基于客观分析的多源卫星叶绿素a浓度产品融合方法研究

本文基于Aqua/MODIS、Terra/MODIS和Envisat/MERIS多源卫星叶绿素a浓度产品,研究了客观分析融合方法,制作了西北太平洋海域(0°~50°N,100°~150°E)叶绿素a浓度融合产品,并从有效数据空间覆盖率和产品精度两个方面对融合方法进行了评价。与单传感器以及欧洲太空局发布的GSM模型业务化融合产品相比,客观分析融合产品空间覆盖率明显提高;与收集的2002-2012年间叶绿素a浓度实测数据比较,GSM模型业务化融合产品的匹配数据点为578个,偏差为-0.20 mg/m3,均方根误差为0.37 mg/m3,客观分析法融合产品的匹配数据点为1432个,偏差为-0.21 mg/m3,均方根误差为0.36 mg/m3。结果表明:本文研究的客观分析融合方法在保证融合产品精度的同时可显著提高产品的空间覆盖率,在海洋水色融合应用前景广阔。     

多源卫星高度计有效波高数据融合方法研究

有效波高数据融合可以弥补单颗卫星高度计数据存在的时间和空间分辨率不足的问题,为有效波高的海洋学应用提供更精确的分析资料.对反距离加权法、克里金插值法和逐步订正法等数据融合方法进行了研究,得到了适合于有效波高数据融合的模型和参数,并利用GFO,Jason-1和Envisat高度计获取的我国海域及其邻近海域有效波高数据,对不同融合方法、滤波器窗口和卫星个数等影响融合结果的因素进行了分析,结果表明:(1)融合后的有效波高分布特征与前人多年统计分析结果基本一致;(2)数据较密集时,不同融合方法的结果差别不大;(3)选择的滤波器窗口大小与时间分辨率有关,对于时间分辨率为10d的融合而言,采用2.5°×2.5°~3°×3°大小的滤波器窗口所得到的融合结果最合适;(4)参加融合的卫星个数至少为3颗.     

基于变分多参数正则化方法融合卫星散射计资料

基于常规三维变分同化（3DVAR）思想和反问题中的正则化技术,提出了适用于风场融合的带正则化约束项的3DVAR方法,在南海海域开展数据融合试验,同时采用模型函数方法确定合理的正则化参数,针对一次台风个例进行了QuikSCAT散射计海面风场数据和华南中尺度模式海面风场数据的融合试验,结果表明采用带正则化约束的3DVAR融合方法,明显消除了常规3DVAR方法融合风场时带来的虚假信息,融合后分析风场以及涡度场和散度场分布均匀,结构清晰,气旋中心显著,且分析场中观测起主导作用;采用信号自由度（DFS）方法对融合方法进行定量评估,发现相对常规3DVAR方法,带正则化约束的3DVAR融合系统中观测数据提供的DFS较多,同时提高了观测场对分析场的影响;基于独立观测资料对融合结果进行检验发现相对华南中尺度模式和常规3DVAR方法的统计结果,带正则化约束的3DVAR方法得到的风场具有最小的均方根误差和最大的相关系数。     

一种能见度融合方法在黄渤海区域雾数值预报中的应用

建立了一种新的融合了相对湿度和液态水含量的能见度算法。采用WRF模式的黄渤海及沿岸地区两次大雾天气过程,通过相对湿度、液态水含量和新融合方法 3种不同的能见度算法的比较,检验了能见度新融合方法衡量雾等级的能力。结果表明:新融合方法在相对湿度和液态水含量模拟准确的条件下,能较好表征出黄渤海沿岸大雾等级的分布和变化;单独采用液态水含量的算法能较好地预报浓雾的区域和强度,但是预报轻雾的效果较差;单独采用相对湿度的算法仅能较好拟合出1 km以上轻雾区域。     

多波束声呐和侧扫声呐数据融合方法研究综述

多波束声呐系统与侧扫声呐系统均为海底面探测的重要工具,二者均采用声学方法,在工作原理上存在异同。本文简要介绍了二者的研究进展,分别对其数据处理进行了比对分析,认为多波束声呐处理方法侧重于数据的测量精度,而侧扫声呐则主要侧重于图像处理;归纳了当前二者主要的数据匹配融合方法,包括同名特征融合、基于SURF算法的匹配融合以及特征点融合,从数据采集原理上对数据融合方法进行了深入分析,发现在探头定位、单ping数据点分布以及ping之间的数据定位上存在一定的困难,即使经过一定的处理,二者采集的也非简单的平面图像,故二者的数据融合尚存在一定的难度。     

基于证据理论框架的分布式态势估计模型研究

作战环境信息作为一类重要的信息,在战场指挥决策中发挥着越来越重要的作用。 根据态势估计理论研究需要,对态势感知层中态势要素的提取进行了分析;在此基础上,应用证据理论和贝叶斯估计方法,构建了单检测站时域融合模型、多检测站空域融合模型。 为发挥作战环境在决策中的信息价值,构建了受环境制约下的时空融合模型;最后就该问题的下一步研究方向进行了展望。     

陆海融合制图技术研究

为实现陆海地理信息数据融合、测绘成果一体化显示,本文对陆海融合制图技术展开研究,首先对比分析了传统地形图与海图在数学要素、地理要素、辅助要素、信息获取技术与数据精度方面存在的差异;在此基础上,论述了数学基础一致性处理、陆海融合地理信息要素编码体系与符号体系设计等关键技术,并提出了实现思路及一种要素编码体系设计方案,最后对某近海区域进行了陆海融合制图示范性研究,为陆海融合制图提供了思路与方法。     

近岸水体异源遥感反射率产品的融合方法研究

数据融合能够综合利用多源遥感数据优势,获取高空间分辨率和高测量精度的遥感影像,这对于近岸水体生态环境监测和灾害预警均具有重要意义。但目前使用的数据融合方法多是针对内陆水体或大洋水体的,其在近岸水体的适用性仍需进一步评估,因而本文开展了近岸水体遥感数据融合方法对比研究。本文以高空间分辨率的Sentinel-2 MSI影像和中等空间分辨率的Sentinel-3 OLCI影像为数据源,分别开展了基于小波变换（WTBF）、生物光学模型（BOBF）和混合像元分解（IUBF）三种方法的数据融合实验,并在此基础上借助现场实测Rrs数据与融合影像对应点的平均相对误差MRE、均方根误差RMSE、偏差bias和平均梯度对各种方法的融合数据质量和区域适用性进行了评估。结果表明：（1）OLCI的Rrs数据精度高于MSI。其中MSI在443 nm、560 nm和665 nm三个波段的MRE、RMSE均高于OLCI,表明MSI的Rrs精度相对OLCI较低;目视效果和平均梯度表明MSI的清晰度高于OLCI;（2）BOBF是三种方法中融合效果最佳的算法。WTBF和BOBF生成融合影像在三个波段的MRE、RMSE优于MSI。综合MRE、RMSE和bias来看,BOBF和WTBF所生成的影像Rrs准确性高于MSI,而IUBF生成的融合影像的MRE、RMSE和bias相对WTBF和BOBF较高,准确性较差;目视评价和平均梯度表征WTBF和BOBF生成影像的清晰度与MSI相近,BOBF清晰度高于WTBF,IUBF生成影像清晰度相对于OLCI有所提高但未达到MSI水平;（3）在Rrs更低的烟台近岸海域,BOBF生成的融合影像清晰度与MSI相当且Rrs准确性相对于MSI更高,BOBF在该海域具有良好的适用性。     

数据融合下的短期潮位预报测试及分析

针对短期验潮数据分析难度大、预报精度低的问题,设计了一种基于数据融合技术的短期潮位预报方法,利用扩展卡尔曼滤波(EKF),将通用的潮汐模型计算水位融合到调和预报模型之中,生成精度更高的融合预报值。数据测试表明,对于3天的验潮数据,EKF方法至少对向后5天的预报有效,融合值较两种源数据的平均优化度分别为33%和60%;对于7天的验潮数据,EKF方法在向后20天的预报中几乎都产生了优化效果。该方法适宜在资料缺乏的海区使用,为短期潮位预报提供了一种新的解决方案。     

一种新的基于PCA变换多源遥感影像像素级融合方法

在多源遥感影像融合中，基于传统PCA变换的多源遥感影像融合的光谱分辨率受到较大影响。提出了一种新的基于PCA变换的多源遥感影像像素级融合方法，通过在传统PCA变换融合算法基础上引入小波变换融合，保留了多波段遥感图像光谱特性的有用信息，进一步提高融合后遥感影像的效果。给出实验的融合结果，并与传统PCA变换方法进行对比，证明了该方法的有效性。     

中国海岸带及近海科学数据平台研究与开发

基于海洋数据的多样性和时空复杂性的特点,采用目前先进的大型空间数据库管理软件——Oracle9i的ArcSDE,ArcGIS桌面系统,完成了海岸带及近海科学数据平台实体的装载和组织工作,并在ArcObject组件的基础上开发了基于C/S的数据平台的前端管理系统,当前该系统可以实现面向海洋用户的遥感数据无缝拼接、多源数据多种快速查询、提取、影像数据的装载以及影像元数据的管理和修改等多种功能.该系统主要服务对象是涉及国家主管海岸带和近海专业的科研调查部门或个人,自其建立以来已经陆续开展一些应用服务,达到了理想的效果,满足了用户的需求.     

多波束数据融合方法研究

针对大型多波束地形调查中存在的多波束测量重叠区和接边区水深的不一致,研究了多波束测量重叠区和接边区的多波束数据的融合方法,分别采用反距离加权法、移动平均法和最小曲率法进行数据融合,比较3种方法的融合精度,认为最小曲率法是这3种方法中最适合用来进行重叠区多波束数据融合的方法.     

西北太平洋海表温度融合产品交叉比对分析

海表温度产品是研究全球海洋大气系统的重要数据源,在海洋相关领域的研究和应用方面具有重要价值。以西北太平洋海域为研究区域,本文对2007-2014年的3个海表温度融合数据（AVHRR OISST,MISST和OSTIA）的产品特性与Argo浮标进行了真实性检验,并对融合产品进行了交叉比对分析。结果表明,3个融合产品在空间尺度上均能反映西北太平洋海域的海表温度变化趋势。融合数据与Argo浮标的平均偏差在±0.1℃之间,均方根误差小于0.9℃。融合数据与浮标数据存在明显的季节性变化,其中冬季融合数据与浮标数据的平均偏差和均方根误差较小。在高纬海域,融合产品和浮标存在正偏差。与另两个融合产品相比,OSTIA的数据质量与Argo浮标最为接近。3个融合产品在近岸和高纬海域差异较大,三者对海冰的标识和处理方式不同对融合结果也有影响。在2012年6月之前MISST和OSTIA的海表温度数据质量更为接近,但在此之后MISST存在系统误差。红外数据、微波数据和实测数据作为输入数据,是制作高时空分辨率高精度海表温度融合产品必不可少的要素。     

不同来源重力数据在海洋重力编图中的拼接——以南通幅海洋重力编图为例

以南通幅海洋重力编图为例,论述了如何应用海洋重力与陆地重力以及卫星重力数据等不同来源的重力数据进行海洋重力编图。讨论了编图中关键问题,如各种数据的统一改算问题,包括统一的重力基准网、统一的正常重力公式、统一的投影方式;不同来源数据间的拼接调平问题;卫星重力数据使用范围问题等,并对最新的南通幅编图结果与以往相同范围内的编图进行了比较。     

基于XML的海洋环境基础数据格式转换的研究

针对当前海洋科学研究、海洋预报、海洋环境保护等工作中遇到的海洋环境基础数据格式不一致的问题,通过对数据语义、语法、结构的分析,建立数据之间格式转换模型,在此基础上提出基于可扩展标记语言(XML)转换模板的数据格式转换体系,并以台站观测温盐数据为例,设计编写程序成功实现数据间的格式转换。     

海洋地质地球物理数据分类与组织

信息技术的快速变革,有效驱动海洋信息化的发展与创新。实现海洋信息资源的高效存储和管理,需要对海洋数据管理体系进行统筹规划。文章根据海洋地质地球物理数据特点,进行了数据层次分类研究,分析了数据标准化过程,确立了基于文件和数据库的海洋地质地球物理数据存储策略,提出结构化事务型数据库、结构化分析型数据库(NewSQL)和非结构化计算型数据库(NoSQL)相结合的数据组织架构。该数据分类组织方案为实现海洋地质地球物理数据规范化管理、集约利用和共享服务奠定了良好基础,也为其他海洋数据分类与组织研究提供了参考。     

基于ROMS和4DVAR的沿轨与网格化SSH数据同化效果评价

Remote sensing products are significant in the data assimilation of an ocean model. Considering the resolution and space coverage of different remote sensing data, two types of sea surface height(SSH) product are employed in the assimilation, including the gridded products from AVISO and the original along-track observations used in the generation. To explore their impact on the assimilation results, an experiment focus on the South China Sea(SCS) is conducted based on the Regional Ocean Modeling System(ROMS) and the four-dimensional variational data assimilation(4 DVAR) technology. The comparison with EN4 data set and Argo profile indicates that, the along-track SSH assimilation result presents to be more accurate than the gridded SSH assimilation, because some noises may have been introduced in the merging process. Moreover, the mesoscale eddy detection capability of the assimilation results is analyzed by a vector geometry–based algorithm. It is verified that, the assimilation of the gridded SSH shows superiority in describing the eddy's characteristics, since the complete structure of the ocean surface has been reconstructed by the original data merging.     

海洋水文气象多时空尺度资料来源分析

目前,海洋数据获取量日益增多,根据时空分辨率、时空范围、垂向分层情况等的不同,可将海洋数据分为多种类型。了解和掌握现有的海洋数据资料,并加以利用,对国家经济发展、国防安全、军事活动等具有重要意义。经过长时间的研究和积累,本文总结了国内外海洋数据资料发布的几个主要数据源,同时归纳了几类常用的海洋数据资料,包括地形水深数据、卫星遥感数据、海洋调查观测数据、再分析产品数据,并对各类数据适用的时间尺度、空间尺度进行分析,旨在为海洋领域的科研工作者提供信息支持,为我国海洋大数据的建设提供参考。