基于PSO-SVM的MODIS数据海上云检测

为利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据实现海上云的检测,提出一种结合粒子群优化算法(PSO)与支持向量机(SVM)的检测方法。根据海洋下垫面的特点,选取了合适的特征量,利用具有较强全局搜索能力的粒子群优化算法对支持向量机中的参数进行优化调整,改善了支持向量机的分类性能,试验结果表明,该方法能获得较高的分类精度,可以较好的实现海上云的检测。     

北冰洋卫星水色遥感观测能力评价与展望

卫星水色遥感是研究北冰洋海洋生态系统及其气候变化响应的重要技术手段。本文从北冰洋卫星水色遥感产品的时空覆盖及其制约因素分析入手,通过剖析北冰洋遥感反射率、叶绿素a浓度、初级生产力等卫星关键水色产品的定量化水平及不确定性来源,凝练了未来需突破的若干关键技术。(1)7～8月是一年之中北冰洋卫星水色遥感产品空间覆盖率最高的时段(约为56%～62%),而每年10月至来年3月则不足20%,海冰覆盖(9月影响最小)、云雾干扰(4～8月影响最为严重)、低光照(9月至来年3月影响最为严重)是主要的制约因素,多星融合可在一定程度上提高水色产品的空间覆盖率。(2)4～6月是北冰洋卫星遥感反射率产品精度最高的时段,高质量数据的占比可达82%,其次为1～3月和7～9月(75%),10～12月最低(57%);基于半分析算法的溶解有机物浓度卫星遥感反演精度较高(误差约为12%),而卫星标准叶绿素a浓度产品则存在低值区高估、高值区低估的问题(相对误差为82%～112%);初级生产力遥感产品存在明显不确定性,叶绿素a浓度及其垂向分布、藻类光合作用参数等是主要的不确定性来源。(3)提升北冰洋水色遥感观测能力需突破以下关键科学技术问题:(1)高纬度海域卫星水色遥感资料的高精度处理方法;(2)基于北冰洋水体光学特性的高精度区域性水色反演模型;(3)多星协同的北冰洋水色观测技术;(4)协同卫星遥感与无人移动观测的北冰洋环境监测技术;(5)北冰洋海洋光学性质的参数化模型构建。     

HY1C/1D海表温度对Terra/Aqua产品的可替代性分析

通过卫星遥感获取的海表温度（SST）产品已经成为海洋和大气研究中的重要数据源,我国海洋水色遥感卫星（HY1C和HY1D）的海洋水色水温扫描仪（COCTS）具有两个热红外通道,可反演全球SST遥感产品。对比Terra和Aqua卫星的中分辨率成像光谱仪（MODIS）的SST产品,分析COCTS海表温度产品对MODIS相应产品的可替代性。比较了两种卫星的全球SST单日和月平均融合产品的图像空间结构,分析了匹配像元SST值的离散度,统计了HY1C/1D的误差结果,讨论了HY1C与HY1D产品的一致性、不同质量控制方案对SST产品影响以及遥感产品质量对昼夜SST变化研究影响等问题。结果表明,以2020年6月SST(Terra)为真值,HY1C白天SST的单日全球遥感产品的平均偏差、绝对偏差、均方根误差和相关系数分别为0.04℃、0.60℃、0.78℃和0.98,夜晚SST的单日全球遥感产品的平均偏差、绝对偏差、均方根误差和相关系数分别为-0.16℃、0.78℃、0.95℃和0.86。以2020年6月SST(Aqua)为真值,HY1D白天SST的单日全球遥感产品的平均偏差、绝对偏差、均方根误差和相...     

基于GF-4卫星的杭州湾悬浮泥沙浓度遥感监测研究

悬浮泥沙作为重要水质参数，其分布和动态变化对河口及近岸的生态、环境、物质循环等都具有深远的影响。我国静止轨道高分四号(GF-4)卫星数据具有高时间和高空间分辨率的观测优势，在水色遥感上具有重大应用潜力。为探究GF-4卫星对悬浮泥沙浓度的监测能力，本文以杭州湾为研究区，构建反演模型，利用静止海洋水色成像仪进行交叉验证。结果表明，以GF-4卫星第5和第4波段遥感反射率的比值作为遥感因子建立的反演模型精度较高，决定系数为0.92，均方根误差为223.2 mg/L，平均相对误差为17.2%。交叉验证结果显示，GF-4卫星作为一种新的遥感数据源，在低浓度区与静止海洋水色成像仪反演悬浮泥沙浓度分布相似，但在高浓度区的差异随浓度增高而增大，总体可满足中国大部分海区的监测需求。     

"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。     

太阳反射光对海洋水色卫星遥感的影响研究

海洋水色卫星遥感的关键是水色图像资料的利用率。受到太阳反射光的影响使图像饱和是水色卫星图像的主要噪声之一。笔者首先论述了卫星海洋水色遥感中到达水色扫描仪的太阳反射光（即太阳耀光）的辐射量计算模式；然后介绍了产生太阳耀光模拟图像的全过程，并对我国FY－1B、美国的SeaSTAR和台湾省的ROCSAT－1号卫星作了全轨道下的太阳耀光模拟图像；最后，讨论了影响太阳耀光的主要因素，同时提出了减小太阳耀光提高海洋水色卫星遥感图像利用率的建议。     

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。     

利用环境一号卫星热红外影像反演渤海海表温度

针对环境卫星热红外遥感影像,结合美国环境预报中心(NCEP)再分析数据,运用覃志豪单窗算法(MW),修订了该算法的主要参数计算公式,建立了反演海洋表面温度的流程.利用2009年10月4日渤海上空的热红外遥感影像进行反演试验,同时对比反演结果和美国中等分辨率成像光谱仪(MODIS)的海表温度产品(MOD28)之间的差异....     

福建围填海及其对海洋环境影响的遥感初探

把遥感技术应用于海岸带现状的动态研究和遥感海洋环境反演是当前遥感应用的热点之一。文章主要利用美国资源卫星专题扫描仪(thematic mapper,TM)遥感影像研究福建围填海状况及大陆海岸线的变化,通过ENVI、ArcGIS软件对研究区遥感影像进行处理,实现海岸线的自动提取、土地分类,以监测福建围填海的动态变化。通过相同季节的中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)遥感影像反演福建海域海水表层温度及叶绿素浓度等海洋参数来了解围填海对海洋环境的可能影响。     

基于VGPM的中国近海净初级生产力的时空变化研究

海洋初级生产力对影响全球碳循环有显著作用,在一定程度上控制着海–气界面CO2的交换,是全球气候变化中的重要课题。随着科学技术的发展,卫星遥感资料已经被广泛地应用于海洋初级生产力研究,文章利用中等分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星遥感传感器资料(2003—2014年)分析我国近海海域海洋净初级生产力在近十几年的月度、季度、年度变化趋势,以期对相关研究提供参考。     

基于数据挖掘的GF-1 遥感影像绿潮自适应阈值分区智能检测方法研究

由于受到云雾的影响，可见光影像能够高效用于绿潮检测的数据源较为有限，特别是云覆盖较为严重的可见光影像，基本无法用于检测绿潮。即使影像数据是在薄云、薄雾、无云覆盖的情况下获取的，由于其光谱反射值存在较大差异，依然很难采用同一阈值进行绿潮检测。基于此，为了提高可见光影像的利用率，实现不同云覆盖情况下，绿潮的高精度自适应阈值的自动检测，本文以GF-1影像为数据源，首先采用K-means聚类和C4.5决策树方法实现影像云覆盖情况的自动识别；其次，选取大量不同云覆盖情况下子图像样本（每个子图像样本中均包含绿潮和海水两类），分析得出不同云覆盖情况下绿潮和海水的区分阈值y与影像光谱差x=band_nir-band_red之间所具有的线性关系；然后，利用分析得出的线性关系提出一种适用于GF-1影像的绿潮分区自适应阈值自动检测方法。最后，为验证提出方法的有效性，分别采用NDVI方法、EVI方法和本文提出的自适应阈值自动检测方法进行绿潮提取实验。实验结果表明，对于GF-1卫星遥感数据，本文提出的绿潮自适应阈值分区自动检测方法明显优于传统的NDVI和EVI检测方法，不仅提高了绿潮的监测精度，而且实现了绿潮提取的全自动化。     

Validation and Improvement of Satellite-Derived Surface Solar Radiation over the Northwestern Pacific Ocean

The purpose of this study is to validate and improve satellite-derived downward surface shortwave radiation (DSSR) over the northwestern Pacific Ocean using abundant in situ data. The DSSR derivation model used here assumes that the reduction of solar radiation by clouds is proportional to the product of satellite-measured albedo and a cloud attenuation coefficient. DSSR is calculated from Geostationary Meteorological Satellite-5/Visible Infrared Spin-Scan Radiometer data in 0.05° × 0.05° grids. The authors first compare the satellite DSSR derived with a cloud attenuation coefficient table determined in past research with in situ values. Although the hourly satellite DSSR agrees well with land in situ values in Japan, it has a bias of +13∼+34 W/m² over the ocean and the bias is especially large in the low latitudes. The authors then improve the coefficient table using the ocean in situ data. Usage of the new table successfully reduces the bias of the satellite DSSR over the ocean. The cloud attenuation coefficient for low-albedo cases over the ocean needs to be larger in the low latitudes than past research has indicated. Daily and hourly DSSR can be evaluated from the satellite data with RMS errors of 11–14% and 30–33%, respectively, over a wide region of the ocean by this model. It is also shown that the cloud attenuation coefficient over land needs to be smaller than over the ocean because the effect of the radiation reflected by the land surface cannot be ignored.     

基于MODIS数据的黄渤海海域云检测方法及其应用研究

在处理MODIS数据、业务化监测黄渤海海冰过程中,云检测是重要内容之一,其结果直接影响海冰信息反演的精度。为了减少云在海冰监测过程中的影响,本文针对冬季黄渤海海域的特点,采用多波段阈值云检测算法对云进行检测,并用IDL语言图像处理技术实现该算法。在研究过程中,本文采用C#语言,借助ArcGIS Engine组件,将云检测算法与地理信息系统二次开发技术有机结合,实现了云检测过程的全自动化和可视化,提高了MODIS数据的处理效率。实验表明,该方法具有较高的云检测精度,检测效果理想,并为海冰监测过程的全自动化与可视化研究奠定了基础。     

2001—2017年北极秋季低云变化及其可能原因

本文通过对2001—2017年秋季北极低云的多源数据的分析,展示了本世纪以来北极秋季低云的变化,并为其变化提供了一个新的可能的解释。卫星和再分析数据表明,秋季北极有冰海面低云存在减少的趋势,且在北极边缘海区表现为950 hPa(约500 m)以下近地面云显著减少。本文研究表明,在有冰海面上,低云减少的趋势与背景大气增暖导致的大气相对湿度降低有关,这一关系在80°N以北的北极中央区更明显。而在北极边缘海区,气旋活动对云的影响更重要。在有冰海面,气旋与低云的长期变化趋势相反,两者的年际变化呈负相关关系。利用自组织映射(SOM,Self-Organizing Map)对所有气旋日垂直运动和云分布进行了初步分析,结果表明:在无冰海面和有冰海面由于气旋垂直运动及背景(无气旋日)云分布的差异,气旋对云的影响存在差异。气旋在有冰海面导致低云减少为主,而在无冰海面导致低云增加为主。     

FY-4A卫星海域云图图像增强融合方法研究

FY-4A卫星是我国目前最先进的气象卫星,为缓解光照对其可见光和红外云图影响,增强图像质量和显示细节,通过分析中央气象台发布的FY-4A卫星云图中可见光和红外云图资料,指出云图可见光和红外云图存在极强互补性的特征,提出一种基于灰度均值的自适应非线性Gamma图像增强融合方法。仿真实验结果指出利用本文方法得到的融合云图拥有显示云的更多细节和识别云层云类的特点。该方法有效性的验证,为21世纪海上丝绸之路气象预报保障提供了新的云图识别处理技术。     

海洋环境云计算安全防护支撑体系的研究与构建

随着云计算技术及理念的深入发展和应用,云安全越来越成为安全业界关注的重点。为有效保障云计算应用的安全,本文在海洋云计算与云服务这种特殊的体系结构中引入了安全机制,并结合云计算应用特点,在采取信息系统基本安全防护技术的基础上,通过进一步集成数据加密、VPN、身份认证、安全存储等安全技术手段,构建了适用于海洋环境信息云计算应用的安全防护体系。     

径向基函数网络在云检测中的应用

作者提出一种应用径向基函数网络 (RBF)的云检测方法。此方法要求晴空海域与有云海域均以一定数量的基函数来表征 ,两种基函数可组成一个径向基函数网络。使用欧空局沿轨道扫描辐射计 (ERS- 1/ ATSR)资料对径向基函数网络在云检测中的性能作了验证 ,重点研究网络结构的复杂度对分类结果的影响 ,并与人眼的目视解译作比较 ,结果表明径向基函数网络在云检测中性能良好。     

Cloud Detection from the Himawari-8 Satellite Data Using a Convolutional Neural Network

Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics - The methodology of cloud detection from the data of the Himawari-8 geostationary satellite using a convolutional neural network is considered. The model...     

遥感图像薄云滤波增强

针对遥感图像地学应用中的云层覆盖问题,首先介绍了遥感图像去云处理的一般方法,然后重点研究了薄云覆盖图像的滤波增强技术和实现方法。在阐述传统的同态滤波算法的基础上,将高频增强滤波算法引入薄云区遥感图像增强处理中。试验表明,这两种方法均可取得良好的增强效果。