中国海洋航空高光谱遥感应用研究进展

详述了我国赤潮航空高光谱遥感应用研究的发展现状，对所发展的赤潮发现检测、生物优势种类识别、生物量分布特征提取技术及所建立的赤潮光谱数据库进行了详细介绍。概述了基于高光谱数据的溢油发生检测及面积信息提取、海冰发生检测及密集度信息反演、海岸带典型要素光谱波段敏感性等的研究进展。从遥感平台、成像光谱仪的角度对我国的海洋航空高光谱遥感发展进行了展望，简要介绍了建设中的国内首套适用于海洋环境与灾害快速监测的海洋航空遥感多传感器集成与应用系统。指出发展我国海洋航空高光谱遥感应用研究的3个关键问题：(1)大量获取海洋及海岸带要素的高光谱数据；(2)开展海洋及海岸带要素现场光谱数据的同步测量研究；(3)大力建设海洋及海岸带要素的地物光谱数据库。     

海监航空遥感平台及其在近海水体环境质量监测中的应用

中国海监飞机上装备了光电平台、多光谱扫描仪、高光谱成像仪三大遥感器以辅助海洋监测,对这些遥感器及其在水体环境质量监测中的应用进行了简要介绍。目前海监航空平台已在水体悬浮物调查、核电温排水口监测和溢油监测等方面体现出了巨大潜力。未来将继续深入研究航空遥感平台的应用技术,以更好地利用它不同于卫星的高分辨率、高光谱的灵活机动的监测能力为经济建设的安全可靠发展保驾护航。     

Progress in the application of ocean color remote sensing in China

After many years＇ endeavor of research and application practice, the ocean color remote sensing in China has been growing into a new technique with valuable practicality from its initiate stage of trial research. With the aim of operational service, several kinds of ocean color remote sensing application systems have been developed and realized the long-term marine environmental monitoring utilizing the real-time or near real-time satellite and airborne remote sensing data. New progresses in the technology and application of ocean color remote sensing in China are described, including the research of key techniques and the development of various application systems. Meanwhile, according to the application status and demand, the prospective development of Chinese ocean color remote sensing is brought forward. With Chinese second ocean color satellite （ HY-1 B） orbiting on 11 April 2007 and the development of airborne ocean color remote sensing system for Chinese surveillance planes, great strides will take place in Chinese ocean color remote sensing application with the unique function in marine monitoring, resources management and national security, etc.     

Airborne geometry correction method for marine multispectrum data without attitude information

Marine airborne multispectrum scanner (MAMS) onboard the China marine surveillance plane can be used to survey marine environment, resources and disaster and provide the technical support for high-frequency, high-efficiency and high-resolution remote sensing monitoring for the coastal management. MAMS did not have the IMU/POS equipment, so it brought severe challenge for the geometry correction. One airborne geometry correction method is introduced for marine multispectrum data without the attitude information. First, it is the coarse geometry correction, which simulates the roll angle and pitch angle of plane according to the ideal flying model; the second step is the precise geometry correction by using the SPOT orthogonal projected data as the reference of registration, based on maximization of alignment metric method. With the validation, relative error of coarse correction is 81.42 m compared with SPOT data, and 11.3 m for precise correction. This method provides the high precision localization information for the oceanic remote sensing and application, and establishes the foundation for monitoring the marine resource and environment.     

航测与机载LiDAR技术在海岸带遥感中的应用

航摄仪与机载激光雷达等新型航空遥感测量装备发展迅猛,航测与机载激光雷达测量技术在海岸带遥感监测中的应用日益深入。总结分析了国内外上述装备的海岸带遥感应用现状,比较了国内外应用研究方向差异,结合海岸带特点,指出该领域发展趋势,为促进航空摄影测量与机载激光雷达技术在海岸带测绘中的应用提供支持。     

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.     

Simulation of seagrass bed mapping by satellite images based on the radiative transfer model

Seagrass and seaweed beds play important roles in coastal marine ecosystems. They are food sources and habitats for many marine organisms, and influence the physical, chemical, and biological environment. They are sensitive to human impacts such as reclamation and pollution. Therefore, their management and preservation are necessary for a healthy coastal environment. Satellite remote sensing is a useful tool for mapping and monitoring seagrass beds. The efficiency of seagrass mapping, seagrass bed classification in particular, has been evaluated by mapping accuracy using an error matrix. However, mapping accuracies are influenced by coastal environments such as seawater transparency, bathymetry, and substrate type. Coastal management requires sufficient accuracy and an understanding of mapping limitations for monitoring coastal habitats including seagrass beds. Previous studies are mainly based on case studies in specific regions and seasons. Extensive data are required to generalise assessments of classification accuracy from case studies, which has proven difficult. This study aims to build a simulator based on a radiative transfer model to produce modelled satellite images and assess the visual detectability of seagrass beds under different transparencies and seagrass coverages, as well as to examine mapping limitations and classification accuracy. Our simulations led to the development of a model of water transparency and the mapping of depth limits and indicated the possibility for seagrass density mapping under certain ideal conditions. The results show that modelling satellite images is useful in evaluating the accuracy of classification and that establishing seagrass bed monitoring by remote sensing is a reliable tool.

     

天津海域遥感图像解译应用系统

在对多源遥感数据处理、地物特征识别与解译、专题信息提取等方法研究的基础上,开发了天津海域遥感图像解译应用系统,并在天津市海岸线和海岸带变化监测、海域环境遥感监测等方面进行了示范应用;系统对提高海洋管理工作的科学性和信息的时效性,具有重要的理论和应用价值。     

中国海洋卫星遥感应用进展

我国海洋遥感应用自20世纪70年代起步以来，取得了长足发展，构建了覆盖海洋水色、海洋动力和海洋监视监测的三大系列海洋卫星，并初步形成了具有优势互补的卫星海洋遥感业务化应用体系。本文回顾了我国海洋卫星遥感应用取得的重要进展，重点介绍了卫星遥感在海洋环境与资源监测、海洋灾害监测、海洋权益维护、海洋环境预报与安全保障等方面所构建的典型应用示范系统，以及开展的典型业务化监测应用。最后，文章对我国海洋卫星遥感应用下一步发展进行了展望分析。     

近岸水质遥感评价参数的选择及评价模型的研究

利用遥感技术的水质评价是海洋环境监测的必然趋势,但目前可通过遥感技术反演的水质参数种类远少于《海水水质标准》中的35项,因此遥感监测时必须反演的水质参数有哪些?利用有限的参数该建立怎样的水质评价模型?成为我们关心的问题。本文以雷州半岛海域为研究对象,通过对实测数据的分析得出13种水质参数中的主导参数为总氮(N)、总磷(P)、化学需氧量(COD)、酸度(pH)、溶解氧(DO)这5种;再通过数理统计理论得出这5种参数对水质分类判别能力的大小关系为:COD> DO> P> N> pH,分别建立对应的五参数、四参数、三参数水质评价模型,并确定最优评价模型。即,雷州半岛海域水质遥感评价时必须反演的参数为COD、DO、P和N,水质综合评价模型为四参数模型,为后续其他海域水质的遥感监测提供可借鉴的方法。     

海洋遥感的应用与展望

海洋遥感利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理观测和研究海洋，以海洋及海岸事作为监测、研究对象，具有快速、多波段、周期性、大面积覆盖等观测能力的空间遥感技术，回顾了海洋遥感发展的4个阶段，介绍了海洋遥感在海洋资源环境调查、动态监测以及海洋污染等方面的应用，最后，提出了海岸带遥感动态监测技术的精确化和定量化研究、海洋遥感地理信息系统建设以及海洋小卫星遥感的应用是未来海洋遥感研究和应用的重点。     

东海赤潮遥感自动监测系统开发与应用

赤潮是最严重的海洋灾害之一,它不仅破坏海洋渔业生产、恶化海洋环境、影响滨海旅游业,而且还会影响人类健康。卫星遥感技术具有覆盖范围广、重复率高、成本低廉等优势,近年来已成为赤潮监测不可或缺的重要手段。本研究利用C++语言建立了一套赤潮遥感监测系统。该系统能自动接收和处理遥感数据,并利用赤潮水体的光谱和固有光学量特征自动提取赤潮信息。在实际业务化应用中,该系统被国家监测部门采用,在2013年4月至9月东海赤潮高发期间,该系统制作了55期赤潮遥感监测产品,用于指导船舶现场监测工作,取得了良好的应用效果。利用本系统对近年来东海发生的27次大型赤潮事件进行了发生位置和面积的提取,并与现场观测结果进行比较。结果显示,系统对大部分赤潮范围的识别有较好的效果,对赤潮识别准确度大概在80%左右。     

基于海洋一号D卫星海岸带成像仪的赤潮遥感监测特征

为进一步加强对赤潮等海洋生态灾害的动态监测,科学支撑海洋防灾减灾工作,文章基于海洋一号D卫星搭载的海岸带成像仪数据,选取北部湾、茂名近岸和陵水湾为研究区域,分析2021年2月发生的4例赤潮事件的遥感影像、叶绿素a浓度和赤潮指数特征。研究结果表明：遥感影像可清晰呈现赤潮分布状况,叶绿素a浓度和赤潮指数的异常值范围与遥感影像一致,赤潮水体的叶绿素a浓度和赤潮指数整体高于非赤潮水体。     

无人机遥感在海岛海岸带监测中的应用研究

目前的卫星遥感和航空遥感已不能满足海岛海岸带监测中不断提高的现势性和分辨率的要求,而具有高灵活性、高时效性、高分辨率、低成本的低空无人机遥感则能很好地满足其要求.基于此,利用无人机遥感系统的优点,本文归纳总结出了无人机遥感影像获取和处理的一般流程,并通过海岛（田横岛）及其海岸带监测的应用实例,展示了无人机遥感在海岛海岸带监测应用的可行性,进而能够实现海岛海岸带地区大比例尺的地形测绘.     

航空遥感在海域动态监视监测工作中的应用

本文立足于烟台市海域使用动态监视监测实际情况,通过分析航空遥感在海域动态监管工作中的优缺点,将航空遥感技术应用于海域使用动态监测中。监测结果表明:航空遥感可以实现海域空间资源监测、区域建设用海规划监测和重点项目监测等海域使用动态监测,可以满足海域动态监管的各类型监视监测工作要求。     

1986—2017年舟山群岛不同主体功能海岛岸滩变化特征分析

基于逐年30 m分辨率的岸滩遥感监测数据集(1986—2017年),开展舟山群岛不同主体功能海岛岸滩的时空演化特征分析。结果表明,在1986—2017年期间,受剧烈围填海活动的影响,舟山群岛的大量水域(152 km2)和潮滩(18 km2)被围填成陆地,岸滩不断向海推进,政策是岸滩总体变化的主要驱动因素。不同海岛主体功能类型的岸滩变化特征差异显著：(1)综合利用岛、临港工业岛、港口物流岛、滨海旅游岛的围填海占研究区围填海总量的96%;(2)海洋科教岛和现代渔业岛的岸滩变化幅度较小,占研究区围填海总量的4%;(3)海洋生态岛和清洁能源岛的岸滩资源保育良好,稳定不变。     

基于无人机MiniSAR和正射影像的海岸带开发利用信息提取对比研究

近年来,海洋在沿海国家的战略地位空前提升,海洋遥感技术也被广泛应用。海洋遥感利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理,从卫星平台观测和研究海洋海岸带的各种现象,从而获取海岸带信息,分析海岸带变化。文章基于GIS和遥感技术,利用无人机搭载微型合成孔径雷达(MiniSAR)获取高分辨率SAR影像并与无人机光学正射影像进行对比研究,获取了海岸带开发利用信息分布状况,分析了两种手段获取结果的差异性原因,为深入开展无人机遥感监测在海洋管理中的应用奠定了基础。利用无人机机动灵活的特点,宏观、快速、高效地获取海岸带信息,并实时监测海岸带动态变化,将为海洋综合管理、海洋经济发展、海洋环境保护提供基础数据和技术支撑。     

基于深度置信网络(DBN)的赤潮高光谱遥感提取研究

赤潮是严重的海洋灾害,有效监测赤潮对于保护海洋生态环境具有重要意义。高光谱遥感具有光谱分辨率高、图谱合一等优势,适合于海洋赤潮监测。深度学习是机器学习领域的前沿,为高光谱遥感分类提供了新的思路。深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)兼具监督分类与非监督分类的特点,通过构建DBN模型,将DBN应用于赤潮灾害遥感监测中,应用渤海机载高光谱遥感数据开展赤潮分类,以达到提取高光谱图像中赤潮水体范围的目的。通过设置对照实验,对比经典的SVM监督分类方法与ISODATA非监督分类方法,发现DBN模型在相同实验条件下具有更高的分类精度,赤潮遥感提取精度提高了3%～11%。     

An oil slick spectral experiment of nearshore sea water in the East China Sea

Along with the rapid advance in global industrialization, oil spill events caused by offshore operations, trans- portation and accidents are increasing. Compared with ship surveys, monitoring oil spills through remote sensing has real-time, comprehensive, low-cost advantages, which can effectively guide cleaning and evalu- ation, and reduce the marine ecological destruction resulting from oil spills. Therefore, studying the remote sensing mechanism used to monitor marine oil spills is of great significance for ecological environmen- tal protection. This paper describes an experiment and corresponding analysis based on the above-water method, using the East China Sea coastal turbid water. The analysis shows that ＂upward short-wave＂ in ultraviolet and blue-purple bands and its displacement, along with the changing thickness, are important characteristics for distinguishing between the oil slick and the sea water, and also to differentiate oil slicks of different thicknesses. From blue to near-infrared bands, the spectrum of lube oil is flatter than that of diesel, and the diesel spectrum rises faster than the lube spectrum on the right side of the trough at 400 nm. These two features form an important basis for differentiating diesel from lube oil. These analyses will further the development of oil spill remote sensing in the East China Sea.     

SAR卫星组网观测技术与海洋应用研究进展

SAR卫星的组网观测,较之于单卫星工作方式,不仅能够提高观测频率,还能挖掘SAR的多模式探测能力。本文介绍了SAR卫星组网的遥感观测技术发展现状,并总结了基于卫星组网的海洋动力环境监测和海上目标监测研究进展。在海洋动力环境遥感监测方面,多SAR卫星联合获得的同步数据能够互为补充,提高海洋动力环境信息的探测精度;在海上目标遥感监测方面,多卫星联合能够实现从传统的单星目标检测到跟踪的跨越,提高海上动态目标的跟踪监测能力。