海洋初级生产力的遥感研究进展

近年来，海洋初级生产力的遥感反演成为科学界研究的热点问题之一．海洋初级生产力的遥感模型发展迅速．本文综述了海洋初级生产力遥感历史、近几年海洋初级生产力遥感估算模型的新发展和各种模型的局限性．结合各种初级生产力模型，讨论了模型建立所需要的参数；并讨论了初级生产力遥感的主要发展趋势，即根据各个海区的生物一光学特性，对初级生产力参数的估算将越来越区域化．     

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     

Ocean color products retrieval and validation around China coast with MODIS

Waters along China coast are very turbid with high concentrations of suspended sediment nearly all the time,especially at the Hangzhou Bay,the Changjiang (Yangtze) River Estuary and the shoal along Jiangsu Province.In these turbid and optically complex waters,the standard MODIS ocean color products tend to have invalid values.Because the water-leaving radiances in the near-infrared (NIR) are significant resulting from the strong scattering of suspended particles,the standard MODIS atmospheric correction algorithm often gets no results or produces significant errors.And because of the complex water optical properties,the OC3 model used in the standard MODIS data processing tends to get extremely high chlorophyll-a (Chl-a) concentrations.In this paper,we present an atmospheric correction approach using MODIS short wave infrared (SWIR) bands based on the fact that water-leaving radiances are negligible in the SWIR region because of the extreme strong absorption of water even in turbid waters.A regional Chl-a concentration estimation model is also constructed for MODIS from in situ data.These algorithms are applied to MODIS Aqua data processing in the China coastal regions.In situ data collected in the Yellow Sea and the East China Sea in spring and autumn,2003 are used to validate the performance.Reasonably good results have been obtained.It is noted that water-leaving reflectance in the NIR bands are significant in waters along the China coast with high sediment loadings.The satellite derived and in-situ reflectance spectra can match in the turbid waters along China coast,and there is relatively good linear relationship between satellite derived and in-situ reflectance.The RMSE value of Rrs(λ) is 0.0031 sr ?1 for all the nine ocean color bands (412 to 869 nm).The satellite-derived Chl-a value is in the reasonable range and the root mean square percentage difference is 46.1%.     

基于水上法的四种典型估算遥感反射率方法的应用效果评估

本文简要介绍了M99、R06、G01、L10四种典型水上法估算遥感反射率方法的原理,利用现场观测数据,对四种方法的应用效果进行了评估分析。利用高光谱SAS实测的76个站位数据,对比分析了四种方法结果的差异性以及不同太阳天顶角和云况条件的差异分布,结果表明,四种方法估算的遥感反射率总体差异性不大,有80%站位的差异在10%以内,L10方法的结果更接近四种方法的平均值,R06方法的结果与L10大体相当,当太阳天顶角过大时,四种方法估算遥感反射率的差异较大,在阴天条件下,差异性有小幅度增大。利用高光谱SAS和剖面仪MicroPro同步观测的73个站位数据,分析了四种水上法与水中法计算遥感反射率的差异性,以及不同水体和太阳天顶角条件的差异分布,结果显示,四种水上法与水中法计算的遥感反射率结果差异分布趋势大体一致,约75%站位的差异在15%以内,在较好的比对环境下(去掉近岸站位和太阳天顶角较大的站位),四种方法与水中法差异明显减小,其中,R06和L10方法在处理粗糙海面的天空和太阳耀斑修正方面略优。     

渤海及北黄海气溶胶分布特征和大气校正研究

根据2003-2005年三年夏季渤海及北黄海海上调查资料,使用浑浊度系数α和埃斯特朗指数β描述气溶胶的光学厚度,对该海域上空气溶胶分布特征进行了分析.调查数据显示,浑浊度系数α的范围是0.03～2.76,大部分站点α集中分布在1个比较小的范围内;埃斯特朗指数β的范围是0.12～1.64,其分布较分散.在β=1.3处存在一个β最大值,在β<0.8的范围分布相对均匀.分析还发现,气溶胶的光学厚度与标准化气压有明显的负相关(相关系数为-0.42),特别是二者对应变化曲线的跨零点基本重合.在数据分析的基础上,作者提出了两尺度气溶胶的光学厚度模型以及对应的两尺度气溶胶散射的反射率模型,这样可将传统气溶胶模型中乘幂形式的两个变量结合改为两个变量线性组合,从而将气溶胶散射的反射率并入整体反演公式,使之有可能被用于水色遥感的线性系统算法,从而避免传统大气校正的过程,这为二类水体水色反演提供了一种新思路.     

基于遗传算法的二类水体水色遥感反演

提出一种基于遗传算法的二类水体水色遥感反演算法。该算法以三成分 (叶绿素、悬浮泥沙与黄色物质 )海水光学模型作为前向模型 ,以实数编码遗传算法作为优化方法 ,并采用一对波段比来构造目标函数。模拟反演的结果表明 ,该算法可以有效克服已有二类水体水色遥感优化反演方法在搜索策略方面存在的困难 ,是一种有较高计算效率、可靠与稳健的反演算法     

海洋水色卫星遥感研究与进展

系统介绍了目前海洋水色卫星遥感在海洋碳通量、生物海洋学及上层海洋过程研究,以及海岸带环境监测与管理中的主要应用方向;分析了上述应用对水色卫星传感器在时空分辨率、光谱波段设置和空间覆盖范围等方面的具体设计要求;概括了新一代水色卫星传感器的特点;指出了水色卫星遥感资料应用中的定标、大气校正及定量反演技术等关键问题;介绍了各国海洋水色卫星遥感的发展计划,提出了我国海洋水色卫星遥感研究的对策.     

卫星遥感海洋环境要素的渔场渔情分析应用

20世纪70年代初Laurs,Kemmerer,Stevenson等的试验性研究使得卫星遥感海水表层温度（SST）和海洋水色信息在渔场渔情分析中得到初步应用。由于卫星遥感所获取的各类海洋环境要素信息能够帮助渔民减少寻鱼时间,节约燃料,提高渔捞效率,因此,随着卫星遥感技术的快速发展和所获取海洋环境要素的增加,海水叶绿素、海面高度及海流信息等也迅速运用到商业捕捞中。与此同时,卫星遥感反演精度的提高也使得其在渔场渔情分析中的应用从试验研究阶段走向业务化应用。     

海洋一号C星光学载荷对海面溢油的识别能力分析

中国首颗海洋水色业务卫星(HY-1C)搭载有水色水温扫描仪(COCTS)、海岸带成像仪(CZI)、紫外成像仪(UVI)等多套光学载荷，已于2019-06开展业务化运行。溢油是海洋环境监测的重要目标之一。近年来，光学遥感对海面溢油不同污染类型的识别、分类与估算原理得以阐明，其技术优势获得认可，能有效促进海面溢油的精细化定量探测。本研究以中国近海，主要以2019-02-20中国南海东沙岛附近海域一次溢油事件为例，收集了HY-1C星COCTS和CZI数据，并获取了同一天的VIIRS、MODIS Terra & Aqua遥感数据，开展了海面溢油的识别分类及其对比分析，重点评估COCTS与CZI光学载荷对海面溢油识别的效能。结果表明：在弱耀光对比条件下，COCTS、CZI、VIIRS均能有效识别此次东沙岛溢油，且COCTS对溢油的识别能力不弱于VIIRS数据；CZI不仅能识别此次溢油，还能区分此次溢油形成的海面油膜与溢油乳化物，从而提供更多的判定信息；CZI数据中，不同溢油污染类型的光谱信号离散度大于清洁海水平均噪声，展现了溢油量估算的潜力。HY-1C星光学载荷展现了优良的辐射分辨率、高信噪比等性能，随着HY-1D星的发射，双星组网观测还能提供更佳的时相分辨率数据，未来会在海洋溢油的实时、定量、精细化观测中提供丰富的数据支撑。