蓝藻的卫星遥感研究进展

蓝藻在水体中分布广泛，对水体中碳、氮循环起到重要作用。蓝藻体内的藻蓝和藻红蛋白具有特征性光谱，通过这些光谱可以对蓝藻进行卫星遥感监测。本文主要从海洋、内陆水体中蓝藻的卫星遥感和国内水体生物光学研究状况等方面进行阐述，并对未来的研究趋势进行了展望。     

基于矩阵算法的海洋-大气耦合矢量辐射传输数值计算模型

基于矩阵算法开发了适用于精确计算海洋-大气耦合矢量辐射传输方程的数值计算模型- PCOART. PCOART首先将矢量辐射传输方程进行傅里叶展开, 得到与方位角独立的矢量辐射传输方程. 进一步离散天顶角, 得到矢量辐射传输矩阵方程, 并利用加倍法进行数值求解. 根据辐射在海洋-大气界面的反射和折射性质, 将海洋和大气矢量辐射传输过程进行耦合, 得到海洋-大气耦合介质系统的矢量辐射传输数值计算模型. 通过与MODIS精确瑞利散射查找表的比较, 说明PCOART计算瑞利散射辐射的Stokes矢量是精确的, 其对多次散射和偏振的处理是正确的. 同时, 通过Mobley水体辐射传输标准问题的验证, 说明PCOART适合于计算水体辐射传输问题. PCOART是精确计算海洋-大气耦合介质系统矢量辐射传输的得力工具, 它为进一步深入研究海洋-大气耦合介质系统辐射传输的偏振特性及遥感信息反演打下基础.     

卫星遥感中国海域气溶胶特征分析

利用AERONET地基观测,验证MODIS Collection5(MODIS_C005)气溶胶产品在中国海域的适用性。利用其550nm气溶胶光学厚度(AOT550)和小颗粒比例(Fine Mode Fraction,FMF)对中国海域气溶胶分布进行分析,结合气象场对其形成机制进行探讨,结果表明:首先,MODIS_C005气溶胶产品在中国海域有很高精度,适用中国海域;其次,中国海域AOT550与FMF存在明显的时空分布特征。时间上,AOT550在冬、春季最大,在夏、秋季最小;FMF在夏、秋季最大,冬、春季最小。空间上,在经向上,AOT550在30°N—40°N达到最大,向南北递减;FMF从南向北逐渐增加,到达30?N附近后增加减弱。在纬向上,AOT550和FMF随着经度的增加而减小;最后,中国海域气溶胶主要来自于陆源气溶胶,借助风场传输到达中国海域,同时还受到降雨的影响。     

南海休渔期调整的探讨

为更好地保护南海幼鱼资源,文章从渔港抽样调查、模型分析和时令谚语3个方面分析了调整南海休渔期的必要性。2017年的南海渔港抽样调查显示,当年的休渔期延长取得的渔业资源保护效果并不理想,但模型分析支持2017年的休渔新政应是3个半月休渔方案中保持产卵群体存量最好的方案。渔民谚语揭示南海幼鱼集中出现在4月。而目前的南海休渔期仍未能覆盖到幼鱼生长的旺发期。因此,建议现行的南海休渔时间再提前半个月或从4月1日开始休渔,甚至未来尝试在春季休渔,这样既可保护成长中的幼鱼,又可保护产卵中的亲鱼。     

2003年春季长江口海域黑水现象研究

长江口海域处于东海大陆架,水深较浅,受长江、钱塘江入海径流及潮汐搅拌的影响,水体浑浊度高,属于典型的二类水体。在浑浊二类水体由于水体中悬浮颗粒的散射作用,离水辐亮度通常较大洋清洁水体的大。通过分析2003年春季黄海、东海二类水体光学试验数据和同时段SeaWiFS卫星遥感数据,发现在长江口东南海域有一个归一化离水辐亮度极小的黑水区域,它在412~670nm波长的归一化离水辐亮度均小于0.5mW/(cm2·μm·sr)。利用现场实测的水体固有光学特性参数(色素吸收系数、非色素颗粒吸收系数、黄色物质吸收系数、颗粒散射系数、颗粒后向散射系数等)和水色要素浓度数据,分析了长江口海域黑水现象的机制,结果表明,长江口外黑水现象主要是由于水体后向散射系数值极小引起的,而造成颗粒后向散射系数值极小的原因主要有两种,一是颗粒物含量低,二是颗粒后向散射率的值小。黑水区浮游植物色素吸收所占的比例较高,大粒径的有机颗粒(浮游植物)导致黑水区域的颗粒后向散射率的值偏小。长江口海域黑水是在特定的颗粒物低含量及颗粒后向散射率极小的条件下出现的光学现象。     

QuikSCAT风矢量快速反演的后向散射系数预处理算法

根据QuikSCAT的工作特点,提出了一种通过对QuikSCAT风矢量单元后向散射系数进行预处理,从而提高反演效率的快速算法.预处理算法将每个风矢量单元对应的后向散射系数按测量几何关系分为外波束前视、内波束前视、内波束后视、外波束后视观测4组,取每组后向散射系数平均值作为对应组的测量结果,再将作分组平均处理后的后向散射系数代入反演流程中,使得求目标函数值步骤中搜索查找表的次数减少到4次.与JPL业务化运行所选用的算法相比较,快速算法仅以损失少量风向信息为代价,将风矢量反演所需计算量减少到原来的1/3,极大地提高了运算效率,缩短了风矢量反演所需的时间,可为应对突发灾难性天气等特殊情况争时间.     

QuikSCAT在台风监测中的应用

利用成熟发展的台风自身在风向上的涡旋型特征和风眼处风速相对周围较低的特征, 分别采用搜索QuikSCAT反演风向的涡旋中心, 风速或后向散射系数的台风中心区域在局部最小值点的方法定位获得了台风中心位置信息。在风矢量反演过程中采用QSCAT-1模型、借助Holland的台风模式, 修正了反演过程中的风向误差, 提高了台风中心定位的准确性。同时, 将该方法应用到对台风路径和强度监测中, 利用QuikSCAT对台风的连续观测资料分析得出台风强度和路径信息, 其中台风路径结果与美国国家飓风中心(NHC)通过最佳路径分析得到的台风路径结果基本一致, 但在台风强度结果上存在较大误差。为提高台风强度监测精度, 在反演过程中采用大风地球物理模型NN-T-GMF代替QSCAT-1模型, 使台风强度监测结果精度提高。结果表明, QuikSCAT可以有效监测海上台风路径和强度发展, 为进一步推断台风的强度发展和移动趋势提供帮助。     

海洋遥感数据缺值对EOF和REOF时空分布分析的影响

本文分别采用经验正交函数EOF和旋转经验正交函数REOF两种方法,对中国海(14°～40°N、105°～132°E)1998年1月～1999年8月之间SeaWiFS归一化离水辐射率Lwn(490nm)数据,进行时空分布分析研究.结果表明:在不同时间区段、不同空间范围,利用EOF和REOF分解得到的典型要素场时空分布存在较小差异,在时间、空间分布上较稳定.同时也说明,被云遮掩的部分遥感数据对EOF和REOF分析结果影响是很小的.     

Sea WiFS与AVHRR资料自动几何配准

研究了一种自动几何配准的方法,来实现多时相的卫星资料和不同遥感资料之间的几 配准。利用海岸线自动选取ＧＣＰ的点,借助相关松弛法录找同名点,且有判别机制来保证ＧＣＰ的正确性,可以方便地得到分布密集的ＧＣＰ值。同时研究了二元ｎ次方程组和ＧＣＰ数目与配维精度的关系,得到ＧＣＰ数目的增加可明显提高几何配准精度。利用该方法对ＳｅａＷｉＦＳ和ＡＶＨＲＲ资料进行了几何配准,可以提高几何配准的精度和节省机时,为遥     

3DGIS技术辅助建设工程规划放线方法研究与应用

基于3DGIS软件技术,研究辅助建设工程规划放线测量方法及应用,开发三维规划放线应用系统软件(以下简称本软件),结合某一建设项目规划实施案例进行实践,解决了传统方法中审查不直观、不全面的难题,为规划、建设、管理提供科学依据.