大家對遙感技術一定不陌生了，從我們頭頂的航天器到我們腳下的地質勘探，都能看見它的身影。不過今天我們要講的是它在另一領域的應用——海洋遙感衛星。自20世紀70年代始，科研人員將海洋遙感衛星應用于海洋漁業及其相關領域，它們獲得的與海洋相關數據能夠對海洋進行全方位的分析。
因此，海洋遙感衛星在海洋漁業及其相關領域正在發揮着越來越重要的作用，並預示着廣闊的應用前景和巨大的應用潛力。
什麼是海洋衛星遙感技術？
遙感技術大家族可不簡單，按照電磁波的光譜可分為可見光與紅外反射遙感、熱紅外遙感和微波遙感，按照研究對象可分為氣象遙感、海洋遙感和陸地遙感。除此之外還可以按照目標的能量來源、傳感器使用的平台、空間尺度等進行劃分。
顧名思義，海洋遙感技術的主要研究對象為海洋及海岸帶，從狹義上講，海洋遙感技術是指用遙感技術監測海洋中各種現象和過程的技術。
那麼，海洋遙感衛星大致經歷了幾個發展階段？
答案是3個。
1970-1978年是探索階段，主要是利用載人飛船搭載試驗和利用氣象衛星、陸地衛星探測海洋。
1978-1985年為試驗階段，這個階段美國曾發射一顆海洋衛星和一顆雨雲衛星7號，星上搭載了海岸帶水色掃描儀，這兩顆衛星都屬於實驗研究性質。
1985年至今則是應用研究和業務化使用階段，在此期間大量的海洋衛星發射成功。海洋遙感衛星通過搭載各類遙感器來探測海洋環境信息，按照功能可分為海洋水色衛星、海洋動力環境衛星和海洋地形衛星。
海洋衛星能夠對全球海洋進行大範圍、長時期的觀測，為人類深入了解和認識海洋提供了其他觀測方式都無法替代的數據源。
海洋衛星遙感技術在漁業方面能幹哪些事兒？
第一件事兒就是用海洋衛星遙感技術來預測海洋魚類資源的分佈。海洋環境是海洋魚類生存和活動的必要條件，每一環境參數的變化，對海洋魚類及其它海產動物的分佈、洄遊、移動、集群等都會產生重要的影響。
而遙感可以通過動態、大面積獲取大範圍數據，從而發現海洋魚類的變動規律及特徵，通過這些數據與魚類分佈的關係，就可以分析出魚類分佈的物理機制以及波動規律，這可給漁業生產和管理幫了大忙了。
具體來說，第一，海洋衛星遙感技術能利用海洋漁業捕撈或調查數據，研究出與海洋魚類地理分佈相關的各個要素特徵；第二，它能利用遙感資料預測或模擬魚類的地理分佈；第三，可以利用遙感資料，探討魚類不同地理分佈的組成特點。
換句話說，也就是利用海洋衛星遙感技術可以找到魚在哪兒待着，待的地方又是怎樣的。
圖片來源：東海水產研究所張勝茂提供
除了找到海洋魚類資源，海洋衛星遙感技術還可以用來管理漁業和輔助漁船安全。
通過衛星監控，可以獲取漁船分佈、漁船類型、捕撈強度、魚類棲息地環境等信息。同時遙感數據可以提高天氣預報的準確率，為漁業提供氣象保障。雲圖、風、海浪、海冰等遙感數據的及時獲取，還可以提高海洋捕撈作業的安全，避免損失。
通過實時監測信息分析，提供及時惡劣天氣預報 圖片來源：東海水產研究所張勝茂提供
有了遙感衛星這個最強輔助，漁民再也不怕出海卻半路遇上大風浪啦！
當然，海洋遙感衛星能監測的不僅是海洋上的風浪，還能監測赤潮等災害。有了海洋遙感技術，就可以根據遙感監測的海洋環境信息、海況信息製作災害因子遙感專題圖，如赤潮、溢油和大面積污染等信息圖，如此便能及時向有關漁業部門和單位發布災情，減少損失。
圖片來源：東海水產研究所張勝茂提供
此外，在漁業功能區劃、濕地保護、灘涂開發與規劃等領域你也總能看見海洋遙感衛星的身影。根據海洋遙感中可見光和近紅外波段的信息，就可以反演灘涂、濕地信息，並製作成專題地圖，為一系列海洋開發、規劃與建設提供科學依據。
遙感分類獲得長江口濕地的蘆葦、互花米草、海三棱藨草、灘涂、養殖場、鹽場、水庫水塘等多類型覆被面積和變化趨勢。圖片來源：東海水產研究所張勝茂提供
世界各國的海洋衛星遙感技術
海洋遙感衛星這麼好，那當然大家都想要啦。目前，全球共有海洋衛星或具備海洋探測功能的對地觀測衛星近百顆。美國、歐洲、日本和印度等國家和地區都已經建立了比較成熟完善的海洋衛星系統。下面咱們就來看看一些主要國家它們這項技術發展的怎麼樣了吧。
美國是世界上首個發展海洋衛星遙感技術的國家。1978年美國成功發射了世界上第一顆海洋衛星SEASAT-A，近40年來美國發展了海洋地形衛星、海洋動力環境衛星和海洋水色衛星等不同類型的專用海洋衛星，實現了從空間獲取海洋水色和海洋動力環境信息的能力。
最具代表性的海洋水色衛星是1997年8月1日美國宇航局成功發射的專用海洋水色衛星“海星”，它標誌着因水色遙感器“沿海水色掃描儀”在1986年停止運轉而中斷了10年的全球海洋水色遙感數據又得以繼續，而且可以得到質量更高的海洋水色資料。
美國計劃自“海星”衛星發射開始，進行20年時序全球海洋水色遙感資料的連續積累。到目前為止，世界上已經發射的具有海洋水色遙感功能的主要衛星有10多顆。
諾阿（NOAA）衛星是美國發展的民用極軌氣象衛星。諾阿也可用於全球的海洋、陸地和空間等環境監測，全天候、連續測量和記錄全球的海洋風速和風向數據。
自1970年12月第一顆NOAA衛星發射以來，已經歷了5代。NOAA－15~19衛星搭載的第三代先進甚高分辨率輻射計可用於海面溫度的觀測，先進微波探測儀可用於海冰的監測。
美國利用衛星資料預測漁場分佈 圖片來源：《海洋漁業遙感》陳新軍等著
近年來，美國宇航局(NASA)又發射了海表鹽度遙感衛星，進行海表鹽度遙感觀測。海表鹽度遙感對海洋環境的監測、水團的形成和循環研究以及氣候預測有着非常重要的作用，是近年來國內外空間地球科學的研究熱點。
俄羅斯，在蘇聯時期（包括俄羅斯和烏克蘭）研製的海洋衛星系列分為兩類：第一類遙感器以可見光、紅外探測器為主；第二類遙感器主要為側視雷達。
1979年，蘇聯發射第一顆海洋衛星（宇宙－1076），用於衛星試驗和海洋氣象、大氣物理參數的測量。1988年，第一顆實用型海洋衛星（Okean－O1）發射成功。至今，海洋系列衛星共發展了4代，這些Okean系列衛星可以對海表溫度、風速、海洋水色、冰覆蓋等進行觀測。
歐洲航天局的歐洲遙感衛星（ERS）主要用於環境監測。MetOp系列衛星是它們的主打衛星，這一系列衛星的先進甚高分辨率輻射計可用於獲取海面溫度和海冰信息，先進散射計可用於獲取全球的海面風場和海冰信息。
Cryosat是“歐洲地球探測者計劃”中的衛星，這個系列的衛星採用雷達高度計測量陸地和海洋冰蓋厚度的變化，可對極地冰層和海洋浮冰進行精確監測。
日本的海洋觀測衛星（MOS）是它們的第一個地球觀測衛星系列。而日本的另一個系列衛星——先進地球觀測衛星（ADEOS），主要用於監測全球環境變化，能夠獲取海洋水色和海面溫度信息。
日本ADEOS-2衛星外觀圖 圖片來源：《海洋漁業遙感》陳新軍等著
其中，搭載的先進微波掃描輻射計，可用於海面溫度、海面風速和海冰分佈觀測，全景成像儀可用於監測海洋碳循環，微波散射計能觀測全球海面風場，水色和海溫掃描儀可以對海洋進行高精度觀測，測量海洋水色和海面溫度。
目前，美、日、法、加拿大、挪威等世界海洋漁業大國都建立了基於衛星資料的漁海況預報服務系統。韓國、英國、印度等國家也都開展了漁業遙感研究工作。遙感技術已成為各國開展漁場漁情服務的重要技術手段。
那我國是什麼時候開始發展海洋衛星遙感技術的呢？
我國的海洋衛星遙感技術
我國海洋遙感衛星研究起步較晚，第一顆海洋水色衛星HY－1A“風雲一號”於2002年成功發射，實現了我國海洋衛星零的突破，為我國的海洋遙感衛星發展奠定了技術基礎。
“風雲二號”B星探測的可見光衛星雲圖 圖片來源：《海洋漁業遙感》陳新軍等著
2011年8月，我國成功發射了第一顆海洋動力環境衛星HY-2A，實現了對浪高、海流、海面風場和海表溫度等多種海洋動力環境參數的觀測。
HY-2系列衛星可有效解決風暴潮、海平面上升、災害性海浪、颱風和海嘯等與海洋動力環境相關的海洋災害的業務化監測。同時，在HY-2系列衛星的基礎上，再發展海洋鹽度衛星，構成對海洋溫、鹽、流、海浪、風場等動力環境多要素的精細觀測。
HY-2 衛星外觀圖 圖片來源：《海洋漁業遙感》陳新軍等著
2016年8月，高分三號（GF-3衛星）成功發射，這是我國首顆分辨率達到1m的C頻段多極化合成孔徑雷達成像衛星。
2017年正式投入使用的高分三號（GF－3），使我國民用天基高分辨率SAR數據全部依賴進口的現狀得到極大改善。
這個衛星已在多個行業開展了廣泛應用，可實現全天候、全天時監視監測全球海洋和陸地資源，以及對海上船舶、海島和海岸帶的高精度監測，還能對海上溢油、綠潮、海冰等海洋災害進行全天候觀測。
因此，可以有力支撐海洋環境監測、海洋目標監視、海域使用管理、海洋權益維護和防災減災等應用。
經過近幾年的快速發展，我國逐漸形成了以海洋水色衛星、海洋動力環境衛星和海洋監視監測衛星為代表的海洋遙感衛星系列，為我國海洋環境保護、海洋資源開發、海域使用管理、海洋權益維護和極地大洋管理提供了技術支撐。
這些技術並未束之高閣，而是被充分運用到具體的實踐中。國內把遙感技術應用于海洋漁業的研究始於上個世紀80年代初。
農業部東海水產研究所通過氣象衛星紅外雲圖提取海表水溫數據，並結合同期的現場環境監測和漁場生產信息，經過綜合分析，繪製出黃海、東海區漁海況速報圖，定期向漁業生產單位和漁業管理部門提供信息服務。
圖片來源：東海水產研究所
海洋遙感衛星是大範圍、快速、動態收集海洋環境信息的工具，利用遙感數據可幫助我們更深刻地理解海洋生態系統及其響應機制。海洋遙感衛星同樣能提供社會經濟信息，對海洋漁業的生產、管理和研究起到重要作用。
海洋遙感衛星技術已成為海洋漁業生產、管理、研究的重要技術手段。我們希望，它能繼續成為我國海洋事業的好幫手，一起探索更多的海洋秘密。
鳴謝：本文的撰寫得到了上海海洋大學海洋科學學院院長陳新軍教授和中國水產科學研究院東海水產研究所張勝茂研究員等相關專家的大力支持。
出品：科普中國
作者：劉雅丹（中國水產學會原秘書長助理/研究員，全國首席科學傳播專家）
監製：中國科普博覽
編輯：王婷婷
參考文獻：
1.《遙感在海洋漁業中的應用與研究進展》官文江，陳新軍，潘德爐
2.《海洋遙感衛星及應用發展歷程與趨勢展望》蔣興偉，林明森，張有廣，馬毅
3.《遙感技術在海洋漁業中的應用》中國水產科學研究院東海水產研究所張勝茂
4.《海洋漁業遙感》陳新軍等
5.《中國海洋衛星及應用進展》蔣興偉，林明森，張有廣