巡天瞰海重器在握經略蔚藍向海圖強
——訪國家衛星海洋應用中心蔣興偉院士

背海而弱，向海則興。一個國家的強盛與海洋事業密不可分，中華民族對海洋的向往與探索從未止步。目前，占地球表面積三分之二以上的海洋已處于各類海洋衛星的監視和監測之下。國家衛星海洋應用中心自2000年9月成立至今，腳踏實地，開拓進取，攻堅克難，創新發展，提出了我國海洋衛星系列化發展規劃，推動了我國海洋系列衛星的發展進程，完成了海洋衛星地面應用系統建設，解決了衛星資料處理難題和海洋應用關鍵技術，形成了中國自主的海洋衛星技術體系，引領了衛星遙感進入我國海洋主體業務中，實現了從長期依賴國外衛星數據，到使用國產海洋衛星數據的根本性變革，書寫了一份海洋衛星事業蓬勃發展的不凡篇章，扎實踐行著我國邁向海洋衛星強國的使命擔當。進入新千年以來，海洋衛星事業進入飛速發展階段。面向未來，國家衛星海洋應用中心任重道遠。在推進“十四五”時期海洋衛星事業向高質量發展轉變之際，本刊對自然資源部國家衛星海洋應用中心蔣興偉院士進行了專訪。

我國海洋衛星已實現了從單一型號到多種型譜、從試驗應用向業務服務的轉變，向系列化、業務化的方向快速邁進

《衛星應用》 ：2021年是“十四五”的開局之年，請您介紹一下我國海洋衛星及應用在“十三五”時期的主要成就和“十四五”期間的規劃。

蔣興偉：

目前，我國海洋衛星已建成海洋水色衛星星座、海洋動力衛星星座、海洋監視監測衛星三個系列，實現了從單一型號到多種型譜、從試驗應用向業務服務的轉變，向系列化、業務化的方向快速邁進。三個系列衛星實現同步在軌運行，應用服務成效顯著。

海洋衛星工程建設方面。“十三五”期間我國自主海洋觀測衛星體系建設取得新成就，5年間發射了6顆海洋衛星，相比于“十五”到“十二五”的15年間發射的3顆海洋衛星，發展速度突飛猛進。2021年5月19日，海洋二號D（HY-2D）衛星成功發射標志著我國首個海洋動力環境監測星座的初步建成。目前，已批復立項在研的海洋衛星有4顆，分別為：新一代海洋水色動力科研衛星（HY-1E）、海洋鹽度探測衛星、1米C-SAR衛星（2顆）。其中2顆1米C-SAR衛星將分別于2021年10月和2022年年初發射，屆時將形成我國首個海陸兼顧C波段SAR衛星星座。

“十四五”期間，已規劃待立項研制的海洋衛星還有8顆，包括新一代海洋水色業務衛星、新一代海洋動力衛星、海風海浪探測衛星、高軌海洋與海岸帶環境監測衛星、高軌海洋監視微波衛星等。新型海洋衛星的論證按計劃逐步開展，可以說海洋衛星正在進入全面快速發展階段。

海洋衛星應用服務方面。“十三五”期間，從海洋預警預報、生態修復、海域海島調查、極地大洋、漁業捕撈多方面進行了能力建設。海洋預警預報方面，開展了自主海洋衛星海面風場、海浪、流場、海面溫度等環境要素融合產品研發和赤潮、綠潮、臺風等生態與海洋災害的多源遙感業務化監測；海洋生態修復方面，開展了珊瑚礁、紅樹林等典型生態業務化監測應用示范和海洋生態保護紅線的遙感監測；海域海島調查方面，完成了多項我國海島海岸帶遙感調查任務，積累了大量的高分辨率遙感衛星數據以及現場調查數據，開展了海洋國土空間規劃實施情況監測評估，并初步建立疑點疑區業務化遙感監測體系；極地大洋方面，發展了全球海洋環境要素遙感產品生成技術，服務于全球大洋與極地調查監測；漁業捕撈方面，拓展大洋漁業航行環境保障業務和漁情預報業務應用區域，指導漁船針對性捕撈作業，增強我國對公海漁業資源開發利用技術的支撐能力。

“十四五”期間，數字經濟的發展到達新的層次。隨著“智慧海洋”“海洋信息增值服務”等概念的深化，云計算、人工智能大數據等技術在海洋領域應用拓展，海洋科技創新催生出新發展動能，海洋應用場景擴展到新的領域，對天地協調、布局合理、功能完善、產品豐富、信息共享、服務高效的國家級海洋遙感衛星業務應用系統有了更大的需求。亟需加強并加快推進自然資源遙感衛星地面基礎設施及應用系統能力建設，適應新時期國家自然資源管理等重大改革任務要求，充分挖掘各類衛星數據資源的應用價值，提高自然資源遙感衛星應用的工程化、業務化和產業化水平。

加快推進新型海洋衛星立項，發展組網觀測

《衛星應用》：在2021年兩會上，您提議發展新型海洋衛星，為何要發展和建設新型海洋衛星?如何建設？

蔣興偉：

“十四五”時期經濟社會發展提出新的要求，科技創新處于核心地位。高軌海洋觀測、海洋激光雷達以及高分辨率海流觀測等新型海洋衛星在促進產業結構升級、國土空間規劃、綠色和諧發展、國家海洋安全、國際合作等方面具有重要意義。一是能夠顯著提升科技創新促發展，補齊關鍵海洋環境參數無法獲取的短板，大力提高空間海洋信息獲取能力。二是為人工智能大數據發展提供重要的數據支撐，為數字經濟發展提供新動能。三是夯實我國海洋遙感技術國際先進行列地位，助力構建新型國際關系和人類命運共同體。

建議從國家層面加快推進新型海洋衛星立項，包括：一是加快高軌海洋觀測、海洋激光雷達以及高分辨率海流觀測等新型海洋衛星工程立項；二是加快智慧海洋領域人工智能大數據的技術引領，推進海洋遙感數據增值服務快速發展；三是加大海洋科技人才的獎勵激勵，促進人才隊伍健康發展。

《衛星應用》：隨著海洋二號D衛星的發射，我國第一個海洋動力星座建設完成，2025年前3個系列海洋衛星將實現同時在軌組網運行、協同觀測，為何要發展組網觀測？

蔣興偉：

在軌海洋衛星是按照一定的預先設計的軌道，對海洋進行全天時、周期性觀測。衛星觀測的模式決定了在一定的時間內單顆衛星覆蓋能力有限，因此獲取的數據也是有限的。而海洋是四維變化的流動水體，要素和現象種類繁多，全球覆蓋以小時級的時間尺度變化是必須考慮的因素，海洋動力過程、海洋生態環境、以及各類海上人為活動等可以說是始終處在運動變化之中，因此海洋各類信息獲取的時效性和全球覆蓋性要求需要采用多衛星組網，彌補單一載荷、單一衛星工作時間、覆蓋范圍的不足。

我國海洋衛星將進入體系化發展和全球化服務的新階段，觀測資料可為智慧海洋體系建設提供數據支撐

《衛星應用》：海洋衛星在服務海洋強國建設、拓展藍色經濟空間、維護國家海洋權益、推進海洋高新技術發展中如何發揮作用，具有怎樣的意義？

蔣興偉：

海洋衛星數據已經在海洋防災減災、海域綜合管理、海洋環境保護、海洋資源開發、海洋科學研究、區域海洋應用和國際合作等方面發揮了重要作用。在海洋防災減災領域，海洋衛星已經成為不可或缺的數據源，為海洋災害預警報提供了有效的數據支撐。在海洋資源開發領域，海上風能和波浪能等新能源設施的開發和建設也離不開海洋衛星遙感數據的支撐；在大洋漁業方面，海洋水色衛星可提供海面溫度和葉綠素a濃度信息，海洋動力衛星雷達高度計和微波輻射計能夠識別出大洋中的鋒面和中尺度渦，可用來探測大洋漁場的可能區域。同時，衛星遙感數據還可為大洋捕撈提供漁場氣象和海況保障；海洋衛星在海上航行安全保障和國防領域也有許多應用。

海洋衛星在為多個領域提供服務的同時，不斷在衛星觀測的精度、空間分辨率和時效性等方面繼續提升能力。通過大力發展高軌光學、微波和激光雷達海洋遙感衛星并提升低軌衛星觀測能力。建設高、低軌協同，太陽和非太陽同步衛星搭配，具備低、中、高空間分辨率觀測能力的天基海洋觀測體系，實現大、中、小尺度海洋環境信息同步獲取，海洋表層、次表層和海底信息同步獲取能力。結合我國高分衛星、氣象衛星和國內外其他在軌衛星，我國海洋衛星將進入體系化發展和全球化服務的新階段，衛星數據產品上做到高時效、高精度、多種類和信息全，具備全球數據分發服務能力，滿足應用領域對全球海洋環境遙感信息的業務需求，可為全球海洋立體監測系統和我國海洋主體業務應用提供豐富的衛星數據產品。

《衛星應用》：實現數字海洋向智慧海洋轉變，布局智慧海洋體系，請談一下海洋衛星在其中的地位與作用。

蔣興偉：

近年來，海洋科技水平日新月異，海洋觀測技術經歷了從機械化到自動化，再到智能化的階段性飛躍，“智慧海洋”“海洋信息增值服務”等概念也應運而生。當前，云計算、人工智能大數據、5G、工業互聯網區塊鏈、虛擬現實等技術在海洋觀測領域也將得到應用拓展，海洋科技創新催生出新發展動能，帶來了新的機遇和挑戰。

黨中央國務院高屋建瓴，自然資源部國家海洋局謀篇布局，立足近海，展望深藍，提出“國家全球海洋立體觀測網”的宏偉計劃，整合先進海洋觀測技術手段，利用浮標、調查船隊、海洋衛星等，實現海面溫度、海面風場、海浪、海流等海洋要素的高密度、多要素、全天候、全自動“空天地海”一體化全球海洋觀測，滿足海洋經濟發展、海洋防災減災、海洋生態監測、海洋資源開發利用和海上航行安全保障等多方面需求。其中，海洋衛星觀測資料提供了海量的數據源，可為智慧海洋體系建設提供數據支撐。海洋衛星數據處理算法與數據存儲技術的持續不斷升級換代，既是人工智能大數據在海洋場景應用的具體體現，同時不斷向先進計算能力提出需求，促進了計算能力的發展。

推進海洋衛星在沿海省市應用推廣，提供個性化策略訂制和數據分發服務

《衛星應用》：海洋衛星家族近年來不斷壯大，目前我國有8顆海洋衛星在軌運行，國家衛星海洋應用中心在推進海洋衛星應用、做好衛星應用服務上開展了哪些工作？

蔣興偉：

為推進海洋衛星應用，做好衛星應用服務工作，國家衛星海洋應用中心加強了推進海洋衛星在沿海省市應用推廣工作，在自然資源部省級衛星應用建設框架下，以省級應用中心業務需求為導向，結合海洋衛星應用技術特點，建立海洋衛星遙感應用平臺，實時業務化推送以自主海洋衛星為主的多源衛星數據，為沿海省級衛星中心在海洋環境監測、海洋生態保護修復、海洋經濟、海洋管理、海洋防災減災及海洋安全等領域提供重要保障和服務，通過建立良性互動機制，更好發揮省級中心與部級中心的聯動作用，實現應用效能倍增效應。根據不同地區對海洋衛星數據需求，國家海洋衛星應用中心采用個性化策略訂制服務。例如，支撐河北、江蘇、浙江開展近海海冰、赤潮、臺風業務化監測，保障福建海洋預報與海峽運輸航行，服務山東遠洋漁情預報，支撐廣東開展海洋風能資源調查。

為更好地向廣大海洋衛星數據用戶提供數據分發服務，國家海洋衛星應用中心建立了海洋衛星數據分發系統和數據共享服務平臺中、英文版（海洋衛星數據分發系統登錄地址為：https://osdds.nsoas.org.cn），同自然資源部直屬事業單位、地方省市廳局等19家用戶建立了網絡專線，開通了微信服務公眾號以及24小時服務電話。截至目前，累計分發海洋衛星數據約530TB。根據用戶類型的不同，提供差異化服務，包括訂單下載、FTP下載和數據推送三種分發方式，實現內網專線用戶分發，外網大客戶FTP分發以及外網網站普通用戶分發。目前，海洋衛星數據分發系統共有注冊用戶2000多個，包括業務單位、科研院所、高等院校以及其他相關單位。

《衛星應用》：請介紹一下我國海洋系列衛星地面應用系統目前的建設運行情況，今后還將如何進一步發展以更好地提升星地一體業務化運行與服務能力？

蔣興偉：

國家衛星海洋應用中心于2002年建成了海洋一號A（HY-1A）衛星地面應用系統，并隨著海洋衛星的發展，在原有地面應用系統的基礎上進行改擴建，建成了同時滿足海洋一號B（HY-1B）衛星、海洋二號A（HY-2A）衛星、“十二五”和“十三五”海洋觀測衛星數據接收、處理、存檔與分發需求的、具有多星運行調度功能的海洋衛星地面應用系統。

經過多年的發展和建設，海洋衛星地面應用系統接收站網已經建成10套天線（包括：4套12米天線，3套7.3米天線，1套5.2米天線，2套4.2米天線）的運行規模，包括北京站、牡丹江站、杭州站、海南站以及雪龍船接收系統，接收站網每日承擔17顆衛星的接收任務。北京站（昌平）、南極中山站兩個新系統和7套新增天線正在研制建設中，建成后將達到17套天線的運行規模，可承擔15顆海洋觀測衛星、10余顆陸地高分等衛星接收任務。

為了進一步提升星地一體業務化運行與服務能力，建議構建以陸海衛星為基礎的自然資源衛星觀測體系、地面和業務應用系統，統籌使用陸海衛星接收站網資源，統一接收、管控自然資源陸海衛星，實現陸海衛星統一任務規劃，提升陸海觀測衛星綜合管控能力，開展陸海衛星協同觀測，更好地支撐和保障自然資源主體業務的開展，提高海洋地面接收站網使用效率，增加西部站海洋衛星數據的落地接收,實現對西部地區實時覆蓋和應用服務,提升衛星工程的投資效益。

開展國際合作，拓展全球海洋應用服務

《衛星應用》：在海洋衛星遙感應用方面，我國與國外開展了哪些合作？在拓展全球海洋應用服務上取得了哪些成績？

蔣興偉：

2018年10月29日成功發射的中法海洋衛星是我國和法國合作研制的首顆衛星，是中法兩國在航天高科技領域合作的里程碑，也為未來兩國在航天方面的合作方向進行了積極的探索。后續，中法將繼續圍繞這顆星在產品制作、定標與真實性檢驗以及應用等方面繼續開展合作。

我國與歐洲氣象衛星組織（EUMETSAT）自2012年簽署了關于海洋衛星數據應用與交換合作的諒解備忘錄以來，開展了深入而廣泛的合作。共享的數據包括我國海洋系列衛星數據、歐洲的氣象業務（MetOp）衛星、法美聯合研制的賈森（Jason）衛星和歐洲哨兵（Sentinel）衛星系列數據。在此基礎上，我國借助芬蘭地面站接收海洋二號（HY-2）系列衛星數據，彌補了我國目前沒有海洋衛星極地站的缺口，大大提高了HY-2系列衛星時效性。中歐雙方還在數據處理、應用研究等方面開展了合作。

此外，國家衛星海洋應用中心還與希臘克里特理工大學建立了合作關系，利用其衛星雷達高度計海上定標場開展我國海洋衛星雷達高度計定標工作。與芬蘭氣象研究所合作開展北極海冰研究，也取得了豐富的研究成果。

《衛星應用》：在海洋衛星觀測和應用領域，國外的進展如何？我國還存在哪些短板或者不足？

蔣興偉：

放眼全球，國際上遙感衛星體系及其應用水平不斷升級，體系化發展進入快車道，全球化服務趨勢愈加明顯，商業化開發模式進入新階段。據憂思科學家聯盟（UCS）統計，截至2021年5月，全球在軌衛星總計4084顆，其中專用遙感衛星968顆，占比24%，僅次于通信衛星。國家衛星海洋應用中心總共運行10顆海洋衛星（HY-1A/1B已經停止工作），形成3個特色鮮明的觀測系列，整體水平已進入世界先進行列。

根據美國衛星產業協會（SIA）2021年6月發布的衛星產業年度報告，2020年全球航天產業收入為3710億美元，衛星產業的總收入約為2710億美元，衛星服務業收入1178億美元，衛星遙感收入26億美元。相比于通信衛星的市場服務模塊、導航衛星的設備產業模塊應用場景成熟的商業化模式，遙感衛星特別是海洋遙感衛星主要應用領域為防災減災、環境監測、全球海洋大氣科學研究等，公益、科研特征尤其明顯。全球范圍內使用海洋遙感資料的主體仍為政府部門、公益組織和社團團體、科研院校。

目前，我國海洋遙感應用系統建設面臨投入滯后和不足的情況，現有的應用系統已經滿負荷運行，支撐能力即將超過極限，不僅難以支撐在軌衛星大規模數據的快速處理與計算存儲，在功能上也與國家自然資源調查監測主體業務急切的需求有一定距離。同時，海洋遙感發展也要緊跟全球化服務的形勢，抓住航天工程技術水平和海洋科學研究能力快速發展的機遇，加快產業化開發模式的探索。與國外相比，我國衛星遙感產業化較之發達國家還有相當大的差距。但應該看到近年來隨著衛星遙感及空間信息服務行業需求的增長和鼓勵政策的不斷落地，國內遙感衛星的發射數量逐年增加，中國遙感市場持續快速增長，海洋遙感發展已經迎來新機遇。