高分五号热红外传感器多通道SST反演

2018-05高分五号（GF-5）卫星发射升空,其上搭载的全谱段成像仪在热红外8—13 μm谱段范围内具有4个温度反演通道（B09,B10,B11,B12）,空间分辨率设计优于40 m,在国内民用传感器领域实现了由单通道向多通道、中空间分辨率向高空间分辨率的跨越式突破,使得GF-5卫星热红外数据在地表热环境遥感领域具有极其重要应用价值。本研究基于GF-5的4个热红外通道的通道响应函数,利用全球742条TIGR（Thermodynamic Initial Guess Retrieval）探空廓线数据,进行不同观测角度、水汽含量和海表发射率条件下的MODTRAN4.0（Moderate resolution atmospheric Transmittance and Radiance code4.0)辐射传输过程模拟,基于模拟结果分别对两通道、三通道和四通道劈窗算法海表温度SST（ Sea Surface Temperature）反演系数进行修订,并分析观测角度、水汽含量和海表发射率对不同通道组合的精度影响,并通过GF-5卫星实际反演的SST结果进行验证。GF-5全谱段成像仪SST反演两通道劈窗算法组合共有6种,即B09-B10、B09-B11、B09-B12、B10-B11、B10-B12、B11-B12;三通道劈窗算法组合共有4种,即B09-B10-B11、B09-B10-B12、B09-B11-B12、B10-B11-B12;四通道劈窗算法组合1种,即B09-B10-B11-B12。通过对不同通道组合形式研究发现,水汽含量对SST反演精度有较大的影响,且温度反演的精度随着水汽含量的增加而降低;其次是观测角度,SST反演精度随着观测天顶角的增大而降低;最后是发射率的影响,两通道、三通道和四通道劈窗算法SST反演精度随着发射率的变化总体在0.1 K以内变化。最后以大亚湾核电站周围海域为验证区,用GF-5热红外遥感影像进行SST的反演并做误差分析,结果表明B09-B10通道SST反演实际误差为0.57 K,反演精度较高,实际误差与理论模拟误差相差0.24 K,差异的来源主要包括辐射定标和传感器噪声等要素影响,其他通道形式反演精度有待于传感器响应稳定后进一步验证。     

中国近海TOPEX/Poseidon卫星测高海平面变化的CPCA分析

用复主成分分析方法，对中国近海TOPEX／Poseidon卫星6年的测高的海平面变化资料进行了分析，给出了中国南海，黄海和东海的海平面变化的空间和时间分布特重征，利用小波方法分析了主要主成分时间变化序列的时－频特征，分析结果表明，主要主成分的空间分布特征与海洋环充相对应，南海，黄海和东海的海平面变化存在显著的年际和2个月的非稳态振荡信号，南海具有较明显的半年周期信号，而黄海和东海的半年周期信号不明显。     

基于小波多分辨率分析方法的海冰遥感影像数据融合

采用小波多分辨率分析方法，对辽东湾2000－01－18的海冰遥感数据（NOAA／ARHRR和Radarsat/ScanSAR)进行了融合分析，并从几方面对结果作了深入的分析和对比。文中首次采用了小波分析中的多层次分解和重构技术用于数据融合分析。     

抗差最小二乘法在卫星测高数据处理中的应用

在采用1992年10月至1998年10月的Topex/Poseidon卫星测高资料进行海平面变化研究，将抗差最小二乘法引入到数据处理时，计算了平均海面高，海平面变化量和海平面的升降速率及其主要周期项的振幅和相位，同时给出采用经黄最小二乘法计算的结果，将将两种结果进行了比较，最后通过对计算结果的分析，揭示了海平面变化的一些规律，实证了海平面变化与厄尔尼诺现象之间的联系。     

近海多种卫星测高联合数据处理技术

海域海况复杂多变 ,潮汐不但受外海能量输入的控制 ,而且在复杂的海岸线、浅海海底和内陆河流运输的作用下变得异常复杂。卫星测高由于受复杂的海洋动力环境和陆地反射的影响 ,数据质量普遍较深海差。将多种卫星测高数据联合处理 ,可以大大提高近海海域平均海面高的精度与分辨率 ,增强测高卫星监测近海复杂动力现象与反演近海复杂动力机制的能力。本文讨论近海多种卫星联合数据处理的技术与方法 ,分别从提取海平面稳态和时变信息的角度较系统地研究了多种卫星测高联合数据处理方法 ,通过提取不同测高卫星海平面观测数据中与时间无关的系统偏差 ,建立多种卫星测高数据的海平面时变基准 ,从而将多种测高卫星海面监测数据融合到一个动力系统中。大大提高测高卫星海平面监测的时空分辨率 ,为联合多种卫星测高数据在大地测量与近海海洋动力学研究中的应用创造基本条件。     

利用卫星测高空间技术建立数字化海洋

论述了卫星测高空间技术的主要特征、科学意义及其在军事和经济建设领域的重要价值，阐明了国内外测高卫星系统的发展现状及利用卫星测高空间技术建立数字化海洋所取得的成果，分析卫星测高目前的研究方向，提出了发展我国卫星测高空间技术以及利用该技术建立数字化海洋的一些建议。     

遥感和GIS技术在全球海面风速分析中的应用

将遥感技术和地理信息系统（GIS）技术相结合，建立了一个基于TOPEX卫星的全球海面风速分析的海洋地理信息系统（MGIS）。阐述了全球海面风速分析模型的建立方法，定义了描述风场特征的相关参数，介绍了全球海面风速海洋地理信息系统的结构、功能和工作流程，另外，对系统的3个应用实例进行了地学分析。     

渤海海冰中太阳辐射的光谱特征观测研究

通过采用多光谱仪器,对渤海营口港一带的近岸固定冰进行了3个站位11个谱段的入射辐射、反射辐射和透射辐射随时间变化过程的观测和研究。结果表明,发生在海冰中的反射辐射和透射辐射与入射太阳辐射的谱分布有明显差别,而且有显著的日变化。文章确立了入射辐射、反射辐射和透射辐射随时间的变化与太阳高度角的正弦成精确的线性关系,海冰的积分反照率与太阳高度角的正弦满足二次函数关系,可将不同时刻的观测值归算到正午时刻的辐射值,使不同时刻的观测结果具有可比性。计算结果表明,海冰只衰减特定强度的辐射,衰减量与入射辐射光谱分布以及辐射的强度无关,导致绿光的透射辐射最强。该文是对渤海海冰透射辐射的初步尝试,所获得的结果对未来大范围海冰光学观测打下了基础。     

Numerical modelling of deep sea air-lift

Deep sea air-lifting of solid particles from depth of 1600 m is simulated with a mathematical model of the three-phase flow in an upward pipe. The computations are carried out for an axisymmetric domain in a transient way. Phase distributions, pressure and velocity profiles together with flow rates for all phases are presented and analysed. The influence of the pipe diameter on the air-lift efficiency was studied for air-lift pipes of different lengths and found to be significant. The lifting efficiency increases with the increase of the pipe diameter due to the reduction of the wall friction influence on the flow. In addition, the efficiency also increases with the increase of the solid particles volume fraction at the inlet. The presented numerical model can be utilized during various stages of the design of the air-lift pumps to help answer fundamental questions on the process, and during their operation to select optimal process parameters and to address possible problems.     

Detection of nighttime sea fog/stratus over the Huanghai Sea using MTSAT-1R IR data

A dual channel difference (DCD) method is applied to detect nighttime sea fog/stratus over the Huanghai Sea using the infrared (IR) data of shortwave (3.5–4.0 μm) and longwave (10.3–11.3 μm) channels from the Multi-functional Transport Satellite (MTSAT)-1R, i.e., shortwave minus longwave brightness temperature difference (SLTD). Twenty-four sea fog events over the Huanghai Sea during March to July of 2006 and 2007 are chosen to determine a suitable value of SLTD for nighttime sea fog/stratus detection, and ...