序

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粽纽鲁
7 years ago
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1 2002 年中国海洋卫星应用报告国家海洋局二三年六月

2 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, 卫星数据已逐步应用, 这是我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应用, 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, 它结束了我国没有海洋卫星的历史, 进一步充实了我国航天对地观测体系 ; 海洋一号 A 卫星在轨稳定运行, 实现了我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, 也使我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, 卫星应用取得了初步成果为总结和展现海洋卫星及应用工作的进展和成果, 我们编制了中国海洋卫星应用报告, 希望藉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, 推动我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国家海洋局局长 : 2003 年 6 月北京

3 目录 1 概述海洋卫星和地面应用系统的运行卫星在轨运行情况卫星地面应用系统运行情况卫星辐射校正和真实性检验海洋卫星数据产品数据接收处理存档状况数据分发情况海洋卫星应用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及国际与地区合作其它应用... 22

4 1 概述 HY-1A 卫星是中国第一颗海洋监测试验型业务卫星, 主要用于探测海洋水色环境要素 ( 包括叶绿素浓度悬浮泥沙含量可溶性有机物 ) 水温污染物以及浅海水深和水下地形等其主要作用是 : 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等, 为海洋生物资源合理开发与利用提供科学依据 ; 了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律, 为沿岸海洋工程及河口港湾治理提供基础数据 ; 监测海面赤潮溢油热污染海冰冰情浅海地形等为海洋环境监测与保护海洋资源开发与管理维护海洋权益与海上执法提供信息, 为研究全球环境变化提供大洋水色资料 HY-1A 卫星于北京时间 2002 年 5 月 15 日 9 时 50 分在太原卫星发射 HY 1A 卫星发射现场

5 中心与 FY-1D 卫星由长征四号乙火箭发射升空, 经过 808 秒到达 870 千米的轨道后与运载分离, 经过西安卫星测控中心与卫星研制单位对卫星实施测控, 完成 7 次变轨, 于 2002 年 5 月 27 日到达 798 千米的预定轨道上业务运行, 经测试卫星主载荷十波段水色扫描仪四波段 CCD 成像仪及星上存储器数传系统运行正常自 2002 年 5 月 29 日卫星开始正式下传海洋水色扫描仪与 CCD 成像仪所探测的数据, 国家卫星海洋应用中心北京三亚地面站成功接收了卫星遥感图像至 2003 年 9 月 18 日, 北京三亚两站共接收处理了 1338 轨卫星数据 ( 境外 416 轨 ), 覆盖渤海黄海东海南海日本海及北冰洋大西洋太平洋等海域, 所获得的图像清晰, 海洋水色信息层次丰富, 如渤海赤潮信息黄河口与长江口的悬浮泥沙分布黑潮区的温度分布特征浅海地形海流特征岛礁及我国近岸二类水体特征明显 HY-1A 卫星数据已在国家海洋局中国科学院教育部国家林业局交通部中国航天科技集团等部门的 71 个单位得到应用, 为国民经济建设发挥了积极的促进作用海洋一号卫星简介 HY-1A 卫星轨道为太阳同步近圆形轨道, 高度为 798km, 设计工作寿命为 2 年 HY l 卫星有效载荷为 : 十波段海洋水色扫描仪四波段 CCD 成像仪十波段海洋水色扫描仪主要用于探测海洋水色要素 ( 叶绿素浓度悬浮泥沙浓度和可溶有机物浓度 ) 及温度场等 ; 四波段 CCD 成像仪主要用于获得海陆交互作用区域的实时图像资料进行海岸带动态监测卫星观测区域分为实时观测区和延时观测区两种 : 实时观测区位 ( 渤海黄海东海南海和日本海及海岸带区域 ); 延时观测区位 ( 我国地面站覆盖区外的其他海域 ); 具体由地面控制进行确定

6 建立长期稳定运行的卫星对地观测体系以气象卫星系列资源卫星系列海洋卫星系列和环境与灾害监测小卫星群组成长期稳定运行的卫星对地观测体系, 实现对中国及周边地区甚至全球的陆地大气海洋的立体观测和动态监测摘自中国的航天白皮书

8 十波段海洋水色扫描仪 (COCTS) 波段波长 ( m) 动态范围应用对象 ~ % 黄色物质水体污染 ~ % 叶绿素吸收 ~ % 叶绿素海水光学海冰污染浅海地形 ~ % 叶绿素水深污染低含量泥沙 ~ % 叶绿素低含量泥沙 ~ % 荧光峰高含量泥沙大气校正污染气溶胶 ~ % 大气校正高含量泥沙 ~ % 大气校正水汽总量 ~ K 水温海冰 ~ K 水温海冰四波段 CCD 成像仪波段波长 (μm) 目标反射率应用对象 ~ 污染植被水色冰水下地形 ~ 悬浮泥沙污染植被冰滩涂 ~ 悬浮泥沙土壤水汽总量 ~ 土壤大气校正水汽总量

9 2 海洋卫星和地面应用系统的运行 2.1 卫星在轨运行情况 HY-1A 卫星发射入轨后, 经在轨测试, 表明卫星技术指标达到研制任务书要求, 星地系统匹配良好 2002 年 9 月 18 日, 在国防科工委主持下, 国家海洋局和中国航天科技集团在人民大会堂举行了 HY 1A 卫星正式交付仪式 HY-1A 卫星在轨交付签字仪式, 卫星正式交付用户部门使用卫星在运行中, 出现了红外地球敏感器见太阳保护失效和水 HY 1A 卫星第一轨水色仪图像

10 HY 1A 卫星第一轨水色仪图像色仪 K 镜电机发生停转故障, 经过卫星研制部门用户部门和测控部门共同努力, 采取相应措施, 解决了卫星姿态的问题, 采取地面软件消旋, 部分解决了 K 镜停转产生的影响, 使卫星基本满足用户部门的要求 2.2 卫星地面应用系统运行情况卫星地面应用系统运行稳定, 利用设在北京和三亚的卫星地面站接收卫星下传的实时传输和延时传输观测数据, 其中三亚卫星地面站接收到的数据通过 VSAT 设备及时传送至北京, 与北京地面站接收到的数据一起由数据处理中心进行处理, 生成各级产品, 进行存档后, 向用户提供数据分发服务

11 国防科工委副主任栾恩杰及陈述彭王希季管华诗等有关专家视察国家卫星海洋应用中心 HY-1A 卫星地面应用系统由接收分系统 ( 包括北京站和三亚站 ) 资料处理分系统产品存档与分发分系统资料应用示范分系统辐射校正与真实性检验分系统通信分系统和运行控制分系统等七个分系统组成卫星地面应用系统 ( 运控机房 )

12 卫星地面应用系统 ( 数据处理中心 ) 2.3 卫星辐射校正和真实性检验国家卫星海洋应用中心三亚卫星地面站 HY-1A 卫星辐射校正和真实性检验从 1999 年开始着手准备, 开展了仪器设备引进方法研究实地演练等工作 2000 年 8 月和 10 月先后在中国卫星辐射校正场陆地场 ( 敦煌和青海湖 ) 以及黄海海区开展陆地和海上试验, 对海上辐射校正仪器设备的使用和数据分析进行了演练, 取得了经验 HY-1A 卫星发射成功后, 2002 年 6~7 月在南海开展了卫星初始化辐射校正工作, 在敦煌场开展了陆地辐射校正得到了卫星遥感器新的定标系数, 提高了卫星数据产品精度

13 3 海洋卫星数据产品 3.1 数据接收处理存档状况截至 2002 年 12 月 31 日,HY-1A 卫星对全球海域连续进行了 560 次观测, 其中我国海域和陆地 393 次, 每天可接收 2~3 条卫星轨道 ; 境外海域 167 次, 每次可探测 18 分钟 HY-1A 卫星数据已观测区域示意图 ( 截至 2002 年 12 月 31 日 ) 境外主要包括大西洋金枪鱼区和南太平洋竹荚鱼区以及印度洋阿拉伯海墨西哥湾澳大利亚南极大陆巴西和伊拉克等海域和陆地区域根据应用需求, 地面应用系统对所接收的数据分级分类处理, 并进行存档

14 HY-1A 卫星数据产品目录级别遥感器 0 级 COCTS 1 级 2 级 3 级 CCD COCTS CCD 产品种类解包后的原始数据 cocts.l0 解包后的原始数据 cocts.l0 经云检测地理定位和辐射校正后的 L1A L1B 经云检测地理定位和辐射校正后的 L1A L1B COCTS 6 种离水辐射率 ( 和 670 波段 ) 3 种气溶胶辐射 ( 和 865 波段 ) 叶绿素 a 浓度分布海表温度分布 CZCS 色素浓度第 7 和 8 波段气溶胶辐射比气溶胶光学厚度 (865 波段 ) 悬浮泥沙含量分布漫衰减系数等共 16 种 CCD 植被指数 NDVI 和泥沙含量等 2 种 COCTS CCD 16 种 2 级产品要素的周和月统计结果根据用户需求确定数据量覆盖区域 (MB) 渤黄东南海中国海岸带及部分境外海域渤黄东南海日本海及中国海岸带渤黄东南海中国海岸带及部分境外海域渤黄东南海日本海及中国海岸带渤黄东南海及部分境外海域渤黄东南海日本海及中国海岸带渤黄东南海及部分境外海域时间 2002 年 5 月 29 日至 2002 年 12 月 31 日 2002 年 5 月 29 日至 2002 年 12 月 31 日 2002 年 5 月 29 日至 2002 年 12 月 31 日 2002 年 5 月 29 日至 2002 年 12 月 31 日 2002 年 5 月 29 日至 2002 年 12 月 31 日 2002 年 5 月 29 日至 2002 年 12 月 31 日 2002 年 5 月 29 日至 2002 年 12 月 31 日

15 HY-1A 卫星数据分发数据量比例 51% 10% 管理部门 5% 21% 13% 科研院所大专院校航天应用军事应用 3.2 数据分发情况 HY-1A 卫星地面应用系统在开展卫星数据接收处理和存档等业务化运行的同时, 制定并出台了 HY-1A 卫星数据分发和管理的有关规定 ( 试行 ) 2002 年 12 月 14 日, 国家海洋局科技司在北京宣布 HY-1A 卫星数据正式开始分发截至 2002 年 12 月 31 日,HY-1A 卫星数据产品向国内从事海洋管理科研教学等的 71 个部门单位进行了分发, 卫星数据得到了比较广泛的使用 HY-1A 卫星数据分发情况一览表用户类别用户数数据量 (MB) 管理部门科研院所大专院校航天应用军事应用合计 HY-1A 卫星数据分发用户数管理部门大专院校军事应用

16 4 海洋卫星应用国家海洋局对卫星应用工作给予了高度重视, 并按照国家海洋管理工作的要求将 HY-1A 卫星纳入我国海洋立体监测业务体系, 卫星资料应用于海洋资源开发与管理海洋环境监测海洋灾害监测海洋科学研究及国际与地区合作等多个领域, 取得了初步成果 4.1 海洋资源开发与管理 (1) 海洋渔场环境监测国家卫星海洋应用中心利用 HY-1A 卫星开展海洋渔场环境信息研究工作, 取得了一些阶段性成果 2002 年, 为 863 计划大洋渔场环境信息获取技术课题提供了实时的大西洋金枪鱼渔场与太平洋竹荚渔场叶绿素分布图 ( 白色区域为云 ) 太平洋竹荚鱼渔场的海温分布与叶绿素分布数据, 为在这两个海区作业的中国渔船提供了及时的渔场环境信息随着 HY-1A 卫星的应用工作的进一步开展, 卫星还将能够提供渔场区域的锋面初级生产力初级渔业生产力等更多更好的渔场环境信息资料, 为渔业生产服务 (2) 海岸带监测

17 北太平洋及印度洋 ( 部分 ) 叶绿素分布图 HY-1A 卫星 CCD 获取的长江口和杭州湾近海水色图象 HY-1A 卫星 CCD 制作的黄河口三角洲土地应用分类图利用 HY-1A 卫星 CCD 成像仪可获得海陆相互作用区域的高分辨率图像, 该遥感器波段设置兼顾了海洋和陆地的需求, 其产品已经应用于我国海岸带重点地区 ( 黄河口长江口和珠江口 ) 的资源和植被调查海岸带动态监测, 以及海岸带变迁的长期研究国家海洋局第一海洋研究所中国科学院海洋研究所中国科学院南海海洋研究所对黄河口珠江口海岸带进行了动态监测, 国家海洋信息中心和华东师范大学对长江口海岸带资源和植被进行了遥感监测 4.2 海洋环境监测与保护 (1) 水色环境监测叶绿素分布是与海洋初级生产力海水富营养化赤潮等密切相关的指标, 同时, 也是研究全球气候变化的重要依据目前利

18 HY-1A 卫星反演的珠江口悬浮泥沙分级图用 HY-1A 卫星资料已能够较准确地提供大洋和远海的叶绿素分布, 近岸水体的叶绿素分布的反演精度还需进一步提高利用 HY-1A 卫星资料已制作出我国第一幅西北太平洋和印度洋 ( 部分 ) 叶绿素分布图这一成果的取得, 为了解该海域海洋生态环境和海 HY-1A 卫星反演的黄河口悬浮泥沙分级图

19 洋生物资源开发具有重大的科学意义利用 HY-1A 卫星资料, 通过对各大河口和重点海域的监测, 获取黄河口长江口和珠江口等重要河口悬浮泥沙分布近岸二类水体特征等海洋水色基础信息, 为开展海洋科学研究, 海洋功能区划和海域使用管理提供了较为丰富的基础数据 (2) 海表温度监测海表温度是海洋环境非常重要的基础信息,HY-1A 卫星水色扫描仪配备了 2 个热红外通道, 在获取海面水色信息的同时, 具备了获取海面温度的能力, 与国外类似海洋水色遥感器相比, 这既是 HY-1A 卫星的特色也是它的优势所在利用 HY-1A 卫星数据反演获得的海面温度正在海洋环境预报赤潮监测渔场环境分析等方面经过云替补处理的 HY-1A 卫星反演的海温伪彩色图 (2002 年 11 月 12 日 ) 得到广泛应用 HY-1A 卫星 CCD 监测到的黄河口污染区域 (2002 年 12 月 29 日 ) HY-1A 卫星 CCD 监测到的辽东湾赤潮发生区域 (2002 年 6 月 15 日 )

20 4.3 海洋灾害监测与预报 (1) 海洋赤潮和污染监测利用 HY-1A 卫星资料进行海面污染监测是 HY-1A 卫星的重要任务之一, 国家卫星海洋应用中心与国家海洋局北海分局建立了 HY-1A 卫星海洋污染监测应用示范系统, 现已取得了阶段性成果通过对 2002 年 6 月 15 日 9 月 3 日发生在渤海华东沿海和黄海赤潮进行监测, 得到赤潮发生的地理位置和区域大小数据, 为海洋环境保护管理提供了科学依据 HY-1A 卫星的 CCD 成像仪具有高空间分辨率和信噪比, 利用它的较高清晰图像监测数据可以对我国的三大河口污染状况进行监测 (2) 海冰监测我国渤海每年冬季都要有三个月左右的结冰期, 冰情状况对海上生产活动造成较大影响 HY-1A 卫星具有较强的监测海冰能力, 利用 HY-1A 卫星资料, 可反演出海冰厚度海冰外缘线海冰密集度和海冰温度等信息国家海洋环境预报中心在海冰预报业务中, 使用 HY-1A 卫星数据 HY-1A 卫星海冰遥感图 (2002 年 12 月 29 日 ) HY-1A 卫星反演的渤海海冰密集度图 (2002 年 12 月 29 日 )

21 HY-1A 卫星反演的渤海海冰外缘线图 (2002 年 12 月 29 日 ) HY-1A 卫星反演的渤海海冰外缘线图 (2002 年 12 月 29 日 ) 建成了海冰预报 HY-1A 卫星应用示范系统,HY-1A 卫星资料已成为我国海冰预报业务工作的重要基础数据源,2002 年 12 月 8 日,HY-1A 卫星海冰监测图像开始在中央电视台海洋预报中对外公布, 这表明 HY-1A 卫星资料已成功应用于我国海冰预报和监测业务体系之中 4.4 海洋科学研究及国际与地区合作 HY-1A 卫星数据及其相关成果已经或将在国家十五科技攻关计划和其他国家重大科研专项中得到应用例如国家海洋局海洋赤潮预防控制治理工作和渤海综合整治计划项目等利用 HY-1A 卫星及相关资料, 开展了与美国 NASA 法国 CNES 以及中国香港和台湾地区的海洋研究机构的国际学术交流与合作, 通过参加有关国际组织及国际会议, 展示了 HY-1A 卫星应用的成果, 提高了中国在海洋遥感领域的国际地位

22 4.5 其它应用 HY-1A 卫星在进行海洋监测的同时, 还可应用于其它一些陆地领域观测, 在陆地植被普查大型湖泊水色环境监测森林火灾监测沙尘暴监测极地科考等方面能够发挥一定作用 HY-1A 卫星还可为其它光学遥感卫星提供必要的数据补充 HY-1A 卫星反演的俄罗斯勒拿河流域植被指数分布图 (2002 年 12 月 29 日 ) 在我国北极科考建站和第十九次南极考察任务中,HY-1A 卫星充分发挥极轨卫星的优势, 获取了大量南北极冰盖数据, 为我国南极和北极科考提供了基础数据 HY-1A 卫星 CCD 监测的俄罗斯鞑靼海峡海冰图象 (2002 年 12 月 21 日 ) HY-1A 卫星水色仪南极冰盖塌裂遥感图像 (2002 年 10 月 19 日 )

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