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。     

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。     

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     

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.     

我国第一颗海洋卫星HY-1A的应用潜力研究

继美国1997年发射专用的海洋水色卫星"海星"号(SeaStar)后,2002年5月15日我国成功地发射了专门海洋水色卫星HY-1A.首先概要地介绍了HY-1A卫星的性能和特点;其次运用辐射模拟仿真得到的综合信噪比这一概念从理论上评价了HY-1A卫星资料的利用率,同时利用接收到的HY-1A卫星资料,通过与美国海洋水色卫星资料的比较,评价了测量精度;最后从海洋水色、水温等海洋要素的反演结果讨论了HY-1A卫星资料的应用潜力.研究结果表明,我国的第一颗海洋卫星将在海洋环境监测、海洋资源的管理、保护和开发以及国家权益等方面将有很大的应用潜力,并提出了改进建议.     

海洋卫星资料的地理定位及相关几何参数算法研究

卫星原始遥感图像的应用都需要几何校正,即对遥感图像中的每个像元点都必须进行地理经纬度的定位、太阳及扫描仪的高度角和方位角的计算.通常由已知足够数量的地面控制点或近似的插值法来实现.对于广阔的海洋,很难找到地面控制点,因此以卫星的轨道参数和扫描仪的视场角等参数为基础,研究一套较完整的地理定位法和相关的几何参数法,大大地简化了现有几何校正的方法.经过美国海岸带水色扫描仪资料(CZCS)、甚高分辨率辐射计(AVHRR)和我国风云一号气象卫星资料(FY-1B)反演验证和局部区域的实际地面点对比表明,地理定位精度——纬度RMS为0.0001°,经度RMS为0.0005°,太阳的高度角和方位角的RMS为0.0007°,完全可以满足气象和海洋等环境卫星及陆地资源卫星MSS等资料几何精校正的要求,同时可作为TMT和SPOT的粗几何校正.该算法不仅适用于升轨的卫星,而且也适用于降轨的卫星,同时还适用于前、后向倾斜和垂直等三种扫描状态的图像.     

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。     

离水辐射非朗伯特性的Monte Carlo模拟及分析

水体光场的非朗伯特性(二向性)是目前水色反演算法中的误差因素之一。随着新一代高精度水色遥感器的发射,原来的许多次要因素已变得不可忽略。为研究水体光场的非朗伯特性,首先建立了一个三维MonteCarlo海洋光学模型,并利用国际上提出的7个海洋光学标准问题中的4个对模型的正确性进行了检验;在此基础上,模拟了不同太阳天顶角、体成分等参数对离水辐射率的方向特性的影响。模拟结果表明,在一定的遥感器-太阳-像元几何条件下,同一水体的光场二向性带来的离水辐射率变化可能大于已有的业务化水色大气修正算法反演高水辐射率的误差。模拟结果对水色遥感中正确进行现场数据获取及遥感与地面数据比对有一定的意义。     

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。     

HY-1卫星水色扫描仪的辐射定标与真实性检验

主要阐述HY－1卫星10波段水色扫描仪辐射定标与真实性检验的基本原理和关键参数的测量方法，简要介绍已开展的工作，并对2类水体测量方法提出几点建议。     

HY-1C卫星影像中太阳耀斑区域的预测技术研究

对卫星影像太阳耀斑区域的预测是保障船-星同步观测有效实施的基础性工作。本文在对HY-1C卫星影像各像元观测几何分析的基础上,简化构建卫星影像各像元的网格化模型,介绍了利用卫星轨道报估算的卫星-太阳-像元位置的观测几何,进而估算卫星影像中太阳耀斑区域的技术方法。经与HY-1C实际卫星影像的应用比对,表明本文预测的像元位置、太阳位置以及卫星观测天底角/方位角均与实际影像数据具有很好的重合度,预测的太阳耀斑区域与实际影像耀斑掩码区重合度良好,验证了该方法能够预测影像中太阳耀斑区域,保障船-星同步观测的能力。     

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     

台湾海峡MERIS数据大气校正研究

根据MERIS(Medium Resolution Imaging Spectrometer,中等分辨率成像光谱仪)L1B产品特点,以台湾海峡为研究区域,开展MERIS数据大气校正研究。在阐述水色遥感数据大气校正原理的基础上,首先进行水体像元提取和辅助参数空间内插,获取大气校正所需的数据集。接着进行耀斑反射率计算和校正并利用加倍法精确计算瑞利散射。最后针对台湾海峡水体为清洁到轻度浑浊,提出先区分水体类别,再分别利用epsilon指数外推法进行一类水体气溶胶散射计算,和利用神经网络法计算二类水体离水反射率即ρw的方法。对大气校正的结果进行ρw负值像元数统计和光谱分析表明,该方法不仅降低ρw为负值的像元数,而且使大气校正后水体的光谱曲线同现场数据保持较好的一致性。     

“HY—1A”卫星海洋水色扫描仪像旋转图像校正处理

"海洋1"号("HY—1A")卫星海洋水色扫描仪由于K镜的失效而出现了像旋现象,对获得的卫星图像质量产生直接影响。基于光学反射矢量理论,分析了多元探测器并行扫描方式下45°扫描镜加K镜的扫描轨迹特征,利用图像之间的相关性,首先自动寻找K镜停转的准确角度,然后根据K镜的停转角度与多元并扫理论对像旋图像进行了校正处理,获得了可用的校正图像。     

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。     

我国海区SeaWiFS资料大气校正

利用光谱辐射传输理论，结合海上同步实测资料，开发出我国海区SeaWiFS资料大气校正模型。经卫星资料处理结果比对，本模型在一类水体，基本消除了412nm和443nm波段离水辐射率小于0的现象；在二类水体，利用临近一类水体的大气条件进行了有效的大气校正；同时建立了670nm,765nm,865nm波段的大气校正模型，这三个面适用于高浓度悬浮泥沙的信息提取。本模型用于处理我国海区的SeaWiFS资料比美国NASA模型更适合我国海区特定的大气和海洋环境，为SeaWiFS资料海洋水色信息提取和我国海洋一号（HY－1）及风云一号（FY－1C）卫星资料的大气校正研究提供了技术基础。     

HY-1C/D卫星中国海洋水色水温扫描仪几何定位方法

海洋一号C/D（HY-1C/D）卫星中国海洋水色水温扫描仪（Chinese Ocean Color and Temperature Scanner,COCTS）主要用于探测海洋水色、水温等要素,这些要素需要经过卫星资料处理才能获取,而几何定位是预处理的核心,直接影响这些要素的质量。COCTS具有114°视场角和四元逐点摆扫的特征,据此研究出一套完整的几何定位方法。从0级数据中提取卫星星历,利用插值法从中获取采样时间对应的卫星位置和速度,进而得到轨道（ORB）坐标系到地心旋转（ECR）坐标系的转换矩阵。基于四元逐点摆扫的特征,中心视矢量分别绕X轴、Y轴旋转相应角度,获得扫描行各采样点ORB视矢量,建立视矢量与地球交叉点关系模型,从而对根据波段数据绘制的遥感图像进行地理定位。本文使用插值法替代了传统需要6个轨道根数来计算卫星位置的复杂方法,同时直接计算ORB到ECR的转换矩阵,而不采用传统的两步转换方法。经过多组数据计算及定性定量验证,HY-1C/D COCTS几何定位结果一致;采样像元尺度效应导致从星下点到两侧边缘、从赤道到两极,误差逐渐增大,约在两个像元内。该方法满足一定的定位精度要求,可以用于COCTS的几何定位。     

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。     

海洋二所接收处理美国水色卫星资料成功

1998年10月21日,由龚惠兴、童庆禧院士等组成的专家组通过了国家海洋局第二海洋研究所潘德炉研究员领衔,会同国内六家研究单位的专家共同完成的我国免费接收处理美国“海星”号海洋水色卫星宽视场海洋水色观测资料的卫星     

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...