监测海温、定位垃圾……卫星与无人机如何守护我们的海岸线
【导语】2025年9月，在2025说·辽宁专场，国家海洋环境监测中心高级工程师王飞以《海洋环境监测的“空中哨兵”》为题发表演讲，介绍卫星与无人(rén)机(jī)在(zài)海(hǎi)洋环境监测中的应用，回顾遥感技术发展历程，阐述其在大连海岸线监管、赤潮观测、水产养殖评估、海洋垃圾监测等多方面的(de)作(zuò)用(yòng)，并(bìng)展(zhǎn)望(wàng)遥(yáo)感(gǎn)技(jì)术与人工智能结合的广阔前景。
2025年9月，国家海洋环境监测中心的高级工程师王飞在2025说·辽宁专场带来演讲《海洋环境监测的“空中哨兵”》。
以下是王飞的演讲节选：
今天想和大家聊聊卫星和无人机在海洋环境监测中的应用。
大连的海岸线有两千多公里，要对这样长的海岸线进行有效监管，离不开遥感技术。遥感就是通过卫星或无人机搭载光学传感设备，对地物进行远距离感知的技术。
提起卫星大家并不陌生，近年来最热门的当属我国的北斗卫星和美国的星链卫星。前者就像太空中的指南针一样，给我们提供精准的定位，后者就像太空中的信号塔一样，专门提供上网服务。除此之外还有帮助预测天气的气象卫星、提供安全保障的军事卫星等。
海洋遥感卫星和其他卫星不同之处在于它就装了一台大相机，可以为地球拍下高清的照片。遥感发展最早可追溯到19世纪摄影师用热气球拍摄的航空照片。20世纪80年代，美国“全球镜”项目推动了卫星遥感(gǎn)的(de)快速发展，90年代民用卫星系统普及，实现了从技术突破到应用的飞跃。
中国的遥感技术经历了三个阶段。1957年至1980年是探索起步期。1981年至2003年是成长期，初步建立了现代遥感卫星技术体系。2004年至今进入成熟期，形成了从科研到应用的完整系统，遥感技术在气候监测、灾害预警、环境评估等方面发挥着重要作用。
我国的高分家族卫星不断迭代，已经广泛服务各行各业。卫星上的相机不仅能捕捉红绿蓝可见光，还能拍摄红外、微波等不可见光，组合后能反映不同的信息。例如红外波段可以把植被的信息用红色特别标注出来(lái)，适(shì)合(hé)用(yòng)来(lái)做(zuò)植(zhí)被(bèi)的(de)大(dà)范(fàn)围(wéi)的(de)调(diào)查(chá)。微(wēi)波(bō)则(zé)能(néng)穿(chuān)透(tòu)云(yún)层(céng)，白(bái)天(tiān)黑(hēi)夜(yè)乃(nǎi)至(zhì)风(fēng)雨(yǔ)天(tiān)气(qì)都(dōu)能(néng)工(gōng)作(zuò)，适(shì)合(hé)做(zuò)海(hǎi)上(shàng)溢(yì)油(yóu)等(děng)应(yīng)急(jí)监(jiān)测(cè)。
分(fēn)辨(biàn)率(lǜ)是(shì)衡量卫星影像清晰度的重要指标、低分辨率卫星的分辨率大概在20米以上，适合大范围调查，如全国森林监测。高分辨率则更适合小范围、高精度的应用，比如城市规划或精细化农业监测。
在海洋监测中，卫星影像可用于赤潮的观测。赤潮是因营养物质过剩导致藻类爆发，消耗大量氧气，释放毒素，造成鱼贝类死亡并威胁人类健康。通过多期卫星影像，我们能掌握赤潮的发生位置和迁移轨迹，为预警和治理提供依据。
（赤潮监测，图片来源于王飞PPT）
卫星影像也能帮助评估水产养殖的分布与变化。大连是重要的养殖基地，仅长海县面积就超过2000平方公里。通过(guò)对(duì)比(bǐ)2005年(nián)、2015年(nián)和(hé)2025年(nián)的(de)影(yǐng)像(xiàng)，可(kě)以(yǐ)清(qīng)楚(chu)看(kàn)到(dào)从(cóng)沿(yán)岸(àn)少(shǎo)量(liàng)养(yǎng)殖(zhí)逐(zhú)渐(jiàn)扩(kuò)展(zhǎn)到(dào)大(dà)规(guī)模(mó)围(wéi)海(hǎi)养(yǎng)殖(zhí)，直(zhí)到(dào)政(zhèng)策(cè)限(xiàn)制(zhì)后(hòu)，浮(fú)筏(fá)养(yǎng)殖(zhí)成(chéng)为(wèi)主流(liú)。这(zhè)些(xiē)资(zī)料(liào)不(bù)仅(jǐn)展现了经济发展与环境的互动，也为科学管理提供数据支撑。
（图片来源于王飞PPT）
相比卫星，无人机遥感更灵活。无人机可以在云层以下飞行，分辨率可达到厘米级，非常适合小范围高精度监测。它还能快速到达目标区域，在数小时内完成数据采集，尤其适合应急任务。
无人机分为旋翼和固定翼两类。旋翼无人机能悬停，适合拍视频，但费电、续航时间短。固定翼无人机飞行快、载重大，适合大范围调查。我们海洋监测中用的主力机型能飞行4小时，半径50公里，速度70公里/小时。可以看到它的翅膀上配有4个螺旋桨，主要作用在起飞和降落的时候能够像旋翼飞机一样实现垂直起降，实用性极高。
（图片来源于王飞PPT）
无人机被广泛用于海洋垃圾监测。海洋垃圾中塑料垃圾大概占80%以上，2015年发表的一篇文章显示，全球约90%的海鸟，还有35%的海龟体内都发现有塑料残留。更令我们担忧的是，在人类的血液、大脑和婴(yīng)儿(ér)胎(tāi)盘(pán)中(zhōng)均(jūn)发(fā)现(xiàn)有(yǒu)微(wēi)塑(sù)料(liào)的(de)存(cún)在(zài)，海(hǎi)洋(yáng)垃(lā)圾(jī)目(mù)前(qián)正(zhèng)在(zài)威(wēi)胁(xié)我(wǒ)们(men)人(rén)类(lèi)的(de)身(shēn)体(tǐ)健(jiàn)康(kāng)。
2024年(nián)修(xiū)订(dìng)的(de)《海洋环境保护法》中明确将“海洋垃圾监测和治理”列为一项重要的工作。无人机拍摄的图像能识别海岸带垃圾的分布、类型和面积，评估治理成效。
我们中心从2021年起就开始进行利用无人机开展海上垃圾的监测，通过采集海岸带垃圾有效信息，分析垃圾的分布、位置、面积、类型，并推测它的来源。我们把相关信息发现之后向相关部门反馈，他们做了及时的清理。
无人机还能监测海温。海温升高会诱发赤潮，威胁珊瑚、海参的生存。通过热红外相机，可以看到工厂排放热(rè)水在不同潮位下的扩散范围，低潮时影响范围大，高潮时贴近岸线。这种动态监测为海(hǎi)洋(yáng)生(shēng)态(tài)保(bǎo)护(hù)提(tí)供(gōng)了(le)科(kē)学(xué)依(yī)据(jù)。
随(suí)着(zhe)人(rén)工(gōng)智(zhì)能(néng)的(de)发(fā)展(zhǎn)，遥(yáo)感(gǎn)数(shù)据(jù)与(yǔ)大(dà)模(mó)型(xíng)结(jié)合(hé)成(chéng)为(wèi)趋(qū)势(shì)。以(yǐ)海(hǎi)洋(yáng)垃(lā)圾(jī)监测为例，人工提取垃圾分布可能需要耗费大量人力和时间，而模型能快速完成自动标注和面积计算，为后续治理提供精准的数据支持。
从卫星到无人机，再到人工智能，遥感技术正不断推动海洋环境监测的发展。未来，随着技术进步和应用拓展，遥感将在更多领域展现出更大潜力，继续为可持续发展贡献力量。
策划制作
演讲人丨王飞 国(guó)家海洋(yáng)环(huán)境监测中(zhōng)心(xīn)高级工程师
责(zé)编(biān)丨(gǔn)艾(ài)静(jìng)
审(shěn)校(xiào)丨(gǔn)徐(xú)来(lái)、林(lín)林(lín)
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