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摄影测量与遥感在海洋领域的典型应用
 
  一、海洋遥感立体监测系统

  我国天然海域达485万平方公里,海岸线长达18000公里。海洋及海岸带拥有丰富的资源,有12个省(市、自治区)处于沿海地带,全国50%的大城市,40%的中小城市也在这个地带,国民经济总值的60%来自沿海地区。因此,建立海洋环境立体监测体系是我国一项战略目标。在“九五”和“十五”国家863计划支持下,建立了海洋环境立体监测系统,大大提高了我国的海洋监测能力和技术水平。

  近海环境监测。近海环境监测系统由海岸基海洋环境自动监测系统、平台基海洋环境自动监测系统、海床基海洋环境自动监测系统、近海污染/生态环境自动监测装置四部分组成。这些系统和设备都是我国自行研制的。

  海面探测。海洋的各种经济和军事活动,都需要获取及时、准确的海面现场数据。高频地波雷达以探测距离远、面积大,并能超视距、全天候探测海面等优越性,被广泛应用在世界海洋经济活跃的重要区域。目前在以上海为中心的长江三角洲外缘,舟山群岛的朱家尖和象山分别建立了两个高频地波雷达站,夜以继日地观测两站连线以东四万平方公里海面风、浪、流的数据。

  船只探测。船只探测是目前最主要的不同时间和空间尺度海洋现象和过程的现场监测手段。而海洋水深浪大,变幻无穷、环境条件严酷,现场观测和实验研究难度大,技术要求高,这就需要发展相应的船用海洋环境观测关键仪器设备。在“九五”期间重点突破了五种船用监测仪器, 即高精度温盐深剖面仪、声学多普勒流速剖面仪、声相关流速剖面仪、合成孔径声纳、海面和海水层光学测量系统,其中声学多普勒流速剖面仪研制成功,使我国成为世界上第二个独立拥有这种技术的国家。目前,这些船用监测仪器已经全部集成在青岛海洋大学的“东方红2号”海洋科学考察船上。并建立起专管共用的开放性实验室和开放性调查船,不仅有利于改进仪器的性能,更有利于不同学科间的合作与交流,全面提高了海洋科学的研究水平和能力。

  卫星遥感监测。如利用卫星高度计资料进行了潮波分析、海洋风浪场、重力场、海洋大地水准面、全球气候变化等研究;应用合成孔径雷达(SAR)信息进行海底地形、海洋内波、海浪方向谱等研究;以光学和微波遥感信息为主,通过多源信息复合技术建立海流、海面风场分析方法和模型;利用海洋光学遥感信息应用技术,从1999年到现在,已经多次在24小时内监视到我国近海发生的赤潮情况,并通过科技部国家遥感中心网络向国家相关部门提供及时的赤潮灾害通报。

  海洋环境立体监测和信息服务系统上海示范工程,是我国第一个海洋立体监测和业务化的运行系统,它将近海环境监测系统、高频地波雷达、海洋卫星遥感应用系统等集成为一个从天空、海面到水下的海洋环境立体监测和信息服务系统,实现了对上海及其邻近海区海洋环境的实时监测和信息处理,并形成信息产品,提供保护海洋环境、预警海洋灾害等公益性方面的服务。

  二、海洋卫星观测综合应用

  我国的HY-1A和HY-1B卫星在轨运行以来,获取了渤海、黄海、东海、南海、各大洋和南北极区近万幅水色遥感图像,多次监测到中国近海海洋灾害特征,同时通过资料的积累,得到了中国海海洋水色、水温季节平均分布及变化、渤海海冰时空变化等信息。

  国家海洋局已将海洋卫星纳入海洋环境立体监测系统,卫星监测到的海洋遥感信息为海洋生产、管理提供服务,同时也在海洋环境预报中发挥了重要作用。海洋卫星获取的大西洋金枪鱼和南太平洋竹荚渔区海洋渔场环境的水色水温资料是中国目前掌握境外渔场环境信息的唯一技术手段,而发回的南极和北极冰盖数据,为中国深入开展南极和北极科学考察与研究提供了基础数据。

  HY-1系列卫星已成功应用于我国近海海洋初级生产力分布调查、海洋渔业及养殖业资源状况调查、海洋环境质量生态调查等,同时重点对长江口、黄河口和珠江口等我国三大河口港湾的悬浮泥沙分布规律进行了长时相监测,已成功用于沿岸海洋工程及河口港湾治理。

  三、海洋水质遥感监测

  随着海洋经济所占国民经济总产值比重的提高,海洋近岸水污染也越来越严重,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度低,已无法满足实际要求,迫切需要利用遥感等高新技术对海洋近岸水质实现近实时、高频率的监测。为此,我国建立了“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,并提供水质分类图象、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部门,已经重点针对浙江省和上海市的近岸区域运行了2年。该系统成功发布了27次有害赤潮及水质异常,出版了24期月水质分类变化图和4期水质变化趋势报告。与传统的监测方法相比,卫星遥感监测方法的费用仅为1%,但监测频率是传统的100倍。由此可见,利用卫星遥感对海洋近岸水质进行监测既经济又高效,应用前景广阔。

  

图1 近海区卫星遥感水质分类图

  

  

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