《海洋技术》2003年1～4期总目录

HY- 1卫星水色扫描仪的辐射定标与真实性检验陈清莲 ,李铜基 ,任洪启 ( 1 - 1 )………………………SAS测量水体表观光学参数的方法李铜基 ,陈清莲 ( 1 - 1 0 )…………………………………………………高效液相色谱法测量海洋浮游植物色素浓度朱建华 ( 1 - 1 4)…………………………………………………用 4波段红外辐射计现场测量海表面温度任洪启 ( 1 - 2 0 )……………………………………………………气溶胶的光学厚度与反射率比的处理方法高　飞 ( 1 - 2 5 )……………………………………………………光学仪器实验室绝对辐射定标及现场…     

海洋光学遥感器的辐射定标与数据真实性检验综述

遥感数据定量化应用遥感技术深入发展亟须解决的重要课题,对遥感器进行辐射定标,对遥感数据进行真实性检验的工作已在深入开展,本文介绍了国际关于定标／真实性检验的组织及分工概况,简要阐述了定标／真实性检验的概念与做法,着重讨论了与海洋光学遥感器有关的辐射定标／真实性检验,综述了国外在这方面的若干做法,并在我们工作的基础上提出了开展此项工作的几个关键问题及中能解决的途径。     

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。     

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.     

光学仪器实验室绝对辐射定标及现场质量跟踪

为保证现场测量离水辐射率的精度，对现场测量光谱仪进行严格的实验室绝对辐射定标是必不可少的。另外，由于现场试验环境复杂，要在野外长期试验，需要随时监测仪器的工作状态是否稳定。文章以加拿大Satlantic公司的光学仪器航空模拟器（SAS－Ⅱ）为例业阐述实验室绝对辐射定标的方法，类似可推广至同类光学传感器的实验室绝对辐射定标；根据SeaWiFS质量监控器（SQM－Ⅱ）监测剖面仪／表面仪的变化来阐述现场质量跟踪的方法。     

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。     

HY-2A卫星雷达高度计数据的全球统计评价及质量分析

自HY-2A卫星发射以来,针对HY-2A卫星雷达高度计产品的交叉定标、真实性检验及质量评估工作一直在持续开展。本文主要以HY-2A卫星高度计第44周期的IGDR产品数据为例,通过使用全球分布图、二维直方图和每日均值统计的方法完成了与Jason-2IGDR产品的比对验证,同时对主要环境校正参数及地球物理产品的数据质量稳定性进行了分析,结果显示高度计产品数据质量较稳定,此外利用HY-2A卫星升降轨交叉点海面高度差、与Jason-2卫星交叉点海面高度差以及沿轨海平面异常数据分析的方法进行了HY-2A卫星高度计观测系统的性能评估,结果显示,HY-2A卫星海面高度精度约为7.48cm,精度接近Jason-2,能满足海洋应用与科学研究的需要。     

HY-2B卫星载荷联合观测海面阵风的一种反演方法

国内外对海上阵风的研究并不多,且大多集中在阵风预报和应用研究方面,对于海洋阵风数据的获取技术未见文献系统论述。本文利用HY-2B卫星雷达高度计观测的后向散射系数,结合校正微波辐射计观测的亮度温度信息,提出联合反演阵风风速的方法。两个遥感载荷联合反演得到的阵风风速与2019–2021年美国国家浮标数据中心（NDBC）浮标数据进行真实性检验,结果显示：阵风风速均方根误差（RMSE）为0.98 m/s,相关系数为0.82;基于本方法利用国外同类卫星Jason-3得到的阵风风速与2016–2018年NDBC浮标数据的RMSE为0.96 m/s,相关系数为0.88。本文在HY-2B卫星雷达高度计海面风速观测的基础上,纳入同一卫星平台校正微波辐射计的同步观测信息联合实现了海面阵风的观测,数据的比对结果证明文中方法具有较高的观测精度。同时,该方法对于具有相同观测体制的国内外卫星也适用。     

基于GPS浮标的高度计海面高度产品检验技术进展

主要介绍了卫星高度计在海洋学研究中的意义、高度计的定标原理、定标方法和国际主要的高度计定标试验场。结合卫星高度计定标的特点,着重介绍了GPS浮标在高度计定标中的优势、技术难点以及解决方法等,旨在为海洋二号卫星的高度计定标技术提供依据。     

我国海上试验场建设总体设想

海上试验场的建成可为海洋科学研究、海上技术装备的研发、测试、评价等提供科学有效的试验环境,并可获取长期连续、要素完备的数据资料。可为海洋调查观测技术装备的现场试验和定标检验、海洋观测监测方法研究、海洋学数学模型检验、水下通讯和组网试验、水下传感器网络试验、卫星遥感器在轨现场定标和检验以及军事海洋学研究等科学活动提供技术服务平台。对于快速提升我国海洋技术装备和海洋科学研究水平,实现科技兴海战略具有重要意义。     

气溶胶光学厚度的时空变化

在大气中气溶胶微粒是一种重要的大气微量成分。气溶胶光学厚度也是大气校正所需的重要大气参数，同时也是海洋水色卫星主要的数据产品。由于气溶胶光学厚度的时空变化较大，所以如何准确获取大气校正和卫星数据产品真实性检验所需的气溶胶光学厚度则是至关重要的。在简述气溶胶光学性质的基础上，并结合2002年6月HY—1南海实验数据来阐述现场气溶胶光学厚度的准确获取。     

海洋水色卫星星上定标技术综述

在轨水色卫星进行星上定标可以确定遥感器的探测值与入瞳辐亮度间的准确对应关系,是后续其他遥感器定标工作的基础,对这一技术的研究已经引起了越来越多的关注。文中结合海洋水色卫星的发展历程,介绍了星上定标的3种不同方式及其原理、优势与不足,重点对目前比较完善的太阳辐射定标原理,以及定标源能量的引入及其在光学系统中的传递的定标流程进行了详细研究。并对星上光谱定标的原理与流程进行了介绍,分析了星上定标的不确定度来源,提出了对未来海洋水色卫星星上定标方案的建议。     

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。     

基于珠海万山定标场沿岸验潮仪的HY-2B雷达高度计定标研究

随着我国海洋二号B卫星(HY-2B)于2018年10月发射成功,国家卫星海洋应用中心于珠海万山进行了HY-2B的在轨测试。试验利用沿岸验潮仪,在珠海万山直湾岛HY-2B过境轨道375的星下点附近进行了由2018年11月3日至12月12日的验潮仪定标试验。在试验期间,HY-2B共重访定标场星下点3次,定标结果表明:3个周期的HY-2B雷达高度计测量海面高度定标结果良好,定标参数分别为(3.06±3.48) cm、(2.85±1.03) cm、?7.41 cm;定标参数在前3个周期存在一定漂移,需要后续的定标工作以确定漂移原因。     

基于洋面目标模拟的卫星反射波段观测质量分析初探

卫星观测数据质量是遥感应用的前提,传统的场地定标、交叉定标、稳定目标定标等都只能反映限定观测条件下的卫星数据质量。为了更全面的评估反射波段的观测数据质量,本文提出了一种基于6SV矢量辐射传输模式的全球洋面目标卫星观测模拟,以及基于双差分析的卫星观测质量分析方法,并将该方法应用于FY-3B MERSI,发现FY-3B MERSI可见光波段相对于Aqua MODIS存在系统性偏差和与扫描角相关的偏差特征(主要由偏振影响所致)。相对于传统的定标检验方法,该方法可以提供各种观测几何条件下的全球分析样本,可以发现卫星数据在空间分布、扫描、偏振依赖等方面的质量缺陷。     

利用南海石油平台的卫星雷达高度计定标与检验

在对南海石油平台所处的南海北部海域海底地形、平均海平面、风浪时空分布等进行分析基础上,利用南海石油平台水位计对Jason-2卫星高度计进行了测高绝对定标,定标结果为30.9 cm±7.8 cm,分析发现南海北部中尺度涡可能对定标结果产生影响;利用南海石油平台测波雷达对Jason-1高度计有效波高进行了精度检验,Jason-1高度计Ku波段和C波段有效波高测量的均方根误差分别为0.43 m和0.45 m。分析和检验结果表明,南海石油平台所处海洋环境条件、平台上装载的水位计和测波雷达均满足卫星雷达高度计定标与检验要求。南海石油平台定标场预期可用于中国海洋二号卫星和其他卫星高度计的定标与检验。     

基于现场的卫星高度计定标技术研究

卫星高度计数据的广泛应用离不开准确的现场定标检验工作。在青岛千里岩海上试验的基础上,分别使用GNSS浮标法和潮汐法对Jason-2卫星高度计进行了定标。其结果显示:(1)GNSS浮标法使用高精度GNSS数据处理软件GAMIT/GLOBK及其Track模块,对GNSS浮标数据进行高精度处理,得到的高度计偏差为+195.7 mm,该方法可以消除大地水准面和潮位的影响,精度较高;(2)在潮汐法中,利用FVCOM海洋模式模拟了千里岩周边的潮位,并对比了GNSS浮标测得的潮位结果,二者的标准偏差达到了1.3 cm,满足高度计定标的要求,结合EGM2008计算的大地水准面和平均动力地形,得到的高度计偏差结果为+150.9±35.1 mm,该方法受限较多,精度较差。但两种方法最终得到的高度计偏差与国际其他定标场的结果相当。     

海洋水色卫星的辐射模拟图像研究

海洋水色卫星主要用于海洋水色因子,即叶绿素、悬浮泥沙和黄色物质的定量探测。卫星上水色扫描仪所接收到的辐射能量绝大部分来自大气的干扰,而来自海面的甚低,约为3%～15%,在卫星水色遗感系统中如轨道参数等稍有不当,就可能导致整个卫星工程的失败,因此在卫星发射前必须仿真卫星入轨后的辐射模拟图像研究,以便预测卫星图像质量、评价卫星水色资料的利用率和覆盖率。在一定的卫星轨道参数、水色扫描仪参数、大气和海洋水体的环境参数下,利用大气、水汽和水体的辐射传递方程,可以模拟出瑞利散射、气溶胶散射、太阳耀光和水的出射等四大辐射成分的图像和水色扫描仪接收到的总辐射图像。本文详细地论述了海洋水色卫星辐射模拟仿真的机理和模式,然后讨论产生模拟图像的方法和过程,并应用于我国FY-1B卫星、美国的SeaStar卫星和台湾省的ROCSAT-1号卫星的辐射模拟图像研究。通过这三颗卫星的全轨道模似图像的辐射特征分析,发现太阳耀斑是影响水色卫星图像质量的关键因素,因而本文进一步研究了与太阳耀斑相关的轨道和环境多数,最后提出了提高水色卫星图像质量和利用率的建议。     

用于水色卫星性能跟踪的西北太平洋自然目标优选研究

利用空间分布均匀、海洋与大气光学特性年际稳定性高的海洋区域作为自然基准场,是开展水色卫星遥感器定标检验和长期辐射性能跟踪最为经济便捷的方式。本文以西北太平洋海域为例,利用2008—2018年共计11年的MODIS L3级月平均数据,从空间均匀度、季节变化性、年际稳定性上进行了场区更优化筛选,优选区域更加均匀,呈微弱的季节性变化和非常一致的年际变化,适合全年开展定标检验和遥感器辐射性能跟踪工作。     

大太阳天顶角下水色卫星叶绿素遥感探测能力研究

本文利用考虑地球曲率的矢量辐射传输模型PCOART-SA,对大太阳天顶角下叶绿素浓度的卫星遥感探测极限能力进行了模拟研究。结果表明:太阳-传感器几何参数,尤其是太阳天顶角对叶绿素浓度变化的探测极限能力影响较大;大太阳天顶角下,卫星对叶绿素浓度变化的探测能力下降十几倍。在典型陆架水体（叶绿素浓度为1 μg/L）,低太阳天顶角（30°）时,叶绿素浓度变化探测极限为0.012 8 μg/L（约为原浓度的1.2%）,而大太阳天顶角（80°）时,探测极限为0.136 μg/L（约为原浓度的13.6%）。相比于太阳天顶角,观测天顶角增大造成的叶绿素浓度探测能力衰减较小。叶绿素浓度越高,吸收作用越强,对卫星遥感器的辐射探测灵敏度、定标及大气校正精度的要求越高。