中日韩海洋水色卫星计划对比分析

21世纪以来,围绕海洋资源开发、海洋环境安全和海洋权益维护,国际上开展了新一轮的海洋竞争,所有这些竞争都离不开对海洋环境的认知,卫星海洋遥感作为世界各国提升海洋环境认知能力的重要高新技术手段,日益得到各国的重视。海洋水色卫星遥感是重要的海洋探测技术,它通过卫星平台上的探测器对海洋表面的水色进行探测,反演出海洋水体中的叶绿素浓度、泥沙含量及黄色物质浓度,进而得到其他相关信息。文章在概要介绍中日韩三国海洋水色卫星发展历程及性能的基础上,对中日韩三国的海洋水色卫星计划及其应用进行了初步的对比分析,基于参考文献对其异同点进行了阐述与评价,从发展思路与发展方式等角度提出了针对我国未来海洋水色卫星计划发展的建议与启示。     

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。     

海洋水色卫星与水色遥感发展趋势

海洋水色卫星通过海洋水色遥感器探测浮游生物色素、悬浮泥沙和溶解有机物等海洋水色主要参数,从中提取海洋初级生产力、水团、流系、锋面、涡漩、上升流、沿岸水质、海洋渔场状况等海洋环境信息,基本可以满足海洋开发和全球环境研究的大部分需要。 1 频繁的国际海洋水色卫星发射 据不完全的统计,从1995年至2001年,各国已发射和计划发射的用于海洋水色探测的卫星有10余颗。现已知列入发射计划的有:     

海洋水色遥感元数据及其系统设计

在参考国内外元数据标准的基础上,提出了一个海洋水色遥感元数据框架,可以用来对海洋水色遥感数据进行描述、组织、存储和管理;在此基础上,利用XML Schema对此元数据框架进行描述,从而可以用于规范海洋水色遥感元数据。其次,从元数据的访问接口、存储系统及其安全体系结构方面设计元数据系统,实现对海洋水色遥感元数据的有效存储和管理。最后,对海洋水色遥感元数据系统进行功能和性能评价。     

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,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。     

海洋水色卫星遥感器特性参数探讨

为了评价海洋水色卫星遥感器特性参数的优劣，确定仪器的计量特性及其使用价值，准确的理解和科学的定义仪器的特性参数是非常重要的。作者曾有幸参加了海洋水色卫星的立项论证工作，本文就作者的一些工作体会，对海洋水色卫星遥感器的特性参数作初步探讨。     

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%.     

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。     

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。     

红外和水色遥感资料同化研究设想

本文指出卫星红外及水色遥感资料同化研究，需要建立在中尺度分辨力大洋热力动力准地转运动与上混合层运动耦合数值模式的基础上，利用该耦合模式可进一步研究中尺度温度结构及相应运动场的形成、演化和统计特征，使该模式具有温度场预报应用的价值，并得到诸如叶绿素、悬浮泥沙等水色要素在空间场的分布，且使温度场和水色要素场与动力环境相协调。该项研究对卫星海洋学发展有深刻的理论意义和潜在应用前景。     

红外和水色遥感资料同化研究设想

本文指出卫星红外及水色遥感资料同化研究，需要建立在中尺度分辨力大洋热力动力准地转运动与上混合层运动耦合数值模式的基础上，利用该耦合模式可进一步研究中尺度温度结构及相应运动场的形成、演化和统计特征，使该模式具有温度场预报应用的价值，并得到诸如叶绿素、悬浮泥沙等水色要素在空间场的分布，且使温度场和水色要素场与动力环境相协调。该项研究对卫星海洋学发展有深刻的理论意义和潜在应用前景。     

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义的太阳反射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 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     

海洋水色卫星遥感二类水体反演算法的国际研究进展

根据国际海洋水色卫星的研究发展与应用现状，回顾了国际海洋水色卫星遥感二类水体现有反演算法的基本原理和存在的优缺点，以及提高反演精度需要的技巧。指出二类水体反演算法相对一类水体算法的复杂性，要建立全球通用的反演算法还要继续研究更好的光学模型，使得各种反演算法具有实验室之外的实验应用价值。     

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。     

中国FY-1B卫星海洋通道应用于水色遥感的潜力研究

1990年9月3日,中国成功地发射了第2颗“风云1号”气象卫星FY-1B.当时,正好中方科学家在德国研技部GKSS研究中心,参加中德海洋水色遥感合作研究.FY-1B上的海洋通道引起了中德双方科学家的浓厚兴趣,立即从事FY-1B的图像处理,应用于海洋水色遥感潜力研究.通过一系列FY-1B模拟数字条辐图像和在德国实际接收到的图像,评价了FY-1B卫星所安装的高分辨率扫描辐射机(VHRSR)的两个海洋通道(480～530和530～580nm)图像的利用率和辐射分辨率;研究表明,VHRSR的波段配置科学地结合了气象和海洋两者的应用.两海洋通道资料可以有效地应用于海洋沿岸水体的悬浮泥沙浓度和大洋水体的叶绿素a浓度的测量.为了今后中国气象卫星上加海洋通道获得更佳应用效果,本文最后提出了一些新建议.     

海洋颗粒有机碳浓度水色遥感研究进展

颗粒有机碳(POC)是海洋碳循环研究的一个重要参数,采用水色遥感技术反演颗粒有机碳浓度为大时空尺度监测海洋碳循环过程提供了重要手段。从基础数据采集入手,简要总结了当前颗粒有机碳样品采样方法及误差影响因素;针对颗粒有机碳水色遥感的国内外研究进展进行了综述,深入分析了POC与生物光学参数之间的关系,对在此基础上建立起来的多种POC水色反演算法进行了归纳和分类比较;简要总结了POC水色反演在多时空尺度监测海洋生态环境中的应用。最后指出了我国海区POC水色遥感研究还存在的问题,对今后的研究工作进行了展望。     

水下光谱辐射测量技术

海水中的叶绿素、泥沙、黄色物质等及其含量直接影响海水的光谱特性。此外，海洋水色遥感算法的建立及验证也离不开现场相关光学参数的测量，准确的海水现场光谱辐射测量，是提高海洋水色定量化遥感精度的重要环节。文章通过开展水下光谱辐射测量方法的讨论、仪器总体方案的设计及相应的试验的结果分析，提出了有关水下光谱辐射测量仪器构成的一些想法。     

中国FY－1B卫星海洋通道应用于水色遥感的潜力研究

１９９０年９月３日，中国成功地发射了第２颗“风云１号”气象卫星ＦＹ－１Ｂ。当时，正好中方科学家在德国研技部ＧＫＳＳ研究中心，参加中德海洋水色遥感合作研究。ＦＹ－１Ｂ上的海洋通道引起了中德双方科学家的浓厚兴趣，立即从事ＦＹ－１Ｂ的图像处理，应用于海洋水色遥感潜力研究。通过一系列ＦＹ－１Ｂ模拟数字条辐图像和在德国实际接收到的图像，评价了ＦＹ－１Ｂ卫星所安装的高分辨率扫描辐射机（ＶＨＲＳＲ）的两个海洋通道（４８０～５３０和５３０～５８０ｎｍ）图像的利用率和辐射分辨率；研究表明，ＶＨＲＳＲ的波段配置科学地结合了气象和海洋两者的应用。两海洋通道资料可以有效地应用于海洋沿岸水体的悬浮泥沙浓度和大洋水体的叶绿素ａ浓度的测量。为了今后中国气象卫星上加海洋通道获得更佳应用效果，本文最后提出了一些新建议。     

我国获得美国海星号卫星资料免费接收权

我国获得美国海星号卫星资料免费接收权海洋水色遥感是利用航天或航空传感器上对海洋水色敏感的电磁波来监测海水叶绿素浓度、悬浮泥沙浓度以及海水污染浓度等海洋水色因子，用以评估海洋初级生产力、河口海岸泥沙运输量及过程、海水有害物质含量以及污染源和污染范围，进...