中国GNSS-R机载实验综合评估:河流遥感

<正>全球卫星导航定位系统的反射信号(GNSS-R)遥感是反演陆地和海洋表面地球物理参数的有力工具.而机载GNSS-R是一个很重要的实验平台,因为它不仅可以为空基实验提供校准依据,而且在中小尺度目标(比如河流和湖泊)的遥感方面独具优势.机载实验的研究主要包括海面风场的反演、海面高度的测量和土壤湿度的探测.首次反演海面风场和土壤湿度的机载GNSS-R实验都是由美国NASA和科罗     

中国东海“桑吉”轮溢油污染类型的光学遥感识别

溢油是海洋环境监测的重要对象之一.在海洋环境动力作用下,溢油会形成复杂多样的污染类型.准确识别、分类并定量估算不同类型的溢油污染,有助于溢油事件应用处理策略的制定与灾损评估.微波雷达与光学是海洋溢油遥感监测的主要手段,具有不同的技术优势与应用特点.近年来,海洋溢油光学遥感的理论与应用研究发展迅速,其对不同海面溢油污染类型的识别、分类与定量估算能力得到认可.针对2018年1月中国东海"桑吉"轮溢油事件,利用中国GF-3合成孔径雷达数据,实现"桑吉"轮疑似溢油的圈定.优选欧洲空间局Sentinel-2卫星的多光谱数据,开展无云覆盖区域"桑吉"溢油的光学遥感探测.基于溢油模拟实验的光谱响应特征分析,阐明了典型溢油污染的Sentinel-2卫星多光谱特征,进一步开展"桑吉"轮溢油污染类型的光学遥感识别与分类.结果表明,"桑吉"轮溢油在其扩散与风化过程中,形成了3种显著差异的溢油污染类型,即海面油膜、油包水状、水包油状乳化物.不仅与GF-3合成孔径雷达的疑似溢油监测结果互为验证,更实现了不同溢油污染类型的光学遥感识别与分类.最后,初步讨论了光学遥感与微波雷达的集成应用策略,通过优势互补,能有效提高海洋溢油的遥感监测水平,并为中国海洋水色业务卫星的应用提供借鉴.     

海面风向不确定性对海表面盐度反演影响的剔除

基于海面微波辐射的小斜率近似模型算法, 对海面风的影响进行了深入的讨论, 提出一个计算海面风附加效应的关系式. 该关系式表明, 风对海面亮温的附加贡献ΔT_h,v与海表面温度、海表面盐度以及海面风速呈近似的线性关系. 另外, 在较小的入射角和中低风速条件下, 风对海面亮温的附加贡献的水平和垂直极化分量之和(ΔT_h+ΔT_v) 与风向无关. 据此, 提出海表面盐度遥感反演的一个新公式, 该公式中不包含风向因子. 这有利于提高航空海表面盐度遥感的精度, 对于单入射角卫星传感器也有一定的应用价值.     

2000年夏季南海西南部环流同化试验

对2000年夏季南海南部进行同化模拟，对比航次资料的分析表明，通过在模式中同化卫星遥感海面高度信息，改善了南海南部流场的模拟结果，减少了由于风应力强迫场误差带来的模式模拟的不确定性，得到了较为真实的2000年夏季南海南部温盐场，为改善海洋环流模拟提供了一条新思路．     

海面油膜光谱响应实验研究

以辽东湾海水与辽河油田原油为材料, 利用ASD全谱段地物光谱仪, 针对海洋石油污染中的海面较薄油膜为研究对象, 设计海面油膜光谱响应室内实验, 模拟海面油膜厚度连续变化过程, 测量并分析油膜光谱的变化特征及其与油膜厚度的相关关系. 研究表明: 在1150~2500 nm短波红外谱段范围内, 油膜的反射率随油膜厚度变化很小, 但高于本底水体光谱反射率, 此范围中有效遥感谱段具有探测较薄油膜有无的能力; 在400~1150 nm可见光-近红外谱段范围内, 油膜光谱反射率明显低于本底水体, 并随着表面油膜厚度的增加而逐步降低, 油膜光谱反射率与油膜的厚度呈很强的幂函数负相关关系, 以550和645 nm为中心的绿光、红光波段的油膜光谱响应表现最优, 可作为海面油膜多/高光谱遥感探测与评估的最佳选择波段.     

HY-1A卫星遥感器水色水温扫描仪在轨交叉定标

介绍了HY-1A卫星和水色水温扫描仪(COCTS)的主要特性, 然后详细讨论了利用美国海洋宽视场扫描仪(SeaWiFS)实现COCTS水色通道辐射交叉定标的理论和方法. 利用准同步的SeaWiFS数据, 模拟得到交叉定标区域COCTS接收总辐亮度, 通过它与发射前实验室定标得到的COCTS接收总辐亮度比较, 最终确定COCTS的交叉定标系数. 结果表明研究中卫星交叉定标得到的COCTS接收总辐亮度与现场测量替代定标得到的COCTS接收总辐亮度具有很好的一致性. 最后, 通过经交叉定标后COCTS数据反演得到的归一化离水辐亮度与准同步SeaWiFS数据反演的归一化离水辐亮度进行比较, 验证了该方法的可行性和精度, 结果表明交叉定标方法的精度可以满足水色遥感测量要求.     

利用TOPEX卫星测高技术监测1997年度El Nino过程

Ｅｌ Ｎｉｎｏ事件期间,全球的海洋和大气都会出现大范围的异常变化,１９９７年初开始了一次强Ｅｌ Ｎｉｎｏ事件,利用ＴＯＰＥＸ卫星的高精度海洋测高数据可以观测到这次Ｅｌ Ｎｉｎｏ期间海面高度的变化,并为研究Ｅｌ Ｎｉｎｏ的形成和发展机制以及对全球气候影响提供参考。     

平流层气溶胶和臭氧的卫星遥感

本文论述了平流层气溶胶和Ｏ３等微量气体遥感探测的重要意义，介绍了卫星遥感的原理和技术、星载仪器和通道，并结合ＳＡＧＥⅡ讨论了其反演理论和方法等，最后指出，在我国的卫星遥感发展战略中，应及时开展对平流层气溶胶和Ｏ３等微量气体的遥感探测和研究。     

气象卫星遥感大气对流层顶的研究

对流层顶是大气对流层和平流层的交界,在对流层顶上下大气有很大的差异,故而对流层顶在大气环境中有特殊的意义.在通常气象卫星遥感大气温度廓线中,在对流层顶附近有较大的误差.为了提高卫星遥感探测大气对流层顶高度的精度,我们建立了一种新的TIROS-NTOVS的反演方法,此方法的效能在实践检验中得到证明。这里的TIROS-NTOVS资料反演对流层顶高度的模式是采用统计预报法,优选TOVS中6个通道的亮温作为预报因子,用     

卫星红外反演洋面温度的卷云大气订正方案

本文首先简要地评论了国际上卫星红外遥感反演洋面温度（ＳＳＴ）的发展。然后,应用半经验、半理论方法,提出一种新的卷云大气ＳＳＴ非线性反演方法。对应于３个不同的ＳＳＴ气候区域,用改进的甚高分辨辐射计（ＡＶＨＲＲ）卫星实测数据和理论模拟值,分别建立了卷云大气中３个ＳＳＴ反演方程,并对一些有关问题进行了讨论。     

中国海及其邻近海域高分辨率海底地形

基于海洋岩石圈挠曲补偿模型和ETOPO5全球海洋海底地形模型,利用卫星测高数据所得到的中国海及邻近海域分辨率的海洋重力异常资料,反演了中国海及邻近海域高分辨率的海底地形。计算的海底地形比目前广泛使用的ETOPO5模型数据具有更高分辨率和精度,同时更清晰地展示了中国海及其邻近海域海底地貌、构造特征及动力学事件。     

风云三号卫星紫外臭氧垂直廓线产品反演试验

新一代极地轨道气象卫星风云三号携带的紫外臭氧垂直探测仪SBUS, 是我国第一次自主研制的卫星臭氧探测仪, 目前正处于在轨测试阶段. 利用现阶段观测数据, 开展臭氧垂直廓线反演试验, 并将观测数据和反演廓线与美国NOAA卫星同类仪器SBUV/2进行了初步对比. 通过太阳辐照度观测、5个短波长通道N-值, 以及反演廓线的比较和分析, 表明我国首次自主研制的风云三号卫星紫外臭氧垂直探测仪SBUS观测数据和反演产品均达到较高精度, 反演廓线与SBUV/2的相对偏差百分率大约为±7%.     

探讨海相油气成因的一种超微浮游藻类成烃实验系统

Ｅｍｉｌｉａｎｉａｈｕｘｌｅｙｉ(颗石藻)是细胞外表面具有颗石板片的海洋超微浮游植物,也是海洋浮游生物中生物量最大的普生性种群.在大量生长和繁殖期,它们的分布范围可达数千平方公里,形成的藻细胞水华可被卫星遥感检测[1].控制培养液ＨＣＯ-离子浓度的实验发现,Ｅ.ｈｕｘｌｅｙｉ对ＣＯ2的吸收和利用能力特别强.在添加了20ｍｍｏｌ/ＬＨＣＯ-的ＥＳＭ培养液中生长的Ｅ.ｈｕｘｌｅｙｉ,细胞表面形成颗石板片所固定的碳酸钙与细胞合成的有机质干重比高达2.48∶1,偏光干涉显微镜初步分析表明,细胞表面形成颗石板片所固定的碳酸钙为方解石…     

一个1/10°涡分辨准全球海洋环流模式及其初步分析

在中国科学院大气物理研究所气候系统海洋环流模式最新版本(LICOM2.0)基础上,将模式水平分辨率提高到均匀的1/10°,垂直分辨率增加到55层,建立了一个不含北冰洋区域的准全球涡分辨(eddy-resolving)海洋环流模式.利用再分析和观测的海表强迫将该模式积分了20年,其中最后8年使用2000~2007年QuikSCAT卫星反演的风应力和再分析热通量强迫.本文利用最后8年模式输出结果,初步评估了该模式对海洋环流的基本模拟能力.相对于低分辨率的海洋环流模式,发现涡分辨率海洋模式不仅可以更好地模拟海洋中尺度涡旋的时间和空间特征,而且还能较好地模拟出西边界流的路径和位置,特别是能够重现黑潮大弯曲现象及其年际变化.另一方面,当模式的水平和垂直分辨率提高之后,模式也能够更好地模拟赤道太平洋环流和中国近海环流的复杂结构.     

海洋二号卫星SLR精密定轨

随着我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,我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在内的星载设备观测数据开展海洋科学研究的必备条件.本文介绍了我国首次HY-2卫星激光测距(SLR)国际联测的情况,采用动力学定轨方法,利用6个月的SLR实测数据进行了精密定轨,并通过内符合精度、与DORIS轨道的比较以及站星距检核等方法仔细分析了SLR定轨精度.处理结果表明,HY-2卫星SLR定轨的平均三维位置精度约为12.5cm,径向位置精度好于3cm.这项工作为SLR国际联测及精密定轨在我国对地观测卫星工程中的应用提供了成功范例.     

海面并非平坦

在日常生活中,人们普遍认为湖水等水面是平坦的,所以,海面也是平坦的。其实不然,随着现代科学技术的发展,特别是人造地球卫星测量技术广泛应用于海洋,人们发现大海的水面也如同陆地一样高低不平,这种高低不平的海面延伸敷千公里,所以,陆地上的人难以用肉眼看到,如今依靠精密的卫星测量,能够准确地认识海面凹凸不平的变化情况。据调查,全球海面有几个比较大的起伏区,其中澳大利亚东北部太平洋海域的最高点高出平均海     

潘德炉:巡天遥看万里海

<正>[院士名片]潘德炉,1945年12月26日出生于浙江东阳,海洋遥感专家,中国工程院院士,国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋动力环境学国家重点实验室研究员。其主要学科研究方向为遥感模式识别和应用。潘德炉先后获国家科技进步特等奖一次,国家科技进步二等奖一次,省部级科     

无转发器式卫星轨道实时精确测量新方法

卫星实时测轨| 光纤时间频率传递| 线性化迭代方法基于GPS定位原理提出了一种卫星轨道实时、精确测定的新方法. 该方法利用了光纤时间频率传递系统的高精度同步的优势, 在可实现位置精确已知的多个地面观测站间高精度时间同步的基础上, 由地面观测站连续向卫星发射测距信号, 并通过卫星上的信号接收和信号处理芯片实时解算出卫星的精确轨道. 由于该方法没有卫星转发时延等误差, 大大地提高了卫星轨道测定的实时性. 研究表明, 在实现地面站间100 ps级时间同步的基础上, 利用该方法获得更高的卫星轨道测距精度是完全可行的. 利用本方法同样可以得到卫星姿态测量的高精度.     

海面油膜的偏振高光谱反射特性分析

针对遥感技术对海面油膜污染监测的需要和油膜污染对海洋的影响,以大庆原油、吉林原油、重油和大连湾海水为材料模拟海面油膜污染,测量不同原油与不同厚度油膜的多角度高光谱偏振反射信息,并计算出偏振度.通过对不同厚度油膜与海水的偏振度对比分析得出:在薄油膜情况下,在400～1000nm内海水的偏振度大于油膜的偏振度,但785nm附近差异较小;在入射天顶角为20°和30°时(探测天顶角等于入射天顶角),利用近红外波段785和880nm处的偏振度易于区分油膜厚度的变化;当油膜厚度增加到一定程度时,呈现出原油固有的偏振度特性,即在可见光范围内海水的偏振度大于油膜的偏振度,在近红外波段范围内小于油膜的偏振度;当入射天顶角从40°到50°时,海水的偏振度逐渐增大,且在50°时大于油膜的偏振度.海面油膜偏振反射特性的研究为遥感监测海面污染提供了新的依据.     

拓展与深化中国全境的环境变化遥感应用

中国幅员辽阔,仅靠局部定点环境监测,远不能满足社会需求.而对大空间范围来说,遥感是唯一可行的环境变化监测手段.虽然国内外拥有强大的卫星数据获取能力和大量的卫星遥感数据,以中国全境为对象的遥感环境变化研究并不多.本文将环境变化过程归纳为环境变化驱动力、环境变化、物质迁移与转化、物质浓度与富集度变化、人或生态系统暴露与感染变化及环境变化影响等方面内容.评估了遥感对这些环节的潜力,评述了中国环境变化遥感已取得的进展.指出遥感对于研究中国环境变化在方法体系上不但要支撑实验与观测、理解与认识,还要重视和模拟与预测的衔接从而支持环境政策研究.在应用层面,应突破常规遥感观测项目,在物种多样性、生物入侵、公众健康、空气和水质量变化监测等新的领域取得突破.在技术层面全面系统加强实用化和自动化研究.