基于光谱差异的东海赤潮提取算法

赤潮是最严重的海洋灾害之一,它不仅破坏海洋渔业生产、恶化海洋环境、影响滨海旅游业,而且还会影响人类健康。东海是我国赤潮灾害的“高发区”,赤潮发生次数和面积均明显高于其它海区。遥感是赤潮监测的最有效的手段之一,从光谱曲线可以看出,赤潮水体和非赤潮水体光谱曲线有明显的区别,前者呈现出2个吸收峰和2个反射峰,而后者不具备该特征。基于光谱差异,本文提出了1种新的赤潮提取算法:R_rs555/R_rs488>1.5且R_rs678-R_rs667>0。该算法能有效地确定卫星数据中赤潮的位置,与公报的赤潮位置吻合得较好。因此,该算法适用于卫星数据的东海赤潮信息提取。     

基于现场调查和MODIS卫星遥感下东海原甲藻主导的混合甲藻赤潮生消规律研究

浙江省南部沿海地区是赤潮灾害事件频发的海区之一。本研究通过现场调查以及利用搭载在极地轨道环境遥感卫星Aqua上的中等分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectro Radiometer,MODIS)传感器数据,研究了2016年5月浙江南部洞头和南麂列岛附近海域东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)主导、夜光藻(Noctiluca scintillans)伴生的混合甲藻赤潮生消特征。结果表明:现场水采浮游植物第一优势种东海原甲藻和网采浮游植物第一优势种夜光藻细胞密度在绝大部分站位超过1.0×10~7个/m~3和1.0×10~5个/m~3、优势度达到0.82和0.34、出现频率则分别为82.46%和98.25%。本次东海原甲藻赤潮具有较为完整的生消周期(生长、维持和消亡阶段),而夜光藻每天细胞密度的变化幅度相对较小,因此难以划分明显的生消阶段。另外,基于MODIS影像,根据赤潮指数(RI 2.8)和硅甲藻赤潮水体分类(干净水体、高浑浊水体、混合水体、东海原甲藻赤潮水体、硅藻赤潮水体),在更宏观的角度显示了本次东海原甲藻为主混合赤潮的生消特征。本次赤潮从洞头海域的东北部开始,其中在5月13日结合现场调查数据,发现东海原甲藻赤潮高峰出现在洞头列岛与南麂列岛附近海域,而后逐步向西南海域近岸发展。因此,在现场调查确定赤潮优势种的基础上结合遥感影像可以为赤潮监测提供更加科学合理的结果。     

福建省赤潮预警系统研究与应用

考虑赤潮预警的业务需求,基于GIS平台、C/S(Client/Server)架构和2D web GIS服务平台,研发了赤潮预警系统,该系统由赤潮监测数据库、赤潮藻种库、赤潮预警模型、赤潮动态、赤潮历史资料和系统管理六大模块组成。可实现生态浮标监测、常规现场监测、应急监测、卫星遥感监测数据的实时采集入库、查询、显示、分析;能够开展基于天气模型的赤潮预警,赤潮漂移轨迹预报,对赤潮周边海水养殖、海水浴场休闲旅游进行示警。该系统为业务人员快速制作、发布赤潮预警,赤潮防灾减灾辅助决策支持等方面提供了支撑平台。     

东海赤潮高发区水体光谱吸收特性分析

赤潮是海洋中一种复杂的生态异常现象。赤潮的爆发、不仅严重影响近海景观,破坏水产养殖,危害人体健康,还对海洋生态平衡造成破坏,给人类造成惨重经济损失。近年来,在我国的赤潮观测记录中,赤潮的年发生次数逐渐增加,且面积不断增大,因此,对赤潮的发生发展机理及预测治理研究是科学家刻不容缓的研究课题。 赤潮发生时,赤潮生物大量聚集,使水体颜色发生明显变化,进而赤潮水体的光谱特征发生变化,且存在差异,使利用水色遥感监测赤潮成为可能,还可以用来区分赤潮种类的不同。水体光谱的变化特性(包括吸收与散射特性)是水色赤潮遥感监测的基础,是水色遥感生物光学算法开发的重要组成部分。因此对赤潮水体进行光谱吸收特性的分析研究对于发展研究海区的水色遥感生物光学算法及赤潮遥感监测方法都有重要意义。     

大气散射对采用归一化植被指数进行赤潮遥感监测的影响研究

1　引言近年来赤潮灾害在我国海域频繁发生,对沿海环境、经济和人民生产生活都造成一定的影响,因此对赤潮进行实时监测并业务化运行就显得尤其重要.赤潮遥感监测是目前常用手段之一,在实践中取得了一定的效果,但到目前为止还没有一种成熟的算法能用于业务化监测赤潮的发生.很多研究人员借鉴归一化植被指数(NDVI)阈值法、海表温度(SST)异常等来判断赤潮的发生,但归一化植被指数阈值法经常会出现误判或无法区分正常与异常水体的情况.该阈值范围由先验知识得到,没有定量的理论依据.归一化植被指数是陆地遥感中用以表征地表植物覆盖程度和健…     

赤潮的监测和防治

随着海洋污染的日趋严重由海水富营养化所引起的赤潮公害已愈来愈引起了全球的关注。本文首先介绍了赤潮的发生及其对海洋生态环境,沿海养殖业及旅游资源乃至人类生命安全的巨大危害,着重阐述了赤潮的监测,预报及防治技术。文章指出,赤潮监测应在抓好常规水质监测,浮标站定点连续自动监测基础上,还要重视海洋遥感探测等高新技术的应用,赤潮的准确监测是其科学预报的基础,赤潮的可靠预报在赤潮的防灾降宵方面起着重要作用,赤     

大气散射对采用归—化植被指数进行赤潮遥感监测的影响研究

近年来赤潮灾害在我国海域频繁发生，对沿海环境、经济和人民生产生活都造成一定的影响，因此对赤潮进行实时监测并业务化运行就显得尤其重要．赤潮遥感监测是目前常用手段之一，在实践中取得了一定的效果，但到目前为止还没有一种成熟的算法能用于业务化监测赤潮的发生．很多研究人员借鉴归一化植被指数(NDVI)阈值法、海表温度(SST)异常等来判断赤潮的发生，但归一化植被指数阈值法经常会出现误判或无法区分正常与异常水体的情况．该阈值范围由先验知识得到，没有定量的理论依据．     

河口水环境遥感监测研究进展——以赤潮和溢油为例

从河口地区对赤潮和溢油的监测需求出发,阐述了利用遥感技术监测赤潮和溢油等问题的有效性和优越性。回顾了河口地区赤潮和溢油遥感监测的发展历程、探测机理和影响因素,并探讨了历史上不同卫星传感器对赤潮和溢油监测的优势和不足。通过对最新研究成果的总结,讨论了水环境遥感监测存在的问题,并对未来水环境遥感平台发展趋势和新的研究方向进行了展望。     

基于深度置信网络(DBN)的赤潮高光谱遥感提取研究

赤潮是严重的海洋灾害,有效监测赤潮对于保护海洋生态环境具有重要意义。高光谱遥感具有光谱分辨率高、图谱合一等优势,适合于海洋赤潮监测。深度学习是机器学习领域的前沿,为高光谱遥感分类提供了新的思路。深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)兼具监督分类与非监督分类的特点,通过构建DBN模型,将DBN应用于赤潮灾害遥感监测中,应用渤海机载高光谱遥感数据开展赤潮分类,以达到提取高光谱图像中赤潮水体范围的目的。通过设置对照实验,对比经典的SVM监督分类方法与ISODATA非监督分类方法,发现DBN模型在相同实验条件下具有更高的分类精度,赤潮遥感提取精度提高了3%～11%。     

赤潮卫星遥感监测与实时预报

本文根据赤潮水体光谱特征和赤潮环境要素,提出了赤潮卫星遥感监测与实时预报的方法。利用这些方法成功地监测和预报了１９９７年１１月发生在广东沿海的金囊藻赤潮和１９９７年７月发生在汽油嵊泗海区的液光藻赤潮。     

浒苔灾害卫星遥感应急监视监测系统及其应用

2008年夏季黄海、东海突发的罕见的浒苔自然灾害直接危及青岛近海环境和2008北京奥运会青岛帆船比赛的举办,国家卫星海洋应用中心按应急与业务运行兼容需求,在"HY-1"卫星地面应用系统、国家MODIS数据共享平台、海上溢油卫星遥感系统等基础上及时构建了浒苔灾害卫星遥感应急监视监测系统,利用国内外有限的17颗遥感卫星数据,实现了对此次浒苔灾害的大范围、全天候、全天时、多频次、多角度动态监测,及时得到了全面、准确、客观的信息,为国家海洋局应对浒苔自然灾害前线指挥部应急响应、决策指挥提供了有力、有序、有效的技术支持。主要描述应急监视监测系统的构建、运行和应用,为今后海洋灾害突发事件的应急提供参考和经验积累。     

基于海洋一号D卫星海岸带成像仪的赤潮遥感监测特征

为进一步加强对赤潮等海洋生态灾害的动态监测,科学支撑海洋防灾减灾工作,文章基于海洋一号D卫星搭载的海岸带成像仪数据,选取北部湾、茂名近岸和陵水湾为研究区域,分析2021年2月发生的4例赤潮事件的遥感影像、叶绿素a浓度和赤潮指数特征。研究结果表明：遥感影像可清晰呈现赤潮分布状况,叶绿素a浓度和赤潮指数的异常值范围与遥感影像一致,赤潮水体的叶绿素a浓度和赤潮指数整体高于非赤潮水体。     

黄海绿潮多源卫星遥感业务化监测需求分析与系统设计

在分析黄海绿潮卫星遥感监测需求基础上,设计了绿潮多源卫星遥感业务化监测系统。系统设计包括:卫星数据源选择,多源卫星影像绿潮信息提取方法、多源监测结果融合方法和绿潮信息提取总体流程,系统功能模块设计,系统研发语言和平台选择,以及监测报告、数值模拟初始场等产品的设计。为其后的系统研发中的中低分辨率信息提取、多源监测结果信息融合等关键问题提供了解决思路和方法。系统研发后可为黄海绿潮防灾减灾应急决策提供及时、准确、全面的绿潮监测信息。     

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。     

基于背景场的一种新的赤潮监测算法

Remote sensing has been proven to be an effective means of monitoring red tides. The spectral information is an important basis for establishing a model to monitor red tides. The spectral curves of red tide events are analyzed and compared with multiyear monthly averaged spectral curves based on MODIS data from July 2002 to June 2012, as well as spectral differences at the same location during red tide presence and absence. A red tide monitoring algorithm is developed based on the background field to extract the red tide information of the East China Sea （ECS）. With the application of the algorithm in the ECS, the results reveal that the developed model can effectively determine the location of red tides, with good correspondence to the results from an official bulletin. This demonstrates that the algorithm can effectively extract the red tide information.     

东亚气候的年代际变化对中国近海生态的影响

回顾了近几十年来中国近海赤潮的发生,利用长时间序列NCEP、ERA-40、HadISST和SODA等大气海洋高分辨率的再分析资料以及经验正交函数（EOF）方法,分析了近50a来东亚气候的异常变化,包括东亚夏季大气环流的年代际变化,东亚大气环流散度场、中国近海表层海温（SST）和经向海面风应力的时空特征及其与中国近海环境和生态异常的联系.结果表明,20世纪70年代末以来,中国大陆东部和东海近岸从长江口至台湾海峡附近海域上空的低层大气辐合表现为年代际增强,与该海域赤潮的发生在气候态时间尺度上有显著的对应关系,而低层大气辐合的偏强则有利于该海域上升流的形成和加强,易促使沉积于海底的营养盐和蛰伏的赤潮藻孢囊（休眠细胞）运移至海水表层;并且,近30a来中国近海出现了SST持续上升和经向海面风应力不断减弱等有利于赤潮发生以及海洋生物地理分布变化的年代际气候异常现象.这表明东亚海洋大气的年代际异常可能是该海域20世纪70年代末以来赤潮等生态灾害频发和中国近海海洋生物地理分布变化尤其是鱼类物种北移的重要原因之一.     

中国海洋航空高光谱遥感应用研究进展

详述了我国赤潮航空高光谱遥感应用研究的发展现状，对所发展的赤潮发现检测、生物优势种类识别、生物量分布特征提取技术及所建立的赤潮光谱数据库进行了详细介绍。概述了基于高光谱数据的溢油发生检测及面积信息提取、海冰发生检测及密集度信息反演、海岸带典型要素光谱波段敏感性等的研究进展。从遥感平台、成像光谱仪的角度对我国的海洋航空高光谱遥感发展进行了展望，简要介绍了建设中的国内首套适用于海洋环境与灾害快速监测的海洋航空遥感多传感器集成与应用系统。指出发展我国海洋航空高光谱遥感应用研究的3个关键问题：(1)大量获取海洋及海岸带要素的高光谱数据；(2)开展海洋及海岸带要素现场光谱数据的同步测量研究；(3)大力建设海洋及海岸带要素的地物光谱数据库。     

SAR卫星组网观测技术与海洋应用研究进展

SAR卫星的组网观测,较之于单卫星工作方式,不仅能够提高观测频率,还能挖掘SAR的多模式探测能力。本文介绍了SAR卫星组网的遥感观测技术发展现状,并总结了基于卫星组网的海洋动力环境监测和海上目标监测研究进展。在海洋动力环境遥感监测方面,多SAR卫星联合获得的同步数据能够互为补充,提高海洋动力环境信息的探测精度;在海上目标遥感监测方面,多卫星联合能够实现从传统的单星目标检测到跟踪的跨越,提高海上动态目标的跟踪监测能力。