渤海和北黄海水色光谱的特征分析

我国的主要海域包括渤海、黄海、东海的大部分和南海的近岸部分都属于二类水体,这些海域的光学特征极为复杂。针对不同海域的海洋光学特征进行研究,对于反演二类水体叶绿素、悬浮泥沙和黄色物质的浓度具有非常重要的意义。本文利用渤海和北黄海海域2002年11月至2003年8月的水色调查数据,对调查海区的水色光谱的特征进行了研究和分析。结果显示调查海区的水色光谱类型主要分为4个类型：类型的主要特点是光谱峰值位于570nm,谱峰比较窄,随波长远离谱峰波段,遥感反射率迅速减小,主要分布海域为渤海湾、莱州湾及辽东湾。类型2的光谱峰值位于550nm左右,谱峰比较宽,随波长增大,遥感反射率迅速减小,主要分布在渤海中部海区。类型3光谱峰值位于500—550nm范围内,440nm存在极小值,主要分布在渤海海峡和渤海中北部的一块海域。类型4类似于大洋一类水体的水色光谱,其特点是在可见光波段内,随波长增大,遥感反射率逐渐减小,主要分布在渤海海峡以外、远离海岸的北黄海海域。     

海水光谱模拟及其在黄色物质遥感反演中的应用

以海洋水色因子(悬浮泥沙、叶绿素、黄色物质)浓度的大量实测资料为主要输入，对水体光谱反射率进行模拟(正演)，进而分析黄色物质浓度与模拟光谱资料的关系，确定提取黄色物质浓度信息的最佳波段组合，并以此波段组合建立黄色物质浓度信息提取模式(反演)。对模拟光谱资料与卫星遥感光谱资料的关系进行了推导，将反演模式应用于卫星遥感资料，并利用SeaWiFS资料提取珠江口水域黄色物质浓度信息，初步实现了海水黄色物质浓度的卫星遥感信息提取。     

台湾海峡及周边海域水色光谱特性分析

利用2006—2007年4次908计划ST06区块海洋光学调查的数据和MODIS水色遥感数据,对台湾海峡及周边海域的水色光谱特性进行了研究和分析。结果显示该海域的水色光谱主要有4个类型:类型1光谱峰值出现在580 nm附近,谱峰两侧遥感反射率随波长变化迅速减小,主要分布在紧靠中国大陆的海域;类型2光谱峰值出现在540～560 nm之间,具有谱峰宽的特点,主要分布在台湾海峡靠近大陆的一侧;类型3光谱与大洋水体光谱类似,主要分布在台湾西南的南海区域和吕宋海峡区域;类型4光谱在.450 nm附近出现极小值,在500～600 nm之间出现峰值,主要出现在台湾海峡中部和靠近台湾岛的一侧。其中类型2和4水体分布具有明显的季节特征。类型3、4、2、1对应的叶绿素a浓度和悬浮泥沙浓度呈上升趋势,对应的透明度依次降低,该海域以二类水体为主。     

船舶含气泡尾迹的光学特性研究

基于充分挖掘卫星遥感应用于海洋监测能力的需求,通过海上试验测量船舶含气泡尾迹海水的物理、光学特征,研究气泡群对不同水体光学特征的影响,例如离水辐亮度、遥感反射率.这些工作可为通过星载光学传感器遥感获取船舶尾迹信息提供理论依据.试验证明在可见光和近红外波段船舶含气泡尾迹相对于背景海水的离水辐亮度、遥感反射率都不同程度地得到了增强,并且在一类水体中含气泡尾迹的光谱后向散射无论是相对增幅还是绝对增幅都要远大于二类水体中的.     

水体主要成分对表观光学量的影响

遥感反射率是水色遥感中很重要的表观光学量,它和水中色素物质含量有很密切的关系,尤其是在二类水体中,对研究和反演水色3要素：浮游植物色素、总悬浮物、可溶性有机物的浓度起着很重要的作用。通过对分析模型进行模拟分析,同时利用2003年春季黄东海试验的实测数据,对3要素不同含量和相应的遥感反射率之间的关系进行初步探讨,得出一些结果。     

高光谱遥感技术在海洋研究的应用及展望

在分析高光谱遥感特点的基础上,从其在海洋应用的基础研究和在海洋与海岸带资源环境监测研究2个方面,论述了高光谱遥感在海水叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、污染物和表层水温、海冰、海岸带探测的应用和研究进展,最后本文提出了高光谱遥感在海洋研究中着重发展的几个问题:(1)建设海洋及海岸带要素的地物光谱数据库;(2)开展海洋遥感信息系统建设;(3)开展基于高光谱遥感数据的海洋系统光学特性提取模型的研究;(4)开展基于高光谱遥感数据的海陆系统交互作用的环境效应研究.     

双通道高光谱地物波谱仪测量水体的遥感反射率

遥感反射率是描述水体光谱特征的重要参数之一，是海洋水色遥感的基础物理量。高光谱地物波谱仪具有通道多、覆盖波长广、通道带宽窄等优点，在水体水色特性研究方面具有独特的优势，文章在简要介绍水体遥感反射率测量原理基础上，对几个关键技术问题进行讨论，最后给出一些应用效果。     

当前卫星海洋遥感的特点和发展态势

当前,世界上的主要航天国家已开始进行不同类型的海洋遥感卫星的系列发射,包括以光学遥感为主的海洋水色卫星,以微波遥感为主的海洋动力要素(如海浪、海面风、海面粗糙度、海平面高度、大洋潮汐等)环境卫星等。在遥感规划、遥感器研制、海洋遥感信息提取以及数据处理等方面呈现出了如下的特点和发展态势: 1.长期规划,超前研制,保持良好的技术     

应用Hyperion图像监测渤海海冰

对所获取的2008年冬季的辽东湾西岸海域含有海冰的Hyperion高光谱图像进行了大气校正,得到了反射率图像。用ISODATA(Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique)聚类分析方法对反射率图像进行计算机自动分类,并结合实测的同时期的海冰反射率光谱确定了不同海冰类型的分布范围。根据不同类型海冰的厚度特征,得到了海冰厚度分级分布图和海冰厚度图。结果表明,Hyperion图像可以区分光谱有区别的冰型,无法区分浮冰和固定冰,可以更清晰地显示出海冰的光谱反射率,与实测光谱曲线更加相似,优于MODIS多光谱图像。同时,用主成分分析方法对海冰Hyperion图像进行了分析。海冰Hyperion图像中,各个波段之间的相关系数都较大,光谱维信息冗余度较大,其中30波段贡献率最高。     

基于半分析模型和非线性优化的高光谱遥感水深探测

海岸带浅水和底质的成分复杂且分布不均,使遥感水深探测面临很大挑战。 尝试通过利用 Hydrolight 仿真建立的遥感反射率半分析模型来解决这个问题。 采用英属维尔京群岛彼得岛的高光谱影像,应用非线性优化的方法提取了水下地形。 从反演水深和海图标注水深拟合的趋势线斜率为 0. 9392,决定系数为 0. 8258。 试验结果证明,使用定标好的高光谱影像进行海岸带地区快速水深探测是可行的。     

海草光学遥感监测研究综述

海草生长在热带、亚热带和温带海洋水域, 是全球海洋生态系统中重要的结构和功能组成部分, 具有极高的生态服务价值。由于受到人类活动和自然灾害的强烈影响, 海草正在全球范围内快速衰退, 因此开展海草资源监测与保护具有非常重要的意义。随着传感器技术的发展, 光学遥感在海草监测中表现出卓越优势。本文综述了国内外海草遥感监测研究现状, 重点总结了研究内容、技术和方法, 论证了海草光学遥感监测的可行性, 旨在为我国海草光学遥感监测厘清适宜数据和可靠技术方法, 并指明潜在研究方向。同时也希望能为海草遥感监测提供借鉴, 并拓展海草资源科学管理的思路。     

Photo-library method for mapping seagrass biomass

The creation of seagrass biomass maps by diving/snorkelling is time-consuming and expensive. This paper presents a method for estimating seagrass dry weight using a photo-library of classes of differing seagrass biomass. Field data were collected at seagrass beds in Ngederrak Reef, Palau, in 2006. Photos of 25 × 25 cm quadrats were taken prior to the collection the above-ground biomass for determination of biomass dry weight. Fifteen classes of seagrass biomass and substrate type were identified. The dry weight for each class of seagrass was measured in laboratory. A photo-library was created for biomass classification where each in situ quadrat photo is accompanied with seagrass dry weight of the sample and a photo of the sorted sample taken in laboratory. The photo-library of quadrats was then used to estimate seagrass biomass on photos gathered along 100 m long transects at 2 m intervals. This procedure was conducted by three different observers. The seagrass dry weight estimates were consistent between interpreters even if one of the interpreters had no experience in seagrass research. This approach allows quick collection of seagrass dry weight data over large areas. The method can be used for creating seagrass biomass maps by snorkelling/diving and/or for calibrating and validating biomass maps created by remote sensing.     

Terrestrial and Submerged Aquatic Vegetation Mapping in Fire Island National Seashore Using High Spatial Resolution Remote Sensing Data

The vegetation communities and spatial patterns on the Fire Island National Seashore are dynamic as the result of interactions with driving forces such as sand deposition, storm-driven over wash, salt spray, surface water, as well as with human disturbances. We used high spatial resolution QuickBird-2 satellite remote sensing data to map both terrestrial and submerged aquatic vegetation communities of the National Seashore. We adopted a stratified classification and unsupervised classification approach for mapping terrestrial vegetation types. Our classification scheme included detailed terrestrial vegetation types identified by previous vegetation mapping efforts of the National Park Service and three generalized categories of high-density seagrass, low-density seagrass coverages, and unvegetated bottom to map the submerged aquatic vegetation habitats. We used underwater videography, GPS-guided field reference photography, and bathymetric data to support remote sensing image classification and information extraction. This study achieved approximately 82% and 75% overall classification accuracy for the terrestrial and submnerged aquatic vegetations, respectively, and provided an updated vegetation inventory and change analysis for the Northeast Coastal and Barrier Network of the National Park Service.     

Terrestrial and Submerged Aquatic Vegetation Mapping in Fire Island National Seashore Using High Spatial Resolution Remote Sensing Data

The vegetation communities and spatial patterns on the Fire Island National Seashore are dynamic as the result of interactions with driving forces such as sand deposition, storm-driven over wash, salt spray, surface water, as well as with human disturbances. We used high spatial resolution QuickBird-2 satellite remote sensing data to map both terrestrial and submerged aquatic vegetation communities of the National Seashore. We adopted a stratified classification and unsupervised classification approach for mapping terrestrial vegetation types. Our classification scheme included detailed terrestrial vegetation types identified by previous vegetation mapping efforts of the National Park Service and three generalized categories of high-density seagrass, low-density seagrass coverages, and unvegetated bottom to map the submerged aquatic vegetation habitats. We used underwater videography, GPS-guided field reference photography, and bathymetric data to support remote sensing image classification and information extraction. This study achieved approximately 82% and 75% overall classification accuracy for the terrestrial and submnerged aquatic vegetations, respectively, and provided an updated vegetation inventory and change analysis for the Northeast Coastal and Barrier Network of the National Park Service.     

中国海洋卫星遥感技术进展

新中国成立70年来，中国在海洋卫星遥感技术领域取得了丰硕成果。中国制定了长远的自主海洋卫星发展规划，构建了海洋水色、海洋动力环境和海洋监视监测三大系列的海洋卫星，逐步形成了以中国自主卫星为主导的海洋空间监测网，在中国海洋资源与环境监测、海洋防灾减灾、海洋安全管理等方面发挥了重要作用。本文回顾了中国在海洋水色、海洋微波(海洋动力环境)卫星遥感技术的发展历程，重点介绍了中国在海洋卫星遥感技术领域所取得的新成果，并对中国海洋卫星遥感技术的未来发展进行了展望。     

空间分辨率对水深遥感反演的影响分析

遥感水深反演中空间分辨率的影响是一个重要的科学问题。本文使用东岛的QuickBird和WorldView-2多光谱影像及实测水深点进行实验研究,实验使用了原始空间分辨率（2.4/2m）以及4种降空间分辨率（4m,8m,16m和32m）的影像,使用相同的水深控制点开展水深遥感反演,并对水深反演结果使用相同的检查点进行精度验证。实验结果表明,随着空间分辨率由2.4/2m降低至4m,8m和16m,水深遥感反演的精度呈现出逐渐提高的趋势,进一步降低空间分辨率则会导致水深反演精度下降。当影像空间分辨率为16m时,水深反演结果误差最小且与实测水深值相关性最高,此时两景影像的水深反演平均相对误差分别21.2%和13.1%,相对于最大值分别降低了14.7%和2.9%;平均绝对误差分别为2.0m和1.4m,相对于最大值分别降低了1.0m和0.5m。本文研究结果为水深遥感反演研究与应用中遥感数据的选择提供了参考。     

The application of hyperspectral remote sensing to coast environment investigation

Requirements for monitoring the coastal zone environment are first summarized. Then the application of hyperspectral remote sensing to coast environment investigation is introduced, such as the classification of coast beaches and bottom matter, target recognition, mine detection, oil spill identification and ocean color remote sensing. Finally, what is needed to follow on in application of hyperspectral remote sensing to coast environment is recommended.     

Derivation of Bathymetry from High-resolution Optical Satellite Imagery and USV Sounding Data

Remote sensing bathymetry inversion can quickly obtain water depth data of large areas, but this process relies on a large number of in-situ depth data points. USV-based (Unmanned Surface Vehicle) technique can obtain the bathymetry data of shallow water where ordinary ships are inaccessible, but this technique is inefficient and generally only data along survey line can be collected. The combination of USV and high-resolution remote sensing provides a new solution for water depth surveying and mapping around an island. This paper focuses on the key techniques, using USV sounding data and GeoEye-1 multispectral remote sensing images covering the region of Wuzhizhou island in the experiment. The results show that the MAE (Mean Absolute Error) of USV sounding is 0.25 m, while the MRE (Mean Relative Error) is 1.41%, and the MRE of remote sensing bathymetry aided by USV sounding can be controlled within 20%. Errors are mainly from areas shallower than 5 m, and are also affected by the USV sounding position accuracy. It shows that it is feasible to combine the USV sounding and high-resolution remote sensing bathymetry, and this technique has broad application prospects in the field of bathymetry in large shallow areas.     

北极海域海面风场和海浪遥感观测能力分析

卫星遥感是开展北极海域海面风场和海浪分布特征与变化规律研究的重要手段。本文基于在轨多源卫星遥感数据，从遥感观测空间覆盖、时间覆盖和多源卫星遥感数据融合等方面开展北极海域海面风场与海浪遥感观测能力分析，研究主要结果为:基于ASCAT和HY-2A散射计可实现北极海域海面风场遥感观测，通过多星联合观测可获取北极海域时空分辨率优于12 h和0.1°的海面风场遥感融合数据；基于HY-2A、CryoSat-2、SARAL和Sentinel-3高度计可实现北极海域海浪遥感观测，同样通过多星联合观测可获取北极海域时空分辨率优于1 d和0.25°的海浪有效波高遥感融合数据；基于2016年北极海面风场和海浪遥感融合数据，分析得出北极海域海面风场和海浪在2月处于极大值，然后逐渐减小，7月最小，随后开始逐渐增大。本研究表明，基于多源散射计和高度计遥感观测可实现北极海域海面风场和海浪的高时空分辨率遥感业务化监测。     

海岸带高光谱影像分类技术研究

以海岸带地物分类研究为重要对象,针对传统海岸带区域地物及海水等目标分类技术的局限性,通过分析海岸带地物的光谱特征以及在高光谱数据中的表征,研究高光谱成像技术在海岸带遥感应用中的有效性。实验结果表明相对传统的遥感影像分类技术,高光谱海岸带分类显得更为精细,也展示了高光谱技术在海洋遥感中的巨大应用前景?