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。     

海洋遥感卫星发展历程与趋势展望

海洋是对地观测卫星的重要领域,在对地观测卫星中就具有专门用于海洋观测的海洋遥感卫星。海洋遥感卫星是一种利用所搭载的遥感器对海面进行光学或微波探测来获取有关海洋水色和海洋动力环境信息的卫星。海洋卫星有效弥补了传统海洋观测手段的不足,基于多种遥感器连续对海洋的观测,使人类极大的加深了对海洋的认识,在海洋灾害的防灾减灾、资源开发、海洋维权、海洋生态和环境保护等诸多领域发挥着重要作用。本文在详细梳理西方主要航天大国海洋遥感卫星(包括了对地观测卫星中具有海洋观测功能的卫星)的发展历程,在此基础上对未来海洋遥感卫星的发展趋势进行了论述,可为我国海洋遥感卫星的发展提供技术发展参考。     

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:     

中国卫星海洋观测系统及其传感器(1988—2025)

全面收集1988—2025年中国地球观测卫星(和飞船)计划,包括历史的、运行中的和列入未来计划的。详细介绍风云卫星系列(FY-n)、海洋卫星系列(HY-n)、资源卫星系列(ZY-n)、环境卫星系列(HJ-n)、中国遥感卫星系列(CRS-n)、灾害监测星座/北京小卫星(DMC/BJ-1)、神舟飞船系列(SZ-n)和天宫空间站系列(TG-n)等8个卫星(和飞船、空间站)系列。这些卫星(和飞船、空间站)系列都提供对海洋的观测,从而构成中国卫星海洋观测系统。按装载的传感器分类,进而给出中国的海色、海表温度、海面高度、海面风场和合成孔径雷达(SAR)卫星观测系统。对中国海洋观测卫星与国际海洋观测卫星装载的传感器性能作了比较和讨论,指出差距。列出目前在轨运行的中国海洋卫星观测系统38个传感器及其类似的国外卫星传感器。     

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。     

快速发展的日本海洋遥感技术

日本是世界海洋大国,海洋探测技术,特别是海洋遥感技术发达。海洋观测已从空间、海面和水下构成了对海洋的立体探测系统。卫星遥感主要探测海面风、海流、海洋水色、光学特性及海冰等。     

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。     

完善海洋遥感理论 发展海洋遥感技术——评《星载合成孔径雷达海洋遥感导论》

正合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为一种主动式微波侧视成像雷达,具备全天时、全天候、高分辨率、宽刈幅成像的优势,是可见光、红外传感器及其他微波传感器所不具备的。自美国于1978年发射第一颗海洋遥感卫星SEASAT以来,SAR海洋遥感理论、SAR海洋遥感探测技术与应用研究始终是海洋学研究的热点问题之一。20世纪90年代,航天飞机成像雷达以及X波段SAR(SIR-C/X-SAR)运行之后,多波段、多极化、多入射角和多观测模式成为SAR海洋遥感研究的主流发展方向。SAR遥感图像     

1985年空间海洋学的状况和展望

1984年海洋学工程的主要措施是在空间建立海洋观察站。新的海军遥控海洋测向系统卫星(NROSS)和欧洲空间站的地球资源卫星(ERS—Ⅰ)已得到政府的批准,列入了预算项目,开展了利用卫星调查内容的计划和操作运行的计划。NROSS 的传感器有用于风的 NASA(国家航空和航天局)的传播计量器;用于水面温度,冰的性质和海冰边端的微波无线     

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］。     

一种实用的二类水体Sea WiFS资料大气校正方法

SeaWiFS是美国NASA于1997年8月发射的“海视宽视野传感器”(sea-viewing wide-field-of-viewsensor,简称SeaWiFS[1]),专门用于海洋水色遥感,代表了当今水色遥感的最高水平.SeaWiFS提供了8个波段的辐射值(412,443,490,510,555,670,765,865nm),1～6波段波带宽度为20nm,7和8波段波带宽度为40nm.     

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     

海洋二所无偿发送卫星观测资料

国家海洋局海洋二所免费接收处理美国水色卫星宽视场海洋水色观测资料(SedWiFS)成功后,开始无偿向国内各有关用户发送资料。此前,在我国第一期美国水色卫星宽视场海洋水色观测资料应用培训班上,该所已向来自中科院、国家教委、中央气象局、水利部、国家海洋局等10个部委局和地     

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…     

SAR卫星组网观测技术与海洋应用研究进展

SAR卫星的组网观测,较之于单卫星工作方式,不仅能够提高观测频率,还能挖掘SAR的多模式探测能力。本文介绍了SAR卫星组网的遥感观测技术发展现状,并总结了基于卫星组网的海洋动力环境监测和海上目标监测研究进展。在海洋动力环境遥感监测方面,多SAR卫星联合获得的同步数据能够互为补充,提高海洋动力环境信息的探测精度;在海上目标遥感监测方面,多卫星联合能够实现从传统的单星目标检测到跟踪的跨越,提高海上动态目标的跟踪监测能力。     

MERIS遥感数据特性及应用

中等分辨率成像频谱仪(M ER IS)是搭载于由欧洲空间局(ESA)发射的迄今为止最大的综合性环境卫星ENV ISAT-1上的主要传感器,由法国和荷兰共同研制,是目前水色传感器中最有优势的传感器之一。文中主要介绍了M ER IS遥感数据的特点,与M OD IS、SeaW IFS传感器相比,M ER IS在波段设置与辐射灵敏度等方面都有较大的优势,更适合于海洋水色的应用。针对M ER IS的波段设置,重点介绍了M ER IS数据在海洋水色的应用范围与应用原理,并简要介绍其在大气与陆地上的应用。     

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...     

基于Aquarius 卫星数据的孟加拉湾海表盐度分析

海洋表面盐度(Sea Surface Salinity,SSS)是海洋的重要物理和化学参量,SSS的时空分布与全球大洋环流和水汽循环密切相关。本文基于美国国家航空航天局(NASA)发射的Aquarius卫星3 a的SSS遥感数据,给出了孟加拉湾及其附近海域海表盐度的空间分布特征,并重点分析了影响孟加拉湾海表盐度变化的可能因素。研究结果从一个侧面说明了利用Aquarius卫星遥感观测海洋大尺度盐度变化的可行性。     

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。     

海洋水色卫星星上定标技术综述

在轨水色卫星进行星上定标可以确定遥感器的探测值与入瞳辐亮度间的准确对应关系,是后续其他遥感器定标工作的基础,对这一技术的研究已经引起了越来越多的关注。文中结合海洋水色卫星的发展历程,介绍了星上定标的3种不同方式及其原理、优势与不足,重点对目前比较完善的太阳辐射定标原理,以及定标源能量的引入及其在光学系统中的传递的定标流程进行了详细研究。并对星上光谱定标的原理与流程进行了介绍,分析了星上定标的不确定度来源,提出了对未来海洋水色卫星星上定标方案的建议。