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Classification of ice and water in the Arctic using radar altimeter and microwave radiometer data from HY-2B satellite

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Acta Oceanologica Sinica 2023年第5期42卷 179-191页

作者： Chengfei Jiang Mingsen Lin Ruixue Cao Hao Wei Lijian Shi Bin Cheng Yongjun Jia qimao wang School of Marine Science and Technology Tianjin UniversityTianjin 300072China National Satellite Ocean Application Service Ministry of Natural ResourcesBeijing 100081China Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(Guangzhou) Guangzhou 511458China Key Laboratory of Space Ocean Remote Sensing and Application State Oceanic AdministrationBeijing 100081China College of Ocean and Meteorology Guangdong Ocean UniversityZhanjiang 524088China Finnish Meteorological Institute Helsinki FI-00560Finland

Several Chinese marine satellites have been launched in recent years.Monitoring sea ice and the ocean in the Arctic is of great importance for climate research.Sea ice in the Arctic has changed rapidly during the past few decades with respect to the extent and thickness.In this study,we applied combined passive and active microwave data from the Chinese HaiYang-2B(HY-2B)satellite to classify ice and sea water in the Arctic.We use data from a radar altimeter(RA)and a calibration microwave radiometer(CMR)to discriminate between ice and water by applying several approaches(1)the single parameter threshold criteria,(2)the multi-parameters linear segmentations and(3)the K-means clustering.The results yielded by these methods were in good agreement(classification accuracy>95%)with the Satellite Application Facility on Ocean and Sea Ice products between November and April.For other months(May–October),however,the agreement was less good(lowest classification accuracy approximate 85%in summer).A hybrid approach combined with graphical ice edges detection and microwave radar waveform analysis is therefore developed.A visual comparison with SAR images suggested the hybrid approach results greatly improved the ice and water discrimination in summer.This study demonstrated that multi-sensors(RA and CMR)configurations from HY satellites can offer comparable polar earth observation to the European Space Agency and NOAA satellite products.

关键词： Arctic active microwave data passive microwave data sea ice seawater

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Ulva prolifera subpixel mapping with multiple-feature decision fusion

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Journal of Oceanology and Limnology 2023年第3期41卷 865-880页

作者： Jianhua WAN Xianci WAN Lie SUN Mingming XU Hui SHENG Shanwei LIU Bin ZOU qimao wang College of Oceanography and Space Informatics China University of Petroleum(East China)Qingdao 266580China Qingdao Ecological and Environment Monitoring Center of Shandong Province Qingdao 266003China National Satellite Ocean Application Service Beijing 100081China Key Laboratory of Space Ocean Remote Sensing and Application Ministry of Natural Resources(MNR)Beijing 100081China

The unavoidable nature of Ulva prolifera mixed pixel in low-resolution remote sensing images would result in rough boundary of U.prolifera patches,omission of tiny patches,and overestimation of coverage area.The decomposition of U.prolifera mixed pixel addresses the issue of coverage area overestimation,and the remaining problems can be alleviated by subpixel mapping(SPM).Due to the drift and dissipation of U.prolifera,a suitable SPM method is the single image-based unsupervised method.However,the method has difficulties in detail reconstruction,insufficient learning of spectral information,and SPM error introduced by abundance deviation.Therefore,we proposed a multiple-feature decision fusion SPM(MFDFSPM)method.It involves three branches to obtain the spatial,abundance,and spectral features of U.prolifera while considers multi-feature information using the fusion strategy.Experiments on the Geostationary Ocean Color Imager images in the Yellow Sea of China indicate that the MFDFSPM overperforms several typical U.prolifera SPM methods in higher accuracy and stronger robustness in both SPM and abundance calculation,which produced subpixel map with more detailed spatial information and less noise.

关键词： Ulva prolifera subpixel mapping multiple-feature decision fusion abundance geostationary ocean color imager(GOCI)

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A multi-module with a two-way feedback method for Ulva drift-diffusion

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Acta Oceanologica Sinica 2023年第12期42卷 118-134页

作者： Hui Sheng Jianmeng Li qimao wang Bin Zou Lijian Shi Mingming Xu Shanwei Liu Jianhua Wan Zhe Zeng Yanlong Chen College of Oceanography Space Informatics China University of Petroleum HuadongQingdao 266580China National Satellite Ocean Application Service Beijing 100081China National Marine Environmental Monitoring Center Dalian 116023China

The outbreak of Ulva in the Yellow Sea has seriously affected marine ecology and economic activities.Therefore,effective prediction of the distribution of Ulva is of great significance for disaster prevention and reduction.However,the prediction method of Ulva is mainly based on numerical simulation.There are two problems with these methods.First is that the initial distribution of Ulva is simulated using independent pixel-level particles.Besides,the influence of Ulva growth and diffusion on the drift is not considered.Therefore,this paper proposes a multi-module with a two-way feedback method(MTF)to solve the above problems.The main contributions of our approach are summarized as follows.First,the initialization module,the generation and elimination module,and the drive module are composed in our way.Second,we proposed an initialization method using rectangle objects to simulate the Ulva distribution extracted from remote sensing images.Thirdly,the drift and diffusion mechanism of the Ulva is considered to realize the two-way feedback between the generation and elimination module and the drive module.The results of our experiments show that the MTF performs better than the traditional method in predicting the drift and diffusion of Ulva.The code is already publicly available at https://***/UPCGIT/A-multi-module-with-a-two-way-feedback-method-for-Ulva-drift-diffusion.

关键词： Ulva remote sensing drift diffusion feedback

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An assessment of arctic sea ice concentration retrieval based on “HY-2” scanning radiometer data using field observations during CHINARE-2012 and other satellite instruments

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Acta Oceanologica Sinica 2015年第3期34卷 42-50页

作者： SHI Lijiang LU Peng CHENG Bin KARVONEN Juha wang qimao LI Zhijun HAN Hongwei National Satellite Ocean Application Service State Oceanic Administration Laboratory of Coastal and Offshore Engineering Dalian University of Technology Finnish Meteorological Institute

A retrieval algorithm of arctic sea ice concentration （SIC） based on the brightness temperature data of “HY-2” scanning microwave radiometer has been constructed. The tie points of the brightness temperature were selected based on the statistical analysis of a polarization gradient ratio and a spectral gradient ratio over open water （OW）, first-year ice （FYI）, and multiyear ice （MYI） in arctic. The thresholds from two weather filters were used to reduce atmospheric effects over the open ocean. SIC retrievals from the “HY-2” radiom-eter data for idealized OW, FYI, and MYI agreed well with theoretical values. The 2012 annual SIC was calcu-lated and compared with two reference operational products from the National Snow and Ice Data Center （NSIDC） and the University of Bremen. The total ice-covered area yielded by the “HY-2” SIC was consistent with the results from the reference products. The assessment of SIC with the aerial photography from the fifth Chinese national arctic research expedition （CHINARE） and six synthetic aperture radar （SAR） images from the National Ice Service was carried out. The “HY-2” SIC product was 16% higher than the values de-rived from the aerial photography in the central arctic. The root-mean-square （RMS） values of SIC between “HY-2” and SAR were comparable with those between the reference products and SAR, varying from 8.57% to 12.34%. The “HY-2” SIC is a promising product that can be used for operational services.

关键词： “HY-2” scanning microwave radiometer retrieval algorithm sea ice concentration arctic

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白鹤滩百万机组水轮机埋件780 MPa蜗壳制造技术

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湖南水利水电 2022年第6期 89-92页

作者：王启茂中国水利水电第八工程局有限公司湖南长沙410004

白鹤滩水电站1 000 MW水轮发电机组是迄今为止我国最大的水电机组,其水轮机埋件蜗壳采用了780 MPa级的国产高强钢板,钢板最大板厚为97 mm。文章主要对白鹤滩水电站水轮机埋件蜗壳制造技术进行简要介绍,期待我国后续高强钢板蜗壳制造充... 详细信息

白鹤滩水电站1 000 MW水轮发电机组是迄今为止我国最大的水电机组,其水轮机埋件蜗壳采用了780 MPa级的国产高强钢板,钢板最大板厚为97 mm。文章主要对白鹤滩水电站水轮机埋件蜗壳制造技术进行简要介绍,期待我国后续高强钢板蜗壳制造充分吸收白鹤滩水轮机埋件蜗壳的成功制造经验,并进一步推广和应用,为我国的水电建设提供宝贵经验。

关键词：白鹤滩电站 780 MPa蜗壳智能化制造

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Chinese GF-1 and GF-3 satellites observed the giant iceberg calving off the Larsen C Ice Shelf

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Acta Oceanologica Sinica 2017年第11期36卷 115-115页

作者： SHI Lijian wang qimao ZENG Tao LIANG Chao National Satellite Ocean Application Service (NSOAS) State Oceanic Administration Key Laboratory of Space Ocean Remote Sensing and Application State Oceanic Administration

A massive iceberg, named A-68 by National Ice Center （NIC） officially, calved away from the Larsen C Ice Shelf in Antarctica on luly 12, 2017. The iceberg A-68 is about 5 800 km2, weighs more than a trillion tons and it is one of the biggest ever recorded icebergs. Chinese satellites Gaofen-1 （GF-1） and Gaofen-3 （GF-3） data was used to monitoring the propagation of the rift and the iceberg by National Satellite Ocean Application Service （NSOAS）.

关键词： GF SAR Chinese GF-1 and GF-3 satellites observed the giant iceberg calving off the Larsen C Ice Shelf Figure

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基于GRACE卫星重力数据估计格陵兰岛冰盖质量变化

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海洋学报 2018年第11期40卷 73-84页

作者：冯贵平王其茂宋清涛国家卫星海洋应用中心北京100081 国家海洋局空间海洋遥感与应用研究重点实验室北京100081 清华大学地球系统科学中心北京100084 上海海洋大学海洋科学学院上海201306

重力场恢复与气候试验(GRACE)卫星为高分辨率地监测全球冰川质量变化提供了一种新的手段。本文利用2003年1月至2014年12月Level-2 RL05的GRACE产品,进行去相关误差滤波、高斯滤波和海洋-陆地信号泄漏改正后,得到了格陵兰岛冰盖质量变化... 详细信息

重力场恢复与气候试验(GRACE)卫星为高分辨率地监测全球冰川质量变化提供了一种新的手段。本文利用2003年1月至2014年12月Level-2 RL05的GRACE产品,进行去相关误差滤波、高斯滤波和海洋-陆地信号泄漏改正后,得到了格陵兰岛冰盖质量变化的时间序列,分析了格陵兰岛冰盖质量变化的长期趋势项,并与ICESat的结果进行了比较验证。研究表明,在2003年1月至2014年12月之间,格陵兰岛冰盖质量减小速率约为(-260±43)Gt/a,对全球海平面的贡献约为(0.72±0.12)mm/a,对同时期海平面上升的贡献占25.8%,并且格陵兰岛冰盖消融有着很强的区域差异性,冰盖消融的区域主要集中在边缘区域,中部内陆地区的冰盖质量则有增加的趋势。并进一步和ICESat的结果进行了比较分析,ICESat的结果显示格陵兰岛冰盖质量减小速率约为(-174±43)～(-184.8±28.2)Gt/a,而GRACE的结果则为(-209.4±26.3)Gt/a,有着较好的一致性,并且区域分布特征也符合较好。

关键词： GRACE ICESat 格陵兰岛冰盖质量变化

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浅谈外带加劲环超大直径钢管熔结环氧防腐施工技术研究

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湖南水利水电 2022年第3期 28-31,71页

作者：邝任廷何智超王启茂李连敏中国水利水电第八工程局有限公司机电公司湖南长沙410004

随着中国水利事业的发展,管道的防腐要求将越来越高,熔结环氧防腐主要在引水工程和石油管道工程、跨海大桥工程等项目中应用较广,国内外熔结环氧防腐钢管最大直径为Φ3600mm,且外壁无加劲环,均为外部感应加热喷涂的方式。外带加劲环超... 详细信息

随着中国水利事业的发展,管道的防腐要求将越来越高,熔结环氧防腐主要在引水工程和石油管道工程、跨海大桥工程等项目中应用较广,国内外熔结环氧防腐钢管最大直径为Φ3600mm,且外壁无加劲环,均为外部感应加热喷涂的方式。外带加劲环超大直径钢管熔结环氧防腐在国内外并无施工案例,珠江三角洲水资源配置工程土建A4标内衬钢管为外带加劲环,内径4.8 m的钢管,要求采用中频加热方式进行熔结环氧防腐,依托珠三角水资源配置工程钢管熔结环氧防腐技术研究及施工经验,将该技术广泛应用于国内外带加劲环的超大直径钢管熔结环氧防腐工程中,对熔结环氧防腐施工具有重要意义。文章对此进行研究。

关键词：钢管外带加劲环超大直径中频加热熔结环氧防腐

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利用海洋(HY-2)卫星微波辐射计数据反演北极区域海冰密集度

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极地研究 2014年第4期26卷 410-417页

作者：石立坚王其茂邹斌施英妮焦敏国家卫星海洋应用中心中国人民解放军61741部队上海海洋大学

HY-2是中国自主研发的海洋卫星。本文研究了利用HY-2卫星微波扫描辐射计亮温数据反演北极海冰密集度的方法。参考NASA TEAM方法,我们对典型海区光谱梯度率和极化梯度率进行了统计分析,确定了计算海冰密集度所需的亮温特征值;利用天气滤... 详细信息

HY-2是中国自主研发的海洋卫星。本文研究了利用HY-2卫星微波扫描辐射计亮温数据反演北极海冰密集度的方法。参考NASA TEAM方法,我们对典型海区光谱梯度率和极化梯度率进行了统计分析,确定了计算海冰密集度所需的亮温特征值;利用天气滤波器有效去除了开阔海域由于大气中水蒸气、云中液态水、降雨等现象引起的海冰密集度计算错误。本文计算了2012年全年的北极海冰密集度产品,并对产品精度进行了初步验证,验证结果表明:三个海冰类型已知区域的海冰密集度结果与理想值比较接近,多年冰密集度的反演精度需要进一步提高。本文结果与美国冰雪数据中心和德国不来梅大学提供的两种业务化海冰密集度产品一致。本研究为利用HY-2卫星监测极区海冰密集度变化,发布实时产品奠定了基础。

关键词：海洋2号卫星微波辐射计海冰密集度反演北极

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热镀锌Si-Cr系高强钢暗斑缺陷成因分析及控制

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物理测试 2024年第2期42卷 50-55页

作者：苑小倩何小琴朱启茂张亮亮王硕康首钢京唐钢铁联合有限责任公司河北唐山063200 首钢集团有限公司技术研究院北京100041

利用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪、辉光分析仪(GDS)、三维形貌仪(3D-OM)等手段对某厂热镀锌Si-Cr系高强钢生产过程中频发的暗斑缺陷的产生原因进行了系统分析。结果表明,镀锌板表面凹凸不平和锌层起伏大,且基板存在Si和Cr元素的不均匀... 详细信息

利用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪、辉光分析仪(GDS)、三维形貌仪(3D-OM)等手段对某厂热镀锌Si-Cr系高强钢生产过程中频发的暗斑缺陷的产生原因进行了系统分析。结果表明,镀锌板表面凹凸不平和锌层起伏大,且基板存在Si和Cr元素的不均匀表层富集是形成镀锌板暗斑缺陷的主要原因。热轧原料的氧化铁皮形貌和微观组织控制不合理为暗斑缺陷的形成提供了条件。通过热轧卷取工艺及冷却制度调整,改善氧化铁皮结构和表层微观组织形貌,可有效避免暗斑缺陷的发生。

关键词： Si-Cr系高强双相钢暗斑缺陷元素富集卷取工艺

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