神奇的观测

海洋观测仪器是海洋调查工具，海洋调查是海洋开发和海洋科学研究的基础。没有高精度、高速稳定可靠的海洋仪器，就不可能为海洋开

发和海洋学研究提供准确的一手材料。因此，海洋观测仪器的现代化受到了人们广泛的重视。

自从 1950 年以来，航空遥感作为海洋环境调查和海洋开发的有效手段，开始受到了很多国家的关注，并同卫星、调查船、浮标、潜水器等一起列入了多数国家的发展规划。

尤其是最近 10 年来，航空海洋遥感技术在世界范围内取得了较大的进展，并已在气象和海洋领域开始广泛的应用。遥感飞机有各种类型， 如气象研究机、海洋学观测机、海洋磁测机、摄影测量机、地质调查机、综合研究机等等。

在航空海洋遥感的基础上，航天海洋遥感技术在近年来也获得了可喜的发展，而且其优势和性能远远高于航空海洋遥感，成为海洋调查空间技术的后起之秀。一般航空遥感飞机的飞行高度在 10 千米左右，一张航空照片覆盖地面面积只有 10～30 平方千米，探测一遍全球表面需要十几年的时间；而以人造卫星为观测平台的航天海洋遥感所覆盖的面积可达 3.4 万平方千米，每 18 天就可以覆盖全球一遍，其优越性是显而易见的。

以美国 1978 年发射的海洋卫星“西塞—A”号为例，它重 2200 千克，

是由一个 33.3 米长的火箭把它带到 805 千米的高度。它的传感器可以观测海流、潮汐、波浪、海面温度、风暴、冰况及海岸现象等。这些信息传送到地面，经过加工处理被人们研究使用。“西塞—A”号卫星工作时间是 1 年，它每天绕地球 14 圈，它的传感器 6 小时扫描（即探测）一次， 扫描的面积包括世界 95％的海洋。国外认为这颗海洋卫星开创了“海洋科学发展的新纪元”，揭开了“海洋研究的新的一页”，价值很高。

中国在海洋遥感，特别在海洋航空遥感方面也取得了很多成果。自1970 年以来，中国已能连续发射自己制造的人造卫星，并收回了各种科学数据。此外，中国还收集了美国陆地卫星 1、2、3 号的卫星图像将近500 幅，这些图像包含了中国沿岸和周围海域的丰富信息，反映了沿岸流、泥沙流、河口冲淡水的路径、变化、扩散范围等海洋特征。航空、航天海洋遥感技术，完全可以称得上是扫描（探测）万里海区立体画面的“千里眼”，在海洋探测和海洋调查中发挥着神通广大的积极作用。那么，这个“千里眼”是怎样工作的呢？原来，卫星和飞机对海洋的观测是通过安装在卫星或飞机上的遥感仪器来实现的。

遥感、遥感仪器又是怎么一回事呢？“遥感”这一新的术语，是美国海军的一位军官首先提出的。从广义上讲，远距离、不接触探测目标发射的或反射的某种能量（如电磁波、声波），并能够把探测目标转换成人们容易识别和分析的图像和信号，从而弄清目标的性质和特点，这个过程，即称为遥感。遥感的最显著特点是不接触目标和远距离探测。遥感所用的设备和仪器，称为遥感或遥感仪器、遥感设备。

目前遥感器大致有三种分类方法。一种是根据探测的结果来划分， 把得到像照片那样结果的遥感器叫做成像遥感器；把仅通过感觉温度、音响、深浅等物理量的高低、大小来区分目标的遥感器，称为非成像遥感器。第二种分类方法是根据遥感器外部发射能量目标进行分类，把能够发射能量并接收目标反射回波的遥感器，称为主动遥感器；把不发射能量，只接收目标反射的能量或目标本身辐射的能量遥感器，称为被动

遥感器。第三种分类方法是根据遥感器探测物理量的不同来分类：以探测声音来区分目标的，称为声学遥感器；以电磁波来区分目标的，称为光电遥感器。

那么遥感器又是靠什么来探测目标的呢？对于微波、红外、可见光的遥感器来说，它们是凭借物体反射和发射的各种电磁波（光也是一种电磁波）来探测目标的。电磁波是自然界存在的一种物质，是由物质内部电子强烈运动而产生的。任何温度高于绝对零度（—273℃）的物质， 其内部都存在着电子，而且其内部的电子在运动着，因而该物质都要发射电磁波。

物体温度不同，发射电磁波这种能量的本领也不一样。物体温度越低，发射电磁波的能量越弱，电磁波的波长越长；物体温度高，并且发射的能量多，电磁波的波长就越短。另外，物体的化学成分和物理构造不同，反射电磁波的本领也不一样。

物质物体反射和辐射不同电磁波的本领，叫做目标特征信息，它是识别有用目标的重要依据。收集和研究物体反射和辐射电磁波随时间、地点和季节变化，以及电磁波在大气中传播的规律，是遥感技术的一项重要内容。

通过前面的叙述，我们大体上了解了什么是遥感及其相关的知识。现在让我们看一下“千里眼”是如何扫描万里海区的。

我们已经知道，卫星和飞机对海洋的遥测是通过安装在卫星或飞机上的遥感器来实现的。

一方面，卫星和飞机上的遥感器主动地向海洋发射能量，辐射电磁波，然后再通过遥感器内部的装置来接收这些目标反射回波，进行处理之后成像或非成像显示，传向地面。

卫星和飞机遥感仪器经过不断完善，已经历了三代技术更新。第一代是可见光遥感仪器，如光导摄像机等。这种遥感仪器只能在白天工作， 黑夜就变成了瞎子。第二代技术产品是红外线遥感仪器。这种遥感仪器可以使卫星实现昼夜观测，但每当天空阴云密布或雨雪交加时，红外遥感仪就会受到干扰。第三代是微波遥感仪，这是新一代的“全天候”遥感仪器。微波是介于红外波段和无线电波段的电磁波，它不仅可以昼夜工作，而且具有一定的穿透云层、雨雪和地面植被的能力。目前海洋卫星上试用的遥感仪基本上都是微波遥感仪。

已经试验使用过的海洋遥感仪器有海洋水色扫描仪、海水温度扫描仪、机载激光测深仪、图像自动传输系统、高级光导照相机、多光谱海洋环境监测扫描仪等。

海洋卫星的观测本领极高，可以直接对海面温度变化、海冰分布、海上灾害、天气和海况进行有效的监测，其中对海洋上台风的生成和活动的监测效果尤为显著。卫星借助遥感器可以精确测量海面的变化、海面起伏和海浪高度，还可以测出海水表层的流速，可以测量海面风速、海面水温以及海水和大气中的水汽含量等。海洋卫星所获取的信息量之大是极惊人的，它一天所获得的海洋情报，相当于 2 万份船舶观测资料。

另一方面，卫星和飞机上的遥感器还可以定时地接收放在海洋里的锚系浮标和漂流浮标所探测到的信息。锚系浮标基本上是位置固定的浮标，大致有 12 米和 10 米直径的钢质饼型浮标、6 米铝质船型浮标、3 米

直径铝质饼浮标等几种规格。锚系浮标的观测项目和搜集信息的范围有风、气压、气箱、海面温度等。这些浮标的标体都载有太阳能供电系统。浮标上装置着单根长索，长索上悬挂着许多小型紧固的传感器。这些传感器的可靠性都很好。

锚系浮标中的信息接收机可以接收海水中的传感器所搜集的信息， 卫星或飞机遥感器会定时地接收这些信息，进行处理。现在世界上已有两颗极地轨道卫星专门来负责接收这些海上指定点的信息情况。这种卫星每 105 分钟就绕地球一周，轨道高度约 900 千米，能够覆盖全球范围的海域。

漂流浮标主要用于监测飓风和热带气旋、海啸等。除此之外，对海浪、海温、潮汐、海冰、极冰、赤潮等也都有良好的观测作用。这种浮标重在流动性，可以在船上或飞机上投放，其工作原理和锚系浮标基本类似。

卫星、飞机遥感器主要是通过上述两方面的渠道来时刻监视海洋的。它们宛如无数只“千里眼”，时刻不停地洞察、扫描着这无垠的海洋，探测着这万里海区的最新“敌情”⋯⋯