“海洋衛星遙感實況”小程序功能與應用

文|劉建強 蘭友國 阮強 郎姝燕 陳慶勇 石立堅 曾韜 崔利民

1.國家衛星海洋應用中心

2.自然資源部空間海洋遙感與應用重點實驗室

3.霧實（福建）科技有限公司

一、前言

我國海洋遙感歷經四十年發展，海洋遙感數據品種與數量不斷增多，特別是《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015—2025年）》發布以來，在“十三五”期間發射了海洋一號（HY-1C/1D）水色環境業務衛星、海洋二號（HY-2B/2C/2D）動力環境業務衛星、中法海洋衛星（CFOSAT），并由國家衛星海洋應用中心負責在軌海洋衛星的管理、運行與分發，后續衛星也正在研制中，每天產生的衛星數據量4TB以上。普通用戶先是注冊賬戶、審批、瀏覽訂購數據、下載傳輸數據或是建立接收系統接收衛星下傳數據，研制或購置軟件處理得到所需產品，之后結合實際開展應用，數據下載時間受網絡帶寬所限，從瀏覽數據到處理結果所需的時間與具體應用所需的時效性有一定的差距。

考慮到海洋衛星產品屬于公益類服務產品，普通用戶從獲取數據到應用的過程中還需經歷很多專業的處理過程，為了減少普通用戶在衛星數據使用上的難度，進一步擴大海洋衛星的社會影響力，增強海洋衛星的服務能力，使公眾、涉海企業以及政府部門能獲得及時有效的海洋衛星遙感產品，為臺風災害等監測提供快速服務，提升國家衛星海洋應用中心公眾服務能力，亟需開發一個移動平臺。多方迫切的應用需求，推動了“海洋衛星遙感實況”微信小程序的研發。

二、“海洋衛星遙感實況”小程序開發與功能

“海洋衛星遙感實況”小程序經過了用戶需求分析、總體設計、軟件開發與測試、試運行考核等過程，通過對用戶需求進行分析，采用相關的數據庫標準，對所需要展示的海洋衛星產品數據、空間地理數據、臺風數據、氣象信息以及極地環境數據信息進行歸類，對數據庫表結構進行了設計，將海洋衛星和其他衛星制作的各類海洋環境信息產品，以及通過網絡獲取的信息進行解析和入庫存儲，并將解析好的數據同步傳輸到中心外網服務器上，微信小程序實現對海洋衛星遙感數據、歷史臺風路徑、衛星云圖、極地環境信息進行可視化展示，各類海洋遙感數據產品色彩配置按專業習慣顯示，所開發的GIS平臺支持顯示高分辨率的數字地圖，并提供靈活的業務應用配置功能，提供數據接口、后臺管理及訪問量統計等服務。其主要功能如下：

1．海洋遙感要素產品展示

系統具備對海洋衛星每天生成的海面風場、海面溫度、葉綠素濃度、海浪等遙感要素產品展示，以粒子流動畫、靜態填色等形式在GIS上進行疊加，其中衛星選項包括CFOSAT、HY-2B/2C/2D、歐洲氣象業務（MetOp-A/B/C）、HY-1C/1D、風云三號D（FY-3D）10顆衛星以及多星融合，單顆衛星為沿軌產品，衛星未經過區域為黑色。各類衛星所對應的要素可選擇，含海面風場、海面溫度、海浪、葉綠素濃度、懸浮泥沙濃度、總懸浮物濃度、地轉流以及美國國家環境預報中心（NCEP）、歐洲中期天氣預報中心（ECWMF）等預報產品；獲取產品的日期可選擇，從最近7天到當天，缺省值為當天最新時刻；關注區域可滑動放大或縮小；點擊屏幕關注位置，其地理坐標與要素參數信息直接顯示在屏幕上。圖1為2021年第6號臺風“煙花”7月24日多星融合海面風場，以及4月15日海面溫度。

圖1 小程序顯示的海洋衛星要素產品

2．歷史臺風與路徑展示

點擊【歷史臺風】按鍵，進入歷史臺風模塊，勾選需要查看的臺風，即可在GIS上展示所選的臺風路徑，最多可選擇5個，可方便多個臺風路徑比較分析。臺風數據自1956年開始，每年臺風數量、名稱、路徑均可顯示，為歷史大數據提供參考。圖2選擇了2005年9號臺風“麥莎”與2021年6號臺風“煙花”及2020年8號臺風“巴威”、9號臺風“美莎克”、10號臺風“海神”（三個臺風均對東北造成災害損失）做比較，這些均為強臺風、超強臺風，路徑長，強度大，影響范圍廣。

圖2 歷史臺風選擇路徑顯示

3、衛星云圖顯示

用戶點擊衛星云圖下的【風云】或【HY-1C/1D】，即可在地圖上展示所選的衛星云圖圖層。圖3所示為近海及西北太平洋部分海域，未來將逐步擴大到全球。

圖3 衛星云圖選擇及衛星云圖顯示

4．極地遙感產品顯示

點擊【更多】按鍵，選擇【極地遙感】，可進入“極地遙感監測”小程序，查看極地多要素信息，目標區域可選擇南極、北極以及南北極重點區域、雪龍1號或雪龍2號航路區域，要素可選擇海冰、海面風場、海面溫度、船舶自動識別系統信息等。日期可選最近七天內到前一天，缺省值為前一天。圖4展示了南極周邊海面風場信息與船舶信息、南極周邊海面溫度信息以及船舶信息、北極海冰與船舶信息、雪龍船航線中全球海面風場及周邊船舶信息顯示界面，還可瀏覽海岸帶成像儀覆蓋南北極區域的遙感圖像。

圖4 極地遙感產品

5.其他功能

小程序還包括系統設置，風場顯示可以選擇粒子、箭頭、風桿，臺風預報路徑顯示選擇、主題設置、熱點信息、極地科普、雪龍船歷史軌跡、歷次科考介紹以及系統維護、小程序分享、橫豎屏切換等等。

三、“海洋衛星遙感實況”小程序特點與實際應用效果

1．小程序的主要特點

1）多星多要素數據集成與動態播放：集成10顆 衛 星（FY、CFOSAT、HY-1C、HY-1D、HY-2B、HY-2C、HY-2D、MetOp-A、MetOp-B等）、10余種要素（風場、溫度場、浪場、地轉流、葉綠素、懸浮泥沙、總懸浮物、船舶自動識別系統、海冰密集度、云圖等）數據，實現多星多要素數據的動態展示，并支持要素數據5天或7天的動態播放；

2）多圖層疊加展示：實現從單圖層向多圖層綜合展示的轉變，豐富展示內容、方便數據分析；

3）極地投影適配與監測信息展示：適配南極、北極地區投影，設計高精度HY-1C遙感影像底圖，支持極地海冰、溫場、風場數據動態疊加；

4）雪龍號專題：追蹤雪龍號航行路線、航行歷程，提供定制化航行保障；

5）熱點事件專題：以衛星遙感視角看熱點事件區域變化，真實、直觀反映目標區域發展態勢；

6）臺風專題：匯集1956年以來歷史臺風信息、實時監測臺風數據以及臺風預報數據，實現歷史臺風路徑、實測臺風路徑以及預報臺風路徑的動態展示；

7）專業、生動的展示效果：各要素信息色彩配置符合海洋專業表達，以粒子流顯示海洋動力要素動感十足、直觀生動；

8）極簡的設計風格：以簡馭繁的頁面風格設計，刪繁就簡的人機交互設計，數據展示清晰明了，系統操作簡單友好。

2．使用情況

截至2021年8月10日，小程序已穩定運行686天。累計訪問數118133次，獨立訪客67224人；平均日訪問172次，日訪客97人；最大日訪問量5792次，訪客2633人。2021年1月至8月小程序的使用范圍覆蓋全國35個省級行政區。沿海省份訪客居多，除此之外，用戶還覆蓋了菲律賓、美國、加拿大、日本等20多個國家。2021年7月第6號臺風“煙花”訪客數與瀏覽量達到最大，浙江、上海、江蘇訪客量猛增。

四、“海洋衛星遙感實況”小程序效能

通過開發并業務化運行海洋衛星遙感實況小程序，初步實現了以下效能：

1）讓用戶不需要配置專用的電腦與通信系統可直接使用海洋衛星遙感應用產品，降低了高科技產品的使用門檻與運維成本。

2）減少了通常用戶需要經過下載獲取數據、產品視覺表達、存儲管理、使用培訓、運維付費等眾多中間環節，大大地提高了效率，海上航行保障與海上作業、極地大洋科考、汛期災害監測與預報、科普教育等管理部門以及企事業單位多層次的用戶群體均可直接享受隨時隨地獲得基于關注海域的精細化海洋衛星遙感監測服務。

3）產品表達形式多樣化，通過色標、風桿、箭頭、粒子或組合，實現了要素的動態變化展示，直觀形象，移動位置不僅可達全球，又可看西北太平洋，還可看西風帶，南半球、北半球均可達，可更多地增加對大自然變化過程的認知。每天海上風場分布構成的一幅幅圖案千姿百態，既展示海上風暴的兇險，也展示了大自然的藝術美感，如同梵高的星空畫作，滿足了公眾對衛星數據產品的個性化和多元化需求。

4）預報部門可通過遙感實況檢驗海洋動力環境參數的準確性，外出旅行人員可根據實況規劃行程。內部業務人員可直接看每天成果數據，了解各衛星業務運行進展。

五、結束語

在新冠肺炎疫情防控阻擊戰期間推出的“海洋衛星遙感實況”小程序，以最便捷的方式打通了衛星數據產品服務公眾的最后一公里，是國家衛星海洋應用中心針對衛星數據產品信息化共享服務、貼近百姓生活的一次全新嘗試。可在微信點擊發現→小程序搜索→輸入“海洋衛星遙感實況”或“海洋實況”，或在海洋衛星公眾號，在應用服務中選擇海上實況即可添加，之后就可享受到精準的海洋衛星數據產品服務了。

這款應用程序雖小，信息量卻非常豐富，無論是普通百姓還是專業的科技人員都可以通過小程序快速瀏覽我國海洋衛星獲得的全球海洋、中國海域以及南北極周邊的近實時實況安排出行，也可通過小程序認識地球、認識海洋、認識極地，同時可感受、分享我國航天、海洋科技創新成果。