粗糙海面L 和C 双波段的代价函数多参量遥感反演分析

利用代价函数(cost function)方法,通过分析粗糙海面L和C双波段多极化遥感亮温对海表盐度、温度、风速和有效波高等参数的敏感性以及L和C双波段多极化的代价函数收敛特性,建立了反演海表盐度、温度、风速和有效波高等多参数的L和C双波段多极化代价函数模式。双波段遥感模式分析结果表明:(1)对于双参数的联合反演,L和C双波段垂直极化代价函数联合反演海表盐度和温度可以获得较好的反演结果。(2)L波段垂直极化和C波段水平极化代价函数联合反演海表盐度和风速较好。(3)对于三参数联合反演,L波段垂直极化和C波段的双极化联合反演盐度、温度和风速的精度较高。(4)L波段亮温对有效波高的敏感性较低(C波段经验模式不含有效波高),使得有效波高反演误差较大,L和C波段经验模式不适合反演有效波高参数。另外,为了定量分析L和C双波段代价函数的多参量遥感反演结果,采用加性噪音模拟亮温方法,对上述L和C双波段多极化模式的盐度、温度和风速等多参数联合反演误差进行了分析,均得出较好的结果。结论表明L和C双波段代价函数联合反演多参量可以明显提高参量反演精度,为粗糙海表面多参量的反演提供了新的方法和途径。     

基于Argo浮标数据的星载微波辐射计Aquarius数据产品质量评估

Aquarius是专门用于海洋盐度监测的L波段辐射计,于2011年6月发射入轨,目前已进入业务化运行阶段。本文以太平洋为研究区域,利用Argo盐度现场数据对星载微波辐射计Aquarius的2012年2级数据产品质量进行了分析与讨论,结果表明:与Argo数据比较,Aquarius数据盐度存在0.1的负偏差,标准差约为0.7,升轨和降轨数据差异不明显;受亮温陆地污染和无线电射频干扰的影响,近岸海域反演误差较大;海面温度较高的低纬海域反演结果优于中纬度海域;受亮温敏感性及粗糙海面发射率模型的影响,Aquarius在低温水域以及高风速条件下盐度反演误差较大,标准差可达1以上。     

微波辐射计遥感海水盐度的水池实验研究

通过水池实验研究了L波段微波辐射和盐度的关系,并进行了盐度的反演计算。实验中,先向水池内加入天然海水,然后通过向水池中添加自来水的方式调节降低池内水体的盐度,使盐度从31.67逐步降低到27.48。在此期间,利用微波辐射计观测池内水体的L波段H极化和V极化辐射值以及S波段V极化辐射值,利用CTD观测池内水体的温度和盐度。L波段微波辐射值和根据辐射理论计算出的亮温值具有很好的线性关系。利用最大和最小的2个盐度下的微波辐射值和由辐射理论计算的亮温得到定标公式,将观测的辐射值换算为亮温。最后利用半解析的反演算法反演盐度。本次实验的反演最大误差为2.1,均方差为0.3。     

雷达波段对多极化SAR海面溢油检测极化特征参数的影响

多极化SAR数据海面溢油检测研究日益受到重视。本文研究不同波段极化SAR数据的海面溢油检测能力,为最大程度减小观测条件、环境因素等的影响,选取准同步获取的SIR-C/X多极化SAR数据。针对海面油膜、生物油膜和低风区疑似溢油现象,研究L波段和C波段的共极化相位差、一致性系数、极化熵、各向异性和平均散射角等极化特征对海面油膜以及不同海面暗斑现象的检测能力。研究结果表明:在海面溢油检测以及探测不同暗斑现象间差异方面,C波段总体优于L波段;L波段,极化分解特征各向异性参数优于共极化相位差和一致性系数;C波段,共极化相位差、一致性系数特征优于极化分解特征各向异性和极化熵,结合平均散射角特征有助于滤除生物油膜和低风区。     

下行L波段轨道法时间比对计算模型及其精度评估

根据下行L波段轨道法时间比对的基本原理,详细推导了其在地心非旋转坐标系中的基本计算模型,并以静止地球同步轨道卫星为例,分析了该计算模型中的距离改正项时延对星地间相对钟差的影响量级。     

天津海域深度基准面L值模型构建

基于天津港邻近海域构建的精密潮汐模型,由区域精密潮汐模型各网格点的调和常数,按深度基准面L值的定义算法计算生成网格形式的L值模型。采用天津海域11个验潮站的深度基准面L值对L值模型实施订正,构建了天津海域1'×1'的深度基准面L值模型。     

船载X波段测波雷达有效波高的误差分析

通过对2次海上作业期间船载X波段测波雷达数据对比分析,发现雷达测得的有效波高值在一段时间内存在较大误差。在2017年12月6日10:00至17:00期间,相比于人工目测值,雷达测得的有效波高值持续偏低。通过分析现场的天气与环境状况,并且对比相同海况下未受降雨影响和受到降雨影响时不同时刻的二维海浪谱,发现该段时间内因有降雨且能见度低,导致雷达测量的海浪谱能量异常偏低,信噪比SNR异常偏低造成X波段雷达测得的有效波高值异常偏低。在2018年4月11日船只路过5号大浮标和4号大浮标期间,相比于浮标测值,雷达测得的有效波高值异常偏高。通过查看系统中最大流速设置,发现设定的最大流速值过高(为50 m/s)。这样滤波器的带宽过大,大量噪声可能会被当成海浪信号通过滤波器,导致雷达反演的信噪比SNR异常偏高,造成X波段雷达测得的有效波高值异常偏高。通过分析误差产生的原因,对雷达设置的调整以及雷达系统的进一步完善有一定的参考价值。     

HY-1/COCTS波段信息含量与波段相关性分析--以辽东湾为例

以2003年4月辽东湾的HY-1／COCTS数据为例,采用主成分分析法和相关分析法,从光谱的不同结构、主成分、相关性等方面来揭示COCTS图像的光谱信息。COCTS的10个波段中,9,10两个波段与其他几个波段相比,包含的信息较丰富。在其他的8个波段中,6,7波段的信息较为丰富,6波段对主成分的贡献大。这8个波段与9波段和10波段的相关性为负相关,表明它们间的重叠少。5波段与1波段、7波段与6波段、6波段与2波段的相关性较高,这说明这些数据间的彼此重叠较多,故在进行波段图像的假彩色合成时一般以8,4,3或8,4,1波段的组合为佳。以OIF指数来检查融合方法的可行性。     

南黄海秋末温盐度垂直结构及其与流系关系的分析

自五十年代末以来，我国对南黄海124°E以西海区曾进行过不少的调查研究，对该海区的水文特征、水团结构和海流系统已有了基本的了解。但由于资料的限制，对124°E以东海区的情况了解尚少，所以有些问题，如黄海冷水团内部的温盐结构，黄海暖流以何种形式和以何路径进入南黄海等等，并不十分清楚。因此本文引用1983年11月中国科学院海洋研究所和美国伍兹霍尔海洋研究所在南黄海联合调查获得的Mark-III CTD 资料和浮标测流资料(站位见图1)，拟对南黄海秋末温、盐度垂直结构及其与流系之间的关系作一初步探讨。     

“重量稀释海水”的误差分析

“重量稀释海水”是检定高精度盐度计的基本方法。本文首先结合实际概述了“重量稀释海水”的方法步骤,然后从理论上对“重量稀释海水”的误差进行了分析研究,给出了最大值和最小值,并通过赋值计算找出了其误差分布规律。最后列举了两个实例说明了该方法的实际应用情况。     

世界地磁场模型WMM2015误差分析与评估

基于WMM2015模型的建立方法,系统分析了WMM2015模型的误差来源,建立了WMM2015模型误差估算模型,并计算了WMM2015模型总误差。结果表明:WMM2015模型误差包括主磁场系数定义不准确导致的定义误差和忽略因素影响误差,忽略环境因素误差包括地壳磁场及长期变化和扰动磁场所导致的误差,建立的WMM2015误差估算模型可以用来计算WMM2015模型的总误差,可以为海洋磁力测量正常场校正和相关应用提供参考。     

测深误差度量模型和精度指标对比分析与评价

为确保海洋测深成果质量,实现不同涉海部门海洋测深数据成果的共享和融合,系统分析了不同规范测深误差的度量模型与方法,探讨了测深数据的精度评估模型和流程,定量比对了不同规范的精度评定指标。在测深实践中,明晰所采用的误差度量模型与方法,可避免概念混淆引起的成果失真;实例表明在测深数据后处理中,应同样重视先验式精度评估可减少引入系统误差。该研究有助于为国内各标准规范更新提供理论依据,有助于数据的统一利用和综合评估,加强不同行业部门数据的共享兼容性。     

基于半经验模型的水深反演及不同水深范围的误差分析

基于半经验遥感模型,开展广东省雷州湾SPOT-5影像不同水深范围的遥感反演及误差分析,给出不同模型对应的最佳水深范围和不同水深范围的最佳反演模型,结果如下：红光单波段模型、红光-绿光双波段模型、绿光-红光-近红外三波段模型均在2～5m水深范围内反演误差最小,分别为16.7%,13.2%和17.1%。0～2m水深范围内,红光-近红外双波段模型反演误差最小,为34.3%;2～5m水深范围内,红光-绿光双波段模型反演误差最小,为13.2%;5～10m水深范围内,红光-近红外双波段模型反演误差最小,为19.3%;10～20m水深范围内,三波段模型反演误差最小,为31.5%。     

引入模型误差的非线性回归模型

在第一类非线性回归模型中,经常出现病态问题,它严重影响计算结果的精度。提出了一种引入模型误差求解部分参数的方法,这种方法可以改变病态性质,提高对部分参数的求解精度。通过算例来检验这种方法的可行性并探讨它的使用范围。     

海水电导率测量仪的校准及其测量不确定度分析

海水电导率是表征海水导电能力的物理量.1978实用盐标的贯彻,使得利用海水电导率测量仪测定盐度法成为当前测量盐度的主要手段.由于使用环境的特殊性,海洋调查对海水电导率测量数据的可靠性提出了更高的要求,通过对电导率测量仪进行定期校准,可以保证海水电导率测量数据的准确性,维护盐度计量单位统一和量值准确可靠.文中详细介绍了海...     

丁字湾物质输运及水交换能力研究

通过建立丁字湾三维潮流模式、污染物输运模式计算了该湾 COD浓度分布 ,定量分析了丁字湾的水交换能力 ,较为精确地计算出丁字湾内水交换率和水交换半更换期的空间分布。计算结果表明 ,当湾中部水交换 50 %时 ,湾口水交换达 80 % ,湾底仅为 2 0 %～ 40 % ;丁字湾湾口的半更换期为 1～ 5d,湾中部为 1 8～ 2 0 d,湾顶为 2 4～ 32 d。     

永暑礁蒸发量分析与推算

根据南沙永暑礁1995-1997年每日的实测资料和有关文献，对永暑礁周围海域与海水蒸发量有关的物理要素进行了初步分析，建立蒸发量与风力、气压、气温的相互关系，利用多元回归分析，得出蒸发量推算公式，最后利用1993年的实测资料对推算方程进行了后报检验，结果表明，推算值与实测值的吻合程度较好。     

海洋水质在线评估可行性分析

立足我国当前海洋生态在线监测的发展情况,文中主要论述了开展海洋水质在线评估的可行性。理论上分析了在线评估的技术基础和评估对象,认为稳定可靠的综合在线监测系统是实现海洋生态在线评估的技术基础,而在线监测获取的监测数据是在线评估的主要对象。还对在线估软件的基本设计思路进行了初步探讨。在线评估软件可实现海水水质等级实时分析、参数测量结果的实时展示和水体富营养化等指标的实时计算。在线评估充分体现了实时、在线的特点,可满足用户对海洋水质状况实时获取的需求。通过分析,认为目前我国开展海洋水质在线评估工作面临的主要工作有两个:一是有限的在线监测要素制约了在线评估数据产品的丰富和多样性,二是在线监测和在线评估工作与现行海水水质测量和评估标准之间的关系有待进一步规范。     

一种基于相对梯度法的海水温度分层模型

提出了一种以海表面温度为输入参数的海水温度分层模型。以2005—2012年的Argo气候态数据集与Argo浮标数据为基础,采用相对梯度法对海水温度垂向结构进行了分层,并据此获取了各层拟合方程所需的参数,包括:混合层深度、混合层梯度、温跃层上界深度、温跃层下界深度、深层大洋起始深度以及方程拟合系数。本文通过世界大洋数据库09版的CTD、XBT实测剖面数据对模型进行了检验。检验结果表明,该模型可以有效地对海水温度结构进行模拟,特别是400m以上的中上层大洋。模拟结果的总体均方根差(RMSE)为0.778℃,而在水深400m以上的中上层区域误差为0.494℃。