海洋水色遥感及Landsat—5TM数据在海南岛东部海域水色分析中的应用

海洋水色反映了水中物质的不同含量，卫星遥感技术的发展使得应用可见光传感器监测大范围海洋水色的变化成为可能，而且由于影响水色的主要物质：叶绿素、悬浮泥沙、黄色物质等在估算初级生产力、泥沙迁移、海洋水质的重要作用，水色遥感已越来越为国内外海洋学家所关注。本文在叙述海洋水色遥感的基本原理，发展概况之后，介绍了应用陆地卫星Ｌａｎｄｓａｔ的专题绘图仪ＴＭ数据对海南海域进行水色遥感的工作，包括现场数据采集，卫     

海洋水色遥感资料红光波段的大气纠正

通常的大气纠正方法不考虑对红光波段进行大气纠正,文章在阐述海洋水色遥感资料大气纠正基本原理和方法的基础上,提出了简单可行的方法,对红光波段与其它波段一同进行大气纠正,并用C语言完成了该纠正方法的程序编制和调试,使海洋水色遥感资料的大气纠正更加完善,有利于更好地对近岸海区开展海洋水色遥感应用研究。     

世界首颗静止轨道海洋水色卫星应用研究进展

海洋环境参数和赤潮、绿潮等海洋灾害在一天之内会有明显的变化,需要高频率的观测才能满足监测的需求,极轨水色卫星观测频率低,而静止轨道水色卫星在观测频率方面具有绝对优势。2010年韩国发射了世界上第一颗静止轨道海洋水色卫星GOCI(Geostationary Ocean Color Imager),使小时级时间分辨率的水色遥感成为现实,各国科学家围绕该数据迅速开展了大量研究工作。本文首先介绍了GOCI遥感器的主要参数信息及其数据处理软件,然后综述了GOCI自问世至2016年的主要研究进展,涉及卫星数据处理、产品质量评价、海洋环境探测、海洋灾害监测、海洋动力过程探测、大气探测等方面,以期对我国水色遥感特别是静止轨道水色遥感应用研究提供参考。     

海洋水色遥感资料红光波段的大气纠正

通常的大气纠正方法不考虑对红光波段进行大气纠正,章在阐述海洋水色遥感资料大气纠正基本原理和方法的基础上,提出了简单可行的方法,对红光波段与其它波段一同进行大气纠正,并用Ｃ语言完成了该纠正方法的程序编制和调试,使海洋水色遥感资料的大气纠正更加完善,有利于更好地对近岸海区开展海洋水色遥感应用研究。     

美国宇航局专用遥感卫星数据产品的存档与分发

在卫星遥感领域,美国宇航局(NASA)除致力于地球观测系统的多传感器、多学科、多门类综合观测地球的计划实施外,还积极推行专用地球探测卫星计划。这些专用遥感卫星是NASA探测地球计划的一个重要组成部分。 1 宽视场海洋观测传感器(Sea WIFS) SeaWIFS的目的是用于全球海洋水色测量,是海岸带水色扫描仪(CZCS)的后续。SeaWIFS将由轨道科学协会(OSC)发射。其数据卖给NASA。     

中高空间分辨率宽波段光学卫星传感器参数赤潮探测影响研究

中高空间分辨率宽波段光学卫星已成为赤潮监测的主要数据源,但与水色卫星传感器不同,中高空间分辨率卫星传感器主要面向陆地应用,其波段数量少、宽度大,由此对赤潮探测带来的影响尚待研究。为此,本文基于不同优势种赤潮实测高光谱数据、时空同步的GF-1 WFV2、GF-1 WFV3传感器影像、Sentinel-2A MSI传感器影像及GF-6 WFV传感器影像,探究了波段设置、光谱响应函数、信噪比及空间分辨率对赤潮探测的影响,并分析了红边波段赤潮探测优势。结果表明:波段设置对赤潮探测影响大,特别是红光波段和红边波段的中心波长和波段宽度;波段设置相同的情况下,赤潮探测精度受光谱响应函数的影响大,受信噪比的影响较小;空间分辨率对赤潮探测的影响较大,空间分辨率的提升有助于提高赤潮探测的精度。红边波段赤潮探测实验表明,较之红光波段,基于红边波段的赤潮探测具有明显的优势,平均F1-Score提高了11%。本文的研究结果一方面可为赤潮中高空间分辨率卫星探测的数据选取提供理论依据,另一方面可为中高空间分辨率卫星传感器的设计提供参考。     

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。     

"海洋一号"(HY-1)卫星数据的海面温度反演

“海洋一号”(HY-1)卫星是我国发射的第一颗探测海洋水色的卫星，星上载有10波段COCTS水色扫描仪和4波段CCD成像仪。本文介绍了利用“海洋一号”(HY-1)卫星数据反演海温的算法模型，对反演过程中用到的云检测方法进行了说明，给出了具体的反演处理过程，对利用本方法反演的海温结果进行了分析。     

海洋高光谱遥感研究进展

海洋遥感是２０世纪后期海洋科学取得重大进展的关键技术之一。所谓海洋遥感就是利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理 ,从各种平台观测和研究海洋的一项技术［１］。海洋遥感具有观测周期短 ,时间频率高的优势 ,可实现大面积、实时、同步、连续而密集的海洋探测 ,较好地适应了海洋各种现象和过程的特点。随着光电子技术和计算机技术水平的提高 ,遥感传感器的技术性能不断提高。高光谱遥感(Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇ)是当前遥感技术的前沿领域 ,它是指利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体获得有关数据 ［…     

卫星海洋水色遥感的辐射模式研究

海洋水体向上的辐射由水中多种成分的浓度所决定，同时辐射的强度十分微弱并随着时间和空间在变化。因此，海洋水色遥感需要从水体和大气辐射传递机理出发，研究到达卫星遥感器的辐射模式，以达到模拟仿真卫星水色遥感图像和卫星图像质量预测的目的。本研究通过叶绿素、悬浮泥沙和黄色物质等海洋水色的主要因子，分别从可见光波段和荧光波段对辐射的贡献出发，发展了海洋水体离水辐射率模式。在卫星水色遥感机理的基础上，同时运用Iqbal，Gordon和Sturm等的大气程辐射模式和太阳耀光模式，使卫星海洋水色遥感的辐射模式系统化，模拟仿真了我国1990年9月3日发射的FYIB卫星两个海洋水色通道的全轨道辐射图像，同时利用从德国柏林大学气象中心接收到的1990年9月23－25日卫星图像进行验证。结果认为，本文所发展的模式可应用于卫星图像质量的预测和水色信息的提取。     

大连湾及邻近海域水体叶绿素浓度荧光遥感算法研究

叶绿素荧光遥感算法为探测近岸海域二类水体叶绿素浓度开辟了新途径．基于大连湾及邻近海域的实测数据,本文研究了海水叶绿素浓度的荧光遥感算法．结果表明：随着海水叶绿素质量浓度的增高,荧光峰出现显著的红移现象,叶绿素质量浓度与荧光峰波长存在着正相关关系．此外,基于MODIS、MERIS及GLI传感器荧光波段建立的荧光基线高度算法较差,不适用于该研究海域．选择680、685、690、695、700、705nm作为荧光峰波长建立的荧光基线高度算法,随着选定波长的增大,该算法拟合的相关性逐渐增高,最大相关系数（R2）可达0．91;而以实测荧光峰波长建立的荧光基线高度算法最佳,乘幂函数拟合优于线性拟合,拟合方程为P（chl）=3．167×10^5 FLH^1.45（R2=0．93）．本研究为新一代海洋水色卫星传感器的开发、建造提供了科学依据,并为已有高光谱传感器在叶绿素荧光遥感反演方面的应用打下了基础．     

FY-3A/MERSI, ocean color algorithm, products and demonstrative applications

A medium resolution spectral imager (MERSI) on-board the first spacecraft of the second generation of China’s polar-orbit meteorological satellites FY-3A, is a MODIS-like sensor with 20 bands covering visible to thermal infrared spectral region. FY-3A/MERSI is capable of making continuous global observations, and ocean color application is one of its main targets. The objective is to provide information about the ocean color products of FY-3A/MERSI, including sensor calibration, ocean color algorithms, ocean color products validation and applications. Although there is a visible on-board calibration device, it cannot realize the on-board absolute radiometric calibration in the reflective solar bands. A multisite vicarious calibration method is developed, and used for monitoring the in-flight response change and providing post-launch calibration coefficients updating. FY-3A/MERSI ocean color products consist of the water-leaving reflectance retrieved from an atmospheric correction algorithm, a chlorophyll a concentration (CHL1) and a pigment concentration (PIG1) from global empirical models, the chlorophyll a concentration (CHL2), a total suspended mater concentration (TSM) and the absorption coefficient of CDOM and NAP (YS443) from China’s regional empirical models. The atmospheric correction algorithm based on lookup tables and ocean color components concentration estimation models are described. By comparison with in situ data, the FY-3A/MERSI ocean color products have been validated and preliminary results are presented. Some successful ocean color applications such as algae bloom monitoring and coastal suspended sediment variation have demonstrated the usefulness of FY-3A/MERSI ocean color products.     

Comparative Analysis of Chlorophyll-a Distribution from SeaWiFS,MODIS-Aqua,MODIS-Terra and MERIS in the Arabian Sea

The variability of Chlorophyll-a (Chl-a) distribution derived from MODIS (on Aqua and Terra platforms) and MERIS sensors have been compared with SeaWiFS data in the Arabian Sea. MODIS Aqua has overestimated the SeaWiFS Chl-a within 25–32% in the coastal turbid (eutrophic) waters and underestimated in open ocean waters with error within 20%. However, there is no significant bias (?0.1 on log-scale) observed as the slope is well within 0.97-1.1 (log transformed). MODIS-Terra has underestimated the Chl-a concentration in open ocean waters by about 29–31%, which is higher than MODIS-Aqua. MODIS-Terra is observed to be more accurate than MODIS-Aqua in the coastal waters. MERIS is overestimating the SeaWiFS Chl-a with log RMS error of ～0.15 and log bias of ～0.13–0.2. The differences in the Chl-a estimates between each sensor are possibly due to differences in the sensor design, bio-optical algorithms and also due to the time differences between the satellites over passes. We have examined that the MERIS is performing similar to SeaWiFS and the MODIS-Aqua (Terra) data are reliable in open ocean (coastal) waters. However, Chl-a retrieval algorithms need to be improved especially for coastal turbid waters to continue with SeaWiFS data for long-term studies.     

A study on quality and availability of COCTS images of HY-1 satellite by simulation

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＨＹ - 1ｓａｔｅｌｌｉｔｅｗｉｌｌｂｅｌａｕｎｃｈｅｄｔｏａｎａｌｔｉｔｕｄｅｏｆ 870ｋｍｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙｓａｔｅｌ ｌｉｔｅＦＹ - 1 .Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇｅｔａｓｈｏｒｔｒｅｐｅａｔｐｅｒｉｏｄ ,ｏｒｂｉｔｔｒａｎｓｆｅｒｗｉｌｌｂｅｍａｄｅａｎｄｆｉｎａｌｌｙｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｗｉｌｌｍｏｖｅａｎｄｏｐｅｒａｔｅｉｎａｎｅａｒｓｕｎ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓａｎｄｎｅａｒ ｐｏｌａｒｏｒｂｉｔａｔａｎａｌｔｉｔｕｄｅｏｆ798ｋｍ .Ｔｈｅｉ…     

气溶胶光学厚度的时空变化

在大气中气溶胶微粒是一种重要的大气微量成分。气溶胶光学厚度也是大气校正所需的重要大气参数，同时也是海洋水色卫星主要的数据产品。由于气溶胶光学厚度的时空变化较大，所以如何准确获取大气校正和卫星数据产品真实性检验所需的气溶胶光学厚度则是至关重要的。在简述气溶胶光学性质的基础上，并结合2002年6月HY—1南海实验数据来阐述现场气溶胶光学厚度的准确获取。     

空间变异对海洋叶绿素a质量浓度遥感产品精度验证的影响

海洋叶绿素a质量浓度遥感产品是海洋初级生产力与海洋生态系统固碳能力研究的重要数据源,为了保证数据的可靠性,对遥感产品进行精度验证以及验证误差的成因分析尤为重要。遥感产品的验证过程中,由于空间变异的存在,使得遥感像元尺度内的实测数据具有不同的离散程度和统计分布特征,并由此产生了不同的误差统计结果。本文选择MODIS-Aqua、MODIS-Terra、MERIS、SeaWiFS等卫星传感器叶绿素a质量浓度遥感产品为研究对象,统计分析了数据产品的空间变异与验证精度的关系。结果表明:空间变异是造成验证误差的直接原因之一,平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error:MAPE)与空间变异系数(Coefficient of Variation: CV)呈幂指数模型关系;当CV＜0.05时,MAPE随CV的增加明显;当CV＞0.15时,MAPE的变化趋于平缓。不同卫星传感器叶绿素a质量浓度产品验证结果表明,SeaWiFS精度最高,MERIS次之,MODIS-Terra精度最低。     

海洋监测传感器网络概念与应用探讨

通过介绍国外在军用和民用领域海洋监测传感器网络的应用情况,结合我国海洋监测技术发展的现状,分析了传感器网络在海洋监测中应用的概念和内容,并对应用技术研究问题进行了探讨。     

通用型海洋水色遥感精确瑞利散射查找表

当前对海洋水色遥感精确瑞利散射的计算均采用查找表方式进行,但由于这些查找表是针对特定遥感器生成的,无法直接应用于新的水色遥感器,给实际应用带来一定程度的麻烦,为此提出了一种通用的海洋水色遥感精确瑞利散射查找表.首先,详细地推导了加倍法解大气矢量辐射传输方程的基本关系式和实际的计算原理.通过与MODIS精确瑞利散射查找表计算结果比较,证明利用加倍法计算瑞利散射的精度优于0.25%,完全能够满足当前海洋水色遥感大气校正对瑞利散射计算精度的要求,并可以用来生成精确瑞利散射查找表.其次,利用加倍法解大气矢量辐射传输方程,生成了一个通用的海洋水色遥感精确瑞利散射查找表,验证结果表明该查找表可用于所有水色遥感器的精确瑞利散射计算,且计算精度优于0.5%.     

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.