浅析AISA在浒苔遥感监测上的应用

利用机载高光谱成像仪(AISA)高地面分辨率、高光谱分辨率、宽视场的特点,通过对浒苔进行光谱分析,建立了浒苔信息快速提取的技术方法和流程,并对信息提取的关键技术和结果进行了分析。实践证明,AISA这一新手段在航空浒苔灾害监测方面具有很好的应用潜力。     

面向国产高分辨率卫星的浒苔绿潮遥感监测算法对比

利用高空间分辨率卫星影像准确监测浒苔绿潮对灾害早期发现、动态跟踪以及沿岸防御具有重要应用价值。目前面向高分辨率遥感影像已有多种浒苔提取方法,但不同遥感算法受到海水背景(浑浊和清澈海水)和外界观测环境(如云层、太阳耀斑、观测几何条件)等干扰,其监测效果可能受到不同程度影响。为此,以国产高分辨率GF-WFV和HJ-CCD影像为例,充分对比了归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、漂浮藻类高度虚拟基线指数(virtual baseline floating macroalgae height,VB-FAH)和绿度指数(tasseled cap greenness,TCG)在常见多种环境背景下提取浒苔的优势和不足。研究结果表明:在清澈海水、浑浊海水和弱太阳耀斑背景下,NDVI、VB-FAH和TCG三种算法均有较好的浒苔识别能力,其精度评价指标F1-score和总体分类精度(overall accuracy, OA)分别超过95.6%和95.2%。对于几何观测条件,VB-FAH和TCG算法对观测几何角度的变化不敏感并表现较高的稳定性,要优于NDVI方法。在云层覆盖和强太阳耀斑背景下,TCG算法的浒苔判识能力最好,并可有效排除云覆盖和强太阳耀斑的干扰,其精度评价指标F1-score和OA分别超过95.2%和95.0%。     

基于SAR快速提取浒苔信息应用研究

2008年6月以来青岛近海出现的大面积浒苔对青岛奥帆赛场造成严重影响。如何快速、准确地发现浒苔,对治理浒苔具有显著的指导作用。采用卫星遥感数据,尤其是SAR数据对浒苔进行监测,运用一种基于区域增长面向对象的影像尺度分割方法,调整影像的分割尺度,快速提取浒苔信息,在浒苔遥感监测中效果显著。     

黄海浒苔绿潮防控对策研究

绿潮是一种全球性海洋生态灾害,在法国、美国、日本等均有发生。文章综述我国黄海浒苔绿潮发生情况,呈规模大、持续时间长、危害大等特点,已威胁渔业、养殖业和旅游业的发展,对沿海经济社会造成不利影响;提出成立联防联控工作组、建立区域联防联控机制、加大科技支撑与保障力度、健全多元投入机制和加强公众宣传教育等浒苔绿潮防控措施。     

浒苔和马尾藻遥感区分方法在业务监测中的应用研究

基于历年现场船舶、飞机、定点监测和陆岸监测的优势,获取了浒苔和马尾藻在水中的形态特征及光谱信息,绘制了光谱曲线;基于业务工作中常用的MODIS数据,采用真彩色法和马尾藻比值法开展业务化应用,并与现场监测结果进行对比分析;分析结果表明:采用真彩色法和马尾藻比值法结合,能够快速、有效区分浒苔和马尾藻,满足业务监测工作的需求。     

基于GOCI的2017年南黄海浒苔演变遥感分析

本文应用GOCI高时间分辨率遥感影像,提取浒苔敏感波段并构建合适的评价指标,对NDVI、IGAG、KOSC绿潮主流算法探测能力进行比较,结合目视解译和阈值分割法,对2017年南黄海浒苔信息进行提取并进行演变特征分析。结果表明：NDVI算法的探测能力和稳定性显著优于其他两种,GOCI影像7、8近红外波段的选择对浒苔提取结果存在一定影响,最优为7、5波段组合;2017年浒苔总体经历了“出现-发展-暴发-衰退-消亡”五个阶段,持续时间约为68d,影像中浒苔最早出现在5月13日的盐城外海海域,最后出现在7月12日,最大覆盖面积出现在6月4日,为2363.12km²,在风、流场共同作用下,先向北移动,后在6月下旬沿山东半岛南侧转向东北,前锋位置最终停滞于青岛-烟台-威海一线并逐渐消亡。其发展规律与运移路径与往年相似,但持续时间与暴发时期最大覆盖面积显著少于往年,GOCI影像高时间分辨率的优势使浒苔灾害的逐小时动态监测成为可能。     

2008年青岛海域浒苔大爆发天气特征及成因分析

2008年6～7月,青岛近海海域出现了浒苔大爆发事件.本文通过分析卫星遥感的浒苔监测信息和海面风场资料表明,浒苔在5月中旬前后生成于黄海西北部海域,5,6月份黄海上空维持偏南风流场,在风应力作用下产生了偏北向表层海流,青岛海域大量积聚的浒苔是顺流漂移而至的.进一步分析研究气象和水文观测资料表明,浒苔的发生与海洋环境及降水、光照等水文气象条件有关.6,7月份浒苔漂移至青岛海域时,青岛的气温升高,降水较往年偏多,天气特征更加促进了浒苔的生长,因而造成2008年青岛海域浒苔大爆发事件.     

2015年黄海浒苔演变特征的遥感分析

为揭示2015年黄海区域浒苔演变特征, 利用MODIS(moderate-resolution imaging spectrometer)数据, 通过计算漂浮藻类指数(floating algae index, FAI)建立了浒苔信息的数据集, 进而获取了浒苔的时空变化规律特征。研究发现, 5月13日浒苔条带最早出现在苏北近岸, 之后浒苔条带向北和向东漂移, 浒苔覆盖面积逐渐变大; 向北漂移的浒苔逐渐发展成大规模聚集的形态, 而向东的条带仍旧是分散的形态; 向北漂移的浒苔条带6月12日到达半岛顶端后出现大规模登陆的情况, 登陆的依次顺序为乳山—青岛—海阳; 在苏北近岸的浒苔一直持续到8月5日。对2015年浒苔时空演变特征与往年情况进行初步对比分析, 发现其与2013年浒苔漂移路径和登陆过程存在显著差异, 具有很强的年际差异。     

基于遥感资料的2008年黄海绿潮浒苔水文气象条件分析

利用EOS卫星的多通道资料,采用通道合成的方法,给出了2008年5～7月间黄海海面浒苔的分布情况。利用卫星遥感的海上风场、降水、云中液态水含量、海表面温度(SST)等资料,分析了绿潮浒苔期间的水文气象条件、以及浒苔聚集和定向移动的原因。结果表明:2008年4～5月中旬苏北～山东半岛、黄海西部降水异常偏多导致近海营养盐偏多,5月下旬黄海上空日照比较充足,光和作用加强,有利于海上浒苔迅速繁殖。5～6月黄海大风日数异常偏少,可导致悬浮泥沙少,有利于可见光在水中的透射,利于浒苔的生长。浒苔的密集区位置与风场辐合区位置比较一致,浒苔密集区的移动与盛行风向基本一致,向下风方向漂移。6月偏东风异常是浒苔在青岛附近沿岸大量聚集的主要原因。     

关于浒苔灾害应对处置的实践探索

我国黄海中部海域连续多年暴发浒苔灾害,其影响面之广、处置投入之大实不多见。如何以最小的资源投入,实现最佳的处置效果是多年来海洋专家学者和相关职能部门的重点研究课题。通过深入分析浒苔成长机理、广泛借鉴相关研究成果、综合浒苔处置工作实践经验,对沿海城市浒苔灾害应急处置工作进行了有益的探索,提出了建立常态化工作机制、积极争取国家支持、抓好重点区域治理、深化远海处置研究、推进浒苔资源化利用技术创新的对策建议。     

卫星遥感监测人类活动所致海洋环境污染研究进展

随着沿海地区城市化及工业化快速发展,人类活动对近岸海洋造成了陆源、气源、海源三类源头污染,导致海洋环境质量下降。卫星遥感具有覆盖范围大、快速、准确的监测能力,是全球海洋环境动态监测与评价研究重要手段。从三种海洋环境污染源出发,辨析人类活动造成的不同种类污染及其监测指标,梳理国内外卫星遥感监测相关海洋环境污染研究,检视卫星遥感技术方法在这些海洋环境污染上的应用,发现（1）人类活动造成的海洋环境污染主要是海洋水质污染、海洋垃圾和微塑料、海洋大气污染沉降污染三种类型。（2）水质污染的遥感监测应用有效针对水质环境恶化、灾害的大面积沿海水质环境等常规现场监测方法无法满足的情况,而海洋垃圾与微塑料污染监测方法已经从遥感反演到机器学习,海洋大气污染沉降的遥感监测应用中需要更多大气污染参数以达到精确监测。（3）海洋环境污染卫星遥感监测仍然受到影像数据的分辨率限制,同时受海洋的立体性和流动性影响,因此未来研究应集中于立体化的海洋遥感探测技术,同时利用卫星、航空、船舶、岸基等多源、多时空的监测数据,将光学物理传感器与生物传感器相结合,构建海洋多源监测数据库,为政府及相关商业部门提供即时海洋管理依据,辅助完善海洋文明与海洋空间规划。     

中国海洋卫星遥感应用进展

我国海洋遥感应用自20世纪70年代起步以来,取得了长足发展,构建了覆盖海洋水色、海洋动力和海洋监视监测的三大系列海洋卫星,并初步形成了具有优势互补的卫星海洋遥感业务化应用体系。本文回顾了我国海洋卫星遥感应用取得的重要进展,重点介绍了卫星遥感在海洋环境与资源监测、海洋灾害监测、海洋权益维护、海洋环境预报与安全保障等方面所构建的典型应用示范系统,以及开展的典型业务化监测应用。最后,文章对我国海洋卫星遥感应用下一步发展进行了展望分析。     

中国海洋卫星遥感技术进展

新中国成立70年来,中国在海洋卫星遥感技术领域取得了丰硕成果。中国制定了长远的自主海洋卫星发展规划,构建了海洋水色、海洋动力环境和海洋监视监测三大系列的海洋卫星,逐步形成了以中国自主卫星为主导的海洋空间监测网,在中国海洋资源与环境监测、海洋防灾减灾、海洋安全管理等方面发挥了重要作用。本文回顾了中国在海洋水色、海洋微波(海洋动力环境)卫星遥感技术的发展历程,重点介绍了中国在海洋卫星遥感技术领域所取得的新成果,并对中国海洋卫星遥感技术的未来发展进行了展望。     

海草光学遥感监测研究综述

海草生长在热带、亚热带和温带海洋水域, 是全球海洋生态系统中重要的结构和功能组成部分, 具有极高的生态服务价值。由于受到人类活动和自然灾害的强烈影响, 海草正在全球范围内快速衰退, 因此开展海草资源监测与保护具有非常重要的意义。随着传感器技术的发展, 光学遥感在海草监测中表现出卓越优势。本文综述了国内外海草遥感监测研究现状, 重点总结了研究内容、技术和方法, 论证了海草光学遥感监测的可行性, 旨在为我国海草光学遥感监测厘清适宜数据和可靠技术方法, 并指明潜在研究方向。同时也希望能为海草遥感监测提供借鉴, 并拓展海草资源科学管理的思路。     

An operational satellite remote sensing system for ocean fishery

Ocean environmental information is very important to supporting the fishermen in fishing and satellite remote sensing technology can provide it in large scale and in near real-time. Ocean fishery locations are always far away beyond the coverage of the satellite data received by a land-based satellite receiving station. A nice idea is to install the satellite ground station on a fishing boat. When the boat moves to a fishery location, the station can receive the satellite data to cover the fishery areas. One satellite remote sensing system was once installed in a fishing boat and served fishing in the North Pacific fishery areas when the boat stayed there. The system can provide some oceanic environmental charts such as sea surface temperature (SST) and relevant derived products which are in most popular use in fishery industry. The accuracy of SST is the most important and affects the performance of the operational system, which is found to be dissatisfactory. Many factors affect the accuracy of SST and it is difficult to increase the accuracy by SST retrieval algorithms and clouds detection technology. A new technology of temperature error control is developed to detect the abnormity of satellite-measured SST. The performance of the technology is evaluated to change the temperature bias from-3.04 to 0.05 ℃ and the root mean square (RMS) from 5.71 to 1.75 ℃. It is suitable for employing in an operational satellite-measured SST system and improves the performance of the system in fishery applications. The system has been running for 3 a and proved to be very useful in fishing. It can help to locate the candidates of the fishery areas and monitor the typhoon which is very dangerous to the safety of fishing boats.     

海监航空遥感平台及其在近海水体环境质量监测中的应用

中国海监飞机上装备了光电平台、多光谱扫描仪、高光谱成像仪三大遥感器以辅助海洋监测,对这些遥感器及其在水体环境质量监测中的应用进行了简要介绍。目前海监航空平台已在水体悬浮物调查、核电温排水口监测和溢油监测等方面体现出了巨大潜力。未来将继续深入研究航空遥感平台的应用技术,以更好地利用它不同于卫星的高分辨率、高光谱的灵活机动的监测能力为经济建设的安全可靠发展保驾护航。     

A spectral response approach for detecting dominant phytoplankton size class from satellite remote sensing

An important goal in ocean colour remote sensing is to accurately detect different phytoplank- ton groups with the potential uses including the validation of multi-phytoplankton carbon cycle models; synoptically monitoring the health of our oceans, and improving our understanding of the bio-geochemical interactions between phytoplankton and their environment. In this paper a new algorithm is developed for detecting three dominant phytoplankton size classes based on distinct differences in their optical signatures. The technique is validated against an independent cou- pled satellite reflectance and in situ pigment dataset and run on the 10-year NASA Sea viewing Wide Field of view Sensor (SeaWiFS) data series. Results indicate that on average 3.6% of the global oceanic surface layer is dominated by microplankton, 18.0% by nanoplankton and 78.4% by picoplankton. Results, however, are seen to vary depending on season and ocean basin.     

高分辨率遥感技术在厦门海湾生态环境调查中的应用

对于局部区域研究，高分辨率卫星遥感及其影像的智能化处理技术是获取信息的新手段．本文以IKONOS遥感影像在厦门海湾的应用为例，探讨高分辨率遥感卫星影像应用于海湾生态环境调查与分析的应用技术．通过分析高分辨率影像地物特征，提出高分辨率遥感影像的重要处理技术：采用不同缩放尺度进行分类和利用空间特征及纹理结构进行专题信息提取。     

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。