雪龙号破冰之旅

雪龙号 海冰 SAR

2017年，雪龙号开展了第八次北极考察，此行历时83天，航行2万多海里，穿过了加拿大北极群岛，10月9日返回上海。

雪龙号是中国第一艘完成三大北极航道航行的船只。在开始穿越西北航道约一周前，“雪龙”号穿越了北冰洋中央航道，2012年，它沿俄罗斯北极海岸穿越了北方海航线（东北航道的组成部分）。

海冰状态的把握是极地考察以及海上丝绸之路航行安全保障的关键之一。目前在极地这样人迹罕至的地区主要依靠卫星遥感提供海冰的观测数据。能够在极地开展海冰观测的卫星和传感器有很多，功能也各不相同。

可见光红外光学传感器波段较多可以看清海冰的很多细节，但是会受到云雾的影响，在极地的冬天极夜条件下也无法工作。微波容易穿透云雾，是可以在极地开展全天候的观测。微波传感器又分为被动式微波和主动式微波。被动式微波直接探测来自地表自身发出的微波信号，信号比较弱，因此空间分辨率比较低，通常为公里级。主动式微波，通常又被称为雷达，它主动发射并接收微波信号，分辨率通常在可以在几十米的尺度，这对于海冰的监测非常适合。

SENTINEL1合成孔径雷达SAR卫星星座（A/B两颗）在北极使用Extra Width（EW）模式工作，扫描分辨率为20米x40米，时间分辨率可以达到同一位置覆盖一天三次甚至更多，是不可多得的数据资源。

我们通过雪龙号的历史航迹和SENTINEL1的存档数据模拟了一个近实时全天候的高分辨率海冰航行保障服务系统的演示。其基本功能就是根据航船的实际位置近实时推送周边的遥感卫星图像或者分析后精简的海冰分布图给船只上的信息情报系统。

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如上图所示，红色的曲线是雪龙号在8月8日~12日的航行中的航迹，进入高纬度海冰区域后，系统根据航迹将周边最新的SENTINEL1卫星的图像推送到电子地图上，更新船长对周边水域情况的海冰以及其他情况的了解。数据量通常可以根据实际需要控制在一定的压缩比例下，或者发送分析后更简单的海冰分布图以节省通讯流量。

我们目前已经在和欧空局相关部门协商，未来可以获得SENTINEL1卫星延迟3小时的产品，另外可以获得更小延迟的国产高分三号卫星的近实时产品。这项服务未来可以用于其他穿越北方航线的船只，提供及时准确的海冰情报服务。

联系方式

陈甫 副研究员
中国科学院遥感与数字地球研究所
chenfu@radi.ac.cn
13811147935