海洋遥感卫星，海洋渔业离不开的超强辅助

出品：科普中国

作者：刘雅丹（中国水产学会原秘书长助理/研究员，全国首席科学传播专家）

监制：中国科普博览

大家对遥感技术一定不陌生了，从我们头顶的航天器到我们脚下的地质勘探，都能看见它的身影。不过今天我们要讲的是它在另一领域的应用——海洋遥感卫星。

自20世纪70年代始，科研人员将海洋遥感卫星应用于海洋渔业及其相关领域，它们获得的与海洋相关数据能够对海洋进行全方位的分析。

因此，海洋遥感卫星在海洋渔业及其相关领域正在发挥着越来越重要的作用，并预示着广阔的应用前景和巨大的应用潜力。

什么是海洋卫星遥感技术？

遥感技术大家族可不简单，按照电磁波的光谱可分为可见光与红外反射遥感、热红外遥感和微波遥感，按照研究对象可分为气象遥感、海洋遥感和陆地遥感。除此之外还可以按照目标的能量来源、传感器使用的平台、空间尺度等进行划分。

顾名思义，海洋遥感技术的主要研究对象为海洋及海岸带，从狭义上讲，海洋遥感技术是指用遥感技术监测海洋中各种现象和过程的技术。

那么，海洋遥感卫星大致经历了几个发展阶段？

答案是3个。

1970-1978年是探索阶段，主要是利用载人飞船搭载试验和利用气象卫星、陆地卫星探测海洋。

1978-1985年为试验阶段，这个阶段美国曾发射一颗海洋卫星和一颗雨云卫星7号，星上搭载了海岸带水色扫描仪，这两颗卫星都属于实验研究性质。

1985年至今则是应用研究和业务化使用阶段，在此期间大量的海洋卫星发射成功。海洋遥感卫星通过搭载各类遥感器来探测海洋环境信息，按照功能可分为海洋水色卫星、海洋动力环境卫星和海洋地形卫星。

海洋卫星能够对全球海洋进行大范围、长时期的观测，为人类深入了解和认识海洋提供了其他观测方式都无法替代的数据源。

海洋卫星遥感技术在渔业方面能干哪些事儿？

第一件事儿就是用海洋卫星遥感技术来预测海洋鱼类资源的分布。海洋环境是海洋鱼类生存和活动的必要条件，每一环境参数的变化，对海洋鱼类及其它海产动物的分布、洄游、移动、集群等都会产生重要的影响。

而遥感可以通过动态、大面积获取大范围数据，从而发现海洋鱼类的变动规律及特征，通过这些数据与鱼类分布的关系，就可以分析出鱼类分布的物理机制以及波动规律，这可给渔业生产和管理帮了大忙了。

具体来说，第一，海洋卫星遥感技术能利用海洋渔业捕捞或调查数据，研究出与海洋鱼类地理分布相关的各个要素特征；第二，它能利用遥感资料预测或模拟鱼类的地理分布；第三，可以利用遥感资料，探讨鱼类不同地理分布的组成特点。

换句话说，也就是利用海洋卫星遥感技术可以找到鱼在哪儿待着，待的地方又是怎样的。

图片来源：东海水产研究所张胜茂提供

除了找到海洋鱼类资源，海洋卫星遥感技术还可以用来管理渔业和辅助渔船安全。

通过卫星监控，可以获取渔船分布、渔船类型、捕捞强度、鱼类栖息地环境等信息。同时遥感数据可以提高天气预报的准确率，为渔业提供气象保障。云图、风、海浪、海冰等遥感数据的及时获取，还可以提高海洋捕捞作业的安全，避免损失。

通过实时监测信息分析，提供及时恶劣天气预报 图片来源：东海水产研究所张胜茂提供

有了遥感卫星这个最强辅助，渔民再也不怕出海却半路遇上大风浪啦！

当然，海洋遥感卫星能监测的不仅是海洋上的风浪，还能监测赤潮等灾害。有了海洋遥感技术，就可以根据遥感监测的海洋环境信息、海况信息制作灾害因子遥感专题图，如赤潮、溢油和大面积污染等信息图，如此便能及时向有关渔业部门和单位发布灾情，减少损失。

图片来源：东海水产研究所张胜茂提供

此外，在渔业功能区划、湿地保护、滩涂开发与规划等领域你也总能看见海洋遥感卫星的身影。根据海洋遥感中可见光和近红外波段的信息，就可以反演滩涂、湿地信息，并制作成专题地图，为一系列海洋开发、规划与建设提供科学依据。

遥感分类获得长江口湿地的芦苇、互花米草、海三棱藨草、滩涂、养殖场、盐场、水库水塘等多类型覆被面积和变化趋势。图片来源：东海水产研究所张胜茂提供

世界各国的海洋卫星遥感技术

海洋遥感卫星这么好，那当然大家都想要啦。目前，全球共有海洋卫星或具备海洋探测功能的对地观测卫星近百颗。美国、欧洲、日本和印度等国家和地区都已经建立了比较成熟完善的海洋卫星系统。下面咱们就来看看一些主要国家它们这项技术发展的怎么样了吧。

美国是世界上首个发展海洋卫星遥感技术的国家。1978年美国成功发射了世界上第一颗海洋卫星SEASAT-A，近40年来美国发展了海洋地形卫星、海洋动力环境卫星和海洋水色卫星等不同类型的专用海洋卫星，实现了从空间获取海洋水色和海洋动力环境信息的能力。

最具代表性的海洋水色卫星是1997年8月1日美国宇航局成功发射的专用海洋水色卫星“海星”，它标志着因水色遥感器“沿海水色扫描仪”在1986年停止运转而中断了10年的全球海洋水色遥感数据又得以继续，而且可以得到质量更高的海洋水色资料。

美国计划自“海星”卫星发射开始，进行20年时序全球海洋水色遥感资料的连续积累。到目前为止，世界上已经发射的具有海洋水色遥感功能的主要卫星有10多颗。

诺阿（NOAA）卫星是美国发展的民用极轨气象卫星。诺阿也可用于全球的海洋、陆地和空间等环境监测，全天候、连续测量和记录全球的海洋风速和风向数据。

自1970年12月第一颗NOAA卫星发射以来，已经历了5代。NOAA－15~19卫星搭载的第三代先进甚高分辨率辐射计可用于海面温度的观测，先进微波探测仪可用于海冰的监测。

美国利用卫星资料预测渔场分布 图片来源：《海洋渔业遥感》陈新军等著

近年来，美国宇航局(NASA)又发射了海表盐度遥感卫星，进行海表盐度遥感观测。海表盐度遥感对海洋环境的监测、水团的形成和循环研究以及气候预测有着非常重要的作用，是近年来国内外空间地球科学的研究热点。

俄罗斯，在苏联时期（包括俄罗斯和乌克兰）研制的海洋卫星系列分为两类：第一类遥感器以可见光、红外探测器为主；第二类遥感器主要为侧视雷达。

1979年，苏联发射第一颗海洋卫星（宇宙－1076），用于卫星试验和海洋气象、大气物理参数的测量。1988年，第一颗实用型海洋卫星（Okean－O1）发射成功。至今，海洋系列卫星共发展了4代，这些Okean系列卫星可以对海表温度、风速、海洋水色、冰覆盖等进行观测。

欧洲航天局的欧洲遥感卫星（ERS）主要用于环境监测。MetOp系列卫星是它们的主打卫星，这一系列卫星的先进甚高分辨率辐射计可用于获取海面温度和海冰信息，先进散射计可用于获取全球的海面风场和海冰信息。

Cryosat是“欧洲地球探测者计划”中的卫星，这个系列的卫星采用雷达高度计测量陆地和海洋冰盖厚度的变化，可对极地冰层和海洋浮冰进行精确监测。 日本的海洋观测卫星（MOS）是它们的第一个地球观测卫星系列。而日本的另一个系列卫星——先进地球观测卫星（ADEOS），主要用于监测全球环境变化，能够获取海洋水色和海面温度信息。

日本ADEOS-2卫星外观图 图片来源：《海洋渔业遥感》陈新军等著

其中，搭载的先进微波扫描辐射计，可用于海面温度、海面风速和海冰分布观测，全景成像仪可用于监测海洋碳循环，微波散射计能观测全球海面风场，水色和海温扫描仪可以对海洋进行高精度观测，测量海洋水色和海面温度。

目前，美、日、法、加拿大、挪威等世界海洋渔业大国都建立了基于卫星资料的渔海况预报服务系统。韩国、英国、印度等国家也都开展了渔业遥感研究工作。遥感技术已成为各国开展渔场渔情服务的重要技术手段。

那我国是什么时候开始发展海洋卫星遥感技术的呢？

我国的海洋卫星遥感技术

我国海洋遥感卫星研究起步较晚，第一颗海洋水色卫星HY－1A“风云一号”于2002年成功发射，实现了我国海洋卫星零的突破，为我国的海洋遥感卫星发展奠定了技术基础。

“风云二号”Ｂ星探测的可见光卫星云图 图片来源：《海洋渔业遥感》陈新军等著

2011年8月，我国成功发射了第一颗海洋动力环境卫星HY-2A，实现了对浪高、海流、海面风场和海表温度等多种海洋动力环境参数的观测。

HY-2系列卫星可有效解决风暴潮、海平面上升、灾害性海浪、台风和海啸等与海洋动力环境相关的海洋灾害的业务化监测。同时，在HY-2系列卫星的基础上，再发展海洋盐度卫星，构成对海洋温、盐、流、海浪、风场等动力环境多要素的精细观测。

后续按照“空基规划”确定的海洋动力环境卫星的发展计划，到2025年将有6颗卫星在轨运行，每2—3颗同时在轨组网运行服务，包括拓展的海洋盐度科研星计划。

HY-2 卫星外观图 图片来源：《海洋渔业遥感》陈新军等著

2016年8月，高分三号（GF-3卫星）成功发射，这是我国首颗分辨率达到1m的C频段多极化合成孔径雷达成像卫星。

2017年正式投入使用的高分三号（GF－3），使我国民用天基高分辨率SAR数据全部依赖进口的现状得到极大改善。

这个卫星已在多个行业开展了广泛应用，可实现全天候、全天时监视监测全球海洋和陆地资源，以及对海上船舶、海岛和海岸带的高精度监测，还能对海上溢油、绿潮、海冰等海洋灾害进行全天候观测。

因此，可以有力支撑海洋环境监测、海洋目标监视、海域使用管理、海洋权益维护和防灾减灾等应用。

经过近几年的快速发展，我国逐渐形成了以海洋水色卫星、海洋动力环境卫星和海洋监视监测卫星为代表的海洋遥感卫星系列，为我国海洋环境保护、海洋资源开发、海域使用管理、海洋权益维护和极地大洋管理提供了技术支撑。

这些技术并未束之高阁，而是被充分运用到具体的实践中。国内把遥感技术应用于海洋渔业的研究始于上个世纪80年代初。

农业部东海水产研究所通过气象卫星红外云图提取海表水温数据，并结合同期的现场环境监测和渔场生产信息，经过综合分析，绘制出黄海、东海区渔海况速报图，定期向渔业生产单位和渔业管理部门提供信息服务。

图片来源：东海水产研究所

海洋遥感卫星是大范围、快速、动态收集海洋环境信息的工具，利用遥感数据可帮助我们更深刻地理解海洋生态系统及其响应机制。海洋遥感卫星同样能提供社会经济信息，对海洋渔业的生产、管理和研究起到重要作用。

海洋遥感卫星技术已成为海洋渔业生产、管理、研究的重要技术手段。我们希望，它能继续成为我国海洋事业的好帮手，一起探索更多的海洋秘密。

鸣谢：本文的撰写得到了上海海洋大学海洋科学学院院长陈新军教授和中国水产科学研究院东海水产研究所张胜茂研究员等相关专家的大力支持。

编辑｜王婷婷

参考文献：

《遥感在海洋渔业中的应用与研究进展》官文江，陈新军，潘德炉

《海洋遥感卫星及应用发展历程与趋势展望》蒋兴伟，林明森，张有广，马毅

《遥感技术在海洋渔业中的应用》中国水产科学研究院东海水产研究所张胜茂

《海洋渔业遥感》陈新军等

《中国海洋卫星及应用进展》蒋兴伟，林明森，张有广