Himawari-8卫星SST数据在西北太平洋的可利用率分析

Himawari-8自2015年7月7日发射以来已经正常工作了4 a以上,由于其较高的时空分辨率和精度,为海表温度(sea surface temperature, SST)的相关研究提供了大范围内连续的SST序列。本文分析研究了2015年8月—2019年7月Himawari-8卫星SST数据在西北太平洋研究区域(0°N～50°N,100°E～150°E)的可利用率。该区域年度的SST可利用率从33%到44%,并且存在明显的季节性变化,每个月份的SST可利用率从32%到47%,SST可利用率较高的区域从冬季到夏季会随着副热带高压带的移动而向北移动,即SST可利用率较高的区域在冬季的范围是5°N～20°N,而到了夏季则会向北移动到20°N～35°N。通过对欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)的云量(total cloud cover)数据、Himawari-8 SST数据自带的海冰覆盖率(sea ice fraction)数据的分析研究,进一步分析了云量和海冰覆盖率对SST可利用率的影响...     

基于Himawari-8卫星的逐时次海表温度融合

Himawari-8卫星是日本气象厅发射的新一代地球同步静止气象卫星,为获取逐时次海表温度产品提供了有力数据支持。本文以Himawari-8 AHI海表温度为基础,利用最优插值法融合GCOM-W1 AMSR2海表温度和NERA-GOOS现场观测资料,生成逐时次海表温度融合产品。为了充分利用邻近时刻的海表温度观测资料,利用Himawari-8 AHI海表温度和欧洲中期天气预报中心海面风速数据建立匹配数据集,研究建立海表温度日变化模型,实现邻近时刻海表温度的订正;为了消除多源海表温度间的系统偏差,以Himawari-8 AHI海表温度为目标数据,利用泊松方程对GCOM-W1 AMSR2海表温度进行偏差订正。实验验证结果表明,利用逐时次海表温度融合产品计算的日增温情况与海面风速具有较好的相关性,间接证实了逐时次海表温度融合产品的准确性;另外,逐时次海表温度融合产品与现场观测海表温度的偏差为0.09℃、均方根误差为0.89℃,二者具有较好的一致性,说明逐时次海表温度融合产品具有较高的精度。     

基于分区自适应阈值的声呐障碍物检测算法研究

针对UUV避碰声呐探测障碍物过程中自主选择分割阈值进行障碍物检测的问题,提出了基于分区自适应阈值的障碍物检测算法。首先将避碰声呐图像均匀分为相同大小的图像块,对每个图像块基于最大类间方差算法确定该区域障碍物图像分割的高低阈值,然后对检测到的障碍物进行形态学处理去除孤立噪声点,对目标区域进行连通性分析及内部空洞处理,最终得到完整的障碍物轮廓信息。通过湖试数据验证表明了该方法对声呐障碍物检测的有效性。     

基于阈值自适应确定的多波束点云滤波算法

针对水下多波束地形测量点云去噪问题,提出了一种基于阈值自适应确定的点云滤波算法。首先引入虚拟网格对多波束点云进行分区编号,并采用二次分层统计法剔除显著离群噪点;其次归一化计算网格内种子点与邻域各点的坡度角,引入k-Medoids聚类算法自适应更新坡度阈值;最后按照多尺度滤波窗口逐级对点云进行迭代运算,得到精细化地形点云。2个实验区的多波束点云滤波实验结果表明,本文算法能较好去除多波束点云的噪声和非地形点,有效提高坡度阈值的自适应性,滤波精度有明显提升,可以适用于大规模的多波束点自动化云滤波工作。     

基于拉依达准则的自适应小波阈值选取方法

根据潜艇磁异常目标信号持续时间短、海浪磁场噪声依赖于时间和位置的特性,应用拉依达准则提出了一种有效区分海洋背景磁噪声和磁目标信号的自适应小波阈值选取方法。采用不同小波阈值选取法对含有海洋背景噪声的潜艇磁目标信号进行降噪处理,通过对比各阈值法降噪后的峰值信噪比(PSNR)和均方误差(MSE),验证了本文提出的自适应小波阈值选取方法的有效性。     

基于经验模态分解和小波阈值的自适应降噪方法

针对全波形三维激光测绘雷达(LiDAR)在数字地形测量中如何降低背景噪声问题,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和小波阈值的自适应降噪方法.在扫测的地形信号经EMD分解后,计算内蕴模式函数(IMF)与经过2/3阶重构的扫测信号之间的互相关函数,从而改善小波阈值自适应地对IMF中的高频噪声成分进行滤除.实验结果表明,与...     

基于小波阈值算法的海杂波信号降噪

为有效提取噪声背景下的海杂波信号,针对海杂波信号非线性非平稳的特点,提出基于小波阈值算法对实测海杂波数据去噪。在噪声水平未知条件下,提出基于噪声主要在高频段且能量较小、信号主要集中在低频段思想的噪声判断准则。为验证小波去噪效果,将该算法对含有噪声的海杂波实测数据进行去噪,采用均方差和降噪信号信噪比两项指标衡量去噪效果,并与均值和中值等去噪方法对比,小波算法在这两项指标均优于其他算法;此外,实验结果还表明,db2小波在双曲线阈值函数和HeurSure阈值模式下优于其他小波去噪效果。     

基于数据挖掘的GF-1 遥感影像绿潮自适应阈值分区智能检测方法研究

由于受到云雾的影响,可见光影像能够高效用于绿潮检测的数据源较为有限,特别是云覆盖较为严重的可见光影像,基本无法用于检测绿潮。即使影像数据是在薄云、薄雾、无云覆盖的情况下获取的,由于其光谱反射值存在较大差异,依然很难采用同一阈值进行绿潮检测。基于此,为了提高可见光影像的利用率,实现不同云覆盖情况下,绿潮的高精度自适应阈值的自动检测,本文以GF-1影像为数据源,首先采用K-means聚类和C4.5决策树方法实现影像云覆盖情况的自动识别;其次,选取大量不同云覆盖情况下子图像样本（每个子图像样本中均包含绿潮和海水两类）,分析得出不同云覆盖情况下绿潮和海水的区分阈值y与影像光谱差x=band_nir-band_red之间所具有的线性关系;然后,利用分析得出的线性关系提出一种适用于GF-1影像的绿潮分区自适应阈值自动检测方法。最后,为验证提出方法的有效性,分别采用NDVI方法、EVI方法和本文提出的自适应阈值自动检测方法进行绿潮提取实验。实验结果表明,对于GF-1卫星遥感数据,本文提出的绿潮自适应阈值分区自动检测方法明显优于传统的NDVI和EVI检测方法,不仅提高了绿潮的监测精度,而且实现了绿潮提取的全自动化。     

基于葵花-8卫星的东南沿海气溶胶时空分布及其变化

利用葵花-8(Himawari-8)卫星气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)数据三级(L3)资料,从年平均、逐月变化、季节变化、逐小时变化分析了东南沿海AOD的时空分布及其变化。结果表明:东南沿海空间分布特征为AOD沿岸线呈带状分布,且随离岸距离的增加AOD逐渐降低。多年AOD平均高值区主要分布于福建沿海与台湾西部沿海海区(即台湾海峡两侧)。最低AOD出现在远离陆地的西太平洋海区;由于我国东海沿海近岸泥沙较多等原因,海水反射率很高,但是AOD产品在反演时下垫面仍用很小的值,造成了近岸AOD不真实的大值。东南沿海AOD在3月到达当年最大值,6月AOD为全年最小值; 4个季节的AOD分布特征明显不同。春季AOD数值最大,冬季次之,夏秋最小;季节变化原因在春季是大环流背景下平流雾与太阳辐射的作用;夏季受到副高与太阳辐射的影响;秋季受到偏北风、冷空气起的主导作用;冬季受冷高压脊与"狭管效应"的共同作用。由于海陆风作用与海峡上光化学反应的相互影响,东南沿海AOD从08时到15时数值上升,在15时达到一天中最强的时刻,相对大值范围从台湾海峡两岸逐渐向海峡中部延伸。     

基于决策树算法的Landsat 8 OLI影像海岸类型自动识别方法

针对基岩、人工、砂质和淤泥质海岸四种海岸类型,采用数据挖掘算法中的C4.5决策树算法对Landsat 8OLI多光谱影像数据进行分析。首先得出4种海岸类型中所包含的海水、陆地、植被、养殖区、淤泥、沙滩六种地物的识别规则;然后利用不同海岸类型所包含的地物类型差异,分别提出了基岩、人工建筑、人工养殖、沙滩、淤泥五种海岸类型的自动识别规则。实例验证结果表明,对于地物特征明显的人工海岸和基岩海岸,我们提出的海岸类型自动识别方法的精度可达到100%,而对于光谱相近的淤泥质海岸和人工养殖海岸其识别精度较低,大于80%。     

基于光谱阈值法和分裂合并聚类算法的“HY-1A”CCD云检测算法和应用

“海洋1号A”卫星(简称“HY-1A”)是我国第一颗海洋卫星,它搭载了水色扫描仪和CCD成像仪,其中CCD成像仪主要应用于海岸带地区.为了对海岸带地区进行准确的信息提取和分析,必须去除云的影响和干扰,因此本文针对“HY-1A”CCD数据的特点,对云检测算法进行了评估、遴选和改造,实现了业务化应用,这也是“HY-1A”卫星CCD成像仪海岸带应用示范系统的重要工作之一.云检测的方法众多,主要可以分为可见光/红外阈值法和聚类法两种,每种方法还可以辅以空间均匀性判识.     

基于Sentinel-2卫星影像的海南西岛珊瑚礁识别和变化分析

珊瑚礁是海洋中最重要的生态系统之一, 近年来在全球气候变化和人为干扰加剧的影响下, 我国南海珊瑚礁总体处于快速退化状态。以海南西岛珊瑚礁为例, 基于Sentinel-2系列卫星10 m空间分辨率影像, 利用面向对象分类法(object-based image analysis, OBIA)对2017年12月~2018年3月和2021年12月两个时期的海南西岛珊瑚礁底质进行了识别分类, 并进行珊瑚礁面积变化分析。将2021年12月的分类结果与现场调查数据进行对比验证, 总分类精度和Kappa系数分别为83.3%和0.71。对比两个时期珊瑚礁底质分类结果表明, 西岛西侧珊瑚礁覆盖面积未出现明显变化, 东侧珊瑚礁显示恢复趋势。本文研究表明, 10 m地面分辨率卫星系列影像和面向对象的阈值分类方法可以对海南西岛珊瑚礁进行较为准确的识别和变化分析, 监测结果可为海南岛沿岸西岛等小型岛礁珊瑚保护及修复提供参考。     

基于地球化学参数的海底沉积物端元定量判识方法研究Ⅰ.分离沉积物端元的最优斜交成分因子算法

系统介绍“分离沉积物端元的最优斜交成分因子算法”,此算法包括主成分分析、因子得分成分化和最优斜交变换三部分．此算法可获得成分化的非负的斜交因子得分,弥补了Ｑ型因子分析仅能用于样品间的相互关系及样品的分类研究,而不能胜任海底沉积物端元物质分离工作之不足．方法适合于沉积物物源端元定量分离工作．将此方法应用于冲绳海槽海底表层样,成功地分离出长江陆源物质．此方法同样适合于诸如岩石、水体、土壤污染等混合过程的端元定量分离工作．     

用辐射传输方程改进算法反演LandSAT8海表温度的效果检验和适用条件分析

为检验辐射传输方程改进算法推广用于反演LandSAT8 海表温度(SST)的可行性及适用条件,本研究在修订算法部分参数的基础上,分别反演出算法改进前后的LandSAT8 SST并进行比较。MODIS SST验证表明改进算法对大气透过率偏差和SST偏差均有明显改善,除2019-08-21图像外,其他3景图像SST偏差在0.5℃左右;浮标SST验证表明改进算法在近岸海域对SST偏差改善效果同样显著,其平均偏差bias和均方根误差rmse分别减少到0.14、0.18℃,基本可以忽略不计;进一步研究发现,改进算法SST反演精度与研究海域大气透过率分布均匀程度呈显著的正相关关系,R²[bias(SST)]=0.920 7,R²[rmse(SST)]=0.934 0。使用改进算法遥感监测电厂温排水：嵩屿电厂表层海水温升羽流不明显;而后石电厂表层温升现象最显著,温升幅度和扩散影响范围最大,在其排水口附近存在稳定的高温水体(温升＞3℃);晋江电厂表层温升羽流呈扇形分布,流轴短,主要集中在排水口附近。