海面流场卫星遥感方法综述

海表面流矢量是海洋和气象领域诸多过程中最基本、最重要的要素,它们对海洋中多种生物过程、化学过程和物理过程都有制约作用,因此,掌握全球范围的海流信息和规律无论是对于海洋学本身的研究,还是与海洋密切相关的渔业、航运等都有重要意义。测量海流比较直接的方式是"现场观测",然而这种方法的空间覆盖范围有限,且观测成本较高。岸基高频地波雷达是专门用来测量沿岸海流的雷达设备,然而其测量的空间范围有限,不能进行全球观测。卫星遥感能够实现低成本、高空间分辨率、以及全球范围的海场测量。本文对海面流场卫星遥感方法进行综述,其中包括多时相示踪物测量法、卫星高度计测量法、合成孔径雷达多普勒中心偏移法、以及合成孔径雷达沿航向干涉法,并对海面流场卫星遥感方法进行展望。     

基于能量函数最优的海表面风向反演算法

针对灰度不变模型(BCM)光流法从海杂波图像中提取海表面风向存在较大误差的问题,根据海杂波图像特点,提出了基于局部灰度和梯度不变模型
(BGCM) 的能量函数最优海表面风向反演算法.首先,将图像灰度不变模型、梯度不变模型和时空平滑约束项有机组合起来,构造能量函数;然后,将能量函数对光流的两分量求偏导,得非线性欧拉-拉格朗日方程组;最后,通过迭代方法求解非线性方程组,得到光流场,求取主海表面风向.应用实测岸基海杂波图像序列进行实验,将BGCM、BCM模型反演的风向与风向标测得风向进行比较,结果表明,BGCM风向具有更高的相关系数和更小的误差,改进算法具有较好的性能.     

我国围填海卫星遥感监测技术研究进展

围填海解决了沿海地区土地不足的问题,刺激了当地经济的发展,但过度的围填海活动造成了严重的生态环境问题.为有效管控围填海活动,2018年7月25日国务院发布《关于加强滨海湿地保护严格管控围填海的通知》.卫星遥感具有瞬时、广域的特点,是围填海监测的主要手段.因此,本文在查阅文献资料和调研的基础上,综述我国围填海卫星遥感监测...     

基于遥感资料和观测数据的重点海域海表盐度评估分析

【目的】通过验证Aquarius海表盐度遥感产品数据在不同大洋和波束的反演精度,为其应用提供依据。【方法】基于自沉浮式剖面探测浮标Argo(Array for real-time geostrophic oceanography)盐度观测数据评估Aquarius卫星在重点海域(太平洋、大西洋、印度洋)和不同波束对应的海表盐度产品精度。【结果】相对于波束2和波束3,波束1海表盐度与Argo观测最为接近,偏差和均方根差分别为0.003psu和0.397psu。与大西洋和印度洋相比,太平洋反演精度最高。在中纬度地区,盐度偏差较小,约为0.1psu;在南北纬20°和高纬度区域,盐度偏差较大,约为0.2psu;低海温和高风速对盐度误差也有重要贡献,低海温对应的弱亮温信号和高风速下的不准确的海面粗糙度模型是导致盐度偏差的主要因素。此外,利用Argo月平均海表盐度观测数据评估了Aquarius卫星海表盐度三级产品,均方根差在0.27~0.34psu之间,平均值为0.31psu。在二级和三级产品中,V3.0SSS_bias_adj的均方根差相比V3.0SSS均降低约0.04psu。【结论】与V2.0数据产品相比,V3.0二级产品精度有了的较大提高,三级产品无明显改善,升轨和降轨的偏差依然存在。海表温度校正能够提高盐度反演的精度,使得均方根误差下降0.04psu。     

海洋船舶的微波辐射遥感研究

根据微波辐射理论 ,船舶与海洋背景或陆地、岛屿表面的发射率相差很大 ,故使用毫米波辐射计可以探测海面上的船舶。讨论了海洋、天空及陆地等背景微波辐射特性 ,给出了计算船舶目标与海洋背景的天线温度对比度的公式 ,并给出 8mm及 3mm波段下几种背景的辐射温度曲线和不同高度下的海上目标的天线温度对比度的计算和测量数据 ,另外 ,介绍了毫米波辐射计探测海上船舶的实用的试验方法以及其应用前景。     

典型岩溶区石漠化和土壤侵蚀遥感解译与关键问题

以典型岩溶石漠化综合治理区广西百色果化示范区为研究对象,基于水利部制定的我国西南岩溶区石漠化和土壤侵蚀遥感解译标准,并运用石漠化综合指数(KDI)和土壤侵蚀综合指数(SEI),对其石漠化程度和土壤侵蚀强度进行动态研究。结果表明:果化示范区经过石漠化和土壤侵蚀综合治理后,石漠化程度总体上有所减弱,而土壤侵蚀总体上却有所增强,这主要与水利部关于我国西南岩溶区土壤侵蚀遥感解译标准尚存的关键问题有关。对该关键问题的认知和修正,有助于科学地完善和统一我国西南岩溶区土壤侵蚀遥感解译标准。     

海面溢油及浒苔遥感监测研究进展

海面溢油和浒苔灾害已经成为当今主要的海洋生态环境问题,而基于卫星遥感影像提取海面溢油和浒苔信息是监测其动态变化的一种有效手段,因此本文对国内外海面溢油及浒苔遥感监测技术进行归纳整理。光学遥感数据多波段比值法是最常用的海面溢油监测方法。另外,合成孔径雷达(SAR)不受雨云影响,在灾害监测中发挥着越来越重要的作用,而利用灰度值或后向散射系数变化来判断溢油或浒苔是SAR常用的方法。从现有的研究可以看出:遥感监测海上溢油及浒苔范围发展最为成熟,已经业务化运行;然而,遥感监测溢油量、溢油类型及浒苔生物量仍然处于试验阶段。遥感海洋灾害的监测要由定性走向定量,真正实现实时、连续、快速、准确,仍需要多种平台和多源遥感数据相结合,调整传感器的空间分辨率,开发小型、新型传感器。     

基于遥感资料的夏季广东沿岸上升流分布特征

【目的】研究广东沿岸夏季上升流的时空变化规律及其对沿岸区域气候的影响。【方法】采用Sobel梯度算法,综合MODIS海表温度和QuikSCAT海面风场资料对2003年夏季广东沿海上升流的范围、强度、持续时间等时空分布特征进行综合分析。【结果】广东沿岸海域存在明显的上升流现象,整体呈现强弱强的特征,在7月初出现具有明显上升流特征的低温表层水,至7月底低温水活动减弱至最低,于8月初又存在一个增强的过程;同时,上升流并非始终稳定存在。【结论】对比海表温度数据和风场资料可以发现,上升流的强度、持续时间等与风场的变化存在密切联系,风场是上升流的一个重要影响因素,此外,沿岸水团的分布也是影响广东沿岸上升流空间分布的重要因素。     

气候变化背景下渤黄海海温时空特征分析

【目的】研究渤黄海海温时空变化特征及其与全球海温的关系。【方法】采用相关分析、小波分析等方法,对1985—2015年渤黄海海洋站的海温观测资料进行分析。【结果】渤海是中国内海,沿岸海温受陆地影响显著,变化幅度大,对气温响应快;黄海作为太平洋的边缘海,与外海水体交换通畅,水温变化幅度相对较小,水温变化与渤海相比具有一定的滞后性;各站海温变化周期特征不尽相同,但在2000年以后各站均有较为明显的8年周期;渤黄海海温与全球大部分海域一致,近30年呈现上升趋势,但上升速率与同纬度太平洋和大西洋相比较低,黄海海温上升速率高于渤海。【结论】渤黄海海温具有明显的月际、年际和周期变化特征,受海陆分布等因素影响渤黄海海温对气候变暖的响应低于同纬度太平洋和大西洋。     

基于遥感的黄海绿潮覆盖面积受表层温盐的影响分析

【目的】研究黄海绿潮生长发展环境影响因素。【方法】利用2014—2017年卫星遥感影像提取黄海绿潮覆盖面积,并与同期浮标温度数据对比分析。【结果】绿潮的生命周期有"发生-发展-暴发-衰落-消亡"5个阶段。绿潮的覆盖面积变化随所发生海域的表层水温的升高呈现先上升后下降的走势,在约22℃时绿潮覆盖面积达到最大,其后随着温度上升绿潮逐渐衰亡;与同期浮标盐度数据比较发现,前半期盐度基本稳定在31.5‰,绿潮该段时期内逐渐发展达到最大,之后随着盐度降低绿潮逐渐衰亡。【结论】研究结果与已有实验室研究获得结论基本吻合,可为绿潮灾害防灾预警提供一定参考。     

西南喀斯特地区植被定量遥感研究进展

喀斯特地区植被相比非喀斯特地区具有更高的时空差异性,在维持脆弱生态系统稳定与可持续发展中具有极其重要的作用。西南喀斯特地区作为全球生物多样性热点地区,植被类型多样且存在显著的同物异谱/同谱异物现象。为更精准、高效地进行喀斯特地区植被定量遥感研究,本文从个体尺度到生态系统尺度,从遥感数据源选择和方法应用上回顾了西南喀斯特地区植被定量遥感的研究进展,并探讨下一步需要重点关注的研究方向。西南喀斯特地区植被定量遥感研究主要集中在群落和生态系统尺度的植被覆盖度、植被分类、生态系统服务功能与价值研究;遥感影像数据应用相对单一,主要为被动成像中低分辨率的光学影像(如Landsat和MODIS)。在个体和种群尺度上,虽采用了地物高光谱遥感技术和无人机遥感技术,但该技术主要应用于小尺度近地面植物个体和种群研究,难以扩展到区域范围。亟待开展融合多源影像,尤其是激光雷达影像(Light Detection and Ranging, LiDAR)与非影像数据的应用及其先进分析方法研究,以及个体和种群尺度的喀斯特地区植被生化参数定量估算与自然植被物种精准识别,群落和生态系统尺度的生物多样性与碳循环定量遥感研究工...     

广西重点港湾的潮流和余流

根据1986年和1996年报告的实测资料,分析广西铁山港,北海港,钦州湾和防城港港湾的潮流及余流。