海洋光学遥感技术的发展和前沿

空间遥感与信息技术已经发展成为满足人类对海洋资源和环境不同尺度和不同层次连续、动态的信息需求的必要手段。海洋光学遥感在实施大范围海面瞬间信息监测、数年至几十年长序列全球海洋数据采集等方面，发挥了常规调查方法所不能替代的优势。从20世纪70年代开始，国际上发展了利用测量离水辐射率的原理，用现代的卫星遥感技术来实时监测海洋水色环境。80年代以来，我国对该项高技术也十分重视，并有了长足进展。文章回顾我国近20年来海洋光学遥感技术的发展；讨论了当前国家在海洋权益、防灾减灾、海洋资源管理和开发等方面的进一步需求；论述了该技术在环境监测应用导向下的前沿，如：高精度分析和定量化、高频率长序列监测和业务化趋向、多平台监测数据同化和核心技术合成。     

国际海洋开发态势及其对我国海洋强国建设的启示

全球气候变化和经济全球化加速了世界海洋开发进程,国际海洋经济地位稳步提升。各国政府的重视和海洋科技的突破带来了海洋产业的快速发展,但同时也造成了国际海洋资源与空间的激烈竞争和前所未有的海洋生态环境压力。实施海洋强国战略,维护国家海洋权益,推动海洋经济持续健康发展是沿海各国的基本国策。借鉴国际经验,我国应及时把握世界海洋大开发的时代机遇,明确国家海洋战略定位,在海洋权益维护、海洋资源开发、海洋科技创新、海洋环境保护、海洋综合管理等多方面齐头并进,加快我国海洋强国建设进程。     

2013-01 科技期刊亮点

确定"海洋二号"卫星SLR精密轨道中国科学院上海天文台赵罡等分析了中国第一颗海洋动力环境卫星全球联测激光测距数据,确定了卫星精密轨道并通过多种方法评估了轨道质量,为激光测距在中国对地观测卫星工程中的应用提供了成功范例。随着中国第一颗海洋动力环境卫星"海洋二号"(HY-2)的成功发射并正式投入使用,中国的海洋环境监测与海洋资源探测能力得到了进一步完善和提高。精密轨道跟踪和确定是海洋动力环境卫星的关键技术,也是有效利用包括雷达高度计     

海洋信息化规划研究

 分析了海洋信息化发展现状与新时期海洋事业发展需求;运用系统论方法,提出统筹规划海洋综合感知、海洋信息通信和海洋信息资源,推动涉海信息化基础设施共建共用和信息资源整合共享;优化创新海洋信息应用服务模式,构建面向海洋权益维护、海洋经济发展、海洋生态环境保护、海洋资源开发利用、海洋政务服务等开放式的海洋信息服务集群;围绕信息安全、关键技术、标准规范、政策机制、人才队伍、发展经费等方面,提出海洋信息发展技术支撑和环境保障的具体措施。     

媒体纵览

<正>中国科学报我国将造三颗新型海洋卫星2015年,我国将启动研制3颗新型海洋卫星,分别是"海洋一号C/D"卫星和新一代海洋水色观测卫星。据悉,"海洋一号C/D"卫星能连续获取全球海洋水色水温资料,我国及全球重点区域近海和海岸带环境变化数据及海上浮标、船只信息等,可为海洋环境预报、灾害预警及科学研究提供服务。新一代海洋水色观测卫星可提高我国海洋水色观测卫星空间分辨率、光谱分辨率,提升探测精度,拓展探测谱段,实现全球快速覆盖的海洋水色观测能力。(来源:《中国科学报》2014年12月30日)     

海洋地理信息系统研究进展

21世纪是人类开发利用海洋的新世纪,海洋地理信息系统(MGIS)是海洋科学研究的重要工具,可以为海洋数据的收集、存储、显示、发布和应用提供技术支持。MGIS应用在海洋资源开发利用、海洋环境监测、海洋管理和海洋信息网上发布查询等方面,大大提高了海洋数据的使用率和人们的工作效率,是"数字海洋"建设重要的组成部分。     

海洋卫星微波遥感技术发展现状与展望

 主动式和被动式微波遥感可以得到大量的地球物理参数和上层海洋信息,包括海表温度、海面矢量风、海面高度、海表盐度、海冰等。微波遥感可以穿透云层,全天候不间断观测海况信息。中国计划2011年发射运行的“海洋”2号（HY-2A）卫星有效载荷为3个微波遥感器,主要用来观测海面矢量风、海表温度和海面高度。HY-2A卫星将有效提高全球海洋卫星观测在时间和空间上的采样频率。本文介绍了与HY-2A卫星相关的海洋微波遥感技术现状,对微波遥感的优势和目前业务化运行的海洋微波卫星的局限性进行分析,总结了微波遥感的新技术进展和全球下一代微波遥感卫星的发射计划,最后指出发展中国立体海洋监测和中国“海洋”3号（HY-3）卫星（其主载荷为C频段多极化合成孔径雷达）对于更深入了解大洋和海岸带的必要性。     

探索海洋生态文明示范区建设的新途径——评刘勇教授等新著《山东半岛蓝色经济区建设的关键问题研究》

<正>党的十八大提出了"提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国"战略,在新形势下,大力发展海洋经济,加快山东半岛蓝色经济区建设,关系到维护国家战略利益、加快转变经济发展方式和促进区域协调发展大局,也是我国海洋生态文明建设的伟大战略构想与现实实践。基于以上认识和理解,潍坊学院历史文化与旅游学院刘勇教授等经历多年艰辛研究并付梓的《山东半岛蓝色经济区建设的关键     

欧空局哨兵卫星Sentinel-2A/B数据特征及应用前景分析

Sentinel-2A/B卫星是欧空局哥白尼计划中发射的第2组卫星,其搭载的MSI载荷延续并扩展了Landsat系列卫星和SPOT系列卫星的对地观测任务.介绍了Sentinel-2A/B卫星,并对Sentinel-2A/B、Landsat-8、SPOT-6、环境-1B、资源三号及高分二号卫星进行性能对比分析.描述了不同级别数据产品的特点及配套软件SNAP,分析了Sentinel-2A/B卫星在陆地监测、灾害支援、气候环境监测以及海洋与极地监测等方面的实际应用前景.     

发展海洋经济:中国需要学习什么

党的十八大报告从战略高度对中国海洋事业发展作出了全面部署,在“大力推进生态文明建设”章节中明确指出要“提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国”。     

In-orbit cross-calibration of HY-1A satellite sensor COCTS

The Chinese Ocean Color and Temperature Scanner (COCTS) is the main sensor launched in May of 2002 on the Chinese first ocean color satellite named HY-IA. In this paper, first, the properties of HY-IA and COCTS are introduced briefly. Second, the theory and methodology of cross-calibration for COCTS ocean color bands by using the Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS) data are discussed in detail. Third, with the quasi-synchronized SeaWiFS data, we simulate the COCTS radiances at the top of atmosphere (TOA), and then obtain the calibration coefficients for COCTS ocean color bands. The results show that the cross-calibration TOA radiances are consistent with the in situ vicarious calibration TOA radiances at the COCTS ocean color bands. Finally, we compare the COCTS-retrieved water leaving radiances with SeaWiFS-retrieved ones and the results show that the cross-calibration method could provide reasonable accuracy for ocean color measurement.     

Precise orbit determination of Haiyang-2 using satellite laser ranging

With the successful launch and official commissioning of China’s first dynamic ocean environment satellite Haiyang-2(HY-2),China’s capabilities for oceanic environment monitoring and oceanic resource detecting have been further improved and enhanced.Precise tracking and orbit determination are not only key technical concerns in the ocean dynamic environment satellite project but also necessary conditions for carrying out related oceanic science research using observational data obtained using spaceborne instruments including radar altimeter.In this study,the current available status of international satellite laser ranging(SLR) monitoring on HY-2 was introduced.Six-months of SLR data from HY-2 were processed to obtain precise satellite orbit information using the dynamic orbit determination method.We carried out a detailed assessment of the SLR orbit accuracy by internal evaluation,comparisons with the orbit derived by the French Doppler orbitography and radio-positioning integrated by satellite(DORIS) system,and station-satellite distance validation.These assessments indicate that the three-dimensional orbital accuracy of HY-2 is about 12.5 cm,and the radial accuracy is better than 3 cm.It provides a good example of the application of international SLR monitoring and precise orbit determination in China’s earth observation satellite project.     

北斗导航卫星伪距偏差特性及减弱方法

导航卫星信号的非理想特性会引起伪距测量产生偏差,具体表现为相同类型接收机具有相同伪距偏差,不同类型接收机的伪距偏差不一致.当提供导航定位服务产品的接收机技术状态与用户端不一致时,伪距偏差将引起导航定位服务性能降低.本文利用超短基线双差伪距O?C(Observation Minus Computation)方法计算了BDS(Beidou Satellite Navigation System)的伪距偏差,发现在早期试验卫星阶段的不同状态接收机之间存在较大的伪距偏差现象,设计了接收机环路参数调整、改变抗多径算法和卫星预失真滤波器参数调整三种减弱伪距偏差的方法.分别试验验证结果表明,接收机环路参数调整能大幅降低卫星之间的伪距偏差,B1I各颗卫星伪距偏差标准差由0.63 m降低至0.36 m;抗多径算法会造成额外的伪距偏差,窄相关算法能大幅减小伪距偏差,B1I各颗卫星伪距偏差标准差由0.36 m降低至0.18 m;调整卫星预失真滤波器参数能在一定程度上减小伪距偏差,单颗卫星伪距偏差降低约0.3–0.4 m.最后,针对BDS卫星伪距偏差解算无固定参考基准的问题,设计了一种基于外频标非实时双差O?C方法,利用该方法分别处理了BDS和GPS(Global Positioning System)数据,并对两个系统卫星伪距偏差的特性进行比较分析.结果表明,BDS和GPS卫星都存在伪距偏差;GPS卫星L2C伪距偏差与BDS-3卫星B1C数据支路相当;GPS卫星L1CA伪距偏差与其兼容互操作的BDS-3卫星B1C导频支路相当;L5C与其兼容互操作的BDS-3卫星B2a信号相比伪距偏差更大.     

海洋大气和环境卫星遥感技术进展

 分别从海雾、海上强对流、海洋环境监测角度,介绍了卫星遥感监测能力、方法和相关产品的最新进展。卫星监测能力上,发展方向主要为高低轨、主被动协同观测;数据提取和产品反演方面,遥感反演算法趋于多样化且逐渐稳定成熟。基于卫星遥感对高层大气（以强对流为代表）、边界层大气（以海雾为代表）以及海洋环境（以海洋藻类、水体组分参数为代表）的评估,已经从科学研究过渡到业务监测,进一步提升了对海洋大气和生态环境的监测能力。     

GPS/BDS/GLONASS组合系统相对定位选星算法

通过分析多系统相对精度衰减因子(RDOP)与选星数的关系,借鉴选星前后几何精度衰减因子(GDOP)差值随选星数变化的负指数衰减模型,利用从苏州获取的卫星数据,对选星前后的RDOP差值与选星数的关系进行了分析。根据可见星的空间分布规律,提出了一种基于卫星高度角和方位角进行分区筛选的快速选星算法;并利用从河南获取的卫星数据对该算法进行了验证。结果表明,该算法具有良好的稳定性,相比于最小RDOP法,以损失少量的精度换取了计算量大幅度的减少。     

基于贪婪算法的多星多站数据接收规划

卫星围绕地球运行,若在一个时间段内,多颗卫星经过多个地面站形成数据接收冲突时,如何安排卫星下传数据和地面站接收数据的时间,这就是多星多站数据接收规划问题。本文首先将该问题归结为针对矩阵的一种变换,然后以数据传输总时长最大为目标建立了模型,接着给出了最优解的性质并做了证明,最后用贪婪算法进行了求解和分析。利用STK仿真多星过站情况,计算结果表明贪婪算法求解结果达到理论最优值上限的90%以上,故该模型和算法效果良好。     

Simulation and evaluation of the quality and availability of typical GLI ocean image

ADEOS-II satellite will be launched in the near future. It collocates many remote sensing instruments in the same platform. Among them, Global Image (GLI) is considered to be a main sensor which will play a key role. In order to understand the characteristics of future GLI ocean color images, a simulation and evaluation of the quality and availability of GLI typical ocean image has been done. In the paper, we first introduce the simulation models briefly, and simulate typical cases of radiance images at visible channels, in which the radiance distribution is based on geographic location, the satellite orbital parameters and sensor properties. A method, complex signal noise ratio (CSNR) to evaluate the image quality and availability, is developed according to the characteristics of image. Meanwhile, a series of CSNR images are generated from the simulated radiance components for different cases, which can be used to evaluate the quality and availability of GLI images before the ADEOS-II is placed in orbit. Finally, the quality and availability of GLI images are quantitatively analyzed by the simulated CSNR data. The results will be beneficial to the people who are in charge of GLI mission or plan to use the data from GLI.     

低轨道卫星功率带宽资源联合分配方法

由于低轨道卫星星上功率和带宽资源有限,设计有效的资源分配方法具有重要的意义.基于此提出了一种低轨道星间功率带宽资源联合分配方法,提高了星间资源分配的公平性和网络业务承载能力.该方法应用地面站数目和星地链路存在时间刻画星间链路容量的比例,将星间资源分配问题归纳为非线性混合整数规划问题.通过引入动态可行域,定义二元变量更新操作来改进燕子群算法,用于优化模型求解.仿真得出卫星瞬时吞吐容量和瞬时网络容量变化具有周期性,并伴有随机波动,所提方法牺牲了网络容量,获取了星间资源分配的公平性.     

卫星导航定位系统(二十四)

介绍了美国铱星(双星)、“长四乙”一箭双星、“神舟一号”试验飞船、“中星22”通信卫星、第一颗“资源二号”卫星等的发射、升空和入轨情况。