HY-1卫星CCD遥感器海岸带动态监测应用示范系统开发

2002年5月15日，中国成功地发射了第一颗海洋探测卫星——HY-1卫星。该卫星有效载荷中的CCD相机可以获得海陆相互作用区域的高分辨率图像，是我国海岸带地区进行遥感动态监测的一种有效而经济的手段。针对该遥感器建设的海岸带动态监测应用示范系统是国家卫星海洋应用中心HY-1卫星地面应用系统建设的一部分，现已初步投入业务运行。论述了该系统的设计与开发，并通过个例实验验证了该系统的可操作性和实用性，探索了HY-1卫星CCD遥感信息在海岸带监测中的应用潜力，也为类似系统开发起到了示范作用。     

基于海岸带成像仪CZI的连云港紫菜养殖动态监测

连云港海域的紫菜养殖遥感监测对于规划紫菜养殖空间分布具有重要意义.基于50 m空间分辨率的"海洋一号C"卫星(HY-1C)海岸带成像仪(coastal zone imager,CZI)数据,利用归一化植被指数(NDVI)和人工目视解译,获取了2018年10月—2020年4月连云港沿岸的紫菜养殖遥感监测面积,并分析了紫菜...     

HY-1C卫星海岸带成像仪叶绿素a浓度反演研究

叶绿素a作为最重要的水质参数之一,是评价水体富营养化和初级生产力状况的主要因素。我国海洋一号C（HY-1C）卫星海岸带成像仪（CZI）具有高时空分辨率的观测优势。本文基于东海和南海现场实测数据建立了HY-1C卫星CZI叶绿素a浓度反演模型并在实测水域进行反演,与MODIS叶绿素a浓度反演产品进行了对比验证,应用CZI叶绿素a浓度模型在珠江口、长江口、渤海湾水域进行了叶绿素a浓度反演示例试验。结果表明,叶绿素a浓度模型估算浓度与实测浓度相关系数为0.774 3,平均相对误差为24.58%,利用实测叶绿素a浓度对模型进行精度验证,相关系数达到0.993 9,平均相对误差为18.49%。模型在实测水域反演得到的叶绿素a浓度分布与MODIS叶绿素a浓度产品分布大体一致。在珠江口水域反演得到叶绿素a浓度空间分布为由西北向东南逐级递减,峰值出现在珠江口西沿岸。在长江口、渤海湾反演叶绿素a浓度空间分布均符合地理实情。研究表明HY-1C卫星CZI数据可应用于中国近海水色定量化研究。     

基于HY-1C卫星CZI数据的红树林长势遥感监测

红树林是一种以耐盐的红树植物为主体的潮滩湿地林生物群落,其生长状态对于海岸带具有重要意义,利用遥感技术对红树林进行监测已成为目前主要手段之一。本文以广西北海山口红树林为例,利用HY-1C卫星的海岸带成像仪数据,结合其纹理参数,提取红树林信息,并对红树林植被指数进行分析。结果表明:2018年10月至11月间,红树林的RVI值均大于1,其中部分区域大于5;红树林的NDVI值的变化处于0~0.01之间,NDVI均值都大于0.5;红树林的EVI指数值主要集中在0.2~0.7之间。不同的植被指数计算结果均表明山口红树林长势良好。     

基于HY-1C CZI影像光谱指数重构数据MNF变换的红树林提取

本文基于广西山口国家红树林生态自然保护区的HY-1C卫星的海岸带成像仪(Coastal Zone Imager,CZI)影像,分析了红树林与一般陆地植被的光谱特征及其光谱指数的相关性,采用归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、归一化差异水分指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)、大气阻抗植被指数(Atmospheric Impedance Vegetation Index,ARVI)及利用CZI波段构建的光谱斜率比(CZI Visible Spectrum Slope Ratio,CVSSR)4个指数替代CZI原始波段形成重构数据,基于重构数据的最小噪声分离变换(Minimum Noise Fraction Rotation,MNF)结果分量,建立决策树并实现了红树林信息的自动提取。研究结果表明：结合本文所选光谱指数重构数据及MNF变换方法,能够有效增强CZI影像上红树林与一般陆地植被的光谱差异,基于MNF变换分量建立的决策树可有效提取红树林信息,经与专家解译结果比对,本文方法面积准确率达90%以上;经随机样本点验证,总体检测精度为88%。     

HY-1C/D CZI多光谱影像云覆盖与耀斑区域绿潮自动提取方法研究

针对多光谱影像受云、雾、太阳耀斑等因素的影响,难以实现高精度的绿潮自动提取的问题,本文以我国的HY-1C/D卫星CZI载荷多光谱影像为数据源,采用数据挖掘技术,通过探索绿潮区域与非绿潮区域的光谱分布差异,提出一种适用于HY-1C/D CZI影像的高精度、全自动绿潮提取方法。首先,分析有云区域和无云区域样本的光谱差异,给出厚云去除规则;其次,选取绿潮和非绿潮区域的样本,采用决策树算法生成绿潮提取规则;然后,针对薄云和厚云边界区域常常会出现误检绿潮的问题,设计了5种错误类别修正策略。为验证方法的有效性,收集2021年黄海区域绿潮暴发周期内的25景HY-1C/D CZI影像,开展绿潮自动检测实验。结果表明,与传统的NDVI方法、VB-FAH方法等指数方法以及ResNet50、U-Net等深度学习方法相比,本文方法在准确度、Kappa系数、F1-Score和MIoU等指标上均优于其他方法,而且能够实现在厚云、薄云、无云、云斑和耀斑区域复杂情况下的绿潮的高精度自动提取。     

基于薄板样条函数的HY-1B卫星 L1B 数据几何校正方法研究

将HY-1BL1B产品中已有的经纬度数据抽样作为控制点,根据控制点的图像坐标和经纬度坐标间的对应关系,基于薄板样条函数的坐标变换关系对HY-1BL1B数据进行了几何校正,并与陆地矢量边界进行了比较,结果表明该方法能较好地完成HY-1B卫星L1B数据的几何校正。     

HY-2B卫星微波辐射计地理定位与偏差修正

文章介绍了 HY-2B 卫星微波辐射计的工作原理、卫星星历获取、天线波束指向计算和一系列坐标系转换的方法。针对微波辐射计的圆锥扫描工作方式,给出了一种适用的地理定位算法并进行定位计算,通过相关参数修正,实现了对地理定位偏差的修正。将修正后的全球高中低纬度典型地域的定位结果与高精度地理底图叠加,显示两者匹配良好,该算法具有一定的实际应用价值。     

HY-1C卫星CZI载荷的黄海绿潮提取研究

海洋一号C（HY-1C）卫星是中国首颗海洋水色业务卫星,其搭载的海岸带成像仪（CZI）在近海海洋环境监测中正发挥越来越重要的作用;随着搭载有相同传感器的HY-1D卫星发射,双星组网观测,可形成3天2次的高频次、大范围对海观测能力,在海洋漂浮藻类、海洋溢油等目标探测方面具备优异的效能。高空间分辨率光学数据中包含了丰富的海洋环境信息,给特定目标的识别提取带来一定干扰。本研究面向HY-1C卫星CZI载荷开展中国近海漂浮藻类识别提取的业务化应用需求,发展基于藻类缩放指数与虚拟基线高度融合的海洋漂浮藻类识别提取算法,算法优选适用于无短波红外波段国产数据的虚拟基线高度指数来增强藻类信号,通过藻类缩放指数滑动窗口运算,有效剔除高空间分辨率光学数据中的复杂干扰信息,实现了基于CZI数据的海洋漂浮藻类高精度提取,且具有较好的计算运行效率。此外,结合准同步高分卫星16 m多光谱数据,开展CZI数据含藻像元的不确定性分析,发现CZI数据反演结果对近海小斑块漂浮藻类存在不可忽视的高估现象。研究还指出,光学数据用于漂浮藻类监测,其不确定性不仅来源于传感器的空间分辨率差异,还与海洋漂浮藻类形态特征的空间分异性有关。明晰海洋漂浮藻类的形态学空间分异特征,将有助于提高光学数据反演结果的精度,并阐明不确定性。     

针对HY-1号卫星CCD图像处理的天津沿海土地利用分析

HY-1卫星成功发射,为利用我国自己的海洋卫星数据,进行海岸调查、海洋环境进行监测提供了前所未有的条件。本文选取了HY-1卫星CCD成像仪数据,针对天津海岸利用情况进行处理和分析,得出初步的分析结论。     

HY-1C Coastal Zone Imager observations of the suspended sediment content distribution details in the sea area near Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge in China

The impacts of the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge (HKZMB) on suspended sediment content (SSC) were analysed in the Zhujiang River Estuary based on data from HY-1C, which was launched in September 2018 in China, carrying Coastal Zone Imager (CZI) and Chinese Ocean Color and Temperature Scanner on it. A new SSC inversion model was established based on the relationship between in-situ SSC and the remote sensing reflectance in red and near-infrared bands of CZI image. HY-1C satellite data obtained from October to December 2019 were applied to retrieve SSC in the Zhujiang River Estuary. The results show that SSC around the HKZMB is ranging from 20 mg/L to 95 mg/L. SSC change obviously on two sides of the bridge. During flooding and ebbing period, SSC increases obviously downstream of the bridge. SSC difference between upstream and downstream is ranging from 5 mg/L to 20 mg/L. Currents flowing across the HKZMB, the change trend of SSC in most places upstream and downstream is almost the same that SSC downstream of the bridge is higher than SSC upstream. The tidal currents interact with bridge piers, inducing vortexes downstream, leading the sediment to re-suspend downstream of the bridge piers. Other factors, including seafloor topography and wind, can also contribute to the distribution of SSC in the Zhujiang River Estuary.     

Influence analysis of gaseous absorption on “HY-1A” CZI data processing Simulation and correction for Rayleigh scattering

Besides ozone, oxygen and water vapour should be considered for their absorptive effects on ＂HY--1A＂ CZI data processing. First ,gaseous transmittances under various conditions are computed and analyzed for the band settings of this sensor. Second, transmittances under six standard atmospheres are approximated as functions of zenith angle, the water vapour transmittance is approximated as a function of water vapour content and zenith angle, and the ozone transmittance is approximated as a function of ozone content and zenith angle. Finally, taking Rayleigh scattering as an example, the influence of ignoring gaseous absorption when calculating TOA reflectance is analyzed, and the effect of applying the presented transmittance approximations to gaseous absorption correction for Rayleigh scattering in ＂HY--1A＂ CZI data processing is evaluated.     

数字海岸与海岸带综合管理

在简要阐述海岸带综合管理和数字海岸的概念及其相互关系的基础上，比较深入地分析了数字海岸带与海岸带综合管理的三个基本途径，并指出了数字海岸在海岸带综合管理中的重要地位和作用。