我国“海洋1”号卫星(HY-1)CCD图像数据定量化条带消除研究

条带(striping)对于大量的航天和航空传感器来说是一种普遍存在的现象,任何使用多个探测器进行数据获取的遥感器图像数据中均存在条带.目前消除条带的算法主要是针对光机扫描仪,对于CCD相机工作做得比较少.针对HY-1CCD线阵推扫式多光谱相机的特点,以及发射前辐射定标的结果,对遥感器图像数据中的条带问题进行了预研,提出了一种定量化的消条带算法.该方法根据卫星数据特性求出各探测器间的均衡化曲线以反映探测器之间的差异,并据此来消除条带.实验结果表明该方法能够有效解决CCD相机的条带问题,而且可以保持数据原有的物理意义,并可与在轨辐射校正衔接,保证发射前后定标算法的一致性.     

浅析卫星遥感在黄海浒苔监测中的应用

通过对浒苔的光谱特性分析,建立基于极轨气象卫星和环境卫星资料监测浒苔的模型技术方法,利用该模型实现浒苔信息提取,生成浒苔监测产品,并在地理信息技术支持下,分析浒苔影响范围及移动路径。利用2006—2008年卫星资料分析表明:2006年和2007年夏季,黄海未出现明显的浒苔信息;2008年5月中旬,浒苔始发于黄海中南部;6月中下旬,浒苔影响范围最大时达到800 km2;7月中下旬,黄海海域浒苔范围明显减小。对浒苔移动路径和黄海海域风场等资料的综合分析结果表明,浒苔位置移动主要受风力和洋流作用的影响。     

基于水面实测光谱的太湖蓝藻卫星遥感研究

水体叶绿素a含量和蓝藻密度是评价水质污染的主要参数,对监测水体蓝藻水华有重要意义。该文利用2008年11月10日和11日太湖水面实测光谱及FY-3A/MERSI,AQUA/MODIS卫星的波段响应函数,计算了卫星波段的水体表面等效反射率。水体实测光谱显示蓝藻污染提高了近红外波段的遥感反射率,在蓝光波段和绿光波段有明显的吸收谷和反射峰。根据这一原理,该文建立了近红外和红光波段的比值指数RI模型,成功反演了太湖水体叶绿素a含量(均方根误差分别为0.0174 mg·L~(-1)和0.0188 mg·L~(-1))和蓝藻密度(均方根误差分别为247.21×10~6L~(-1)和275.64×10~6L~(-1))。这一结果为分析太湖水面光学特性、水质污染状况提供了重要依据。     

渤海悬浮物分布的遥感研究渤海悬浮物分布的遥感研究

利用渤海湾和莱州湾现场实测的悬浮物含量和光谱数据，建立了基于555和670 nm波段遥感反射率的悬浮物含量遥感反演模型。经检验，模型平均相对误差优于20%，对输入端误差不敏感。基于该模型，利用ENVISAT MERIS遥感数据，从空间分布格局、大风过程的短期扰动以及季节性差异等方面分析了渤海悬浮物的时空分布特征。（1）渤海悬浮物含量的高值区集中分布在莱州湾（尤其是黄河口和莱州湾湾底）和渤海湾沿岸，此外在辽东湾沿岸海域悬浮物含量也相对较高，而在渤海大部水体悬浮物含量较低。（2）大风过程可在短期内（约1~3 d）显著改变全渤海的悬浮物空间分布格局，其中渤海湾和莱州湾响应最为强烈，辽东湾响应相对较弱，这与其各自的水深条件、底质类型和悬浮物粒径等因素有关。（3）渤海悬浮物含量总体上呈春夏低、秋冬高的分布特征；季节性差异最显著的区域是渤海湾、莱州湾和辽东湾，差异性最小的是秦皇岛近岸海域；风力等气候因素是悬浮物分布呈现季节性差异的主要原因，入海径流是另一重要因素     

基于DINEOF的风云极轨气象卫星海表温度重构方法研究

海表温度是表征海洋表层热力状况的重要海洋参数,日均全天候覆盖的海温观测数据可为服务台风监测及其他海洋灾害时空演变的精细化预报提供数据支撑。可见光红外扫描辐射计和中分辨率光谱成像仪反演的海温产品具有较高的空间分辨率,但是红外遥感反演的海温产品受到云、雾和霾的影响,在云下存在大面积、无规律的缺值;微波辐射计反演的海温产品空间分辨率低,但可穿透云层,实现全天候海温观测。本文基于风云三号B、C、D三颗极轨气象卫星红外和微波遥感仪器反演的海温资料,利用经验正交函数插值法(DINEOF)重构得到全球海表温度产品。与全球分析场日平均海温OISST数据进行比较可知：原始海温资料的均方根误差为0.59~0.70℃,DINEOF重构后海温资料均方根误差降至0.10~0.34℃;相关系数从0.33~0.48提升到0.78~0.98。多传感器重构海温数据空间分布上连续可信,能够监测不同季节的海温变化特征及暖池空间模态。风云三号气象卫星微波遥感的加入显著提升了重构海温的空间连续覆盖率和时间分辨率。     

雷暴持续时间与地闪活动的预报方法研究

根据2007—2008年6—8月湖南地区地闪定位、天气背景及探空资料,利用天气学分型及数理统计等方法,对湖南夏季雷暴的天气背景、持续时间以及雷暴过程中地闪的活动进行分析,定义的地闪频数指数(Icgf)可以较好地区分地闪活动等级;利用逐步回归方法分别得到了雷暴持续时间及地闪频数指数的预报方程,且均通过的信度检验,并进一步提出了各地闪活动等级预报的诊断指标。     

湖南雷暴天气中地闪活动的预报研究

利用湖南地区ADTD闪电定位仪资料,结合NCEP／NCAR再分析资料,对湖南夏季雷暴发生过程中地闪的区域特征、及地闪与大气不稳定参数的相关关系进行分析,提出地闪活动预报的诊断指标并建立不同区域地闪数的预报方程。结果表明：采用经验正交方法研究地闪活动的空间分布特征发现湖南地闪活动可分为3个区域：湘西山地区、湘东北平原区及湘南山地区,各区与地闪相关性好的不稳定参数分别为,湘西山地区：对流不稳定能量、抬升指数、修正K指数及粗理查逊数;湘东北平原区：抬升指数、修正K指数及大气可降水量;湘南山地区：通气管指数。并且不稳定参数与地闪数具有一定的回归关系,各区潜势预报方程对实际应用具有参考价值。     

应用改进模式从FY2H卫星数据估算OLR

射出长波辐射(OLR)是大气科学研究领域的关键参量,并在辐射相互作用、气候变化和灾害监测等方面发挥重要作用。2018年6月5日静止气象卫星FY2H成功发射,OLR产品是FY2H的业务产品之一。在原有FY2系列OLR反演算法基础上,参考国际上NOAA/HIRS OLR反演算法,结合FY2H/VISSR 3个红外通道设置,建立适合FY2H的OLR反演算法。利用该算法处理FY2H/VISSR的L1级观测数据,生成实时及日、旬、月平均的OLR产品。FY2H的OLR产品与CERES均匀性下垫面的瞬时视场OLR产品对比,RMSE=3.38 W/m~2,R=0.99,Bias=0.77 W/m~2;与CDR日平均OLR产品对比,RMSE为5～7 W/m~2,R为0.97～0.98,Bias为-2.2～1.9 W/m~2;与CDR旬平均OLR产品对比,RMSE为3～5 W/m~2,R=0.99,Bias为-1.1～0.4 W/m~2;与CDR月平均OLR产品对比,RMSE为2～4 W/m~2,R=0.99,Bias为-1.1～0.4 W/m~2。这表明FY2H OLR改进算法达到了较高的精度,可满足卫星设计和应用研究精度需求。     

利用AVHRR数据反演陆地气溶胶光学厚度

开发AVHRR可见光通道反演陆地气溶胶光学厚度 (AOD) 的算法对于研究长时间序列AOD的变化有重要意义。AVHRR由于缺少2.1 μm通道而不能采用MODIS的暗背景算法,该文利用背景合成算法进行陆地AOD反演。背景合成算法是指假设一段时间内地表反射率变化不大且会出现相对清洁大气, 采用最小值合成即可得到地表反射率,再通过辐射传输模式6S制作的查算表查算得到AOD的反演结果。将此算法应用到2009年AVHRR中国部分陆地区域 (15°~45°N,75°~135°E) 得到AOD的时空分布,将反演结果与同期Aqua/MODIS的MOD04 AOD产品进行对比分析表明,华北和华东地区的反演效果较好,西北地区结果较差。以长江三角洲地区为例可知,AVHRR AOD产品与MODIS AOD产品以及AERONET观测的AOD相比相关系数基本在0.6以上,从时间变化规律来看,AVHRR AOD和MODIS AOD产品年变化趋势具有很好的一致性。该文为建立长时间序列AVHRR AOD数据集提供了一个较为可行的方法。     

中国区域MODIS陆上气溶胶光学厚度产品检验

以我国MODIS共享网站积累的MODIS L1B数据和美国威斯康辛大学提供的IMAPP软件包气溶胶产品软件为基础, 经过产品运行本地化改进处理, 在国家卫星气象中心建立了气溶胶产品业务化生成和发布机制。为支持气溶胶遥感产品算法改进以及潜在用户对产品的合理应用, 给出对国家卫星气象中心运行的MODIS气溶胶遥感产品质量检验分析结果。利用2005年1月— 2007年5月AERONET地基气溶胶监测网的L2.0级气溶胶光学厚度产品作为真值, 用它匹配MODIS陆上气溶胶光学厚度产品开展检验。检验结果表明:以卫星过境前后30min地基观测时间平均值匹配地基站点位置10 km半径范围内的卫星反演结果空间平均值开展检验, 总体样本的气溶胶光学厚度均方根误差约为0.25;满足产品误差要求 (±0.05±0.20τ) 的样本占总样本数的44%; 气溶胶光学厚度反演结果精度具有季节和地域差异, 干季(秋、冬、春)的气溶胶光学厚度误差较小, 而雨季气溶胶光学厚度误差较大, 云是雨季气溶胶光学厚度反演结果误差较大的主要影响因素。