高分一号卫星海岸带影像质量评价

高分一号(GF-1)是我国自主研制的宽幅带高空间分辨率遥感卫星,为分析其在海岸带地区的应用潜力,本文采用主观和客观相结合的评价方法,并与SOPT-5卫星影像进行比对,开展GF-1影像的成像质量评价。主观评价结果表明:GF-1影像表现能力与SPOT-5影像相当,在某些地物特征表现上与SPOT-5比较一致。客观评价表明:GF-1影像的4种统计参数与SPOT-5影像比较接近且各有高低,GF-1影像各波段的灰度分布更分散,地物间的可分性更高;GF-1影像各波段的信噪比和波段间的独立性与SPOT-5比较,基本相同,整体看来,GF-1具有较高的成像质量,在海岸带地区具有一定的应用潜力。     

高分二号卫星滨海湿地影像质量评价

以黄河口典型滨海湿地为实验区,采用主客观评价相结合的方法,在与SPOT-6卫星影像对比的基础上进行了GF-2卫星全色影像、多光谱影像以及融合影像的质量评价。目视主观评价表明,GF-2影像在滨海湿地地区整体表现能力上与SPOT-6影像相近,地物边界、纹理等细节信息方面优于SPOT-6影像;基于统计指标的客观评价结果显示,GF-2影像受噪声干扰的程度小于SPOT-6影像,承载的信息量与SPOT-6影像接近,多光谱影像以及融合影像各波段间的独立性也与SPOT-6影像相当,但在灰度、离散程度和地物可分性上与SPOT-6影像还存在一定的差距。     

海洋一号C卫星海岸带成像仪在轨几何定标

海洋一号C卫星（HY-1C）搭载的海岸带成像仪（coastal zone imager,CZI）为满足大幅宽成像需求,采用双相机组合成像,每台相间使用2片4色电荷耦合光敏元器件（charge-coupled device,CCD）拼接。从严密几何成像模型出发,对相机成像过程中存在的系统误差进行分析,采用一种基于探元指向角的几何定标模型,并结合CZI相机设计特点与几何特性,设计出一套针对HY-1C/CZI的几何定标方案。首先利用CZI参考基准波段影像与高精度参考影像进行绝对几何定标,采用分步迭代的方法对参考基准波段影像内外定标参数进行解算,其次进行波段间相对几何定标,最后得到所有波段影像的几何定标结果。实验结果表明,经在轨几何定标后,平面无控定位精度优于5个像元,影像几何质量得到明显改善,说明所采用的定标模型和方案合理有效。     

基于港口船舶识别的高分二号卫星遥感影像融合方法比较

在卫星遥感影像识别中,相较于海上单一环境的船舶识别,港口船舶识别由于存在集装箱、码头等大量干扰目标,显得更为困难。采用强度-色度-饱和度(Intensity-Hue-Saturation, IHS)变换、Brovey变换(Brovey Transform, BT)、ESRI全色锐化变换、简单均值变换和施密特正交变换法(Gram-Schmidt, GS)等5种融合算法,进行高分二号卫星全色和多光谱影像的融合试验,通过定性和定量评价选出适用于港口船舶影像的最优方法。结果显示GS融合方法在增加影像空间信息的同时维持了光谱保真性,其均方根误差、峰值信噪比、结构相似性等指标均优于其他4种融合方法,可用于港口船舶识别。     

基于多源高分遥感影像的围海养殖动态监测

围海养殖是一种重要的海水养殖方式,在产生巨大经济效益的同时,也为我国近海生态环境、海上交通等方面带来负面影响。动态监测围海养殖区,对于高效开发利用沿海渔业资源、保护海洋生态环境、以及掌握海洋灾害承灾体信息意义重大。文章以湛江市北莉岛为研究区,基于2019年6月22日高分一号卫星影像和10月29日资源三号02星影像,使用支持向量机自动分类算法对研究区内正在养殖的围海养殖区范围进行监测与分析。2019年6月和10月高分辨率卫星数据的围海养殖区提取正确识别率分别为94.47%和92.98%,面积分别为266.67 ha和271.70 ha。总体而言,研究区两个时相正在养殖中的围海养殖区范围变化很小。但本研究能较好地区分和监测正在养殖的池塘和干涸池塘,为海域使用精细化管理、渔业估产等提供基础数据支撑。     

高分六号遥感影像水深反演能力评价

水深是重要的海洋要素,水深遥感反演是获取浅水水深的重要手段。当前水深遥感反 演应用以国外卫星数据为主,国产卫星数据的研究和应用较少。本文针对国产高分六号卫星 （GF-6） 数据,以三亚南山港为研究区域,分别建立单波段回归模型、双波段比值模型、多波段 回归模型,进行多光谱影像的水深反演能力研究,并与国外主流哨兵2 号卫星（Sentinel-2） 数 据进行实验比较。实验结果表明：GF-6 遥感影像具有较好的浅水水深反演能力和一定的反演精度,各波段水深探测能力依次为：绿波段跃蓝波段跃红波段跃近红外波段,反演方法效果依次为：多波段模型跃双波段模型跃单波段模型。相较于Sentinel-2 数据,GF-6 数据水深反演精度与其一致,这表明GF-6 影像具备替代国外遥感数据进行水深反演的能力和大规模应用的潜力。本文针对GF-6 影像水深反演能力的研究方法和分析,结果将为国产高分系列卫星数据的水深反演研究和应用提供有益的参考。     

高分三号卫星对海浪的首次定量遥感

高分三号(GF-3)是我国首颗C频段多极化高分辨率微波遥感卫星,于2016年8月10日在太原卫星发射中心成功发射。GF-3 SAR卫星入射角范围约为20°—50°,具备单极化、双极化和全极化等多极化工作能力,还是世界上成像模式最多的SAR卫星,具有12种成像模式。不仅涵盖了传统的条带、扫描成像模式,而且可在聚束、条带、扫描、波浪、全球观测、高低入射角等多种成像模式下实现自由切换,既可以探地,又可以观海,达到"一星多用"的效果。近日,国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室利用首批GF-3合成孔径雷达(SAR)遥感数据(图1)对夏威夷西北部附近太平洋海域的海浪进行了首次定量分析和反演研究(图2)。图1为GF-3 SAR的灰度图像,成像时间为2016年9月2日8:30(GMT),卫星此时飞行速度约为7.6km,极化方式为VV极化,飞行方向为降轨,空间分辨率为8m×8m,中心入射角为28.32°。由图1可以看出,SAR图像上存在明显的黑白相间的海浪条纹,说明海浪在图像上能够顺利成像。通过提取灰度图像上的调制信息,并作傅里叶变换分析,可得到包含海浪信息的图像谱。进一步,基于经典的Hasselmann SAR海浪成像模型的准线性形式,同时估计倾斜调制、水动力调制和聚束调制等三种海浪调制函数(MTF),可以利用图像谱反演得到海浪谱,此时的海浪谱主要为较长波长的涌浪信息,至于较短波长的海浪信息提取,由于受到方位向截断效应的影响,则需要引入初猜谱加以补偿实现。图2为图1反演的海面涌浪参数。从图2可以看出,该海域海浪由西北向东南传播(即由外海向近岸传播),平均波长约200m,有效波高从2.5m到4.0m不等,能够反映浪场的分布差异。由于没有同步的现场观测资料和其他卫星遥感资料,本文将这些结果与欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的ERA-Interim再分析数据进行了比对。初步反演与比对结果表明,两者有较好的一致性,但本文的反演结果反映了更多的细节,显示GF-3 SAR有能力对海面涌浪信息进行高分辨率的观测;同时,再次表明ERA-Interim再分析数据低估了有效波高,因此GF-3卫星的发射将有利于提高全球海浪的遥感观测水平。     

海岸带区域SPOT卫星数据大气校正处理

将SPOT卫星自身近红外波段的数据作为气溶胶信息的来源,假设近红外波段暗像元受到大气影响较弱,卫星表观反射率近似等于地表反射率,且近红外波段暗像元与红光波段具备近似的线性关系,通过开源6S大气辐射传输模型的调试运行,并结合敏感性实验建立大气校正所需的查找表,最后通过一定的算法,实现了SPOT卫星Level_0级数据的大...     

高分一号在青岛输油管道海面溢油监测中的应用

针对2013年11月22日青岛黄维输油管道泄漏爆炸事故中造成的胶州湾海面溢油,利用GF-1卫星数据对2013年11月26日胶州湾海面溢油特征进行了提取与分析。结果表明,蓝色波段(0.45~0.52μm)与绿色波段(0.52~0.59μm)油水反差明显,尤其绿色波段油膜特征提取效果较好;反射红外波段(0.77~0.89μm)可用作辅助掩膜;红色波段(0.63~0.69μm)没有区分度;基于绿色波段数据,采取频域方法初步处理,并结合以反射红外波段作出的海区掩膜便可以有效提取海面油膜信息。因此,GF-1卫星数据可对近岸海域、小范围海洋溢油实现有效监测。     

基于高分四号卫星的黄海绿潮漂移速度提取研究

静止轨道卫星高分四号（GF-4）具有高时间分辨率（20 s）和高空间分辨率（50 m）的独特优势。为了挖掘GF-4卫星在海洋灾害监测中的应用潜力,本文基于2016年6月25日1天4景的GF-4卫星影像,利用最大相关系数法（MCC）,开展了黄海绿潮漂移速度提取研究,分析了海面风场、潮汐等对绿潮漂移的影响。研究发现:（1）MCC方法可高精度自动追踪GF-4影像中绿潮的分钟级（8~9 min）位置变化,绿潮漂移速率和方向的相对偏差分别为11%和5%;当2景GF-4影像的成像时间间隔增大至小时级（如6 h）时,随着绿潮斑块形状的改变,MCC方法绿潮自动追踪的准确性下降。（2）绿潮在1天之中的漂移速率和方向可发生显著变化,当日上午9时黄海绿潮漂移速率均值为（0.36±0.13）m/s,方向以东南向为主,至15时,绿潮漂移速率显著增加至（0.69±0.12）m/s,方向变为东北偏北。（3）绿潮漂移速度与海面风速的相关系数为0.74,绿潮漂移方向为风向偏右;绿潮的向岸、离岸运动与相应时刻的涨、落潮具有较好的对应关系。GF-4卫星数据可为绿潮快速漂移的高精度监测提供数据支撑。     

基于水边线等高的海岸带卫星影像定位方法

针对海岸带和海岛(礁)稀少地面控制区域控制条件不足和定位精度较低等情况,将水边线等高条件与有理函数模型(RFM)相结合,充分利用海岸带卫星影像的特点,将水边线等高点引入平差,提出了一种基于水边线等高的海岸带稀少地面控制卫星影像定位方法。实验结果表明,在同样稀少地面控制情况下,该方法与未加入等高控制条件的海岸带卫星影像定位方法相比,高程定位精度有了明显的提高;在离海岛较近的大陆岸边布设控制点,利用本文方法同样可以在海岛获取较高的定位精度。这对于稀少地面控制条件下海岸带、海岛(礁)地理信息的精确获取,具有重要意义。     

三维激光扫描单点定位精度评定方法研究

三维激光扫描技术是当前的一种新技术,其仪器的精度评定方法还不完善,提出两种三维激光扫描单点定位精度评价方法,即外部符合精度评价方法和内部符合精度评价方法。介绍了两种方案的实施过程,并且通过实验进行了分析,得到了较好的评价结果。     

基于GF-1号的舟山近岸悬浮泥沙浓度反演研究

文章利用舟山近岸实测光谱数据和国产卫星GF-1号宽视场成像仪(WFV)遥感数据,反演该海域悬浮泥沙浓度。结果表明:(1)线性模型和二次模型相比,二次模型的精确度略高于线性模型,但对于悬沙低浓度区,反演误差过大,故线性模型更适用于舟山近岸水体悬浮泥沙浓度反演;(2)GF-1号B2和B3是悬沙浓度变化的敏感波段,B3/B2波段组合的线性模型反演效果较好;(3)GF-1号遥感数据能够较理想地实现定量反演近岸水体的悬浮物。     

荷兰海岸带综合治理

叙述了荷兰海岸带治理的历史和现状；重点介绍了荷兰传统的海岸带治理和“三角洲工程”、海岸带动态保护和海岸带综合治理的基本经验。     

Diagnosis of the sediment transport in the Belgian Coastal Zone

Estimating the age of particles in marine environment constitutes an invaluable tool to understand the interactions between complex flows and sediment dynamics, particularly in highly energetic coastal areas such as the Belgian Coastal Zone (Southern Bight in the North Sea). To this end, the Constituent Age and Residence time Theory – CART – introduced by Delhez, E.J.M., Campin, J.-M., Hirst, A.C., Deleersnijder, E. [1999a. Toward a general theory of the age in ocean modelling. Ocean Modelling 1, 17–27] for passive water constituents is extended to describe the sediment dynamics. It is then used in combination with a three-dimensional coupled hydrodynamic-sediment transport model to investigate sediment processes in the Belgian Coastal Zone focusing on two complementary aspects of the sediment dynamics: the internal sediment motion and redistribution within the Belgian coast; and the horizontal transport.     

海岸带管理模式研究

海岸带是海洋的一个特殊区域，由于其优越的地理区位、丰富的资源以及开发利用的相对便利条件，所以海岸带一直是人类开发利用海洋的重点地区。现代海洋开发业及其经济产值，目前虽然没有可靠的分区统计资料，但是其绝大部分出自海岸带区域是毫无疑问的。在人类活动长期影响下，海岸带的环境和资源损害严重，有些地段已经难以为继，加之海岸带自然过程极为活跃，大部分海洋灾害也在此地区酿成或表现出来。为了保持海洋可持续利用、维护沿海地区人们生存、发展的良好条件，人类必须大力加强海岸带的管理，其中，尤其要探索、解决海岸带的综合…     

我国海岸带面临的挑战与综合治理

中国海岸带背靠中国大陆，面向世界上最大的边缘海，具有东南地形差异、南北气候分带的宏观背景，在此基础上建立起来的物质平衡相对比较脆弱。中国内地经济的发展和大型工程的建设、全球变化引起的海平面上升和严峻的环境形势，是我国海岸带无法回避的三大挑战。以地学为基础的海岸带综合治理，旨在寻求人与自然的和谐，是确保海岸带可持续发展和解决人中、资源、环境矛盾的一项系统工程，是多学科结合的高科技技术集成，也是确保我国海岸长期稳定繁荣的惟一出路。     

RTK GPS在海岸工程中的应用

随着GPS技术的发展，具有RTK功能的GPS接收机不但在平面位置上可以达到厘束级，而且以WGS84为参考椭球的垂直高程也可以达到厘束级，因而被广泛地应用于海岸带测量中。本文介绍了RTKGPS在海域勘界、无验潮模式水深测量方面的一些具体应用。