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，阐述卫星与无人机在海洋环境监测中的应用，回顾遥感技术发展历程，介绍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作用，还提及人工智能与遥感数据结合的趋势及未来潜力。

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(jiù)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的快速发展，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(fàn)服(fú)务(wu)各(gè)行(xíng)各(gè)业(yè)。卫(wèi)星(xīng)上(shàng)的(de)相(xiāng)机(jī)不(bù)仅(jǐn)能(néng)捕(bǔ)捉(zhuō)红(hóng)绿(lǜ)蓝(lán)可(kě)见(jiàn)光(guāng)，还(hái)能(néng)拍(pāi)摄(shè)红(hóng)外(wài)、微(wēi)波(bō)等(děng)不(bù)可(kě)见(jiàn)光(guāng)，组(zǔ)合(hé)后(hòu)能(néng)反(fǎn)映(yìng)不(bù)同(tóng)的(de)信(xìn)息(xi)。例(lì)如红(hóng)外(wài)波(bō)段(duàn)可(kě)以(yǐ)把(bǎ)植(zhí)被(bèi)的(de)信(xìn)息(xi)用(yòng)红(hóng)色(sè)特(tè)别(bié)标(biāo)注(zhù)出(chū)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)风雨天气都能工作，适合做海上溢油等应急监测。

分辨率是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。通过对比2005年、2015年和2025年的影像，可以清楚看到从沿岸少量养殖逐渐扩展到大规模围海养殖，直到政策限制后，浮筏养殖成为主流。这些资料不仅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(hé)拍(pāi)视(shì)频(pín)，但(dàn)费(fèi)电(diàn)、续(xù)航(háng)时(shí)间(jiān)短(duǎn)。固(gù)定(dìng)翼(yì)无(wú)人(rén)机(jī)飞(fēi)行(xíng)快(kuài)、载(zài)重(zhòng)大(dà)，适(shì)合(hé)大(dà)范(fàn)围(wéi)调(diào)查(chá)。我(wǒ)们(men)海(hǎi)洋(yáng)监(jiān)测(cè)中(zhōng)用(yòng)的(de)主力(lì)机(jī)型(xíng)能(néng)飞(fēi)行(xíng)4小(xiǎo)时(shí)，半(bàn)径50公(gōng)里(lǐ)，速(sù)度(dù)70公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)。可(kě)以(yǐ)看(kàn)到(dào)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(jī)监(jiān)测(cè)。海(hǎi)洋(yáng)垃(lā)圾(jī)中(zhōng)塑(sù)料(liào)垃(lā)圾(jī)大(dà)概(gài)占(zhàn)80%以(yǐ)上(shàng)，2015年(nián)发(fā)表(biǎo)的(de)一(yī)篇(piān)文章(zhāng)显(xiǎn)示(shì)，全球(qiú)约(yuē)90%的(de)海(hǎi)鸟(niǎo)，还(hái)有(yǒu)35%的(de)海(hǎi)龟(guī)体(tǐ)内(nèi)都(dōu)发(fā)现(xiàn)有(yǒu)塑(sù)料(liào)残(cán)留。更令我们担忧的是，在人类的血液、大脑和婴儿胎盘中均发现有微塑料的存在，海洋垃圾目前正在威胁我们人类的身体健康。

2024年修订的《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(jī)的(de)分(fēn)布(bù)、类(lèi)型(xíng)和(hé)面(miàn)积(jī)，评(píng)估(gū)治(zhì)理(lǐ)成(chéng)效(xiào)。

我(wǒ)们(men)中(zhōng)心(xīn)从(cóng)2021年(nián)起(qǐ)就(jiù)开(kāi)始(shǐ)进(jìn)行(xíng)利(lì)用(yòng)无(wú)人(rén)机(jī)开(kāi)展(zhǎn)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。这种动态监测为海洋生态保护提供了科学依据。

随着人工智能的发展，遥感数据与大模型结合成为趋势。以海洋垃圾监测为例，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 国家海洋环境监测中心高级工程师

责编丨艾静

审校丨徐来、林林

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