海洋二号（HY-2）卫星地面应用系统是HY-2 卫星工程五大系统之一，具备HY-2 卫星数据的接收、处理、定标和验证以及数据应用等功能。HY-2 卫星地面应用系统具备稳定可靠运行的卫星接收系统，接收我国南海、东海、黄海、渤海及东北亚周边海域的实时数据；建设了包括多星运行计划管理、接收预处理、精密定轨、运控通信、数据处理、产品存档及分发服务和业务应用在内的HY-2 卫星数据处理中心，每天处理海洋动力环境产品并向国内外用户提供数据分发及应用服务。为了全面的介绍HY-2 卫星地面应用系统，本文分别对地面应用系统中主要分系统的组成、功能和业务流程等进行了综述。
本文介绍了海洋二号（HY-2）卫星地面应用系统运行控制方案设计与实现。运行控制子系统主要负责HY-2 地面应用系统的任务调度和系统状态的监视，协调各系统之间的业务运行，是整个地面系统的神经中枢。根据系统特点采用三层C/S 和B/S 相结合混合体系架构。HY-2 地面应用系统调度任务包括：实时调度任务、定时调度任务、数据重处理调度任务。由于数据处理流程复杂，运控子系统采用分层调度模型，这样有利于降低调度复杂性。系统采用自动运行模式：预先的业务运行计划制定、分布式的运行调度、集中式的运行状态监控。
海洋二号（HY-2）卫星微波辐射计采用圆锥扫描的方式，对海面温度和大气等目标进行探测。本文根据该载荷的几何模型，得出了适用于微波辐射计特殊扫描方式的地理定位算法，将其用于该载荷的地理定位，并利用图像对结果进行了初步评估。
海面风速对海洋中动能的转移、海气间物质和能量的交换具有非常重要的作用。海洋二号（HY-2）卫星搭载的雷达高度计、微波散射计和扫描微波辐射计均可以用来探测海面风速。区别是雷达高度计只能测量星下点风速，微波散射计可以得到宽刈幅的风场（包括风向和风速），扫描微波辐射计可获得宽刈幅的风速。为了更好地分析3 个载荷风速测量能力，针对2013 年9 月19 日“天兔”台风影响海域范围内的海面风速，比较了3 种载荷的探测结果。结果表明，在小于20 m/s 风速范围内，雷达高度计和微波散射计探测到的风速非常接近，标准偏差小于2 m/s，而扫描微波辐射计测量的风速比另外两个载荷测量的风速大；在20～35 m/s风速范围内，雷达高度计和扫描微波辐射计风速较为接近；在大于35 m/s 的高风速区，只有扫描微波辐射计可以探测出风速，但其测量精度还需要进一步验证。
中国第一颗自主海洋动力环境卫星海洋二号（HY-2）卫星于2011 年8 月16 日成功发射，其上搭载的Ku波段微波散射计可以提供海面风矢量信息。根据国际上对已发射星载微波散射计在亚马逊热带雨林的研究结果：散射计在该地理区域观测的后向散射系数随季节的变化在0.15 dB以内。本文对HY-2 微波散射计2012—2013 年的亚马逊热带雨林区域的观测数据进行了分析，结果表明HY-2 卫星散射计在轨运行两年来的测量性能很稳定，其在亚马逊热带雨林的季节性变化特征与国际上的研究结果一致。
海洋二号（HY-2）卫星微波散射计主要用于测量海表面的风速和风向，为了确保地面应用系统业务化处理软件生产产品的质量，必须对其生产产品进行真实性检验，为数据产品的定量化应用提供依据。本文基于NCEP分析资料数据，对HY-2 卫星微波散射计反演风矢量产品进行了真实性检验，检验结果表明：采用NCEP分析数据，除了可以给出HY-2 卫星微波散射计反演风矢量产品的整体精度评价之外，还可以用于快速分析与圆锥扫描笔形波束体制相关及测量机理的精度特性分析，辅助分析识别仪器在轨测量性能的短期异常。
本文在简述海洋二号（HY-2）卫星微波散射计工作机制及海面风场反演原理的基础上，针对HY-2卫星微波散射计在轨运行的数据，利用该散射计数据开展海面台风中心定位、结构、台风路径、风速等值线、大风半径等台风参数的定量化应用分析研究。同时将HY-2 卫星观测到的海面风场与风云二号（FY-2E）卫星云图进行融合展示，并将HY-2 海面风场与ASCAT反演的海面风场和浮标提供的观测数据进行对比验证，多方面的定量分析显示出HY-2卫星海面风场观测的有效性和在台风监测中的优势。最后，对HY-2 卫星微波散射计的优缺点进行分析，展望了其可能的改进方向。
本文给出了海洋二号（HY-2）卫星雷达高度计风速反演的双参数算法模型，并利用Jason-1 产品和HY-2 卫星微波散射计产品定性验证了双参数算法模型的正确性，同时利用星星交叉比对方法、美国国家浮标数据中心（National Data Buoy Center，NDBC）浮标数据验证方法、美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）再分析数据验证方法三种不同方法对该模型进行定量化验证，结果表明HY-2 卫星雷达高度计风速反演的双参数算法模型的反演精度达到2.0 m/s 的精度，满足海洋业务应用和科学研究的精度要求，可为用户提供满足观测要求的海面风产品。
有效波高是描述海况的重要参量之一，利用高度计遥感获取有效波高已在海洋研究中获得广泛应用。本文基于海洋二号（HY-2）卫星高度计波形数据，发展了一种高分辨率有效波高反演算法，采用中误差对反演得到的20 Hz有效波高进行筛选，有效提高了测量精度。通过该方法对1 个轨的波形数据进行有效波高反演，统计结果表明：与针对1 s 回波反演的有效波高比较，利用该方法可将有效波高观测分辨率提高约15 倍，精度约为0.44 m；利用HY-2 高度计20 Hz 波形数据反演的有效波高精度可靠，可用其进行高分辨率的相关海洋研究。
星载微波辐射计多通道海洋参数反演需要基于同一位置、同一分辨率的多通道观测值，但由于星载微波辐射计设计的局限性，多通道观测地面像元位置和分辨率均不同，因此运用多通道分辨率匹配技术统一观测面元是扫描微波辐射计数据处理中的关键技术，基于海洋二号（HY-2）卫星扫描微波辐射计的成像原理和天线方向图，模拟各通道天线方向图在地面的投影，用Backus-Gilbert（BG）算法将高频观测亮温重采样到最低的低频6.6 GHz通道的观测位置和像元分辨率。结果表明，BG降低分辨率重采样算法能得到很好的拟合效果，并且不另引入噪声。
针对海洋二号（HY-2）卫星扫描辐射计，利用辐射传射方程模拟，建立了海面温度、海面风速、大气水汽含量、大气液态水含量和雨率的反演算法，并利用扫描辐射计在轨数据对上述参数进行反演。经过对反演的海面温度和风速全球产品的真实性检验表明，算法合理可行，能够反演大气海洋参数，反演精度满足设计指标需求。目前，其他参数的反演产品的检验还在进行，而且反演算法还要根据对辐射计测量值定标的深入而进一步优化。
2011 年8 月16 日发射的海洋二号（HY-2）卫星是中国第一颗动力环境卫星，搭载的多普勒雷达和无线电定位组合系统（DORIS）作为HY-2 主要定轨手段之一。本文较为详细介绍了HY-2 多普勒雷达和无线电定位组合系统定轨技术流程和方法，并对其定轨结果进行了初步检验。
2011 年8 月16 日发射的海洋二号（HY-2）卫星是中国第一颗海洋动力环境卫星，配备的卫星激光测距跟踪系统即作为HY-2 卫星定轨基准系统，同时又是HY-2 卫星定轨系统之一。本文较为详细地介绍了HY-2 卫星激光观测、轨道预报和激光跟踪系统（SLR）定轨技术，并对SLR定轨结果进行了初步检验。
海洋二号（HY-2）卫星双频全球定位跟踪系统（GPS）接收机获取的GPS数据是基于非差简化动力学方法应用于HY-2 卫星精密轨道确定。差分GPS载波相位数据可以消除钟差，同时利用GPS数据获得HY-2卫星轨道和GPS卫星轨道。GPS数据确定的轨道利用激光测距进行了检核，并与法国太空总署确定的轨道以及综合定轨策略确定的轨道进行了比较，HY-2 卫星基于GPS数据精密轨道径向成分优于3 cm。
海洋二号(HY-2)卫星高度计已在轨运行两年多，亟需深入开展海面高度定标工作，基于全球定位系统（GPS）浮标的高度计海面高度定标法是主要的定标方法。GPS浮标定标法的定标精度受到时间窗口、浮标姿态、温盐以及相位中心等因素影响。为了提高高度计海面高度GPS定标法的定标精度，本文对影响GPS浮标测高精度的主要因素进行了分析研究。结果表明，在充分考虑影响因素基础上自主研制的GPS浮标高程测量精度可以达到1 cm，满足高度计海面高度定标要求。
全球定位系统（GPS）浮标是高度计海面高度定标的重要仪器。本文介绍了GPS浮标的组成和工作原理，分别对GPS浮标的外型设计、舱体设计、密封性设计、供电设计做了详细介绍，最后利用数值模拟的方式，对设计的GPS浮标在3 级海况下的摇摆和升沉响应进行模拟试验。结果表明自主设计的GPS浮标能够满足海上高度计海面高度定标的需求。