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。     

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。     

海洋水色卫星的辐射模拟图像研究

海洋水色卫星主要用于海洋水色因子,即叶绿素、悬浮泥沙和黄色物质的定量探测。卫星上水色扫描仪所接收到的辐射能量绝大部分来自大气的干扰,而来自海面的甚低,约为3%～15%,在卫星水色遗感系统中如轨道参数等稍有不当,就可能导致整个卫星工程的失败,因此在卫星发射前必须仿真卫星入轨后的辐射模拟图像研究,以便预测卫星图像质量、评价卫星水色资料的利用率和覆盖率。在一定的卫星轨道参数、水色扫描仪参数、大气和海洋水体的环境参数下,利用大气、水汽和水体的辐射传递方程,可以模拟出瑞利散射、气溶胶散射、太阳耀光和水的出射等四大辐射成分的图像和水色扫描仪接收到的总辐射图像。本文详细地论述了海洋水色卫星辐射模拟仿真的机理和模式,然后讨论产生模拟图像的方法和过程,并应用于我国FY-1B卫星、美国的SeaStar卫星和台湾省的ROCSAT-1号卫星的辐射模拟图像研究。通过这三颗卫星的全轨道模似图像的辐射特征分析,发现太阳耀斑是影响水色卫星图像质量的关键因素,因而本文进一步研究了与太阳耀斑相关的轨道和环境多数,最后提出了提高水色卫星图像质量和利用率的建议。     

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     

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     

西威佛斯海洋水色研究计划概述

１９９５年春，美国国家宇航局将发射一颗携带宽视场海洋观测传感器的海洋卫星。宽视场海洋观测传感器是继工作了七年多，于１９８５年停止发送资料的Ｎｉｍｂｕｓ－７海岸带水色扫描仪之后的第一个星载海洋水色传感器，不像作为概念验证性实验的海岸带水色扫描仪那样，宽视场海洋观测传感器被设计用来提供充分精确的光合色素浓度资料以进行海洋初级生产力和生物地球化学定理研究。宽视场海洋观测传感器将常规地每二日一次提供全球复     

西威佛斯海洋水色研究计划概述

１９９５年春，美国国家宇航局（ＮＡＳＡ）将发射一颗携带宽视场海洋观测传感器（ＳｅａＷｉＦＳ）的海洋卫星（Ｓｅａｓｔａｒ）．宽视场海洋观测传感器是继工作了七年多，于１９８５年停止发送资料的Ｎｉｍｂｕｓ－７海岸带水色扫描仪（ＣＺＺ）之后的第一个星载海洋水色传感器，不像作为概念验证性实验的海岸带水色扫描仪那样，宽视场海洋观测传感器被设计用来提供充分精确的光合色素浓度资料以进行海洋初级生产力和生物地球化学定量研究［４］。宽视场海洋观测传感器将常规地每二日一次提供全球复盖资料。美国国家宇航局空间科学应用署（ＡＳＳＡ）和哥达德空间飞行中心（ＧＳＦＣ）为了发展、管理海洋水色研究资料系统而制定了宽视场海洋观测传感器计划，这个系统能有效地收集、处理、校正、检验、存档以及发布由宽视场海洋观测传感器接收到的资料。本文主要介绍了宽视场海洋观测传感器计划的目的意义，研究内容以及其他概况［２，３］。     

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。     

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。     

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。     

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。     

海洋一号D卫星捕捉到南极火山喷发

海洋一号C卫星和D卫星(HY-1C、HY-1D)是我国首次形成的上、下午组网业务化观测的海洋水色卫星,分别于2018年9月7日和2020年6月11日发射。HY-1C和HY-1D卫星均搭载了海洋水色水温扫描仪、海岸带成像仪(CZI)、紫外成像仪、星上定标光谱仪和船舶监测系统,很好地满足了海洋水色水温、海岸带和海洋灾害与环境监测需求,同时可服务于自然资源调查、环境生态、应急减灾、气象、农业和水利等行业。     

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。     

海洋遥感应用研究现状及展望

从２０世纪７０年代始至今，海洋遥感经历了从探索实验、实验研究到应用研究和业务使用的过程。１９７０～１９７８年主要利用载人飞船搭载实验和利用气象卫星、陆地卫星探测海洋；１９７８～１９８５年主要是对美国发射的海洋卫星（Ｓｅａｓａｔ）和搭载海岸带水色扫描仪（ＣＺＣＳ）的雨云卫星７号（Ｎｉｍｂｕｓ－７）进行实验研究；１９８５年至今为应用研究和业务使用，期间世界上相继发射了多颗海洋卫星，特别是２０世纪最后５年出现了各国竞相发射海洋水色卫星的热潮，已发射和计划发射的卫星见表ｌ。我国也计划在２００１年发射我国…     

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。     

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。     

海水现场水色色度及渤海水域水色色度分析

叙述了目前海水现场水色测量的弊端 ,指出数字化海洋水色的潜在应用价值 ;根据色度学及色度学的三原色基本理论 ,确定海洋现场水色的色度要素 ,使海洋现场水色标号统一为物理学中严格的颜色物理量。结合 1 996年渤海水域光谱反射测量 ,对渤海水域 4个典型站位的反射光谱做了水色色度分析 ,并进行了 2种测量方法的比较     

我国海洋卫星地面接收站已成功接收、处理和分发美国海洋水色卫星资料

1997年8月1日美国成功地发射Sea Star卫星,该卫星安装了一台宽视场海洋水色观测仪,2～3天覆盖全球一次,波段范围412～865m,分为8个波段,扫描角±58.3°,资料的信噪比高、探测灵敏度好,是当今国际上最先进的海洋可见光遥感器.