蒋兴伟院士:加快推进新型海洋卫星立项,发展组网观测

在推进“十四五”时期海洋卫星事业向高质量发展转变之际,卫星应用对自然资源部国家卫星海洋应用中心蒋兴伟院士进行了专访。

背海而弱,向海则兴。一个国家的强盛与海洋事业密不可分,中华民族对海洋的向往与探索从未止步。目前,占地球表面积三分之二以上的海洋已处于各类海洋卫星的监视和监测之下。国家卫星海洋应用中心自2000年9月成立至今,脚踏实地,开拓进取,攻坚克难,创新发展,提出了我国海洋卫星系列化发展规划,推动了我国海洋系列卫星的发展进程,完成了海洋卫星地面应用系统建设,解决了卫星资料处理难题和海洋应用关键技术,形成了中国自主的海洋卫星技术体系,引领了卫星遥感进入我国海洋主体业务中,实现了从长期依赖国外卫星数据,到使用国产海洋卫星数据的根本性变革,书写了一份海洋卫星事业蓬勃发展的不凡篇章,扎实践行着我国迈向海洋卫星强国的使命担当。进入新千年以来,海洋卫星事业进入飞速发展阶段。面向未来,国家卫星海洋应用中心任重道远。在推进“十四五”时期海洋卫星事业向高质量发展转变之际,本刊对自然资源部国家卫星海洋应用中心蒋兴伟院士进行了专访。

我国海洋卫星已实现了从单一型号到多种型谱、从试验应用向业务服务的转变,向系列化、业务化的方向快速迈进

《卫星应用》:2021年是“十四五”的开局之年,请您介绍一下我国海洋卫星及应用在“十三五”时期的主要成就和“十四五”期间的规划。

蒋兴伟:目前,我国海洋卫星已建成海洋水色卫星星座、海洋动力卫星星座、海洋监视监测卫星三个系列,实现了从单一型号到多种型谱、从试验应用向业务服务的转变,向系列化、业务化的方向快速迈进。三个系列卫星实现同步在轨运行,应用服务成效显著。

海洋卫星工程建设方面。“十三五”期间我国自主海洋观测卫星体系建设取得新成就,5年间发射了6颗海洋卫星,相比于“十五”到“十二五”的15年间发射的3颗海洋卫星,发展速度突飞猛进。2021年5月19日,海洋二号D(HY-2D)卫星成功发射标志着我国首个海洋动力环境监测星座的初步建成。目前,已批复立项在研的海洋卫星有4颗,分别为:新一代海洋水色动力科研卫星(HY-1E)、海洋盐度探测卫星、1米C-SAR卫星(2颗)。其中2颗1米C-SAR卫星将分别于2021年10月和2022年年初发射,届时将形成我国首个海陆兼顾C波段SAR卫星星座。

“十四五”期间,已规划待立项研制的海洋卫星还有8颗,包括新一代海洋水色业务卫星、新一代海洋动力卫星、海风海浪探测卫星、高轨海洋与海岸带环境监测卫星、高轨海洋监视微波卫星等。新型海洋卫星的论证按计划逐步开展,可以说海洋卫星正在进入全面快速发展阶段。

海洋卫星应用服务方面。“十三五”期间,从海洋预警预报、生态修复、海域海岛调查、极地大洋、渔业捕捞多方面进行了能力建设。海洋预警预报方面,开展了自主海洋卫星海面风场、海浪、流场、海面温度等环境要素融合产品研发和赤潮、绿潮、台风等生态与海洋灾害的多源遥感业务化监测;海洋生态修复方面,开展了珊瑚礁、红树林等典型生态业务化监测应用示范和海洋生态保护红线的遥感监测;海域海岛调查方面,完成了多项我国海岛海岸带遥感调查任务,积累了大量的高分辨率遥感卫星数据以及现场调查数据,开展了海洋国土空间规划实施情况监测评估,并初步建立疑点疑区业务化遥感监测体系;极地大洋方面,发展了全球海洋环境要素遥感产品生成技术,服务于全球大洋与极地调查监测;渔业捕捞方面,拓展大洋渔业航行环境保障业务和渔情预报业务应用区域,指导渔船针对性捕捞作业,增强我国对公海渔业资源开发利用技术的支撑能力。

“十四五”期间,数字经济的发展到达新的层次。随着“智慧海洋”“海洋信息增值服务”等概念的深化,云计算、人工智能大数据等技术在海洋领域应用拓展,海洋科技创新催生出新发展动能,海洋应用场景扩展到新的领域,对天地协调、布局合理、功能完善、产品丰富、信息共享、服务高效的国家级海洋遥感卫星业务应用系统有了更大的需求。亟需加强并加快推进自然资源遥感卫星地面基础设施及应用系统能力建设,适应新时期国家自然资源管理等重大改革任务要求,充分挖掘各类卫星数据资源的应用价值,提高自然资源遥感卫星应用的工程化、业务化和产业化水平。

加快推进新型海洋卫星立项,发展组网观测

《卫星应用》:在2021年两会上,您提议发展新型海洋卫星,为何要发展和建设新型海洋卫星 ? 如何建设?

蒋兴伟:“十四五”时期经济社会发展提出新的要求,科技创新处于核心地位。高轨海洋观测、海洋激光雷达以及高分辨率海流观测等新型海洋卫星在促进产业结构升级、国土空间规划、绿色和谐发展、国家海洋安全、国际合作等方面具有重要意义。一是能够显著提升科技创新促发展,补齐关键海洋环境参数 无法获取的短板,大力提高空间海洋信息获取能力。二是为人工智能大数据发展提供重要的数据支撑,为数字经济发展提供新动能。三是夯实我国海洋遥感技术国际先进行列地位,助力构建新型国际关系和人类命运共同体。

建议从国家层面加快推进新型海洋卫星立项,包括:一是加快高轨海洋观测、海洋激光雷达以及高分辨率海流观测等新型海洋卫星工程立项;二是加快智慧海洋领域人工智能大数据的技术引领,推进海洋遥感数据增值服务快速发展;三是加大海洋科技人才的奖励激励,促进人才队伍健康发展。

《卫星应用》:随着海洋二号D卫星的发射,我国第一个海洋动力星座建设完成,2025年前3个系列海洋卫星将实现同时在轨组网运行、协同观测,为何要发展组网观测?

蒋兴伟:在轨海洋卫星是按照一定的预先设计的轨道,对海洋进行全天时、周期性观测。卫星观测的模式决定了在一定的时间内单颗卫星覆盖能力有限,因此获取的数据也是有限的。而海洋是四维变化的流动水体,要素和现象种类繁多,全球覆盖以小时级的时间尺度变化是必须考虑的因素,海洋动力过程、海洋生态环境、以及各类海上人为活动等可以说是始终处在运动变化之中,因此海洋各类信息获取的时效性和全球覆盖性要求需要采用多卫星组网,弥补单一载荷、单一卫星工作时间、覆盖范围的不足。

我国海洋卫星将进入体系化发展和全球化服务的新阶段,观测资料可为智慧海洋体系建设提供数据支撑

《卫星应用》:海洋卫星在服务海洋强国建设、拓展蓝色经济空间、维护国家海洋权益、推进海洋高新技术发展中如何发挥作用,具有怎样的意义?

蒋兴伟:海洋卫星数据已经在海洋防灾减灾、海域综合管理、海洋环境保护、海洋资源开发、海洋科学研究、区域海洋应用和国际合作等方面发挥了重要作用。在海洋防灾减灾领域,海洋卫星已经成为不可或缺的数据源,为海洋灾害预警报提供了有效的数据支撑。在海洋资源开发领域,海上风能和波浪能等新能源设施的开发和建设也离不开海洋卫星遥感数据的支撑;在大洋渔业方面,海洋水色卫星可提供海面温度和叶绿素a浓度信息,海洋动力卫星雷达高度计和微波辐射计能够识别出大洋中的锋面和中尺度涡,可用来探测大洋渔场的可能区域。同时,卫星遥感数据还可为大洋捕捞提供渔场气象和海况保障;海洋卫星在海上航行安全保障和国防领域也有许多应用。

海洋卫星在为多个领域提供服务的同时,不断在卫星观测的精度、空间分辨率和时效性等方面继续提升能力。通过大力发展高轨光学、微波和激光雷达海洋遥感卫星并提升低轨卫星观测能力。建设高、低轨协同,太阳和非太阳同步卫星搭配,具备低、中、高空间分辨率观测能力的天基海洋观测体系,实现大、中、小尺度海洋环境信息同步获取,海洋表层、次表层和海底信息同步获取能力。结合我国高分卫星、气象卫星和国内外其他在轨卫星,我国海洋卫星将进入体系化发展和全球化服务的新阶段,卫星数据产品上做到高时效、高精度、多种类和信息全,具备全球数据分发服务能力,满足应用领域对全球海洋环境遥感信息的业务需求,可为全球海洋立体监测系统和我国海洋主体业务应用提供丰富的卫星数据产品。

《卫星应用》:实现数字海洋向智慧海洋转变,布局智慧海洋体系,请谈一下海洋卫星在其中的地位与作用。

蒋兴伟:近年来,海洋科技水平日新月异,海洋观测技术经历了从机械化到自动化,再到智能化的阶段性飞跃,“智慧海洋”“海洋信息增值服务”等概念也应运而生。当前,云计算、人工智能大数据、5G、工业互联网区块链、虚拟现实等技术在海洋观测领域也将得到应用拓展,海洋科技创新催生出新发展动能,带来了新的机遇和挑战。

党中央国务院高屋建瓴,自然资源部国家海洋局谋篇布局,立足近海,展望深蓝,提出“国家全球海洋立体观测网”的宏伟计划,整合先进海洋观测技术手段,利用浮标、调查船队、海洋卫星等,实现海面温度、海面风场、海浪、海流等海洋要素的高密度、多要素、全天候、全自动“空天地海”一体化全球海洋观测,满足海洋经济发展、海洋防灾减灾、海洋生态监测、海洋资源开发利用和海上航行安全保障等多方面需求。其中,海洋卫星观测资料提供了海量的数据源,可为智慧海洋体系建设提供数据支撑。海洋卫星数据处理算法与数据存储技术的持续不断升级换代,既是人工智能大数据在海洋场景应用的具体体现,同时不断向先进计算能力提出需求,促进了计算能力的发展。(本文经授权转载)

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