仿若天眼，遥感知“风云”

■ 文｜《海洋与渔业》记者 罗茵

海洋卫星为广东海洋防灾减灾预报服务

近年来，随着广东省沿海地区海洋经济快速发展，产业和人口要素加速向海边聚集。同时，受全球气候变化影响，发生重大海洋灾害的风险也日益突出，给广东省海洋防灾减灾工作带来了巨大挑战。

海洋灾害监测是“测、报、防、抗、救、援”防灾减灾体系链中的先导性与长期性措施，是通过全面连续有效监测提供更快、更准、更丰富信息，测量变异参数，确定成灾预兆，从而进行示警和预报，并对灾情进行监视和评估，是防灾、减灾工作首要环节。

目前，在海洋观测中，新型传感器、新型水下移动观测、深海观测以及海洋卫星遥感观测手段得到广泛应用。特别是常规观测与海洋卫星遥感的融合，仿若“天眼”，遥感知“海上风云”，能有效提升海洋灾害预警准确率和时效性。去年，国家卫星海洋应用中心（以下简称“卫星中心”）与广东省海洋与渔业厅在广州联合成立海洋卫星遥感广东数据应用中心（以下简称“数据中心”），开展广东省海洋卫星遥感数据平台建设、卫星遥感海域动态管理和海洋环境监测预报业务系统建设等工作。

卫星遥感是现代海洋监测的主导手段之一

海洋是四维动态变化的流动水体，其环境要素包括海面风场、海浪、海流海面温度、盐度、海水深度及海洋水色等，发生着从厘米到数千公里的空间尺度和从秒到年际变化的时间尺度的波动。

海洋灾害形成的过程有长有短，有缓有急。当致灾因素的变化超过一定强度时，就会在几天、几小时甚至几分钟内表现为突发性自然灾害行为，如台风，风暴潮、海冰、赤潮、溢油等，还有一些灾害是在致灾因素长期发展的情况下，逐渐显现成灾的，如海平面上升、海岸环境恶化等。

卫星海洋遥感技术是指利用卫星上搭载的各种传感器对海洋进行观测，传感器接收来自海面目标发射或反射的特定波长范围的电磁波信号，通过对电磁波信号的处理和分析可以获取海洋环境信息。

卫星中心的有关负责人指出，在海洋灾害面前，海洋观测的区域精细化趋势更加明显，在多种监测手段中，卫星具有全天时、全天候、大面积、多尺度、同步、快速、高频次、重复观测、长期观测等优势，不受地理位置和人为条件限制，还可覆盖环境条件恶劣的海区及政治敏感海区，“常规观测与海洋卫星遥感的融合与深度挖掘，能完善西北太平洋、广东近海及局部重点保障海域的海浪、温盐流、海面风场等客观分析系统，提升海洋灾害预警准确率和时效性，海洋预报产品更加精细。”

卫星中心已发射数颗海洋卫星

“在海洋灾害发生期间，利用多源卫星资料可以避免恶劣环境影响或海况影响，第一时间掌握现场状况。”该负责人指出，卫星遥感也能追溯历史状况，开展灾前、灾中、灾后的状况对比，在弥补应急监测手段不足的同时，也为应急事件的后期评估提供服务，为广东省海洋管理部门及其他相关部门制定海洋应急策略、提供技术支撑和决策依据。

据悉，目前卫星中心已经发射了 HY-1A/B两颗海洋水色卫星，HY-2A海洋动力卫星和 GF-3海洋监视监测卫星，在海洋防灾减灾方面发挥了重要的作用。

他举例说，台风遥感监测工作是利用我国 HY-2A卫星数据，以及与欧洲中期天气预报中心（ECMWF）交换的数据加强西北太平洋热带气旋的监测，利用多源数据获取热带气旋的位置、强度、范围等监测实况。“我国的HY-2A卫星于 2011年 8月发射，成功监测到西太平洋所有的台风过程，并向有关单位及时发布台风汛期卫星海洋遥感监测服务产品。”

“另外，卫星中心利用 HY-1B、MODIS等多颗海洋水色卫星数据开展了赤潮监测工作，制作和发布了赤潮卫星遥感监测报告。”该负责人解释说，赤潮监测是根据水体光谱特性的变化情况进行定量测量或跟踪，根据算法模型，通过定量估算赤潮引起的叶绿素浓度变化，进而实现遥感多时相数据的监测。

“溢油对近海海域的污染很严重，溢油发生后，通常要了解发生的位置、溢油量和扩散趋势。”他指出，航空和卫星遥感是最重要和最有效的手段，遥感卫星数据溢油灾害监测是基于光学遥感数据以及星载合成孔径雷达（SAR）数据为主要数据源，辅以其它以多源卫星遥感资料，综合利用遥感图像处理技术和溢油遥感检测算法，进行溢油识别、综合分析。“我们利用SAR卫星资料，结合海上溢油漂移路径预报系统及溢油专题基础地理信息数据库，建立了海上溢油遥感监测系统，对我国渤海和南海重点海区进行了实时监测。”

联合成立海洋卫星遥感广东数据应用中心

据《2017年广东省海洋灾害公报》统计，2017 年，广东省海洋灾害直接经济损失居全国首位。海洋灾害以风暴潮为主，海浪、海岸侵蚀、赤潮、海水入侵与土壤盐渍化、咸潮入侵等灾害均有不同程度发生。各类海洋灾害造成直接经济损失 54.10 亿元。

为此，广东省海洋减灾防灾行动也提上征程。2017 年 10 月，经广东省政府批复同意，广东省海洋与渔业厅正式印发《广东省海洋观测网建设规划（2016-2020 年）》（以下简称“《规划》”）。《规划》主要明确“十三五”期间，广东省将新建 39 个岸基海洋观测站（点）、1对地波雷达站、24 个 X 波雷达站、11 个海洋观测浮标观测平台、20艘志愿观测船、1 个卫星遥感数据应用中心，打造岸基、海基、空基、天基于一体的海洋立体观测网。

2017年，卫星中心与广东省海洋与渔业厅签订了《关于共同推进广东省卫星海洋遥感应用和服务示范地区建设战略合作协议》，开展了广东省海洋卫星遥感数据平台建设、卫星遥感海域动态管理和海洋环境监测预报业务系统建设等工作。同年，数据中心入驻广东省海洋与水产高科技园。“我们建立了北京至广州间卫星数据高速传输链路，实现了卫星数据准实时传送，具备了海洋卫星数据处理、产品制作、大数据传输、存储的能力。”

该负责人表示，目前数据中心已正常运行。在卫星遥感海域动态管理方面，已获取了揭阳市及湛江西部海岸线变化成果，并对阳江吉树港和茂名博贺港两个用海项目进行监测。

图1：利用 GF3数据对台风天鸽期间风暴潮灾害发生前后进行了分析，图中为广东省珠海市金湾区南水镇在建码头遭风暴潮袭击。

图2：GF-1 监测到阳江市2014年11月22日赤潮分布。

图3：大亚湾核电站排水口监测（资源一号 04星）。

图4：HY-2A监测到的2016年第 21号台风“莎莉嘉”。

因地制宜开展监测工作

“每个地区的情况不同，利用卫星遥感技术监控的时候也要因地制宜。”该负责人指出，台风在广东海域发生的频率高，影响严重，数据中心下一步将对其开展相关工作。“首先要基于国内外多源卫星数据，实现台风定位、强度等信息的准实时监测；并结合海洋动力模式和广东近海高分辨率地形，建立广东风暴潮数值预报模式，开展沿岸风暴潮增水预报工作；研究结合遥感和 GIS空间分析的灾变预测与损失评估模型，实现台风灾后受灾范围、程度及经济损失的综合评估。”

他指出，数据中心还将基于遥感与GIS技术，利用多源卫星数据对近岸重大海洋工程的实施及其周边海洋环境进行信息提取，获取绿色石化、危化企业、大型养殖区等实施进度信息以及周边水质等信息，制作并发布近岸重大海洋工程及周边海洋环境监测产品。“而海滨浴场海洋环境监测预警，则是基于海洋卫星遥感数据、实测数据和数值预报数据等，提供海滨浴场的波高、潮汐、风速、风向、水温、水质、气压等海洋环境和气象信息。”

广东省是海洋渔业大省，“我们还会针对大洋渔业资源，结合遥感、地理信息系统和全球定位等空间对地观测技术与信息技术的集成应用，获取远洋渔场环境信息，开展渔场渔情信息预报服务，提高公海生物资源利用的竞争力。”

“海洋灾害监测要发挥好卫星遥感的效能与效益。”该负责人建议说，一是加快海洋卫星事业发展，确保在轨卫星数量和质量，发展多种光学和微波观测技术，不断提高海洋观测卫星综合观测能力。

“二是保持海洋卫星在轨运行连续稳定，保持地面应用系统业务化运行连续稳定。”该负责人解释说，地面应用系统是海洋卫星工程五大系统之一，也是海洋卫星发挥效益的关键。因此，保持海洋卫星及地面应用系统业务化稳定运行，才能为海洋卫星应用工作提供连续稳定的数据源。”