巡天瞰海重器在握经略蔚蓝向海图强——访国家卫星海洋应用中心蒋兴伟院士

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。

推进海洋卫星在沿海省市应用推广，提供个性化策略订制和数据分发服务

《卫星应用》：海洋卫星家族近年来不断壮大，目前我国有8颗海洋卫星在轨运行，国家卫星海洋应用中心在推进海洋卫星应用、做好卫星应用服务上开展了哪些工作？

蒋兴伟：

为推进海洋卫星应用，做好卫星应用服务工作，国家卫星海洋应用中心加强了推进海洋卫星在沿海省市应用推广工作，在自然资源部省级卫星应用建设框架下，以省级应用中心业务需求为导向，结合海洋卫星应用技术特点，建立海洋卫星遥感应用平台，实时业务化推送以自主海洋卫星为主的多源卫星数据，为沿海省级卫星中心在海洋环境监测、海洋生态保护修复、海洋经济、海洋管理、海洋防灾减灾及海洋安全等领域提供重要保障和服务，通过建立良性互动机制，更好发挥省级中心与部级中心的联动作用，实现应用效能倍增效应。根据不同地区对海洋卫星数据需求，国家海洋卫星应用中心采用个性化策略订制服务。例如，支撑河北、江苏、浙江开展近海海冰、赤潮、台风业务化监测，保障福建海洋预报与海峡运输航行，服务山东远洋渔情预报，支撑广东开展海洋风能资源调查。

为更好地向广大海洋卫星数据用户提供数据分发服务，国家海洋卫星应用中心建立了海洋卫星数据分发系统和数据共享服务平台中、英文版（海洋卫星数据分发系统登录地址为：https://osdds.nsoas.org.cn），同自然资源部直属事业单位、地方省市厅局等19家用户建立了网络专线，开通了微信服务公众号以及24小时服务电话。截至目前，累计分发海洋卫星数据约530TB。根据用户类型的不同，提供差异化服务，包括订单下载、FTP下载和数据推送三种分发方式，实现内网专线用户分发，外网大客户FTP分发以及外网网站普通用户分发。目前，海洋卫星数据分发系统共有注册用户2000多个，包括业务单位、科研院所、高等院校以及其他相关单位。

《卫星应用》：请介绍一下我国海洋系列卫星地面应用系统目前的建设运行情况，今后还将如何进一步发展以更好地提升星地一体业务化运行与服务能力？

蒋兴伟：

国家卫星海洋应用中心于2002年建成了海洋一号A（HY-1A）卫星地面应用系统，并随着海洋卫星的发展，在原有地面应用系统的基础上进行改扩建，建成了同时满足海洋一号B（HY-1B）卫星、海洋二号A（HY-2A）卫星、“十二五”和“十三五”海洋观测卫星数据接收、处理、存档与分发需求的、具有多星运行调度功能的海洋卫星地面应用系统。

经过多年的发展和建设，海洋卫星地面应用系统接收站网已经建成10套天线（包括：4套12米天线，3套7.3米天线，1套5.2米天线，2套4.2米天线）的运行规模，包括北京站、牡丹江站、杭州站、海南站以及雪龙船接收系统，接收站网每日承担17颗卫星的接收任务。北京站（昌平）、南极中山站两个新系统和7套新增天线正在研制建设中，建成后将达到17套天线的运行规模，可承担15颗海洋观测卫星、10余颗陆地高分等卫星接收任务。

为了进一步提升星地一体业务化运行与服务能力，建议构建以陆海卫星为基础的自然资源卫星观测体系、地面和业务应用系统，统筹使用陆海卫星接收站网资源，统一接收、管控自然资源陆海卫星，实现陆海卫星统一任务规划，提升陆海观测卫星综合管控能力，开展陆海卫星协同观测，更好地支撑和保障自然资源主体业务的开展，提高海洋地面接收站网使用效率，增加西部站海洋卫星数据的落地接收,实现对西部地区实时覆盖和应用服务,提升卫星工程的投资效益。

开展国际合作，拓展全球海洋应用服务

《卫星应用》：在海洋卫星遥感应用方面，我国与国外开展了哪些合作？在拓展全球海洋应用服务上取得了哪些成绩？

蒋兴伟：

2018年10月29日成功发射的中法海洋卫星是我国和法国合作研制的首颗卫星，是中法两国在航天高科技领域合作的里程碑，也为未来两国在航天方面的合作方向进行了积极的探索。后续，中法将继续围绕这颗星在产品制作、定标与真实性检验以及应用等方面继续开展合作。

我国与欧洲气象卫星组织（EUMETSAT）自2012年签署了关于海洋卫星数据应用与交换合作的谅解备忘录以来，开展了深入而广泛的合作。共享的数据包括我国海洋系列卫星数据、欧洲的气象业务（MetOp）卫星、法美联合研制的贾森（Jason）卫星和欧洲哨兵（Sentinel）卫星系列数据。在此基础上，我国借助芬兰地面站接收海洋二号（HY-2）系列卫星数据，弥补了我国目前没有海洋卫星极地站的缺口，大大提高了HY-2系列卫星时效性。中欧双方还在数据处理、应用研究等方面开展了合作。

此外，国家卫星海洋应用中心还与希腊克里特理工大学建立了合作关系，利用其卫星雷达高度计海上定标场开展我国海洋卫星雷达高度计定标工作。与芬兰气象研究所合作开展北极海冰研究，也取得了丰富的研究成果。

《卫星应用》：在海洋卫星观测和应用领域，国外的进展如何？我国还存在哪些短板或者不足？

蒋兴伟：

放眼全球，国际上遥感卫星体系及其应用水平不断升级，体系化发展进入快车道，全球化服务趋势愈加明显，商业化开发模式进入新阶段。据忧思科学家联盟（UCS）统计，截至2021年5月，全球在轨卫星总计4084颗，其中专用遥感卫星968颗，占比24%，仅次于通信卫星。国家卫星海洋应用中心总共运行10颗海洋卫星（HY-1A/1B已经停止工作），形成3个特色鲜明的观测系列，整体水平已进入世界先进行列。

根据美国卫星产业协会（SIA）2021年6月发布的卫星产业年度报告，2020年全球航天产业收入为3710亿美元，卫星产业的总收入约为2710亿美元，卫星服务业收入1178亿美元，卫星遥感收入26亿美元。相比于通信卫星的市场服务模块、导航卫星的设备产业模块应用场景成熟的商业化模式，遥感卫星特别是海洋遥感卫星主要应用领域为防灾减灾、环境监测、全球海洋大气科学研究等，公益、科研特征尤其明显。全球范围内使用海洋遥感资料的主体仍为政府部门、公益组织和社团团体、科研院校。

目前，我国海洋遥感应用系统建设面临投入滞后和不足的情况，现有的应用系统已经满负荷运行，支撑能力即将超过极限，不仅难以支撑在轨卫星大规模数据的快速处理与计算存储，在功能上也与国家自然资源调查监测主体业务急切的需求有一定距离。同时，海洋遥感发展也要紧跟全球化服务的形势，抓住航天工程技术水平和海洋科学研究能力快速发展的机遇，加快产业化开发模式的探索。与国外相比，我国卫星遥感产业化较之发达国家还有相当大的差距。但应该看到近年来随着卫星遥感及空间信息服务行业需求的增长和鼓励政策的不断落地，国内遥感卫星的发射数量逐年增加，中国遥感市场持续快速增长，海洋遥感发展已经迎来新机遇。