北冰洋卫星水色遥感观测能力评价与展望

卫星水色遥感是研究北冰洋海洋生态系统及其气候变化响应的重要技术手段.本文从北冰洋卫星水色遥感产品的时空覆盖及其制约因素分析入手,通过剖析北冰洋遥感反射率、叶绿素a浓度、初级生产力等卫星关键水色产品的定量化水平及不确定性来源,凝练了未来需突破的若干关键技术.(1)7～8月是一年之中北冰洋卫星水色遥感产品空间覆盖率最高的时...     

一套具有更高时空分辨率的全球海洋叶绿素浓度遥感融合产品数据集

认识海洋在全球碳循环中的作用及其对环境变化的响应,需要高时空分辨率的观测数据。由于轨道宽度、云雨天气、太阳耀斑等的影响,单一的水色传感器的观测能力十分有限,将多源海洋水色卫星进行融合是提高水色数据时空覆盖的一种有效途径。SeaWiFS和MERIS分别于2010年12月11日和2012年5月9日停止运行,在很大程度上降低了水色融合产品时空覆盖的提升。我们在融合过程中加入了FY-3 MERSI数据,生成了全球海洋叶绿素浓度遥感融合产品数据集。数据源包括SeaWiFS、MERIS、MODIS-Aqua、VIIRS和MERSI。结果表明：加入MERSI后,融合产品的日平均有效空间覆盖提高了9%;采样频率（同一区域一年中获取有效数据的次数）由57天/年提高到109天/年。利用实测数据和国外同类融合产品（ESA GlobColour和NASA MEaSUREs）对新的数据集进行了质量评价。与实测数据相比,加入MERSI的融合产品精度与未加入MERSI的融合产品基本一致;与国外同类融合产品的偏差小于10%。新数据集的时间序列特性与未加入MERSI的融合产品以及单传感器的一致。     

基于地物光谱的赤潮优势种识别研究

利用2001年获取的不同优势种赤潮水体的现场光谱数据，处理得到了不同优势种赤潮水体的遥感反射率光谱曲线；在此基础上，发展了基于光谱角度制图法(Spectral Angle Mapping，SAM)和互相关光谱匹配法(Cross Correlogram Spectral Mapping，CCSM)的赤潮优势种识别算法。数据实验结果表明，上述两种方法对于实现基于光谱数据的赤潮优势种识别是基本有效的，且CCSM方法的识别结果略优于SAM方法。进一步提高上述方法的适用性在于大量获取不同优势种赤潮的光谱数据并建立赤潮光谱数据库。     

一种基于海面光谱数据的海水遥感反射率模型参数优化方法

在吸收前人关于水色要素固有光学性质研究成果的基础上,给出了海水遥感反射率模型,提出了一种海水遥感反射率模型参数的优化方法,并以渤海辽东湾鲅鱼圈围隔实验获取的数据为例,探讨了模型参数优化结果的合理性.     

近40 a 来三门湾海岸线时空变化遥感监测与分析

了解岸线的变化对海岸开发利用有重要意义。本文以Landsat MSS、TM、ETM+、OLI影像为主要数据源,采用人机交互的方式提取1973~2013年的4期三门湾大陆岸线,获取岸线长度以及陆域变化面积等信息,并以县级市(象山县、宁海县、三门县)为单位分段分析岸线时空变化特征。在此基础上,结合研究区新增土地利用类型的解译结果,对三门湾地区海岸开发方式进行系统分析。结果表明:1973~2013年三门湾岸线总体向海推进,总长度减少40.18 km,沿岸陆域面积增加155.89 km2,其中2000~2013年岸线向海扩张最为显著,近40 a来,在沿海三县中,宁海县岸段岸线变迁最为剧烈;海岸人为开发是岸线变化的主导因素,且开发方式时间异质性显著:早期以围垦造田、堵港蓄淡为主,20世纪80年代后期至20世纪末,偏重围垦养殖,进入21世纪,开发规模大幅增长,围垦造田和养殖依然是海岸开发的主要方式,同时城镇、工业建设等围填海规模迅增,港口码头建设也加快了步伐,海岸开发方式呈现多样化。     

岛礁光学影像图谱特征分析

海岛是重要的国土资源,按照物质组成可以分为基岩岛、沙泥岛和珊瑚岛等3种类型。本文在总结前人在地物要素图谱特征分析方面研究工作的基础上,针对基岩岛和沙泥岛,利用SPOT-5图像,选取近红外、红、绿波段组合标准假彩色图像,针对珊瑚岛,利用Quick Bird图像,选取红、绿、蓝波段组合真彩色图像,使用2种最常用的遥感影像波段合成方法,从这3种海岛的岸线类型、地物特征和海岛所处位置关系等方面,分析岛礁光学影像的图谱特征,为海岛遥感识别与调查研究提供技术保障。     

海洋气候数据集生成与分析简介

科技部的"十三五"重点研发计划项目"全球气候数据集生成及气候变化关键过程和要素监测"中资助了"海洋气候数据集生成与分析"课题,针对全球气候变化研究对全球海洋环境数据的需求,该课题拟基于国内外多源卫星遥感数据和现场观测资料,发展与全球气候变化相关的海面能量平衡、海洋动力环境参数与过程、海洋水色和海冰等数据产品生成技术,构建全球海洋气候数据集产品生成系统,生成我国首套长时间序列、高精度、高时空一致性的全球海洋气候数据集,为全球气候变化研究与应对提供海洋数据支撑和服务,提升我国在全球气候变化关键过程和要素方面的监测能力。     

基于Landsat 8影像的黄河口悬浮物质量浓度遥感反演

悬浮物质量浓度是黄河口海域重要的水质和水环境监测参数之一,直接影响着水面以下光场的分布,进而影响水体的初级生产力和水域生态环境。本文基于2011年6—7月和11—12月共计89组现场实测悬浮物质量浓度和光谱数据,分析了黄河口及其附近海域不同悬浮物质量浓度的水体光谱特征,尝试利用多种波段组合建立悬浮物质量浓度遥感反演算法。结果表明865 nm波段与波段比655 nm/560 nm组合形式算法反演结果最优,算法相关系数R²为0.95,平均相对误差为25.65%。将算法应用于2014—2016年共7景Landsat 8 OLI遥感影像,分析了不同年份黄河口悬浮物质量浓度的时空分布特征,黄河口海域悬浮物质量浓度分布总体呈现近岸高,离岸低的特点,不同时期悬浮物质量浓度量值上有显著变化。     

渤海悬浮物分布的遥感研究渤海悬浮物分布的遥感研究

利用渤海湾和莱州湾现场实测的悬浮物含量和光谱数据,建立了基于555和670 nm波段遥感反射率的悬浮物含量遥感反演模型。经检验,模型平均相对误差优于20%,对输入端误差不敏感。基于该模型,利用ENVISAT MERIS遥感数据,从空间分布格局、大风过程的短期扰动以及季节性差异等方面分析了渤海悬浮物的时空分布特征。（1）渤海悬浮物含量的高值区集中分布在莱州湾（尤其是黄河口和莱州湾湾底）和渤海湾沿岸,此外在辽东湾沿岸海域悬浮物含量也相对较高,而在渤海大部水体悬浮物含量较低。（2）大风过程可在短期内（约1~3 d）显著改变全渤海的悬浮物空间分布格局,其中渤海湾和莱州湾响应最为强烈,辽东湾响应相对较弱,这与其各自的水深条件、底质类型和悬浮物粒径等因素有关。（3）渤海悬浮物含量总体上呈春夏低、秋冬高的分布特征;季节性差异最显著的区域是渤海湾、莱州湾和辽东湾,差异性最小的是秦皇岛近岸海域;风力等气候因素是悬浮物分布呈现季节性差异的主要原因,入海径流是另一重要因素     

渤海近岸水体漫衰减系数Kd(490)遥感反演模型

Irrigated land is one of the most important parts in land cover classification system, but until now it has seldom been reported about extracting it from remote sensing data and monitoring its dynamic change. The existing researches are focused on the land use-cover change (LUCC) and the irrigated area mapping, so the study on extracting irrigated land is much more important. On the basis of close relationship between water deficit index (WDI) and soil water content, this paper firstly combines two neighbor NDVI and the surface-air temperature (Ts-Ta) and conforms one Vegetation Index Temperature (VIT). It makes the timely incomparable WDI comparable and then computes the change of WDI during the monitored period. Secondly it infers the change of soil water. Thirdly it removes the rainfall’s influence under some assumption and extracts the irrigated land of the survey area. Results show that comparing with census data all the deviation is below 7% in the survey area except Shanxi province, which means that the extracted results are comparable with census data. Extracted irrigated land mainly distributes around rivers, lakes, and reservoirs or on the irrigated regions and oasises. The results are consistent with the centralized region which has abundant irrigated land known before. The results are checked elementarily using TM images. All the precisions are above 70% except in Shanxi province. The precision in Xinjiang municipality is the highest.