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这些科技让卫星“看”海更清楚

来源: 光明日报 发布时间: 2023-11-20 09:57:36

摘要

我国庞大的卫星家族中有一类为海洋水色观测卫星,专门观测海洋水体颜色的变化。

我国庞大的卫星家族中有一类为海洋水色观测卫星,专门观测海洋水体颜色的变化。通过水体颜色反演出海洋组分,可以帮助我们更好地了解海洋污染、灾害和生物多样性等情况。
 
2018年和2020年,我国分别发射海洋一号C卫星、海洋一号D卫星。它们是我国第一代海洋水色观测卫星,目前正在进行组网观测。2023年11月16日发射的海洋三号01星,是我国新一代海洋水色观测卫星。由此,我国海洋水色系列卫星正式升级到第二代观测体系。
 
相比上一代,新一代海洋水色观测卫星到底新在哪儿?
 
关键指标大幅提升,看得更清楚
 
从太空中看海,最大的问题就是海洋太暗,而且还受到云层、海面太阳光反射等因素的干扰。新一代海洋水色观测卫星配置了全新的探测仪器载荷——水色水温扫描仪、中分辨率可编程成像光谱仪和海岸带成像光谱仪,分辨率、在轨定标精度、信噪比等关键指标均大幅提升。
 
国家航天局对地观测与数据中心工程副总师孟令杰解释,分辨率反映了卫星对细节的观测能力,决定了卫星观测图像的清晰程度。更高的分辨率,意味着卫星能观测得更加精细。定标是为了给卫星观测这杆“秤”加上准星,使观测数据更真实地反映实际物理量。更高的定标精度,意味着卫星能观测得更加精准。信噪比决定了卫星信号的传输质量。更高的信噪比,意味着卫星能更加可靠地传输观测数据。
 
与海洋一号C、D卫星相比,新一代海洋水色观测卫星的全球大洋水色水温观测空间分辨率由1100米提高至500米,海岸带环境观测空间分辨率由50米提高至20米,且具备5米空间分辨率的地物全色信息探测能力,此外还增加了100米中等分辨率的海洋生态环境要素观测能力。海岸带成像仪对杂散光的抑制能力好,观测的景物亮暗动态范围大,海洋水色、极地冰川等目标可以“看”得清清楚楚。水色水温扫描仪5秒就能“看”遍大半个中国,采用的大像元探测技术能适应不同明暗光线,无论强光还是弱光下都能拍摄高清图像。
 
“这些‘黑科技’设备可以最大限度地消除其他因素的影响,让卫星‘看’海‘看’得更加清楚。”孟令杰说。
 
成像谱段增加,功能更全面
 
海洋水色观测卫星主要探测全球海洋水色环境要素、海水光学特性、海表温度、海冰、植被、海岸带环境以及内陆大型湖泊水体。目前,海洋一号C、D卫星已经应用于我国渤海与极地海冰业务化监测、黄海东海浒苔季节性调查监测、南海红树林调查、珊瑚礁和海洋碳汇监测等。新一代海洋水色观测卫星由航天科技集团五院抓总研制,是世界首颗针对全球多种水体、采用多种探测手段的高精度海洋水色观测卫星,可实现对全球大洋、近海、近岸及岛屿,以及港口的水色、水温,还有海冰、悬浮物质、水生态环境等要素的大范围连续动态监测。
 
成像谱段是卫星传感器能捕获到的光波范围,通过研究每个谱段,可以获得相应的独特信息。与上一代海洋一号C、D卫星相比,新一代海洋水色观测卫星的成像谱段从16个增加至46个。“这意味着卫星能获取更加全面丰富的水色数据,此外还可以获得大气、植被、污染物等数据。”孟令杰说。
 
据航天科技集团五院专家介绍,新一代海洋水色观测卫星的海岸带成像仪有9个谱段,用1个全色谱段和8个多光谱谱段同时守望祖国的蓝色海疆,能够将海岸带区域的陆地和浅海目标“看”得一清二楚。
 
“正是基于载荷配置和高性能观测能力,新一代海洋水色观测卫星除了观测海洋,还将在国土、生态、气象和交通等行业开展应用。”国家卫星海洋应用中心主任林明森介绍,借助新一代海洋水色观测卫星,国土行业可以开展海岸带生态地质环境监测、土地变更调查与监测等;生态行业可以开展河口港湾水质监测、近海环境污染监测等;气象行业可以开展湖泊藻类水华监测、全国地表高温监测等;交通行业可以开展航道冰情监测、船舶溢油监测、船舶航行保障与救援等。
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