中国海洋微波遥感研究进展

综述了中国海洋微波遥感在1998-2002年的研究进展.分别从微波辐射计、合成孔径雷达和散射计的仪器研制和海洋应用等方面介绍了国内的研究成果.最后,基于以上综述,提出了我国海洋微波遥感研究发展中应注意的问题.     

TOPEX/Poseidon卫星测高的垂线偏差修正

详细介绍了卫星测高垂线偏差的计算方法,计算了TOPEX/Poseidon高度计资料一个周期沿迹的垂线偏差南分量ξ和西分量η,进而计算了由于垂线偏差造成的测高误差ΔH和修正后的海面高度.结果表明,垂线偏差造成的测高误差基本为-5～5 mm,在个别海域的测高误差超过10 cm,但数据点极少.     

3维成像微波高度计风速反演

随着航天技术的发展和新型微波载荷的发射(如3维成像高度计),越来越多的小入射角海洋观测雷达将投入运行,如何有效地利用这些小入射角的后向散射数据成为研究的热点课题。利用TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)的PR(Precipitation Radar)后向散射系数NRCS(Normalized Radar Cross Section)数据对小入射角情况下的海面风速反演方法和风速反演精度进行研究,并对风速反演性能进行统计分析。基于无雨条件下的PR海面后向散射数据,建立小入射角情况下的风速反演算法和经验的GMF模型。风速反演结果分别与浮标、ASCAT进行交叉比对。结果表明:反演风速的偏差小于0.28 m/s,标准差小于1.51 m/s;在中等风速条件下,反演风速的偏差和标准差均小于低风速条件和高风速条件;0°—8°入射角范围内的风速反演精度明显优于8°—12°入射角范围的风速反演精度。     

自主海洋卫星遥感技术进展与发展方向

回顾国内外海洋卫星遥感技术的发展历程,欧美等国的卫星海洋遥感技术起步较早,目前的技术也较为成熟。总结我国海洋卫星的发展现状,我国已发射3颗自主海洋遥感卫星,HY-1A、HY-1B和HY-2A,HY-2A卫星数据达到了定量化和精细化,和国外同类卫星的测量精度相当。基于国内外卫星海洋遥感技术发展趋势,给出了我国海洋卫星发展规划及自主卫星海洋遥感技术发展方向。     

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。     

HY-2A卫星雷达高度计海面高度测量分析与评估

HY-2A卫星是我国首颗自主海洋动力环境卫星，已连续运行6年多。卫星上搭载的主载荷雷达高度计能够实现全天候、全天时全球海面高度、有效波高和海面风速的观测，这些观测数据已经广泛用于海洋防灾减灾、资源开发和海上安全等领域。为了全面了解HY-2A卫星雷达高度计多年来的整体观测性能，本文选取了2012年10月26日至2017年8月27日间的全部观测数据IGDR产品进行综合评价。通过自交叉和与Jason-2互交叉两种手段对HY-2A卫星雷达高度计测高能力进行评估。计算HY-2A升降轨自交叉点的测高不符值，发现HY-2A卫星雷达高度计在近全球海域内、升降轨高度异常差小于30cm的限制条件下，平均绝对高度误差为5.81cm，高度异常标准差为7.76cm；限制观测区域为南北纬60°范围内、海面高度异常升降轨交叉点处的差小于10cm的情况下，平均绝对误差可达3.95cm，海面高度异常标准差达4.76cm。通过和Jason-2卫星的互交叉，发现在南北纬66°范围内，交叉点高度异常差小于30cm的情况下，HY-2A和Jason-2的海面高度异常平均绝对误差为5.86cm，标准差为7.52cm，如果在该海域内将海面高度异常差限制在10cm内，平均绝对误差和标准差分别达到4.19cm和4.98cm。HY-2A卫星雷达高度计已经达到国际同类卫星雷达高度计测高水平，可以满足海洋科学研究、海洋环流反演等的需求。     

近39年长三角海岸带土地开发利用格局演变分析

长三角海岸带是全球变化与人类活动剧烈相互作用的典型区域，在沿海开发逐渐深化与政策助推背景下，该区域土地利用变化加剧，已成为经济发展与生态保护的矛盾热点区，分析海岸带土地开发利用格局演变过程对推动长三角沿海发展带具有重要意义。本文基于1980?2018年5期土地利用矢量数据，采用桑基图、年变化率、动态度及核密度分析方法，揭示了近39年来长三角海岸带土地开发利用在数量结构、空间形态、重点地类集聚及海陆梯度变化规律等方面的演变特征。结果表明:(1) 2018年长三角海岸带基底景观由耕地、林地和建设用地构成，占研究区总面积的89.86%，呈现出北耕南林、建设用地呈散团式镶嵌其中的空间格局。(2)近39年来研究区土地利用系统在数量结构和空间形态上变化各异，其中，在数量结构上整体呈现耕地持续平稳减少、建设用地持续快速增加、林地波动式微弱减少、草地和水域波动式微弱增加的发展趋势，且历经围填海开发面积累计达2 161.01 km2；在空间形态上主要呈现出建设用地斑块遍地开花并伴随局部爆炸式扩张、耕地斑块逐渐缩减且趋于破碎化、江苏和上海东部以及杭州湾沿岸围填海开发形成明显湿地景观的演变态势。(3)重点针对建设用地和湿地开展空间集聚演变特征分析，其中，建设用地扩张规模呈小而散且扩张集聚度呈持续增强趋势，形成由“单中心”趋向“多中心”空间集聚格局；滩涂资源呈现数量少、斑块小且分布散的特征，总体呈减少趋势，各时期扩展热点区及缩减热点区地处县市各异。(4)在距离海岸线20 km范围内，研究区土地利用动态度呈现明显的建设用地趋海及海洋用地趋陆的变化规律，且江苏、上海及浙江沿海地带的各地类动态度海陆梯度变化规律各异。     

基于海面多普勒谱模型的海浪反演精度分析

Microwave remote sensing is one of the most useful methods for observing the ocean parameters. The Doppler frequency or interferometric phase of the radar echoes can be used for an ocean surface current speed retrieval,which is widely used in spaceborne and airborne radars. While the effect of the ocean currents and waves is interactional. It is impossible to retrieve the ocean surface current speed from Doppler frequency shift directly. In order to study the relationship between the ocean surface current speed and the Doppler frequency shift, a numerical ocean surface Doppler spectrum model is established and validated with a reference. The input parameters of ocean Doppler spectrum include an ocean wave elevation model, a directional distribution function, and wind speed and direction. The suitable ocean wave elevation spectrum and the directional distribution function are selected by comparing the ocean Doppler spectrum in C band with an empirical geophysical model function(CDOP). What is more, the error sensitivities of ocean surface current speed to the wind speed and direction are analyzed. All these simulations are in Ku band. The simulation results show that the ocean surface current speed error is sensitive to the wind speed and direction errors. With VV polarization, the ocean surface current speed error is about 0.15 m/s when the wind speed error is 2 m/s, and the ocean surface current speed error is smaller than 0.3 m/s when the wind direction error is within 20° in the cross wind direction.     

HY-2卫星微波散射计海面风场地球物理模式函数研究

地球物理模式函数GMF (Geophysical Model Function)在星载微波散射计海面风场反演中具有关键作用。本文以C波段MetOp/ASCAT散射计风场数据为参考数据,通过改进现有Ku波段NSCAT-4 GMF中后向散射系数对海面风速和风向的依赖关系,以及增加海表温度(SST)因子项,构建了适用于HY-2卫星微波散射计海面风场反演的NSCAT-5.HY-2 GMF。研究结果表明,相比NSCAT-4 GMF,采用NSCAT-5.HY-2 GMF反演得到的HY-2散射计海面风速与ASCAT散射计风速的一致性提高了约11%,特别是风速反演误差不再依赖于SST变化、不再呈现显著经向分布特点。本论文研究结果对进一步提升国内外其他Ku波段星载微波散射计数据的海面风场遥感应用具有重要参考价值。