HJ-1B/IRS热红外数据反演太湖水温的方法比较

太湖是我国典型的富营养化湖泊,水温是影响太湖藻类生长的重要环境因子之一,我国环境减灾卫星HJ-1B搭载的红外多光谱相机IRS对太湖水温动态遥感监测具有较大的性能优势.利用6景过境太湖的IRS热红外遥感影像,分别采用单通道普适性算法、辐射传输模型法和单窗算法反演太湖水温,并与实测水温和同期的TERRA/MODIS温度产品进行对比.结果表明,普适性单通道算法反演水温偏高,而辐射传输模型法和单窗算法则偏低;3种算法反演水温的均方根误差在1.001 K以内,单窗算法反演精度最高,其次是辐射传输模型法,再次为普适性单通道算法,而同期MODIS温度产品的均方根误差为1.507 K.3种算法从IRS热红外数据反演的水温直方图均呈正峰态、尖峰状态分布,反演结果能真实地反映太湖水温的空间分布特征.本研究对只有单个热红外通道的卫星传感器开展内陆水体水温遥感监测具有一定的参考意义.     

不同浓度悬浮泥沙水体的光谱吸收特性模拟

悬浮泥沙的光学特性是影响内陆湖泊水色遥感的重要因素。利用光谱吸收衰减仪(AC-S)测得水池中悬浮泥沙浓度为2.13~1 442.40 mg/L的水体光谱吸收。在蓝、绿和红光波段,悬浮泥沙水体的平均比吸收系数分别为0.0161±0.0039 m2.g-1、0.0071±0.0020 m2.g-1和0.0025±0.0007 m2.g-1;指数拟合获得的Sm*值为0.0098±0.0011 nm-1,利用其模拟的比吸收光谱与实测光谱吻合效果较好,说明该Sm*取值对悬浮泥沙水体比吸收光谱的曲线斜率变化具有一定的参考价值。此外,建立了悬浮泥沙水体吸收系数a(440)m与其浓度的关系模型,R2达0.947,拟合精度较高;然而比吸收系数a*(440)m与泥沙浓度几乎无相关性。研究结果可为内陆水色遥感分析模型的建立提供重要的参数保障。     

秋季太湖水下光场结构及其对水生态系统的影响

水生态系统中光能的分配很大程度上决定了水生态系统的结构和功能,利用2007年11-12月太湖水体光学特性和组分浓度数据,对秋季太湖水下光场结构特征和水体组分光竞争能力的表征光学量(漫衰减系数、平均余弦)和影响因素(吸收系数比重)进行了分析研究.结果表明,秋季太湖水下辐照度呈现单峰分布,最高值为583nm左右:根据Kd可将黄质和非色素物质主导程度的强弱分为弱、较强、强三个等级;Kd(PAR)平均值为4.61±1.54m-1,水体真光层厚度平均值为1.11±0.35m;太湖水下光场的光能主要分布在青光和黄绿光波长范围内,约占总能量的60%,蓝光和红光波长范围内的能量约占30%,这样的光谱结构有利于铜绿微囊藻和斜生栅藻的生长.     

面向浮游植物类群遥感的HY-1C/D卫星数据应用初探

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 ...     

太湖水体散射特性及其空间分异

利用Wetlabs公司研制的AC-S和BB9于2006年10月24目至11月2目对太湖水体的散射系数和后向散射系数进行了测量,在此基础上建立了太湖水体散射系数与后向散射系数之间的关系模型。用2种曲线函数模拟,即在蓝光波段使用S形曲线模型,在绿光和红光波段使用逆函数模型,各模型的MAPE和RMSE变化范围分别为0.027-0.156m^-1、0.005-0.050m^-1,模型整体预测精度都较高。研究发现后向散射系数与散射系数的空间分异现象明显,北部梅梁湾、湖心区、西部及西南部水域散射较强,而东太湖、胥口湾等东部水域的散射相对较弱。     

项目教学法在专业遥感课程教学中的应用

以海洋遥感专业课程为例,展示项目教学法在遥感应用领域课程教学中的应用,教学实践表明该方法能取得较好的教学效果。通过项目教学法,不但顺利有效地完成了教学任务,更是在充分激发学生学习兴趣的基础上,提高了学生分析问题解决问题的能力,达到了该类课程的教学目的。     

近20年(2002—2020年)渤黄海真光层深度的时空变化遥感分析EI北大核心CSCD

真光层深度Zeu(Euphotic Zone Depth)是指光合有效辐照度衰减为水体表面处1%时所对应的深度。它是描述水质特性的重要参数,对浮游植物光合作用,全球碳循环以及海洋环境变化的研究具有重要意义。本文基于多年在渤黄海现场实测数据,建立了针对MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)传感器的Zeu遥感估算模型,该模型表现出良好的估算精度。在此基础上,利用2002年—2020年MODIS长时序卫星遥感数据,研究揭示了渤黄海Zeu的时空变化规律,结果显示,渤黄海Zeu具有近岸低、外海高的特点,并且明显表现出夏深冬浅的季节变化特征;长江口北舌状低值区夏季时往东北方向伸展,而在秋初时转向东南;在2002—2020年间,渤海、北黄海以及苏北浅滩的Zeu单调变化,而南黄海、济州岛南及长江口北的Zeu呈现波动式的变化趋势。此外,本文结合多源卫星遥感数据资料分析了Zeu时空变化的驱动因素,结果显示,在渤海、南黄海、北黄海及苏北浅滩,Zeu的时空变异受多种驱动因素的综合影响,其中海表面温度和光合有效辐射对Zeu的变化呈正向驱动,而风速和总悬浮颗粒物浓度呈负向驱动;此外,长江径流量对长江口北Zeu的变化也起着负向驱动作用,两者之间呈现强负相关关系(相关系数R=-0.55)。     

太湖秋季水体体散射和散射相函数特征

利用Fournier and Forand(FF)体散射函数近似计算方法模拟太湖水体的体散射函数以及散射相函数,进而分析太湖水体体散射函数和散射相函数的特性,以及与波段、深度之间的变化关系,空间分布差异。研究表明,太湖水体体散射函数表现为具有极强前向散射特性的大颗粒物散射特征,体散射函数随波段变化的差异性主要体现在后向方向上,散射相函数的变化规律与体散射函数较为相似;而随着深度的变化体散射函数几乎没有变化,但散射相函数表现出了较为明显的层状特征;体散射函数和散射相函数在空间上表现出了较大的差异性,这种差异性随着散射角的增大而不断地加强。     

太阳天顶角对太湖恰在水面下辐照度比影响的定量分析

恰在水面下辐照度比变化与吸收系数、散射系数和太阳天顶角存在着密切的关系,而太阳天顶角对太湖恰在水面下辐照度比的定量影响程度尚不明确.为此,本文基于2010年5月太湖27个样点的水体光学参数和理论数值模拟,对太湖水体的情况进行研究.理论数值模拟结果表明:当太阳天顶角分别在0°～25°和70°～89°区间内变化时,对恰在水面下辐照度比增幅影响较小,增幅相差不到10%;而当太阳天顶角在30°～70°之间时,对辐照度比增幅影响很大,增幅为13.13%～52.19%.同时,利用实测数据对理论结果进行线性相关验证表明,此数值研究整体上符合太湖的实际情况.因此,对水体光学特性以及光对水生生态系统驱动作用研究的时候,应充分考虑太阳天顶角的影响.