星载SAR浅海水下地形和水深测量模拟仿真──水下地形高度、坡度和方向与可测水深分析

根据星载合成孔径雷达(SAR)浅海水下地形和水深成像机理,建立了浅海水下地形和水深雷达后向散射截面仿真模型.利用该模型模拟并分析了不同地形条件下,浅海水下地形的雷达后向散射截面.分析结果表明,水下地形高度越高,SAR可测量的水深越深;水下地形坡度越大,越易被SAR所观测.水下地形的星载SAR测量还与水下地形的方向有关,与卫星飞行方向平行的水下地形最易被SAR观测,与卫星飞行方向垂直的水下地形最不易被SAR观测.     

基于单景高分辨率光学卫星遥感影像的浅海水下地形提取

本文基于海浪波折射现象和浅水波理论,提出了一种基于单景高分辨率光学遥感影像的浅海地形提取方法。首先,基于浅水波理论推导出适用于浅海区域的水深与海浪波长、频率的定量关系,针对近岸光学遥感图像复杂的海浪特征,讨论了两种海浪波长提取方法,即FFT方法和剖面线法。然后提出了基于长距离波长波动分析的海浪频率计算方法,解决了单景遥感影像的波浪频率计算难题。最后,利用单景QuickBird高分辨率光学遥感影像,以海南岛三亚湾为研究区域进行了应用实验,结果表明,对12m以浅的浅海区域,在不需要任何辅助参数的情况下,反演获得了浅海地形(DEM),经与1:25000比例尺海图的水深对比验证,地形趋势吻合良好,反演水深的均方根误差为1.07m,相对水深误差为16.2%,表明该方法适合于浅海水下地形的提取,且具有无需实测水深数据和环境参数的支持的优点。     

星载合成孔径雷达海浪遥感测量

与传统测站式海浪测量不同,具有高空间分辨率的合成孔径雷达能提供大面积海浪的二维波场特性,是遥感测量海浪场的新手段,其使用的微波可穿透云层,因而测量不受恶劣天气的影响.在合成孔径雷达海浪成像机理的基础上建立了遥感测量二维海浪谱及相关海浪要素的模式和算法.从台湾东北部海域海浪的ERS-1 SAR图像中获得了二维海浪谱及海浪的波高、波长和波向等特征参数,与实测资料相比,其中波高和波向的误差分别为0.2 m和2.0°.     

基于MISR多角度光学遥感影像的海面风速估算实验

太阳耀光是来自粗糙海面的直接太阳反射光,其强度与海面粗糙度密切相关,而海面粗糙度主要受海面风场影响。因此,包含太阳耀光信息的光学遥感影像在海洋动力过程和海面风速探测中具有积极意义。本文利用2016年2月到2017年3月期间成像的25幅Terra卫星MISR(Multi-angle Imaging Spectro Radiometer)传感器的多角度遥感影像,分别提取了太阳的高度角和方位角、正视和后视影像的卫星观测角、方位角等信息,校正获得正视和后视影像的太阳耀光辐射强度,进一步反演海表面粗糙度信息,进而计算海面风速。最后利用ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的模式风速数据与反演获得的风速结果进行对比验证。结果表明,两者的相关系数较高(R=0.745),均方根误差和平均绝对偏差值分别为1.514 m·s^-1和1.319 m·s^-1。初步实验结果表明,利用MISR多角度光学遥感影像估算海表面风速是可行性的。     

1986—2017年舟山群岛不同主体功能海岛岸滩变化特征分析

基于逐年30 m分辨率的岸滩遥感监测数据集(1986—2017年),开展舟山群岛不同主体功能海岛岸滩的时空演化特征分析。结果表明,在1986—2017年期间,受剧烈围填海活动的影响,舟山群岛的大量水域(152 km2)和潮滩(18 km2)被围填成陆地,岸滩不断向海推进,政策是岸滩总体变化的主要驱动因素。不同海岛主体功能类型的岸滩变化特征差异显著：(1)综合利用岛、临港工业岛、港口物流岛、滨海旅游岛的围填海占研究区围填海总量的96%;(2)海洋科教岛和现代渔业岛的岸滩变化幅度较小,占研究区围填海总量的4%;(3)海洋生态岛和清洁能源岛的岸滩资源保育良好,稳定不变。     

海岸带环境遥感信息的系统集成

利用遥感资料进行海岸带环境动态变化监测具有快速准确的优点。随着高空间分辨遥感技术的发展,遥感技术已成为海岸带资源环境管理中一个重要的信息获取手段。海岸带环境遥感信息系统以遥感数据应用为核心,根据信息产品生产的业务化需求将遥感数据的获取、预处理、专题信息提取、遥感专题图产品制作的整个过程有机地集成为一体,实现了遥感数据处理、遥感信息提取、专题信息综合、专题产品制作等信息产品的业务化生产。海岸带环境遥感信息系统由硬件集成、软件集成、功能集成、数据集成等4方面内容组成,对系统集成的优缺点作了分析和探讨,并展望了其应用前景。     

东海海域典型赤潮水体反射光谱模拟研究

东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense Lu)是我国东海海域的典型赤潮藻种,其在水体中通常呈垂直非均匀分布,并存在季节性和日内的垂直迁移现象。本文通过量化垂直迁移过程中东海原甲藻的分布状态,利用Hydrolight软件数值模拟各状态下的水体反射光谱,研究其光谱特征和变化规律。利用叶绿素浓度高斯垂向模型表征东海原甲藻在水体中的垂直分布,结合东海近岸海域二类水体的生物光学模型,模拟得到垂直迁移过程中东海原甲藻赤潮水体的反射光谱。对比分析叶绿素浓度垂向分布参数(背景叶绿素浓度、甲藻主体水层厚度、水体总生物量和叶绿素浓度峰值深度)对水体反射光谱的影响。研究结果表明,在东海原甲藻从次表层向表层垂直向上迁移过程中,水体反射光谱数值在蓝绿波段(400—570nm)减小,在黄红波段(570—720nm)增大,特别是在叶绿素荧光效应波段(680nm)处的变化尤为明显。     

利用SAR图像计算内波深度和振幅的可行性研究

根据星载合成孔径雷达(SAR)内波成像机理,建立了包括KdV方程、作用量谱平衡方程和Bragg散射模型在内的内波深度和振幅探测模型,更为严谨地推导出用SAR图像计算内波深度的方法,并首次推导出内波振幅的计算方法.利用该方法对台湾东北部海域的两幅ERS-1 SAR内波图像进行了实例研究,结果表明,该方法是合理且可行的.     

分形方法在南麂岛土地覆盖类型分析中的应用

借助分形理论对南麂列岛国家级海洋自然保护区内的主岛---南麂岛的地面覆盖及其状况进行分析,把各地类图斑的复杂性、破碎性和形状等定性概念,用分维值和形状因子进行定量描述和比较,分析其形成机制。结果表明,灌木林地和草地等自然性较强的地类分维值较大,而晒场和居民地等人为干预较多的地类分维值较小,庄稼地的分维值则介于它们之间。