浅谈卫星遥感技术在海洋开发中的应用

浅谈卫星遥感技术在海洋开发中的应用

论文摘要：

当今世界各国都有一个共识“21世纪是海洋的世纪”。因为海洋不仅可为人类提供生存空间、食品、矿物、运输及水资源等，而且将在新能源开发上扮演重要角色。海洋能是一种蕴藏量极大的可再生能源，通常包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能5种，作为未来地球新能源的源泉，海洋资源自然成为世界各国争夺的焦点。海洋开发和利用对未来的经济发展、能源开发的驱动作用将会日趋明显，所以发展海洋技术显得很重要。其中，利用卫星遥感技术对海洋水文信息的监测与预报,对海洋资源的开发、海洋经济的发展、海洋生态的保护、海洋权益的维护等方面至关重要。本文就卫星遥感技术在海洋开发中的应用简作论述。

1.背景简介

党的十八大报告明确提出了“海洋强国”战略：提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国。2012年3月28 日，国家海洋局和中国航天科技集团公司战略合作框架协议签字暨海洋遥测工程技术研究中心揭牌仪式在北京举行。此次国家海洋局与中国航天科技集团公司签署战略合作框架协议无论对于海洋事业发展，还是对航天事业的进步都具有重大而深远的意义。

2002年5月15日，我国发射了海洋一号A卫星，结束了我国没有海洋卫星的历史，其近两年的在轨运行开创了中国海洋卫星遥感的新纪元；2007年4月11日升空的海洋一号B卫星则创造了海洋水色卫星长寿命、高质量的新纪录，实现了数据应用广度、深度的新突破。

对于人类而言，海洋卫星就像是一个浩瀚海洋的“看护者”，它可以随时观测海洋环境，感知海表温度，精确预测赤潮、海冰、绿潮等各种海洋灾害；它还可以提供海洋渔场信息，指导远洋海上生产；它甚至可以辅助极地科考业务化监测与科学研究工作。

2.卫星遥感技术与海洋开发 2.1卫星遥感技术的兴起

卫星遥感技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术，是根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。 目前利用人造卫星每隔18天就可送回一套全球的图像资料。利用遥感技术，可以高速度、高质量地测绘地图。

2.2卫星遥感技术在海洋中的应用 2.2.1在海岸开发中的应用

我国有1．8万公里海岸线，海岸带面积约35万平方公里，其中泥沙问题比较突出，特别是黄河、长江、杭州湾、珠江口等大的河口，年平均输沙量在5—12亿吨以上。如果我们掌握了泥沙的运动规律，加以很好地利用，就是一笔巨大的财富；反之，则会带来巨大的灾难。利用多时相的卫星遥感图像不仅可以反映大面积海区水体表层悬浮泥沙的分布规律和变化动态，而且还可以确定大风天时高含沙量的活动范围。这些信息对新港口选址、新航道的开辟、近海石油开采

以及解决旧港口淤积等问题是必不可少的依据。 2.2.2在海洋渔业中的应用

卫星遥感信息可以用于渔场海洋环境研究，主要有：第一、水温反演：海水温度与鱼类的生存、洄游有着密切关系，各种鱼类不仅有自己生存的最适温度范围，而且随季节进行适温洄游。海洋卫星可提供大面积海面温度信息，为渔业生产服务。第二、流隔研究：海洋中存在着不同的流系，不同流系之间存在着较大的温度梯度，成为流隔。计算机对红外图像进行密度分割处理后，可以清楚反映出不同流系分布，为确定中心渔场提供指标。第三、渔场小尺度水文现象监测：当利用卫星监测到渔场存在着直径为几十到几百公里的中、小尺度冷水涡旋时，在涡旋中心附近可形成中心渔场。第四、叶绿素浓度分析：海洋捕捞资源是以浮游生物年产量为基础，通过浮游生物年产量的测定，来估算捕捞资源潜力。而海洋叶绿素又是反映海洋浮游生物光合作用的重要参数。海洋卫星可以提供海洋中叶绿素相对浓度分布。

2.2.3在保护海洋生态环境中的应用

随着海洋经济日益发展，海洋环境受到的破坏也越来越严重。比如海洋近岸的水体污染越来越严重，对海洋近岸水质传统的监测方法，由于空间覆盖小和观测频率低，已无法满足实际要求，迫切需要利用高新技术对海洋近岸水质实现近实时、高频率的监测。发挥卫星遥感技术在信息收集方面的优势, 把海洋生态环境置于严密的动态监视监测之下,使海洋生态环境得到良好保护。如我国建立的“近岸水质遥感实时监测和信息快速报送系统”，该系统可以自动接收多颗卫星数据，并提供水质分类图像、水温、悬浮物、赤潮和水体污染状态等，通过卫星进行水质监测并通过互联网把信息实时上报给相关政府管理部门以便及时做出治理措施。

2.2.4在海洋灾害监测方面的应用

众所周知，海洋环境具有复杂性、不可完全预估性，因而对海洋灾害的预测对于减少沿海地区人们的生命财产安全又很大意义。海洋灾害一般是指海上强台风、海啸、巨浪、风暴潮和海冰等, 这些灾害性海况不仅对海上作业、海上交通运输及海洋油气开发造成重大影响, 甚至会使沿海陆上的经济生产巨大损失,如强台风登陆。灾害性海况监测与预报, 需要对海上风场、海面波浪场以及波浪能量谱等进行全天时、全天候监测, 而且要求监测覆盖面广、周期短、精度高, 卫星遥感正好满足这方面的需求。通过卫星上的合成孔径雷达、微波散射计等传感器, 可以获得海况的监测数据, 或者把数据作为预报模型的输入, 经过推理、演算后应用于海况预报。

2.2.5在海洋科学研究方面的应用

现代海洋科学的研究体系，大体可以分为基础性学科研究和应用性技术研究两部分。基础性学科是直接以海洋的自然现象和过程为研究对象,探索其发展规律；应用性技术学科则是研究如何运用这些自然规律为人类服务。比如海洋物理学、海洋化学、海洋地质学、海洋生物学等就是海洋科学研究的基础性学科，由于现代科学技术发展很快，海洋资源开发技术与日俱新，因此需要专门研究如何把基础理论研究成果应用到实践中去，解决生产技术问题。这样，在海洋科学研究中就逐渐分化出一系列技术性很强的应用学科和专业技术研究领域。如海洋工程。所有这些学科的研究，离不开对研究对象——海洋的探测、数据的测量和采集等获取研究信息，传统的海洋探测技术已经远远不能满足现代海洋科学研究的需求，卫星遥感技术有常规的海洋探测调查手段无可企及的优势，因而利用卫星

遥感技术对海洋探测、监控、收集数据等变得越来越不可或缺。 2.3卫星遥感技术在海洋中应用的优越性 由上分析可知与常规的海洋调查手段相比，卫星遥感技术具有许多独特的优点： 第一，它不受地理位置、天气和人为条件的限制，可以覆盖地理位置偏远、环境条件恶劣的海区及由于政治原因不能直接去进行常规调查的海区。 第二，卫星遥感能提供大面积的海面图像，每个像幅的覆盖面积达上千平方公里，对海洋资源普查、大面积测绘制图及污染监测都极为有利。 第三，卫星遥感能周期性地监视大洋环流、海面温度场的变化、鱼群的迁移、污染物的运移等。 第四，卫星遥感获取的海洋信息量非常大。 第五，能同步观测风、流、污染、海气相互作用和能量收支情况。 3.结语

卫星遥感技术用于海洋开发是充分利用其优势特点的一条途径,也是实现海洋资源与环境可持续发展的关键技术和重要手段,在全球变化、资源调查、环境监测与预测中起着其它技术无法替代的作用。同时在维护海洋资源与环境可持续发展的过程中将极大地促进信息科学技术、空间科学技术、环境科学技术和地球科学的发展。随着科学技术的发展,海洋遥感卫星相继升空,海洋探测技术越来越先进,水下地形测量、重力测量仪器不断更新换代,为海洋基础数据获取提供了保障。如今，卫星遥感已广泛应用于海洋的利用和开发过程, 具有覆盖面积大、快速、全天时、全天候的工作能力, 不仅可以完成常规方法难以胜任的监测工作, 而且可以节省大量的经费, 提高和改善海洋气象预报和海洋资源的勘察能力。随着传感器在时间、空间和波谱分辨率的不断提高, 遥感所获取的数据质量将大大提高, 卫星遥感必将在海洋学研究、航海、渔业、沿海工业以及海洋资源开发和执法管理等方面得到更广泛的应用。

参考文献

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