东南亚海域HY-1C SST数据评估与校正

海洋一号C卫星（HY-1C）是服务于海洋水色水温、海岸带和海洋灾害与环境监测的业务化应用卫星,是海洋遥感数据的重要来源,对中国HY-1C卫星红外辐射计在东南亚海域的SST观测数据开展评估与校正工作具有重要意义。本研究基于多源卫星SST数据和ARGO浮标测量温度数据,对中国HY-1C卫星在东南亚海域的SST数据进行了质量评估和改进工作。HY-1C SST数据的质量评估结果表明：HY-1C白天的平均偏差、标准差和均方根误差分别为–0.73℃、1.38℃和1.56℃,夜晚数据偏差分别为–0.95℃、1.57℃和1.83℃。与其他同类红外辐射计的数据质量对比发现HY-1CSST数据精度低于其他红外辐射计。采用月平均差值校正、SST分区域差值校正、SST分段校正3种校正方法对HY-1C SST数据质量进行改进,其中HY-1C SST分区域校正的质量提升最明显,标准差、均方根误差接近1℃,夜晚均方根误差比校正前降低了约0.8℃,白天和晚上均方根误差分别降低了32.52%和42.04%。     

HY-1卫星海温反演的误差分析

分别利用GTS船舶报海温数据和NOAA卫星海温数据分析了HY-1卫星海温反演误差。结果显示,对于GTS海温数据,RMS为1.26℃;对于NOAA卫星海温数据,RMS为0.94℃。影响HY-1卫星海温反演精度的主要因素为大气中的水汽吸收和云覆盖。另外,对HY-1卫星海温反演中的大气校正和云检测技术的改进进行了探讨。     

HY-1B CZI海岸带动态监测系统设计与实现

HY-1B卫星是我国第二颗自主海洋卫星,针对其搭载的4波段海岸带成像仪(CZI)获取的数据,设计并基于IDL语言开发了一个专用的可视化数据处理与应用系统.该系统以黄河口为重点研究区域,对部分算法进行了优化和适应性改造,具备HY-1BCZI数据导入、预处理、海岸带动态监测产品制作、产品输出、数据批处理等功能,并能够进行数...     

HY-2B卫星雷达高度计对流层路径延迟精度分析

干对流层路径延迟与湿对流层路径延迟是影响HY-2B测高精度的重要因素。本文采用星星交叉分析法和对流层独立模型检验法对HY-2B干对流层与湿对流层路径延迟产品进行对比分析。本文基于大气压强数据和辐射计测量的水汽数据,利用干对流层和湿对流层独立检验模型对HY-2B沿轨数据进行重处理,与HY-2B业务化运行产品差异的标准差分别为1.8和2.6 mm。此外,HY-2B与Jason-3交叉点处干对流层与湿对流层路径延迟差异的标准差分别为1.5和6.1 mm,两年内产品的漂移较少。实验结果表明：HY-2B干对流层与湿对流层路径延迟的精度均达到国际水平。该文对于验证国产海洋卫星HY-2B数据精度,扩展HY-2B卫星数据的应用范围具有重要意义。     

HY-2B卫星散射计海面风场产品质量分析 *

星载微波散射计是获取全球海面风场信息的主要手段, HY-2B卫星散射计的成功发射为全球海面风场数据获取的持续性提供了重要保障。本文利用欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析风场数据、热带大气海洋观测计划(Tropical Atmosphere Ocean Array, TAO)和美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center, NDBC)浮标获取的海面风矢量实测数据, 对HY-2B散射计海面风场数据产品的质量进行统计分析。分析表明, HY-2B风场与ECMWF再分析风场对比, 在4~24m·s^-1风速区间内, 风速和风向均方根误差(root mean square error, RMSE)分别为1.58m·s^-1和15.34°; 与位于开阔海域的TAO浮标数据对比, 风速、风向RMSE分别为1.03m·s^-1和14.98°, 可见HY-2B风场能较好地满足业务化应用的精度要求(风速优于2m·s^-1, 风向优于20°)。与主要位于近海海域的NDBC浮标对比, HY-2B风场的风速、风向RMSE分别为1.60m·s^-1和19.14°, 说明HY-2B散射计同时具备了对近海海域风场的良好观测能力。本文还发现HY-2B风场质量会随风速、地面交轨位置等变化, 为用户更好地使用HY-2B风场产品提供参考。     

海岸带遥感影像的几何精校正方法

针对传统方法无法解决缺少地面控制点且控制点分布不均匀的海岸带遥感影像的几何精校正问题,提出了一种基于空间投影的海岸带遥感影像几何精校正新方法。研究了空间投影模型,给出了相应的投影公式,并对海岸带上的两幅遥感影像进行几何精校正。实验结果表明:采用空间投影方法,只需少量地面控制点,就能建立遥感影像与空间投影间的对应关系,且校正精度优于传统校正方法。该方法在海岸带遥感监测和自然资源开发利用上有很好的应用前景。     

HY-2B卫星载荷联合观测海面阵风的一种反演方法

国内外对海上阵风的研究并不多,且大多集中在阵风预报和应用研究方面,对于海洋阵风数据的获取技术未见文献系统论述。本文利用HY-2B卫星雷达高度计观测的后向散射系数,结合校正微波辐射计观测的亮度温度信息,提出联合反演阵风风速的方法。两个遥感载荷联合反演得到的阵风风速与2019–2021年美国国家浮标数据中心（NDBC）浮标数据进行真实性检验,结果显示：阵风风速均方根误差（RMSE）为0.98 m/s,相关系数为0.82;基于本方法利用国外同类卫星Jason-3得到的阵风风速与2016–2018年NDBC浮标数据的RMSE为0.96 m/s,相关系数为0.88。本文在HY-2B卫星雷达高度计海面风速观测的基础上,纳入同一卫星平台校正微波辐射计的同步观测信息联合实现了海面阵风的观测,数据的比对结果证明文中方法具有较高的观测精度。同时,该方法对于具有相同观测体制的国内外卫星也适用。     

HY-2B扫描微波辐射计海温产品在典型区域的精度验证和分析

“海洋二号B”卫星（HY-2B）于2018年10月25日发射,是我国第二颗海洋动力环境探测卫星,其上搭载有包括扫描微波辐射计（SMR）在内的多个载荷,海表面温度（SST）是SMR的主要产品之一。本文分别利用NOAA提供的iQuam实测海温数据、CORIOLIS卫星WINDSAT反演的海温遥感产品、NCEP模式海温数据,在两个典型区域,对2020年1月1日至2020年12月31日期间的HY-2B/SMR海温产品进行了验证,其中HY-2B/SMR与iQuam实测海温的Bias为0.004℃,RMSE为0.65℃左右,CORR高于0.95。通过进一步分析,由区域A的分析结果揭示出HY-2B/SMR海温产品精度随纬度变化的规律及其原因,同时,由区域B的分析结果揭示出陆地、岛礁以及RFI对海温总体反演精度的影响约为0.1℃。     

海洋卫星资料的地理定位及相关几何参数算法研究

卫星原始遥感图像的应用都需要几何校正,即对遥感图像中的每个像元点都必须进行地理经纬度的定位、太阳及扫描仪的高度角和方位角的计算.通常由已知足够数量的地面控制点或近似的插值法来实现.对于广阔的海洋,很难找到地面控制点,因此以卫星的轨道参数和扫描仪的视场角等参数为基础,研究一套较完整的地理定位法和相关的几何参数法,大大地简化了现有几何校正的方法.经过美国海岸带水色扫描仪资料(CZCS)、甚高分辨率辐射计(AVHRR)和我国风云一号气象卫星资料(FY-1B)反演验证和局部区域的实际地面点对比表明,地理定位精度——纬度RMS为0.0001°,经度RMS为0.0005°,太阳的高度角和方位角的RMS为0.0007°,完全可以满足气象和海洋等环境卫星及陆地资源卫星MSS等资料几何精校正的要求,同时可作为TMT和SPOT的粗几何校正.该算法不仅适用于升轨的卫星,而且也适用于降轨的卫星,同时还适用于前、后向倾斜和垂直等三种扫描状态的图像.     

针对HY-1号卫星CCD图像处理的天津沿海土地利用分析

HY-1卫星成功发射,为利用我国自己的海洋卫星数据,进行海岸调查、海洋环境进行监测提供了前所未有的条件。本文选取了HY-1卫星CCD成像仪数据,针对天津海岸利用情况进行处理和分析,得出初步的分析结论。     

Preliminary calibration results of the HY-2B altimeter’s SSH at China’s Wanshan calibration site

Satellite altimeter needs to be calibrated to evaluate the accuracy of sea surface height data. The dedicated altimeter calibration field needs to establish a special calibration strategy and needs to evaluate its calibration ability. This paper describes absolute calibration of HY-2B altimeter SSH using the GPS calibration method at the newly Wanshan calibration site, located in the Wanshan Islands, China. There are two HY-2B altimeter passes across the Wanshan calibration site. Pass No. 362 is descending and the ground track passes the east of Dan’gan Island. Pass No. 375 is ascending and crosses the Zhiwan Island. The GPS data processing strategy of Wanshan calibration site was established and the accuracy of GPS calibration method of Wanshan calibration site was evaluated. Meanwhile, the processing strategies of the HY-2B altimeter for the Wanshan calibration site were established, and a dedicated geoid model data were used to benefit the calibration accuracy. The time-averaged HY-2B altimeter bias was approximately 2.12 cm with a standard deviation of 2.08 cm. The performance of the HY-2B correction microwave radiometer was also evaluated in terms of the wet troposphere path delay and showed a mean difference ?0.2 cm with a 1.4 cm standard deviation with respect to the in situ GPS radiosonde.     

Validation and accuracy analysis of wind products from scatterometer onboard the HY-2B satellite

The Chinese marine dynamic environment satellite HY-2B was launched in October 2018 and carries a Ku-band scatterometer. This paper focuses on the accuracies of HY-2B scatterometer wind data during the period from November 2018 to May 2021. The HY-2B wind data are validated against global moored buoys operated by the U.S. National Data Buoy Center and Tropical Atmosphere Ocean, numerical model data by the National Centers for Environmental Prediction, and the Advanced Scatterometer data issued b...     

Influence analysis of gaseous absorption on “HY-1A” CZI data processing Simulation and correction for Rayleigh scattering

Besides ozone, oxygen and water vapour should be considered for their absorptive effects on ＂HY--1A＂ CZI data processing. First ,gaseous transmittances under various conditions are computed and analyzed for the band settings of this sensor. Second, transmittances under six standard atmospheres are approximated as functions of zenith angle, the water vapour transmittance is approximated as a function of water vapour content and zenith angle, and the ozone transmittance is approximated as a function of ozone content and zenith angle. Finally, taking Rayleigh scattering as an example, the influence of ignoring gaseous absorption when calculating TOA reflectance is analyzed, and the effect of applying the presented transmittance approximations to gaseous absorption correction for Rayleigh scattering in ＂HY--1A＂ CZI data processing is evaluated.     

HY-1C卫星影像中太阳耀斑区域的预测技术研究

对卫星影像太阳耀斑区域的预测是保障船-星同步观测有效实施的基础性工作。本文在对HY-1C卫星影像各像元观测几何分析的基础上,简化构建卫星影像各像元的网格化模型,介绍了利用卫星轨道报估算的卫星-太阳-像元位置的观测几何,进而估算卫星影像中太阳耀斑区域的技术方法。经与HY-1C实际卫星影像的应用比对,表明本文预测的像元位置、太阳位置以及卫星观测天底角/方位角均与实际影像数据具有很好的重合度,预测的太阳耀斑区域与实际影像耀斑掩码区重合度良好,验证了该方法能够预测影像中太阳耀斑区域,保障船-星同步观测的能力。     

Application of the HY-1 satellite to sea ice monitoring and forecasting

The HY-1A satellite is the first oceanic satellite of China. During the winter of 2002～2003, the data of the HY-1A were applied to the sea ice monitoring and forecasting for the Bohai Sea of China for the first time. The sea ice retrieval system of the HY-1A has been constructed. It receives 1B data from the satellite, outputs sea ice images and provides digital products of ice concentration, ice thickness and ice edge, which can be used as important information for sea ice monitoring and the initial fields of the numeric sea ice forecast and as one of the reference data for the sea ice forecasting verification. The sea ice retrieval system of the satellite is described, including its processes, methods and parameters. The retrieving results and their application to the sea ice monitoring and forecasting for the Bohai Sea are also discussed.     

Application of the HY-1 satellite to sea ice monitoring and forecasting

The HY-1A satellite is the first oceanic satellite of China. During the winter of 2002-2003, the data of the HY-1A were applied to the sea ice monitoring and forecasting for the Bohai Sea of China for the fhst time. The sea ice retrieval system of the HY-1A has been constructed. It receives 1B data from the satellite, outputs sea ice images and provides digital products of ice concentration, ice thickness and ice edge, which can be used as important information for sea ice monitoring and the initial fields of the numeric sea ice forecast and as one of the reference data for the sea ice forecasting verification. The sea ice retrieval system of the satellite is described, including its processes, methods and parameters. The retrieving results and their application to the sea ice monitoring and forecasting for the Bohai Sea are also discussed.     

HY-2C卫星海面高度数据的质量分析

卫星海面高度数据对于监测全球海面高度具有重要的意义,所以卫星高度数据的定标和检验变得至关重要。海洋二号C（HY-2C）卫星是继海洋二号B卫星后的第二颗业务卫星,于2020年成功发射升空。然而,目前对HY-2C卫星高度计的数据质量了解甚少,所以对HY-2C卫星的海面高度数据进行质量分析具有重要的意义。本文以同期观测的HY-2B卫星和Jason-3卫星的地球物理数据（GDR）为参考,对HY-2C卫星遥感地球物理数据（SGDR）中的海面高度数据进行质量分析。结果显示,在星星交叉定标中使用3种常见的交叉定标插值方法对HY-2C卫星的海面高度异常数据进行自交叉点分析时,HY-2C卫星海面高度异常数据质量分析的结果不同。其中使用三次样条插值方法进行质量分析的结果最优,得到海平面高度异常差的平均值为0.03 cm,标准差为6.17 cm。此外,对HY-2C卫星和HY-2B卫星互交叉点海面高度异常差异的平均值为?0.47 cm,标准差为5.32 cm;HY-2C卫星SGDR与Jason-3卫星GDR的海面高度异常数据进行互交叉点分析,得到海平面高度异常差的平均值为?0.3 cm,标准差为5.32 cm,这些数据表明HY-2C卫星的测高精度与HY-2B卫星、Jason-3卫星一致。因此HY-2C高度计产品数据质量稳定,能满足海洋应用和科学研究的需要。