在2026年全国水利工作会议上
水利部部长李国英强调
加快重力卫星等先进技术应用
那么
什么是重力卫星？
重力卫星在水利领域有哪些应用？
给地球“做CT”的太空“天眼”
重力卫星
就像给地球“做CT”的太空“天眼”
专门捕捉地球重力场的微小变化
地球重力场变化
主要由地球表层的
大气、海洋和陆地水的
质量交换引起
地球重力场变化会引起
两颗卫星之间距离的微小变化
可能只有几十微米甚至是几微米
比头发丝的直径还小
需要通过具有核心测距技术的重力卫星
来感知重力场的微弱变化
并利用各种载荷和算法剔除掉
大气层、太阳光等干扰产生的误差
获取一份精度非常高的全球重力分布图
从而掌握地下水、地下不同矿产的分布
“天琴一号”卫星反演出的全球重力异常图（左图）和全球大地水准面高分布图（右图） 中山大学供图
助力摸清地下水“家底”
传统的地下水动态变化研究
主要基于地下水监测站的水位观测数据
并结合区域水文地质条件进行综合分析
近年来
水利部门通过实施国家地下水监测工程
推进地下水超采综合治理
以及完善省级监测工程等一系列举措
逐步构建起较为规范和完善的
地下水监测网络体系
但面临我国复杂的水文地质条件
加上监测站局部覆盖不全、分布不均
深层监测不足等问题
摸清区域地下水
储量变化、赋存规律、运动规律等
仍比较困难
同时
传统的遥感手段
只能监测地表水和浅层土壤水的变化
但对更深的地下水变化
无法进行监测
重力卫星突破了
传统地下水观测及遥感手段
在空间上的局限性
为摸清地下水“家底”
动态掌握“看不见的水”储量
提供了宝贵的数据资源
2002—2022年，中国及周边地区的陆地水储量长期变化趋势图 中山大学遥感科学与技术学院冯伟教授研究成果
重力卫星的发展与突破
国际上
利用重力卫星监测水储量
已成为主流技术
21世纪以来
GRACE、GRACE Follow-On等
卫星的成功运行
验证了重力卫星
反演水储量变化的可行性
近年来
我国积极开展
重力卫星相关技术的攻关
在“天琴一号”“太极一号”和
“中国重力卫星”等任务上
取得系列突破
值得关注的是
由中国科学院院士罗俊团队主导研制的
“天琴一号”卫星
于2022年获得了全球重力场数据
这是我国首次使用国产自主卫星
测得这一数据
而在此之前
这项技术一直被美国和德国垄断
我国因此成为世界上第三个
有能力自主探测全球重力场的国家
国外学者已利用重力卫星数据
成功开展美国加州地区的地下水监测
并建立了欧洲干旱监测业务化系统
我国学者利用重力卫星数据
对华北平原地区
地下水储量变化进行研究
也验证了
其对精细化监测地下水资源情况的
有效性和准确性
当前
国内外科学家正在积极推动
“双轨道组网”模式的
下一代重力卫星计划
未来将构成两对“天眼”
从不同视角对地球进行观测
大幅度提升
重力场测量精度和时空分辨率
有望在大地测量学、水文学、
地球物理学、冰冻圈科学、
海洋学和大气科学
等领域产生更多开创性的科学成果
航拍中山大学天琴计划激光测距台站 陈楚红 摄
水利部正在编制
水利遥感卫星应用发展规划
加快构建
“天空地水工”一体化监测感知系统
期待未来
卫星观测技术不断迭代升级
为我国水安全保障
提供更加精准、稳定的天基数据支撑
来源：中国水事
