卫星海洋水色遥感的辐射模式研究

海洋水体向上的辐射由水中多种成分的浓度所决定，同时辐射的强度十分微弱并随着时间和空间在变化。因此，海洋水色遥感需要从水体和大气辐射传递机理出发，研究到达卫星遥感器的辐射模式，以达到模拟仿真卫星水色遥感图像和卫星图像质量预测的目的。本研究通过叶绿素、悬浮泥沙和黄色物质等海洋水色的主要因子，分别从可见光波段和荧光波段对辐射的贡献出发，发展了海洋水体离水辐射率模式。在卫星水色遥感机理的基础上，同时运用Iqbal，Gordon和Sturm等的大气程辐射模式和太阳耀光模式，使卫星海洋水色遥感的辐射模式系统化，模拟仿真了我国1990年9月3日发射的FYIB卫星两个海洋水色通道的全轨道辐射图像，同时利用从德国柏林大学气象中心接收到的1990年9月23－25日卫星图像进行验证。结果认为，本文所发展的模式可应用于卫星图像质量的预测和水色信息的提取。     

“HY-1”卫星COCTS水色遥感器精确瑞利散射算法研究

“HY-1”卫星是我国自主研制发射的第一颗海洋卫星,水色遥感器COCTS具有8个可见光(412,443,490,520,565,670 nm)、近红外通道(750,865 nm)以及2个热红外通道(10.30~11.40,11.40~12.50μm).COCTS遥感器上采用了多元并扫技术用以提高遥感器的信噪比和探测灵敏度,但是由于并扫会带来像元旋转的问题,于是我国“HY-1”卫星水色遥感器COCTS上采用了K镜消旋技术,而K镜消旋技术带来的一个消极影响是偏振响应很大,通过发射前实验室监测结果发现其值达到了8%.     

海洋水色卫星与水色遥感发展趋势

海洋水色卫星通过海洋水色遥感器探测浮游生物色素、悬浮泥沙和溶解有机物等海洋水色主要参数,从中提取海洋初级生产力、水团、流系、锋面、涡漩、上升流、沿岸水质、海洋渔场状况等海洋环境信息,基本可以满足海洋开发和全球环境研究的大部分需要。 1 频繁的国际海洋水色卫星发射 据不完全的统计,从1995年至2001年,各国已发射和计划发射的用于海洋水色探测的卫星有10余颗。现已知列入发射计划的有:     

中国海洋水色遥感器瑞利散射定标研究

水色遥感是海洋环境监测的主要技术手段之一.对于任何海洋水色遥感器来说,监测其在轨期间的定标系数变化是非常重要的,否则无法得到精确的定量产品.以我国“HY-1B”卫星水色遥感器为研究对象,开展了基于大洋水体上空的瑞利散射定标方法研究,利用通过对SeaWiFS数据叶绿素、离水辐亮度和气溶胶产品进行分析,选择了符合条件的7个海区实施大气瑞利散射定标,根据2010年12月份选定的4个区域定标结果得到不同海区/不同时间获得的定标系数一致性较好,CH1至CH6的定标系数标准差分布在0.9％～2.1％的范围内,因此瑞利散射定标是有效的非现场定标方法,具有较高的定标精度,其总误差在4.09％.     

海洋水色遥感资料红光波段的大气纠正

通常的大气纠正方法不考虑对红光波段进行大气纠正,章在阐述海洋水色遥感资料大气纠正基本原理和方法的基础上,提出了简单可行的方法,对红光波段与其它波段一同进行大气纠正,并用Ｃ语言完成了该纠正方法的程序编制和调试,使海洋水色遥感资料的大气纠正更加完善,有利于更好地对近岸海区开展海洋水色遥感应用研究。     

海洋水色遥感元数据及其系统设计

在参考国内外元数据标准的基础上,提出了一个海洋水色遥感元数据框架,可以用来对海洋水色遥感数据进行描述、组织、存储和管理;在此基础上,利用XML Schema对此元数据框架进行描述,从而可以用于规范海洋水色遥感元数据。其次,从元数据的访问接口、存储系统及其安全体系结构方面设计元数据系统,实现对海洋水色遥感元数据的有效存储和管理。最后,对海洋水色遥感元数据系统进行功能和性能评价。     

海洋颗粒有机碳浓度水色遥感研究进展

颗粒有机碳(POC)是海洋碳循环研究的一个重要参数,采用水色遥感技术反演颗粒有机碳浓度为大时空尺度监测海洋碳循环过程提供了重要手段。从基础数据采集入手,简要总结了当前颗粒有机碳样品采样方法及误差影响因素;针对颗粒有机碳水色遥感的国内外研究进展进行了综述,深入分析了POC与生物光学参数之间的关系,对在此基础上建立起来的多种POC水色反演算法进行了归纳和分类比较;简要总结了POC水色反演在多时空尺度监测海洋生态环境中的应用。最后指出了我国海区POC水色遥感研究还存在的问题,对今后的研究工作进行了展望。     

太阳反射光对海洋水色卫星遥感的影响研究

海洋水色卫星遥感的关键是水色图像资料的利用率。受到太阳反射光的影响使图像饱和是水色卫星图像的主要噪声之一。笔者首先论述了卫星海洋水色遥感中到达水色义的太阳反射光的辐射量计算模式；然后介绍了产生太阳耀光模拟图像的全过程，并对我国ＦＹ－１Ｂ，美国的ＳｅａＳＴＡＲ和台湾省的ＲＯＣＳＡＴ－１号卫星作了全轨道 太阳耀光模拟图像，最后，讨论了影响太阳耀光的主要因素，同时提出了减小太阳耀光提高海洋水色卫星遥感图     

海洋水色遥感资料红光波段的大气纠正

通常的大气纠正方法不考虑对红光波段进行大气纠正,文章在阐述海洋水色遥感资料大气纠正基本原理和方法的基础上,提出了简单可行的方法,对红光波段与其它波段一同进行大气纠正,并用C语言完成了该纠正方法的程序编制和调试,使海洋水色遥感资料的大气纠正更加完善,有利于更好地对近岸海区开展海洋水色遥感应用研究。     

A general purpose exact Rayleigh scattering look-up table for ocean color remote sensing

1 Introduction In the total radiance received by an ocean color remote sensor, over 80% radiance is the contribution being scattered by air molecule and aerosol, and a wa- ter-leaving radiance carrying the ocean color informa- tion is only a small part. T…     

Estimating the underwater light field from remote sensing of ocean color

We present a new approach that incorporates two models to estimate the underwater light field from remote sensing of ocean color. The first employs a series of analytical, semi-analytical, and empirical algorithms to retrieve the spectrum of inherent optical properties (IOPs), including the absorption and the backscatter coefficients, from the spectrum of remote sensing reflectance. The second model computes the profile of photosynthetically available radiation E _0,PAR (z) for a vertically homogeneous water column using the information of the retrieved IOPs and the ambient optical environment. This computation is based on an improved look-up table technology that possesses high accuracy, comparable with the full solution of the radiative transfer equation, and meets the computational requirement of remote sensing application. This new approach was validated by in situ measurements and an extensive model-to-model comparison with a wide range of IOPs. We successfully mapped the compensation depth by applying this new approach to process the SeaWiFS imagery. This research suggests that E _0,PAR (z) can be obtained routinely from ocean-color data and may have significant implications for the estimation of global heat and carbon budget.     

海洋水色遥感图像伪彩化方法的研究

分析了国内外有关信息伪彩化应用的研究现状后认为:海洋水色遥感图像的伪彩化应该是基于任务的,也只有基于任务的伪彩化才能保证伪彩化结果的准确性。基于任务的伪彩化要求必须从伪彩化相关的3个对象(信息、色彩与用户)所具有的特点出发,确定有针对性的伪彩化实现方案。在综合考虑了伪彩化3个对象的特点后,提出海洋水色遥感图像的伪彩化可以分3种方案进行伪彩化设计,每种方案都有自己的针对性、使用范围及局限性。方案1是针对对海洋信息作定量分析而提出来的,主要用于揭示海洋信息中的高频快变成分,同时兼顾揭示信息中的低频成分,被分析信息的波动幅度不大。方案2是针对对海洋信息作定性分析而提出的,不强求对信息量的准确量化,更多关心的是海洋信息相互间的关系,因此要求色标具有很高的信息表现力。方案3是方案1及方案2的补充,方案1具有定量能力,但总色差较小,对信息的解析能力有限,方案2虽然有较大的总色差,具有较好的解析能力,但只有定性能力,方案3将在保持局部区域的定量特点外,扩大整体的总色差。在伪彩化或可视化设计中,主要是关心数据信息中最引人注意的部分也即突出最重要的部分,在大多数情况下,用户对数据信息的低端及高端更感兴趣,这也是方案3中双反色调色板设计及使用的基础。3种方案的针对性设计将方便伪彩化在水色遥感信息分析中的准确、快捷使用。文章最后通过例子证明,在对海洋水色遥感信息的分析和研究中,选择3个方案中的1种或几种作适当的调整,海洋水色遥感信息可以得到较好的诠释。     

Progress in the application of ocean color remote sensing in China

After many years＇ endeavor of research and application practice, the ocean color remote sensing in China has been growing into a new technique with valuable practicality from its initiate stage of trial research. With the aim of operational service, several kinds of ocean color remote sensing application systems have been developed and realized the long-term marine environmental monitoring utilizing the real-time or near real-time satellite and airborne remote sensing data. New progresses in the technology and application of ocean color remote sensing in China are described, including the research of key techniques and the development of various application systems. Meanwhile, according to the application status and demand, the prospective development of Chinese ocean color remote sensing is brought forward. With Chinese second ocean color satellite （ HY-1 B） orbiting on 11 April 2007 and the development of airborne ocean color remote sensing system for Chinese surveillance planes, great strides will take place in Chinese ocean color remote sensing application with the unique function in marine monitoring, resources management and national security, etc.     

Study on detection of coastal water environment of China by ocean color remote sensing

ＳＡＴＥＬＬＩＴＥＰＲＯＧＲＡＭＳＦＯＲＣＯＡＳＴＡＬＷＡＴＥＲＤＥＴＥＣＴＩＯＮＳｉｎｃｅｔｈｅ 1 980ｓ,ｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｐａｉｄｔｏｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＣｈｉｎａ ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｐｒｏｇｒａｍｓｆｏｒｃｏａｓｔａｌｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ.Ｔｗｏｏｃｅａｎｃｏｌｏｒｃｈａｎｎｅｌｓａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｆｉｒｓｔｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｓａｔｅｌｌｉｔ…     

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．     

基于遥感的海表紫外辐射强度反演方法

Ultraviolet(UV) radiation has a significant influence on marine biological processes and primary productivity;however, the existing ocean color satellite sensors seldom contain UV bands. A look-up table of wavelengthintegrated UV irradiance(280–400 nm) on the sea surface is established using the coupled ocean atmosphere radiative transfer(COART) model. On the basis of the look-up table, the distributions of the UV irradiance at middle and low latitudes are inversed by using the satellite-derived atmospheric products from the Aqua satellite,including aerosol optical thickness at 550 nm, ozone content, liquid water path, and the total precipitable water.The validation results show that the mean relative difference of the 10 d rolling averaged UV irradiance between the satellite retrieval and field observations is 8.20% at the time of satellite passing and 13.95% for the daily dose of UV. The monthly-averaged UV irradiance and daily dose of UV retrieved by satellite data show a good correlation with the in situ data, with mean relative differences of 6.87% and 8.43%, respectively. The sensitivity analysis of satellite inputs is conducted. The liquid water path representing the condition of cloud has the highest effect on the retrieval of the UV irradiance, while ozone and aerosol have relatively lesser effect. The influence of the total precipitable water is not significant. On the basis of the satellite-derived UV irradiance on the sea surface, a preliminary simple estimation of ultraviolet radiation's effects on the global marine primary productivity is presented, and the results reveal that ultraviolet radiation has a non-negligible effect on the estimation of the marine primary productivity.     

支持海洋遥感信息提取技术的可视化建模系统流程设计

根据海洋遥感信息提取可视化建模应用需求,以用户可视化模型建立及流程设计实现为目标,采用统一建模语言UML面向对象分析方法,设计海洋遥感信息提取可视化建模系统软件结构、用户需求用例(use case)结构、类(class)结构及流程图表示法,同时完成流程定义器、流程调度的设计和实现.结果表明,可视化用户建模系统可以使广大海洋用户在使用遥感数据时无须在数据预处理及转换工作上花费较多的时间,也不要学习很多遥感信息处理专业知识即可适应和使用组件式海洋遥感数据处理和信息提取通用软件,并且在该软件平台上进行他们的研究和应用开发工作.