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hy-1c/d卫星cZI数据的岛礁浅海水深遥感无控反演能力评估

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遥感学报 2023年第1期27卷 116-127页

作者：张华国马蕴涵厉冬玲曹雯婷王隽自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室杭州310000 上海交通大学海洋学院上海200240

岛礁浅海水深是海洋重要的基础资料。中国南海岛礁远离大陆,水下现场调查效率低、难度大,难以评估水下地形的长期变化,迫切需要大面积、高频次成像的卫星遥感数据。海洋一号c/d(hy-1c/d)卫星双星组网大大提高了覆盖频次,配置的海岸带成... 详细信息

岛礁浅海水深是海洋重要的基础资料。中国南海岛礁远离大陆,水下现场调查效率低、难度大,难以评估水下地形的长期变化,迫切需要大面积、高频次成像的卫星遥感数据。海洋一号c/d(hy-1c/d)卫星双星组网大大提高了覆盖频次,配置的海岸带成像仪cZI(coastal Zone Imager)可为岛礁水下探测提供快速的业务化遥感数据服务。为充分发掘两颗卫星的岛礁水深反演能力,本文以中国南海永乐环礁为研究区域,以hy-1c/d cZI多光谱遥感影像为数据源,结合半分析模型和对数比值模型开展了不依赖实测数据的水深反演研究,并与GeoEye-1高分辨率卫星多光谱遥感数据反演结果进行对比。结果表明,hy-1c/d cZI多光谱数据在甘泉岛的水深反演结果与实测数据相比,在0—20 m水深范围内的平均绝对误差分别为1.60 m和1.85 m,平均相对误差分别为22.48%和26.23%;hy-1c/d cZI多光谱数据与基于GeoEye-1数据在甘泉岛的水深反演结果相比,平均绝对偏差分别为1.65 m和1.81 m,平均相对偏差分别为22.33%和23.83%。hy-1c/d cZI与GeoEye-1多光谱数据在永乐环礁各剖面变化趋势的交叉对比结果基本一致。具有高频次、宽覆盖特征的hy-1c/d cZI数据在全球岛礁浅海水深反演方面具有广泛的应用潜力。

关键词： hy-1c/d 海岸带成像仪cZI 岛礁浅海水深永乐环礁 L-S模型

hy-1c/d海岸带成像仪全视场整体相对辐射校正方法研究

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遥感学报 2023年第5期27卷 1121-1132页

作者：戴荣凡韩静雨王密陈儒彭涛张昊楠武汉大学国家网络安全学院武汉430079 国家卫星海洋应用中心北京100081 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

海洋一号c/d卫星(hy-1c/d)海岸带成像仪cZI (coastal Zone Imager)搭载有2个相机4片ccd,幅宽为950 km,在0级原始影中存在渐晕和片间色差等辐射问题。本文针对海岸带成像仪载荷结构特点,提出了一种针对多片原始ccd影像片间自适应均衡的... 详细信息

海洋一号c/d卫星(hy-1c/d)海岸带成像仪cZI (coastal Zone Imager)搭载有2个相机4片ccd,幅宽为950 km,在0级原始影中存在渐晕和片间色差等辐射问题。本文针对海岸带成像仪载荷结构特点,提出了一种针对多片原始ccd影像片间自适应均衡的相对辐射校正方法。首先,采用在轨统计方法对单片ccd影像进行片内辐射校正,明显改善了渐晕问题。然后,通过大视场虚拟重成像方法对多片ccd影像进行高精度几何拼接,在此基础上,统计重叠区域色彩信息。最后,根据相邻片左右重叠区在片间色彩校正前后具有色彩一致性的约束,实现全局多片ccd影像色彩参数解算和片间影像均衡校正。从实验结果来看,经过全视场相对辐射校正处理后,平均行标准差、广义噪声和条纹噪声均优于路径传递法,相对辐射质量优于3%,有效提高了海洋一号c/d卫星海岸带成像仪影像相对辐射质量。

关键词： hy-1c/d 海岸带成像仪在轨统计法色彩一致性片间自适应均衡相对辐射质量

面向浮游植物类群遥感的hy-1c/d卫星数据应用初探

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遥感学报 2023年第1期27卷 128-145页

作者：孙德勇陈宇航刘建强王胜强何宜军南京信息工程大学海洋科学学院南京210044 自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室北京100081 江苏省海洋环境监测工程技术研究中心南京210044 自然资源部国家卫星海洋应用中心北京100081

浮游植物是全球初级生产力的重要贡献者,浮游植物群落结构的变化影响着初级生产力,进而影响着海洋的物质循环与能量转换,因此具体量化分析浮游植物各群落结构的生物量对了解浮游植物群落结构变化,进而了解全球初级生产力极其重要。本文... 详细信息

浮游植物是全球初级生产力的重要贡献者,浮游植物群落结构的变化影响着初级生产力,进而影响着海洋的物质循环与能量转换,因此具体量化分析浮游植物各群落结构的生物量对了解浮游植物群落结构变化,进而了解全球初级生产力极其重要。本文基于2016年与2018年4个渤海航次的实测遥感反射率数据和实测HPLc(High Performance Liquid chromatography)浮游植物色素数据,通过cHEMTAX(cHEMical TAXonomy)方法将HPLc色素数据转化为相应藻种浓度数据,其中硅藻、隐藻、蓝藻与绿藻对总叶绿素a的占比较大。结合奇异值分解和多元线性回归方法,构建适用于中国近海硅藻、隐藻、蓝藻和绿藻浓度的反演模型;利用留一交叉验证法对模型进行验证,结果表明:隐藻、蓝藻和绿藻模型精度较高,决定系数R2均在0.70及以上,硅藻R2为0.44(p均小于0.001),硅藻、隐藻、蓝藻和绿藻浓度反演模型的中值误差ME各为44.81%、45.34%、51.20%和62.80%。随后,将模型应用于国产hy-1c/d卫星海洋水色扫描仪cOcTS(china Ocean color&Temperature Scanner)的遥感反射率日产品数据,获得渤海4个藻种浓度的空间分布特征,发现与实测浓度的空间分布特征分布一致。进一步分析cOcTS与MOdIS-Aqua、GOcI-Ⅱ的藻种浓度反演模型精度,发现基于cOcTS波段的隐藻浓度反演模型精度高于基于MOdIS-Aqua、GOcI-Ⅱ波段模型,硅藻、蓝藻和绿藻浓度反演模型精度和MOdIS-Aqua相近且均高于GOcI-Ⅱ。在藻种浓度监测的示范性应用上,cOcTS效果更好。综上所述,国产卫星hy-1c/d数据在藻种浓度监测方面具有强大的应用潜力。

关键词：藻种浓度 cHEMTAX 奇异值分解 hy-1c/d 渤海

基于hy-1c/d cZI影像的天鹅湖海草遥感探测方法研究

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光学学报 2024年

作者：王璐璐梁涵玮王胜强孙德勇张海龙南京信息工程大学海洋科学学院南京信息工程大学地理科学学院自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室

海草是一种典型的水生开花植物，对维持生态系统稳定具有重要作用。然而，当前海草面临严重衰退，急需有效监测。海洋一号（hy-1c/d）卫星搭载的海岸带成像仪（coastal ZoneImager,cZI）能够提供50m分辨率的数据和近三天两次的高频次观... 详细信息

海草是一种典型的水生开花植物，对维持生态系统稳定具有重要作用。然而，当前海草面临严重衰退，急需有效监测。海洋一号（hy-1c/d）卫星搭载的海岸带成像仪（coastal ZoneImager,cZI）能够提供50m分辨率的数据和近三天两次的高频次观测，为海草卫星遥感探测提供了极大的便利。本文利用hy-1c/d cZI卫星遥感数据，通过分析海草水体和其他水体的光谱特征差异，构建了用于探测海草的蓝-红-近红外指数（Blue-Red-NIR index,BRN指数）和Δz指数，建立了海草卫星遥感探测模型。精度验证的结果表明，本文建立的海草卫星遥感探测模型能够实现较高精度的海草探测，其总体精度（Overall Accuracy,OA）在80%以上，F1-Score达0.85以上。将该模型应用于2023年的cZI影像，发现海草的累计像元面积在6～8月开始增加，在8月达到峰值后，开始减少；聚集度在6～10月也呈现先增加后减少的变化趋势，其峰值出现在9月。本文利用国产hy-1c/d cZI数据建立了海草卫星遥感探测模型，为国产卫星监测海草资源提供了参考，也拓宽了国产卫星在海洋资源监测领域的应用范围。

关键词：海草遥感探测光谱特征 hy-1c/d 天鹅湖

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中国近海绿潮生物量的卫星光学遥感估算

遥感学报 2023年第11期27卷 2484-2498页

作者：唐君陆应诚焦俊男刘建强胡连波丁静邢前国王福涛宋庆君陈艳拢田礼乔王心源刘锦超南京大学国际地球系统科学研究所南京210023 国家卫星海洋应用中心北京100081 中国海洋大学海洋技术学院青岛266100 中国科学院烟台海岸带研究所烟台264003 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 国家海洋环境监测中心大连116023 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

生物量是精准量化海洋大型漂浮藻类的关键参数,是反映海洋生态环境变化的有效指标。光学遥感卫星能为绿潮的精细化监测与评估提供数据支持,实现绿潮的精准识别与量化估算。针对中国海洋一号c/d卫星(hy-1c/d)海岸带成像仪cZI(coastal Zon... 详细信息

生物量是精准量化海洋大型漂浮藻类的关键参数,是反映海洋生态环境变化的有效指标。光学遥感卫星能为绿潮的精细化监测与评估提供数据支持,实现绿潮的精准识别与量化估算。针对中国海洋一号c/d卫星(hy-1c/d)海岸带成像仪cZI(coastal Zone Imager)、美国中分辨率成像光谱仪MOdIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)、欧洲空间局哨兵2号卫星多光谱成像仪MSI(Multi Spectral Instrument)等光学遥感数据特点,基于绿潮生物量变化模拟与观测验证数据,本研究提出了适用于不同光学卫星数据的绿潮生物量估算模型与计算方法,开展了中国近海绿潮生物量光学遥感估算与交叉验证。结果表明:相较于绿潮像元面积和覆盖面积,绿潮生物量估算结果的不确定性最小,该参数能有效减少面积参数所内含的尺度效应差异,能更准确地用于海洋绿潮的量化与评估。此外,基于cZI和MOdIS数据开展2021年中国近海绿潮生物量协同监测应用,有效提高了绿潮生物量监测的精度,详细量化了2021年中国近海绿潮生物量的年内变化,展现了绿潮生物量的精细空间分布格局与变化趋势。多源光学遥感数据开展绿潮生物量遥感估算,对中国近海漂浮藻类的精准、定量、动态监测,具有重要的方法与数据参考意义。

关键词：绿潮生物量光学遥感 hy-1c/d cZI MOdIS

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海洋白帽的高空间分辨率光学遥感估算分析

遥感学报 2023年第1期27卷 92-103页

作者：赵碧丁静刘建强焦俊男唐君陆应诚南京大学国际地球系统科学研究所南京210023 国家卫星海洋应用中心北京100081 自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室北京100081

海洋白帽是海面波浪破碎的直观表现,反映了海面风速等海洋动力环境情况,是海气交换的重要通道,也是海洋研究关注的重点目标之一。海洋白帽对入射光具有较强的反射散射作用,随着海洋光学遥感空间分辨率的提高,海洋白帽能被有效识别与区... 详细信息

海洋白帽是海面波浪破碎的直观表现,反映了海面风速等海洋动力环境情况,是海气交换的重要通道,也是海洋研究关注的重点目标之一。海洋白帽对入射光具有较强的反射散射作用,随着海洋光学遥感空间分辨率的提高,海洋白帽能被有效识别与区分。在空间分辨率为10 m的哨兵2号卫星(Sentinel-2)多光谱成像仪MSI(Multi-Spectral Instrument)数据的近红外波段(842 nm)中,不同风速下的海洋白帽影像特征清晰;基于海洋白帽对入射光的辐射传输过程与图像特征,本研究利用一种白帽覆盖率的光学遥感估算方法,实现了MSI弱耀光反射图像上的白帽覆盖率估算。研究表明:(1)基于MSI数据估算的海面白帽覆盖率,在无其他海洋环境动力的影响下,能进一步用于海面风速的遥感反演,且具有较高的空间分辨率;(2)其他海洋动力环境要素,能对海面波浪的破碎程度产生调制作用,因此海洋白帽的识别提取也有助于海洋环境动力遥感监测;(3)海面强耀光反射会对海洋白帽遥感带来较大的干扰,导致海面白帽覆盖率的高估,有效剔除耀光反射是提高海洋白帽识别提取精度的重要前提。对中国首个海洋水色业务卫星星座(海洋一号c/d卫星,hy-1c/d)获取的海岸带成像仪cZI(coastal Zone Imager)数据开展分析,结果表明,在无其他海洋环境动力的调制下,当风速约高于9 m/s时,海洋白帽能为cZI载荷探测并区分,白帽覆盖率随着风速的增加而增加;cZI瑞利校正反射率图像的统计分析还表明,白帽反射率会比背景海水反射率高约5.8%—8.3%;对cZI图像中海洋白帽的深入研究,不仅为大气校正提供数据参考,也有助于光学遥感对海洋环境的深入理解与应用开发。随着海面白帽光学遥感的不断深入,今后将能为海面风场反演、海洋环境动力监测、海气交换评估提供新的技术方法参考。

关键词：光学遥感海洋白帽耀光 hy-1c/d Sentinel-2 MSI cZI

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基于色相角算法的珠江口赤潮遥感识别

中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2024年第1期63卷 96-104页

作者：许源兴孙琰肖鹤艾彬刘大召广东海洋大学电子与信息工程学院广东湛江524088 中山大学海洋科学学院广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 广东省海洋遥感与信息技术工程技术中心广东湛江524088

为实现珠江口高分辨率赤潮遥感识别,科学支撑赤潮灾害防灾减灾工作,利用海洋一号c/d卫星搭载的海岸带成像仪高空间分辨率数据,在分析珠江口近岸浑浊水体、干净水体和赤潮水体遥感影像光谱特征基础上,通过计算水体色相角并结合目视解译... 详细信息

为实现珠江口高分辨率赤潮遥感识别,科学支撑赤潮灾害防灾减灾工作,利用海洋一号c/d卫星搭载的海岸带成像仪高空间分辨率数据,在分析珠江口近岸浑浊水体、干净水体和赤潮水体遥感影像光谱特征基础上,通过计算水体色相角并结合目视解译识别珠江口赤潮。利用该方法成功识别2020年10月26日—11月6日在珠江口海域发生的双胞旋沟藻赤潮。利用色相角能够很好地识别出珠江口海域的赤潮;赤潮水体的色相角在58°~61°变化;该方法对形成初期的小范围赤潮、低密度赤潮和条带状赤潮具有很好的识别效果。

关键词：珠江口赤潮 hy-1c/d 色相角

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