面向光学遥感的先进光谱辐射定标技术

辐射定标是光学遥感信息定量化的关键技术之一,它的主要作用体现在(1)在工程研制到在轨运行的全过程中,确定和评估传感器的绝对响应;(2)建立不同平台、不同传感器的辐射量基准,保证相关时间和空间尺度下获得的地球物理数据可以相互比对、转换和融合;(3)通过动态监测,校正传感器的性能衰变,修正大气、照明条件和环境变化等对测量结果的影响,保证测量结果真实反映目标和背景的特征.结合我国空间光学传感器的发展要求,提出了实验室、星上和场地替代辐射定标的实施方案建议.实验室定标的主要作用是建立传感器的输出和已知的、用SI单位表述的入射辐射量之间的定量关系,星上定标能够长期地监测传感器响应的衰变,而场地替代定标可以验证传感器的辐射响应并进行多个传感器的交叉定标.通过这3种独立的定标手段的相互验证和比较,能够有效地提高环境光学遥感信息的定量化水平,保证卫星数据的质量.在综述和比较国内外先进辐射定标技术的基础上,提出采用标准探测器和标准辐射源相融合的辐射定标基本途径,来实现卫星传感器3个阶段的辐射定标,并讨论了技术实现的方案.     

HY-1卫星水色扫描仪的辐射定标与真实性检验

主要阐述HY－1卫星10波段水色扫描仪辐射定标与真实性检验的基本原理和关键参数的测量方法，简要介绍已开展的工作，并对2类水体测量方法提出几点建议。     

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％.     

海洋光学遥感与海洋高光谱特性研究

海洋光学遥感与海洋高光谱特性研究李武辛海英（国家海洋局第一海洋研究所，青岛２６６００３）葛运国（国家海洋局海洋技术研究所，天津３００１１１）１前言１９７８年８月，美国发射了世界上第一颗海洋卫星Ｓｅａｓａｔ－１，标志着海洋探测与陆地、大气探测一样，进入...     

海洋遥感图象实时光学信息处理

本文根据海洋遥感图象处理的特点与要求，相应地建立了光学图象处理系统。可进行反差增强、边缘增强、空间滤波、方向滤波、频谱假彩色编码、密度假彩色编码等图象增强处理和图象频谱分析。在处理方法上，采用了频谱面彩色滤波及多通道傅里叶变换等新方法。对数十张Landsat—A、B卫星和航空遥感中国海岸带图片进行了处理，     

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。     

海洋遥感图象实时光学信息处理

七十年代以来，空间遥感技术的发展推动了全球大气和海洋的研究。国际上已发射了不少气象卫星和海洋卫星。为了有效地利用遥感信息，必须提高对遥感信息的加工处理能力。因此，在发展计算机图象处理的同时，近年来光学图象处理方面进行了不少研究(1-11）；并获得实际应用。     

锚泊光学浮标浮体设计及近海试验

文中设计的光学浮标采用了柱状浮体, 提出了自由旋转的马鞍链结构。理论计算结果表明, 该光学浮标一是初稳性高度大, 二是光学浮标重心位于浮心之下, 浮标的摇摆角较小, 抗倾斜及倾覆能力强。海上试验结果表 明, 对于风力7节、浪高3—4m以下的海况, 浮标倾角≤5°的次数占总采样次数的 54%, 浮标倾角≤10°的次数占总采样次数的83%, 浮标性能较好地满足了水下光辐射测量的技术要求。为减小阴影效应带来的光辐射测量误差, 文中采用了两种解决方法: 一是伸臂结构解决浮标体阴影的影响, 当太阳天顶角为0°时, 在近岸或者清洁水体中浮标体阴影引起的向上辐亮度测量误差分别不大于4% 和1%; 二是光纤光谱仪测量技术减少仪器自阴影的影响, 设计的光谱辐照度和辐亮度光学探头直径均为0.042m, 当水体光束衰减系数为0.12m-1, 太阳天顶角为10°时, 自阴影引起的向上辐亮度测量误差仅为1.5%。     

海洋遥感的特点与基础研究

本文评述海洋遥感的特点：动态性，信息对比度小，尺度大，电磁波谱特性与陆地不同。阐述三个方面基础研究：海洋光学研究，     

SAR海洋数据图象的定标系统

合成孔径雷达能够应用于地学各领域是基于ＳＡＲ图象记录了地物对微波的后向散射特性，因此对ＳＡＲ图象数据的定标就显得尤其重要，本文参考国我对星载ＳＡＲ传感器的定标方法，针对在海洋上ＳＡＲ定标工作国外做的较少，结合海洋ＳＡＲ应用遥感的特点，提出了对星载ＳＡＲ的图象数据进行定标的技术方法，理论依据和针对海洋的星载ＳＡＲ定标系统的构成。     

Validation of ADEOS-II GLI ocean color products using in-situ observations

The Global Imager (GLI) aboard the Advanced Earth Observing Satellite-II (ADEOS-II) made global observations from 2 April 2003 to 24 October 2003. In cooperation with several institutes and scientists, we obtained quality controlled match-ups between GLI products and in-situ data, 116 for chlorophyll-a concentration (CHLA), 249 for normalized water-leaving radiance (nLw) at 443 nm, and 201 for aerosol optical thickness at 865 nm (Tau_865) and Angstrom exponent between 520 and 865 nm (Angstrom). We evaluated the GLI ocean color products and investigated the causes of errors using the match-ups. The median absolute percentage differences (MedPD) between GLI and in-situ data were 14.1–35.7% for nLws at 380–565 nm, 52.5–74.8% nLws at 625–680 nm, 47.6% for Tau_865, 46.2% for Angstrom, and 46.6% for CHLA, values that are comparable to the ocean-color products of other sensors. We found that some errors in GLI products are correlated with observational conditions; nLw values were underestimated when nLw at 680 nm was high, CHLA was underestimated in absorptive aerosol conditions, and Tau_865 was overestimated in sunglint regions. The error correlations indicate that we need to improve the retrievals of the optical properties of absorptive aerosols and seawater and sea surface reflection for further applications, including coastal monitoring and the combined use of products from multiple sensors.     

海水层辐射校准技术研究

为提高光学资料的利用率，确保光学遥感信息的精确度，必须对卫星获得的资料进行辐射校准，本文着重阐述我们通过在我国典型海区实测获取与卫星同步的海面归一化离水辐射率，对实用的大气模型进行选择及参数修正的研究，对卫星遥感资料获得的海面离水辐射率进行校准，论文给出了研究的一些主要结果。     

Spatial distribution of primary production off Sanriku, northwestern Pacific, during spring estimated by Ocean Color and Temperature Scanner (OCTS)

An algorithm to estimate primary production by chlorophylla and sea surface temperature from satellite was evaluated with primary production data from the Ocean Color and Temperature Scanner (OCTS) Sanriku field campaign. The algorithm was applied to the data of OCTS on the Advanced Earth Observing Satellite (ADEOS) off Sanriku, North Pacific, on April 26, 1997. The wavelength-, time-, and depth-resolved model reasonably estimated the chlorophyll-specific primary production of each depth and water column integrated primary production. Although the model parameters were adjusted with the photosynthesis-irradiance curves obtained in the region, the resultant primary production was not significantly different from the global model of Antoine and Morel (1996). This is probably because there is considerable variability in the physiological parameters in this limited area, off Sanriku, and in the limited time, spring. Estimated integrated primary production was well correlated with chlorophylla but not with temperature. This indicates that the temperature dependence of the primary production was less than the variability caused by chlorophylla concentration.     

干涉雷达高度计定标检验进展

卫星雷达高度计正从传统星下点的剖面测量向宽刈幅干涉测量发展,利用卫星观测二维的高分辨率、高精度海面高度正在成为可能,国外研究人员提出SWOT(Surface Water and Ocean Topography)干涉雷达高度计计划和我国新一代海洋科学卫星任务等计划有望实现海洋亚中尺度现象的观测。定标检验是评价卫星观测资料精度和质量的必要工作,传统高度计的定标检验均为基于验潮站、GNSS(Global Navigation Satellite System)浮标、有源定标器等方式的单点比对,难以满足干涉高度计的需求。目前国内外研究人员在干涉雷达高度计的定标检验中采用了全新的技术方案,并已利用机载试验和理论模拟开展了验证工作。对近10 a干涉雷达高度计定标检验的新技术方法进行介绍和总结,希望对我国的干涉雷达高度计卫星定标计划起到借鉴作用。     

Simultaneous Ocean Wave Measurements by the Jason and Topex Satellites,with Buoy and Model Comparisons Special Issue: Jason-1 Calibration/Validation

The verification phase of the Jason-1 satellite altimeter mission presents a unique opportunity for comparing near-simultaneous, independent satellite measurements. Here we examine simultaneous significant wave height measurements by the Jason-1 and TOPEX/Poseidon altimeters. These data are also compared with in situ measurements from deep-ocean buoys and with predicted wave heights from the Wave Watch III operational model. The rms difference between Jason and TOPEX wave heights is 28 cm, and this can be lowered by half through improved outlier editing and filtering of high-frequency noise. Noise is slightly larger in the Jason dataset, exceeding TOPEX by about 7 cm rms at frequencies above 0.05 Hz, which is the frequency at which the coherence between TOPEX and Jason measurements drops to zero. Jason wave heights are more prone to outliers, especially during periods of moderate to high backscatter. Buoy comparisons confirm previous reports that TOPEX wave heights are roughly 5% smaller than buoy measurements for waves between 2 and 5 m; Jason heights in general are 3% smaller than TOPEX. Spurious dips in the TOPEX density function for 3- and 6-m waves, a problem that has existed since the beginning of the mission, can be solved by waveform retracking.     

影响海洋光学遥感的海面白泡云研究回顾及进展

回顾了国内外影响海洋光学遥感的白泡云的反射率和覆盖率的研究进展情况。根据海洋水色高光谱遥感发展的需要，指出应当开展海洋白泡云中信号白浪和白沫光学反射特征的测量和研究，以便评价和排除白泡云的反射分量在光学遥感中的干扰。     

面向海洋传感与探测的光纤传感器研究进展

调研了近几年光纤传感器在海洋探测方面的研究进展,主要包括测量海水温度、压力、盐度、叶绿素、pH值和溶解氧的相关光纤传感器以及光纤水听器。简要介绍了光纤传感器的基本原理、结构及性能,同时跟踪了国内外相关的最新研究进展,并与传统的测量方法进行了比较,分析得出光纤传感器是对现有传统海洋探测器的重要补充,并在一些探测领域具有独特的优势。文章最后,探讨了光纤传感技术的未来发展趋势,认为在海洋温度、压力、叶绿素、水听器等领域可能会率先突破技术瓶颈并实现商用,同时提出了未来海洋光纤探测技术新的研究方向。     

卫星海洋遥感数据的无损压缩及解压算法

在分析卫星海洋遥感单轨三级数据产品特征的基础上,针对游程编码无损压缩算法特征,提出了优化游程编码压缩算法,运用该算法实现了海洋遥感三级数据产品的无损压缩,并与流行的WinRAR压缩软件进行了比较测试,结果表明上述算法对海洋遥感数据均有较高的压缩率,优化游程编码压缩算法在空间复杂度及时间复杂度上均有明显的比较优势,可极大节约海洋遥感数据的存储与共享发布空间。