D卫星为业务卫星星座。

  海洋一号A、B卫星载荷为海洋水色水温扫描仪、海岸带成像仪,海洋一号C、D卫星载荷在海洋水色水温扫描仪、海岸带成像仪基础上,配置了紫外成像仪、定标光谱仪、船舶自动识别系统。海洋一号C、D卫星可进行上午、下午组网观测,有效提升监测频率。

  刘建强介绍,海洋一号C卫星载荷工作时间长、载荷扫描幅宽大、数据获取频次多,海洋一号D卫星于2020年6月发射后,填补了海洋卫星下午无数据可用的空白。通过星地一体化运行管理,从卫星探测计划到数据接收处理、分发推送,整个链条完整、产品时效快,可快速发现地球表面多尺度、多要素环境信息的变化与异常,在自然灾害监测方面具有很好的应用潜力。

  自交付使用以来,海洋一号C卫星的海洋水色水温扫描仪、船舶自动识别系统全天候工作,紫外成像仪每天在阳照区工作,海岸带成像仪每天境内白天工作2~3轨、境外阳照区工作30分钟以内。

  据统计,2年间,海洋一号C卫星海岸带成像仪境外探测2395次、时长为14544分钟,牡丹江站、陵水站、北京站3个海洋卫星地面接收站接收卫星数据2554轨。依托“雪龙”号极地科学考察船船载遥感接收系统,中国第36次南极考察队在航行期间接收了海洋一号C卫星数据99轨。

  截至2020年9月,国家卫星海洋应用中心共处理数据8200余批次、产品达290万景,向195家单位分发了数据。“2年来,海洋一号C卫星及其地面应用系统运行情况稳定,应用效果显著。”刘建强表示,国家卫星海洋应用中心在完成海洋一号C卫星在轨测试后,按业务化运行模式进行管理,主要开展了3个方面工作。

  一是全力做好卫星管控与探测计划、数据接收、数据处理与产品制作、定标与产品真实性检验、通信传输、存档分发服务等工作;二是完善卫星与地面应用系统业务化运行流程、优化处理算法与软件开发,有效提升数据服务能力;三是通过培训让用户更好地使用海洋卫星数据,通过数据共享扩大用户群体,不断拓展应用领域。

  不可或缺的海洋数据源

  如今,我国海洋卫星已从单一型号发展到多种型谱,正沿着系列化、业务化的方向快速迈进。

  “在轨运行以来,海洋一号C卫星在海洋灾害预警预报、海洋生态环境监测、极地海冰预报与航行保障等方面取得了良好成效,在应用上也遍及农业、环境、水利、应急管理等领域,为省级卫星应用技术中心建设发挥了重要的支撑作用。”刘建强说,太空中的“瞰海天眼”,正发挥着越来越重要的作用。

  如今,在防灾减灾领域,海洋卫星已经成为不可或缺的海洋数据源。近年来,国家卫星海洋应用中心利用海洋一号C卫星,密切跟踪黄海东海的浒苔、绿潮发展趋势,研发了基于卫星遥感技术的浒苔马尾藻识别算法,为黄海东海浒苔、绿潮联防联控工作提供了重要的数据支持。

  海冰是我国北方冬季的主要海洋灾害,冰情严重时会导致港口被封、航路阻塞、船舶受困。刘建强介绍,在2018~2020年冬季渤海及黄海北部精细化海冰监测中,海洋一号C卫星获取的海冰监测影像、遥感信息产品为相关部门做好海冰预报、防灾减灾等工作提供了数据支撑。

  在海洋环境监测方面,海洋一号C卫星对渤海、黄海、东海、南海等海域发生的赤潮灾害、溢油事件开展了多次监测,获取了赤潮和溢油的位置、影响范围等重要信息。海洋一号C卫星还对广西山口国家红树林生态自然保护区进行了监测,制作了该保护区的红树林分布范围专题图。

  在海岸带和海岛监测方面,海洋一号C卫星针对黄河口、长江口、珠江口、南海岛礁等进行了连续监测,为开展科学研究、工程建设积累了多要素的月度变化基础数据。

  在风暴潮监测方面,海洋一号C卫星监测到在轨运行以来影响我国沿海地区的每个台风过程,结合海洋二号卫星、中法海洋卫星的风场数据,制作的卫星遥感信息产品为海洋灾害预报预警、防灾减灾等工作提供了及时、准确的信息服务。

  海洋一号C卫星为我国极地考察活动也提供了重要保障。“依托海洋一号C卫星数据,我们开展了南极卫星遥感影像镶嵌工作,制作了50米分辨率的南极卫星影像镶嵌图,为南极地理基础资料更新提供了新的数据源。近年来,海洋一号C卫星成功监测到了2018年发生的西南极松岛冰川崩解事件、2019年发生的东南极埃默里冰架崩解事件。在中国第36次南极考察和第10次、第11次北极考察期间,针对‘雪龙’号冰区航行需求,我们利用海洋一号C卫星开展了海冰冰情应急监测,助力极地考察活动顺利开展。”刘建强说。

  助力陆地灾情监测

  近年来,海洋一号C卫星在陆地监测方面也大显身手。

  2020年4月23日,山东省青岛市小珠山发生一起山林火情。火情发生后,国家卫星海洋应用中心立即启动应急响应机制,调用海洋一号C卫星密切监测,及时将火情信息发送给应急管理部、国家林业和草原局,以及山东省和青岛市的应急管理部门,为及时灭火提供了信息支持。

  刘建强介绍,国家卫星海洋应用中心利用海洋一号C卫星监测到火点位置、火场覆盖范围等信息,通过对比灾前、灾后的植被变化情况,测算出小珠山火场的过火面积、燃烧条带的蔓延方向和烟雾走向,第一时间将遥感专题图发给地方消防救援和应急管理部门。

  “除了监测海洋、海岸带、极地等,海洋一号C卫星在江河湖泊生态环境监测、森林火灾监测、沙漠治理监测等方面也具备很大应用潜力。”刘建强表示,海洋一号C卫星时间分辨率高、幅宽大、信噪比高、图像质量好。通过实施星地一体化运行管理,中间环节少、应急响应快,从获取图像到遥感专题图发布仅需几个小时,有助于陆地灾情早发现、早救援。

  2年来,国家卫星海洋应用中心在发现山西、广东、四川、云南、江西等地发生火灾时,均在第一时间向应急管理部、省级卫星应用技术中心提供了基于海洋一号卫星数据制作的灾前、灾中、灾后遥感专题图像。

  在洪涝灾情监测方面,国家卫星海洋应用中心充分利用海洋卫星载荷扫描幅宽大、重访周期短以及高分三号卫星全天候监测的技术优势,与省级卫星技术应用中心、地方政府部门加强联动,制作了一系列卫星遥感专题图,为各地防汛救灾、灾后重建提供了有力的信息支撑。

  海洋一号卫星在水资源监测、农业监测、生态监测、海岸带监测等方面取得的成效同样引人注目,监测范围遍及黄河、长江、鄱阳湖、洞庭湖、青海湖等,提取了太湖、巢湖、滇池、洱海等内陆湖泊的水体信息,在农作物种植、海岸工程建设方面积累了大量数据,为相关部门提供了信息服务。

  优化数据处理发布流程

  海洋一号C卫星发射以来,国家卫星海洋应用中心不断优化数据处理流程,处理系统算法累计更新109次,形成了标准产品基础数据集。如今,该中心的卫星数据处理流程包括业务化常规处理、应急交付处理2套处理系统流程,可分别提供相应产品,产品精度满足设计指标要求。

  同时,国家卫星海洋应用中心利用海洋水色水温扫描仪、紫外成像仪、海岸带成像仪等卫星载荷数据处理流程与算法软件,通过云掩模、水色大气校正、海洋遥感产品参数定量化反演、不同时间周期统计产品制作,可在规定时间内完成业务化产品生产任务。依托一条全载荷实时数据处理流程、8条定时生产流程,该中心可每天生产L0、L1、L2、L3级数据产品共43种,包括单轨卫星数据产品和全球网格化单天、8天、月度、季度、年度的统计产品,以及多源卫星融合数据产品。

  其中,海洋水色水温扫描仪、紫外成像仪的主要业务化产品包括各波段遥感反射率、气溶胶光学厚度、海表温度、总悬浮物浓度、悬浮泥沙浓度、水体漫衰减系数、黄色物质浓度、水体透明度、水体固有光学特性、初级生产力等。

  海岸带成像仪业务化产品主要包括各波段经瑞利散射校正后的反射率、归一化离水辐亮度、悬浮泥沙浓度、归一化植被指数、叶绿素浓度和水色透明度等。

  聚焦自然资源业务需求

  2年来,国家卫星海洋应用中心在北京、广州、西安、南京、杭州等地举办了专题培训会,制作《海洋一号C卫星技术性能与应用实例》专题片,介绍海洋一号C卫星及数据使用方法,并利用中国海洋工程咨询协会海洋卫星工程分会年会、中国航天日等活动,宣传推介海洋卫星应用,扩大卫星用户规模。

  在2020年防灾减灾宣传周期间,国家卫星海洋应用中心与媒体联合举办了海洋卫星与防灾减灾专题讲座,通过直播平台吸引了138.4万人次观看。

  下一步,国家卫星海洋应用中心将紧紧围绕自然资源调查监测、国土空间规划、海洋防灾减灾、海洋经济发展等业务需求,以推进海洋卫星业务应用为突破口,开展浒苔、极地海冰、海平面变化、台风等应急卫星遥感监测,大力促进省级卫星中心建设,为海上风电、核电站建设等重大工程提供保障。积极服务生态保护修复,加快水资源、江河湖泊、海岸带的卫星监测技术创新。在用好国产海洋卫星数据基础上,结合其他卫星数据资料,切实发挥海洋卫星对自然资源业务工作的支撑作用。

  毫无疑问,随着海洋卫星数据应用产品体系和数据质量标准控制体系不断优化、自然资源卫星遥感技术应用示范和卫星遥感技术支撑平台建设持续推进,海洋卫星应用的广度和深度将进一步拓展,从而满足各行业用户对海洋卫星数据的应用需求,为扩大海洋卫星应用效益奠定基础。

作者:赵宁

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