利用SeaWiFS反演海水透明度的模式研究

海水透明度是描述海水光学特性的一个基本参数.根据水下光辐射传输理论及对比度传输理论,建立了海水透明度的半分析定量遥感模式.利用大量实测透明度资料对模式进行了验证,结果表明遥感反演透明度与实测透明度的相关系数为0.84,绝对平均误差为4.17m,相对平均误差为22.6%.最后利用建立的模式和Sea WiFS卫星资料制作了我国海域1999年的月平均透明度遥感产品.     

利用卫星遥感进行海上透明云薄云的检测

海上透明云、薄云的存在,会在一定程度上影响利用卫星遥感进行定量化的水色(泥沙含量、叶绿素、海水透明度等)反演的精度,也会影响海温定量化产品的精度[1].因此,在卫星遥感中深入研究海上透明云薄云是进行水色质量控制的一个很重要的内容.本文针对目前的海洋一号卫星水色扫描仪(HY-1 COCTS)、EOS卫星中分辨率成像光谱仪(MODIS)和神舟三号飞船中分辨率成像光谱仪(SZ3-CMODIS)的遥感云检测方法进行了分析,提出了一种实用的海上透明云薄云检测算法,检测有效率在80%以上,最后给出了检测结果图例.     

红外和微波辐射计反演海表面温度的比较

介绍了红外辐射计和微波辐射计测量海表面温度的原理,分析了它们各自在反演海表面温度时的差异。在全球范围的海表面温度的遥感监测中,红外辐射计和微波辐射计的遥感精度受到多种因素影响。传感器本身的噪音、算法反演精度、传感器分辨率、搭载卫星的全球覆盖率等自身因素使辐射计的探测资料产生差别;大气状况、海面风速、测量海洋不同深度海水的表征温度等外界因子也同时影响着红外辐射计和微波辐射计的遥感精度。了解红外波段和微波波段的辐射计在各方面的优劣,有助于发挥各自特长,有效提高卫星监测海表面温度的精度。     

红外和微波辐射计反演海表面温度的比较

介绍了红外辐射计和微波辐射计测量海表面温度的原理,分析了它们各自在反演海表面温度时的差异。在全球范围的海表面温度的遥感蛉测中,红外辐射计和微波辐射计的遥感精度受到多种因素影响。传感器本身的噪音、算法反演精度、传感器分辨率、搭载卫星的全球覆盖率等自身因素使辐射计的探测资料产生差别：大气状况、海面风速、测量海洋不同深度海水的表征温度等外界因子也同时影响着红外辐射计和微波辐射计的遥感精度。了解红外波段和微波波段的辐射计在各方面的优劣,有助于发挥各自特长,有效提高卫星监测海表面温度的精度。     

基于船舶走航拖曳观测的卫星遥感产品检验

利用船载多参数拖曳式剖面测量系统走航观测获取的台湾岛东南海域叶绿素a浓度连续剖面数据,开展了卫星遥感产品精度检验研究。研究表明,由MERIS反演的叶绿素a浓度产品的平均相对误差优于30%,拖曳剖面观测可为卫星遥感产品检验提供高质量的现场观测数据,而且与船舶、浮标及其他固定平台等传统定点观测方式相比具有明显的效率优势。     

MODIS渤海海冰遥感资料反演

鉴于渤海海冰监测和预报对海冰卫星遥感数字化产品的迫切需求,本文利用MODIS的1B级数据进行渤海海冰参数反演,提供海冰遥感图像和海冰密集度、冰厚数值产品,作为渤海海冰监测和海冰数值预报初始场的重要信息来源,以及海冰预报质量检验的参考依据之一。反演结果表明,其各通道对海冰性质有很好的反映,资料信号比较稳定,对不同密集度和厚度的冰有较好的区分,相对NOAA/AVHRR和HY-1A资料有更好的实际应用价值;Terra/MODIS和HY-1A/COCTS海冰遥感反演结果对比也为HY-1A系列卫星海冰遥感的改进和提高提供有益的启示。     

船舶含气泡尾迹的光学特性研究

基于充分挖掘卫星遥感应用于海洋监测能力的需求,通过海上试验测量船舶含气泡尾迹海水的物理、光学特征,研究气泡群对不同水体光学特征的影响,例如离水辐亮度、遥感反射率.这些工作可为通过星载光学传感器遥感获取船舶尾迹信息提供理论依据.试验证明在可见光和近红外波段船舶含气泡尾迹相对于背景海水的离水辐亮度、遥感反射率都不同程度地得到了增强,并且在一类水体中含气泡尾迹的光谱后向散射无论是相对增幅还是绝对增幅都要远大于二类水体中的.     

“海洋1号”卫星在海冰监测和预报中的应用

“海洋1号A”卫星是我国发射的第一颗海洋卫星.2002~2003年冬季,该卫星首次应用于我国渤海海冰监测和预报.建立了从卫星1B级数据开始的海冰反演系统,提供海冰遥感图像和海冰密集度、冰厚与冰外缘线数值产品,作为渤海海冰监测和海冰数值预报初始场的重要信息来源,以及海冰预报质量检验的参考依据之一.介绍所发展的“海洋1号A”卫星海冰反演系统的流程、算法和反演参数,海冰反演结果,及其在渤海海冰监测和预报中的应用.     

基于CART决策树方法的MODIS数据海冰反演

采用CART决策树方法从MODIS卫星遥感数据反演海冰面积,同时对可见光、近红外和热红外多波段进行自动分类计算,有效消除了传统阈值法在反演高悬沙等海洋环境时出现的海冰误判。经较高分辨率的中国环境与灾害监测预报小卫星(HJ-1A/1B)校验,结果表明基于决策树方法所得出的反演数据具有较高精度。利用建立的CART决策树方法反演了2003年以来辽东湾冬季海冰面积的生消变化过程,为进一步分析和建立气象因素与海冰演化规律的关系提供了精确可靠的基础资料。     

卫星遥感海面温度的现状和未来

一、引 言 卫星遥感作为对海洋环境进行监视的有力工具已广泛应用于多种海洋环境要素和现象的监测之中。应用卫星遥感海面温度则是这些应用中比较早且比较成熟的一种。20多年来,用于海面温度测量的卫星遥感仪器已经得到了很大的改进和发展,卫星资料海面温度反演方法、和资料处理技术也有了很大的进步。卫星海面温度资料已广泛应用于海洋分析、研究和预报应用的许多领域。近年来,由于全球气候研究工作的广泛展开,对全球海面温度资料的要求变得更加迫切了,海面温度的卫星遥感也日益为人们所重视~([1],[2])。 目前,世界上拥有卫星监视地球及其大气环境的国家或者国际性组织已有美国、苏联、日本、印度和欧空局。这些卫星携带的可用于获取海面温度资料的遥感仪器很多,卫星资料海面温度反演方法各种各样,获得的海面温度的精度差别也很大。本文只选择一些能够代表当前海面温度的卫星遥感水平和未来发展趋势予以介绍。     

黄海水温垂直剖面的遥感反演与数值预报模型

基于黄海水温垂直剖面分层结构统计分析,建立了一个卫星遥感SST反演水温垂直剖面的参数化模式,以该模式反演数据作为一维数值预报模式的初值,同时用大气预报场资料作为预报模式的过程资料,发展了一个以卫星遥感资料作为主要输入量的黄海水温垂直剖面的数值预报模型.模型实现了利用卫星遥感资料反演预报黄海水温垂直剖面的目的,5 d时效的预报效果明显优于已往强温跃层数值预报模式.     

Simulation of seagrass bed mapping by satellite images based on the radiative transfer model

Seagrass and seaweed beds play important roles in coastal marine ecosystems. They are food sources and habitats for many marine organisms, and influence the physical, chemical, and biological environment. They are sensitive to human impacts such as reclamation and pollution. Therefore, their management and preservation are necessary for a healthy coastal environment. Satellite remote sensing is a useful tool for mapping and monitoring seagrass beds. The efficiency of seagrass mapping, seagrass bed classification in particular, has been evaluated by mapping accuracy using an error matrix. However, mapping accuracies are influenced by coastal environments such as seawater transparency, bathymetry, and substrate type. Coastal management requires sufficient accuracy and an understanding of mapping limitations for monitoring coastal habitats including seagrass beds. Previous studies are mainly based on case studies in specific regions and seasons. Extensive data are required to generalise assessments of classification accuracy from case studies, which has proven difficult. This study aims to build a simulator based on a radiative transfer model to produce modelled satellite images and assess the visual detectability of seagrass beds under different transparencies and seagrass coverages, as well as to examine mapping limitations and classification accuracy. Our simulations led to the development of a model of water transparency and the mapping of depth limits and indicated the possibility for seagrass density mapping under certain ideal conditions. The results show that modelling satellite images is useful in evaluating the accuracy of classification and that establishing seagrass bed monitoring by remote sensing is a reliable tool.

     

多光谱遥感水深反演及其水下碍航物探测技术

针对采用传统海洋测量手段难以获取危险及争议海区的水深和水下碍航物信息,提出了基于卫星遥感进行水深反演和水下碍航物探测的新思路。探讨了多光谱遥感水深反演的数据预处理方法、遥感水深反演模型的构建及水下碍航物遥感探测方法,并开展了相应的实验验证。实验表明,采用卫星遥感手段可以快速地获取测量船只不易到达海区的水深和水下碍航物信息,研究成果对海洋测绘技术的发展具有一定的指导意义和应用价值。     

用实测海水透明度数据和NOAA卫星数据计算黄海悬浮体含量

用国家海洋局1975—1982年间在黄东海调查的海水透明度数据换算为悬浮体含量,用NOAA卫星高分辨率辐射计数据计算悬浮体含量,以绘制悬浮体含量分布图。分布图显示,研究区有三个悬浮体含量高值区,位于苏北浅滩、长江口、成山角沿岸水域。研究表明,风浪是影响悬浮体含量的海洋外部的主要因素。层化参量是影响悬浮体含量海洋内部的主要因素。     

基于GF-4卫星的杭州湾悬浮泥沙浓度遥感监测研究

悬浮泥沙作为重要水质参数,其分布和动态变化对河口及近岸的生态、环境、物质循环等都具有深远的影响。我国静止轨道高分四号(GF-4)卫星数据具有高时间和高空间分辨率的观测优势,在水色遥感上具有重大应用潜力。为探究GF-4卫星对悬浮泥沙浓度的监测能力,本文以杭州湾为研究区,构建反演模型,利用静止海洋水色成像仪进行交叉验证。结果表明,以GF-4卫星第5和第4波段遥感反射率的比值作为遥感因子建立的反演模型精度较高,决定系数为0.92,均方根误差为223.2 mg/L,平均相对误差为17.2%。交叉验证结果显示,GF-4卫星作为一种新的遥感数据源,在低浓度区与静止海洋水色成像仪反演悬浮泥沙浓度分布相似,但在高浓度区的差异随浓度增高而增大,总体可满足中国大部分海区的监测需求。     

基于XML的海洋遥感卫星数据规范化研究

结合XML技术和海洋元数据标准,在分析遥感卫星地面站运行情况的基础上提出了一种基于XML的海洋遥感卫星数据格式,旨在为海洋遥感数据格式的规范化和为海洋遥感卫星数据的交换与集成奠定标准基础.     

Remote sensing of sea surface nutrient in the frontal zone of Changjiang diluted water and the Taiwan Warm Current

Field investigation was carried out during 4 to 15 April 2001 around the Changjiang River Estuary. The similar distribution of sea surface nutrients and suspended sediment (SS) concentration is attributed to the physical mixing of Changjiang diluted water (CDW) with the Taiwan Warm Current (TWC). On the basis of the observed positive relationship between total phosphorus (TP) and SS concentration, the sea surface TP is inversed from satellite SS data. SS is believed to be an ideal eutrophic state assessing index substitution for TP, the eutrophication classification critical value of SS adopted in this research was based on the linear model: cTP=0.000 6cSSsat 0.016 3, r2=0.564 5, n=32. Although lack of in-situ chromophoric dissolved organic matter (CDOM) measurement, a good relationship was observed between the in-situ DIN (dissolved inorganic nitrogen) concentration with near real time SeaWiFS absorption coefficient of CDOM (ACD) data: cDIN=1.406 5AACBsat-0.035 9,r2=0.741 5,n=16. This empirical regression algorithm was also utilized for inversing the DIN concentration from SeaWiFS ACD data, and for establishing the eutrophication classification critical value of satellite ACD data. The established remote eutrophication classification system was later used for seawater eutrophic state assessment. The evaluation suggested that the Zhoushan Fishing Ground especially the western border is affected seriously with the nutrient input. The nutrient is mainly from the terrestrial source transported by the Changjiang River runoff. The seawater quality classification precision was assessed by in-situ data, which suggested the seawater quality distribution is similar to the two classification systems, and the remote classification error is below 25%.     

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...     

水下光谱辐射测量技术

海水中的叶绿素、泥沙、黄色物质等及其含量直接影响海水的光谱特性。此外，海洋水色遥感算法的建立及验证也离不开现场相关光学参数的测量，准确的海水现场光谱辐射测量，是提高海洋水色定量化遥感精度的重要环节。文章通过开展水下光谱辐射测量方法的讨论、仪器总体方案的设计及相应的试验的结果分析，提出了有关水下光谱辐射测量仪器构成的一些想法。     

新一代卫星遥感技术在国际海底天然气水合物勘查中的应用

利用新一代卫星遥感数据所提供的天然气水合物的特殊标志信息：海表温度热异常、海表大气层甲烷成分异常和特殊的构造环境等，在综合分析水合物已知区的地质、地球物理、地球化学与卫星遥感之间的耦合关系基础上，通过对综合分析模型的认真分析和各种方法的相互验证，可以初步建立一套识别国际海底天然气水合物的标准，以指导国际海底天然气水合物的勘探。