基于BDS海洋上冰山踪迹监测方案设计

冰山亦被称为“海洋杀手”,其对在其附近海洋上航行的船舶构成很大的威胁。本文阐述了海洋上冰山的特性及其对海上船舶的危害,且研讨了基于北斗卫星导航系统（BDS）对海洋上冰山踪迹进行监测的方法并设法告知海洋上船舶冰山的位置,使船舶提前躲避冰山避免灾难的发生。文章研讨的结果亦可以为以后数字海洋的建设提供参考。     

Landsat 8全色影像阴影的扁平冰山出水高度提取

冰山出水高度是测量冰山厚度进而估算冰山体积的一个重要几何参数,是定量评估冰山对海洋的淡水输入量的基础。冬季冰山在海冰上成影且阴影较长,本文提出利用阴影测高模型高精度测量冰山出水高度的方法。试验选择2016年8月29日、9月7日和9月16日中心太阳高度角分别为5.43°、7.49°和11.01°的3期Landsat 8全色15 m影像,以独立扁平冰山为例,自动提取冰山在海冰上的阴影长度计算冰山出水高度,并利用不同时相同名成影点进行交叉验证评估测量精度。结果显示：阴影长度测量误差优于1个像元,在太阳高度角低于11.01°时,全色15 m影像提取的冰山出水高度均方根误差（RMSE）低于2.0 m,平均绝对误差（MAE）低于1.5 m。由此表明：在冬季低太阳高度角下,Landsat 8全色15 m影像可用于高精度测量冰山出水高度,具有大范围测量南极冰山出水高度的潜力。     

基于Sentinel-1A数据的多种机器学习算法识别冰山的比较

冰山识别对于海洋环境监测和船只安全运行等具有重要的意义,是北极航道开通和北极开发过程中的重要内容。采用合成孔径雷达(SAR)影像进行冰山识别具有独特的优势,多种机器学习算法均可用于SAR影像的冰山识别中。为了最大限度地发挥机器学习算法的性能,有必要对不同机器学习算法及其搭配使用的特征与特征标准化方法进行评估,从而进行最优冰山识别方法的选择。因此,本文基于Sentinel-1A SAR影像,采用多种机器学习方法、多种特征组合及多种特征标准化方法进行冰山识别,并比较各流程方法的识别性能差异。采用的机器学习算法包括贝叶斯分类器(Bayes)、反向神经网络(BPNN)、线性判别分析(LDA)、随机森林(RF)以及支持向量机(SVM);特征标准化方法包括Min-max标准化、Z-score标准化及log函数标准化;数据集是含有12个SAR影像特征的969个冰山与非冰山样本,样本主要位于格陵兰岛东海岸。分类效果采用接收者操作特性(ROC)曲线下的面积(AUC)进行衡量。结果显示,最佳搭配下的RF的AUC值最高,达到了0.945,比最差的Bayes高出0.09。从识别率上来看,RF在冰山查全率为80%的情况下非冰山查全率达到92.6%,效果最好,比第2位的BPNN高出1.4%,比最差的Bayes高出2.6%;BPNN在冰山查全率为90%的情况下非冰山查全率达到87.4%,比第2位的RF高出0.8%,比最差的Bayes高出2.7%。上述结果表明,对冰山识别而言,选择最优的机器学习算法和最佳的特征与特征标准化方法都是十分重要的。     

格陵兰冰盖，未来10年可能消失

近期．一座大型岛状冰山从格陵兰岛冰川脱落。这座冰山的面积大约是纽约曼哈顿岛的4倍多,可能是历史上有记录以来从冰川上崩离的最大一座。     

“泰坦尼克号”冰山投影秀

1912年,当时世界上最大的邮轮"泰坦尼克"号首次下水航行即在北大西洋撞击冰山而沉没,这一事件在1997年被美国导演詹姆斯·卡梅隆搬上银幕,成为电影票房史上的奇迹。值此"泰坦尼克"号海难100周年之际,世界各地发起各种活动来悼念这场人类历史上空前的海难,除卡梅隆亲自操刀的3D版电影《泰坦尼克号》又一次     

海洋信息服务聚合平台应用研究

以当前海洋信息集成国内外的研究现状和存在的问题为背景;以海洋信息集成、业务整合的迫切需求,以及海洋地理信息系统的发展为驱动;以基于Mashup的信息聚合技术和Web服务技术为支持,提出了海洋信息服务聚合平台的体系框架。研究了面向聚合应用的海洋信息服务模式和基于Mashup的海洋信息服务的聚合方法。最后以海洋信息服务聚合平台为基础,以南海基础地理数据为背景数据．研究了基于聚合平俞的分布式海洋观测数据和海洋模型的集成方法。实验表明基于Mashup的海洋信息服务聚合方法可以轻松、快速地重组来自不同地方的数据服务和模型服务,能够满足海洋研究因情景而不断变化的需求。     

极地摄影师探寻冰山之美

来自美国西雅图的51岁摄影师保罗不可思议地用十年时间探寻冰山之美。自从2001年起,这位威立雅环境野生动物摄影大赛获奖者独自驾船游历了挪威、格陵兰以及阿拉斯加附近的极地地区,行程长达近1000公里,     

比利时海洋空间管理的演进与经验

全球海洋人类活动日趋频繁,给海洋资源造成的压力日益加大,加之对履行国际和国家有关保护生物多样性的承诺的需要不断加大,为此比利时把海洋空间规划（MSP）作为一种海洋利用管理的手段。本文将探讨比利时的海洋空间规划发展历程,简单回顾该国依法开发海洋资源的近期历史、把总体规划作为一项空间管理政策的执行情况,及其如何将土地利用规划方法用于海洋环境。     

北极冰山视觉盛宴

Day.1乌马纳克冰峡湾地点：乌马纳克（Uummannaq）坐标：70°55′N,52°08′W探秘方式：冲锋艇巡游得知邮轮在开始航行前已经进行过补给,所行走的又是一条相对成熟的路线,我便踏踏实实地专心期待这场与冰山的“相遇”了.“前进号”沿着格陵兰的“阳光海岸线”行进.不久,前方便出现了一座形状奇特的红色山脉,像极了一颗心,这就是乌马纳克山.“Uummannaq”在格陵兰语中意为“险峻”,1175米高的乌马纳克山十分陡峭,位于心形山脚下的村镇是格陵兰第十一大定居点.当地的因纽特人没有城市的概念,就这样散居在山脚下.     

利用空间信息网格的海流场远程可视化

结合海洋科学的发展,分析了海流场数据远程可视化共享的应用需求;利用Web服务技术及空间信息网格技术,提出了海流场数据远程可视化的逻辑架构及实现方法;在ArcGIS Server平台上实现了B/S架构的海流场远程可视化应用平台。实验表明,利用空间信息网格可以屏蔽海流场数据的分布性、异构性,实现数据的实时动态可视化共享。     

Surface Ice Flow Velocity and Tide Retrieval of the Amery Ice Shelf using Precise Point Positioning

Five days of continuous GPS observation data were collected in the frontal zone of the Amery ice shelf and subsequently post-processed using precise point position (PPP) technology based on precise orbit and clock products from the International GNSS service. The surface ice flow velocity of the observed point was derived from PPP to be 2.25 m/day toward the northeast with an azimuth of 41°. Major semi-diurnal and diurnal oceanic tide constituents could be recovered from the 5 days of PPP-derived height variations and compared well with a hydrodynamic ocean tide model. The PPP technique can replace double-difference GPS positioning in remote or hostile environments, and be used to retrieve the surface ice flow velocity without any reference station. Furthermore, the solution can be derived epoch-by-epoch with accuracy in the centimeters to decimeter range.     

不同核函数RVM的冰凌检测能力比较

利用HJ-1A/1B卫星CCD数据进行黄河凌汛监测,提出了利用相关向量机的检测冰凌,并对比了不同核函数的冰凌检测效果。实验结果显示利用RVM和HJ-1A/1B卫星CCD数据能有效提取出黄河冰凌范围,RBF核函数的稳定性和精度要高于改进型RBF核函数,但改进型RBF核函数的相关向量的个数要明显少于RBF核函数,因此测试速度要高于RBF核函数。     

基于神经网络的太赫兹冰云探测反演算法研究

太赫兹频段在冰云探测上具有独特优势,但是目前的太赫兹冰云反演算法将不同种类冰相粒子（主要是冰和霰）视为冰粒子统一计算。本文根据冰云太赫兹辐射特性实现了一种预分类的神经网络算法,能够从太赫兹亮温中分别反演得到冰、霰两种粒子的统计参数和廓线分布。首先,基于WRF数值模式和ATMS载荷真实观测的冰云霰数据构建了包含冰、霰粒子密度廓线的混合冰云数据库,然后,使用DOTLRT辐射传输模式模拟183 GHz、243 GHz、325 GHz、448 GHz、664 GHz和874 GHz这6个频段的星载太赫兹冰云探测亮温,最后,开展冰云参数探测仿真试验,验证反演算法性能。仿真试验中反演得到的冰和霰的路径总量均方根误差分别为8.97 g/m²和10.90 g/m²,等效粒径均方根误差分别为7.54 μm和25.38 μm,反演的冰、霰密度廓线也具有较高的精度。研究结果表明本文算法能够以较好的精度从多频太赫兹冰云探测亮温数据中分别反演得到冰、霰两种粒子的路径总量、等效粒径、等效云高和密度廓线,突破现有研究仅仅计算单一冰粒子的局限,更加符合冰云真实情况。     

MODIS数据在黄河凌汛监测中的应用

对MODIS数据的特性及其在黄河凌汛监测中的应用情况进行了探讨和总结。试验结果表明 ,MODIS数据在冰雪检测方面具有很大的潜力     

2000—2015年北极夏季反照率变化及其与海冰密集度的关系

作为影响极区热平衡的关键因素,北极反照率会对北极气候与环境变化产生重要影响。采用CLARA-A2-SAL(The CM SAF Cloud,Albedo and Radiation)反照率产品分析2000—2015年北极夏季反照率月尺度和年尺度的时空变化,并探索北极反照率与海冰密集度的关系。结果表明,近15年间北极夏季反照率降幅达到12.20%,8月反照率下降趋势最显著,每10年减少0.040;随着海冰的融化,北极夏季反照率发生由高到低的变化;北极中央密集冰区与周边海域的反照率变化呈现出显著的空间差异性;北极反照率与海冰密集度呈稳定的正相关。研究北极反照率的时空变化及其影响因素可为解释海冰变化成因、预测北极海冰变化趋势提供参考。     

业务化MODIS BRDF模型对冰雪BRDF/反照率的反演能力评估

全球MODIS冰雪反照率产品在定量遥感中有着广泛应用,但由于该产品的业务化算法是建立在表征植被—土壤系统基础上的罗斯表层(RT)李氏稀疏互易核(LSR)的二向性反射分布函数(BRDF)模型(简称为RTLSR),因此该模型对冰雪的二向性反射及反照率的反演能力有待评估。本文基于地球反射极化和方向测量仪(POLDER)的多角度冰雪反射率数据,综合评估了RTLSR模型在表征冰雪二向反射及反演反照率等方面的能力。为量化评估结果,本研究基于渐进辐射传输(ART)模型,从POLDER冰雪数据中筛选出高质量数据,使用ART模型拟合的高质量结果作为参考,比较结果表明:(1)在表征冰雪方向性散射方面,RTLSR模型整体拟合精度较低。在1020 nm波段,其均方根误差(RMSE)最大可达到0.0498,相较于ART模型的拟合结果偏高了约53.70%;(2)在反演冰雪反照率方面,RTLSR模型与ART模型反演结果也存在差别,其决定系数为0.529,均方根误差为0.0333,偏差为-0.0274,基于RTLSR模型的反演结果低估了ART模型的反演结果。为了使核驱动模型能更准确地表征冰雪BRDF特征和反演反照率,该模型需要针对冰雪散射特点进行进一步的发展。     

利用HJ-1A/1BCCD数据进行黄河凌汛监测

利用HJ-1A/1B卫星CCD数据进行黄河凌汛监测,提出了基于主成分分析和决策树的冰凌提取方法。实验结果显示,利用HJ-1A/1B卫星CCD数据能有效地提取出黄河的冰凌范围,对黄河凌汛监测具有较大的应用潜力。     

NASA MODIS海冰产品评价分析——以辽东湾海冰监测为例

NASA开发的MODIS海冰产品可提供全球范围的海冰分布和冰表温度信息,但将其直接用于局地和区域海冰监测时,其精度还有待进一步验证.以辽东湾冬季海冰监测为例,对MODIS海冰产品进行了分析,发现该产品将区域内绝大部分海冰标识为云.根据NASA的海冰算法,利用反射率和冰表温度(Ice Surface Temperatur...     

中分辨率成像光谱仪的海冰密集度遥感反演

海冰信息在船舶运输、天气预报和全球气候预测等领域都起着重要作用.一直以来微波遥感是卫星监测海冰密集度的主要手段,目前基于可见光遥感的中分辨率海冰密集度产品还较少,其中只有NOAA发布了相关业务化产品,但其所采用的算法对低密集度海冰反演准确性仍存在提升空间.本文在Liu提出的算法基础上进行改进,提出了最邻近像素法确定纯冰...