海洋一号C(HY-1C)卫星是中国首颗海洋水色业务卫星,其搭载的海岸带成像仪(Coastal Zone Imager, CZI)具有大幅宽、短重访周期的优势,可实现海洋和海岸带的大面积观测。作为光学传感器,CZI受云影响严重,准确识别云是CZI数据处理的关键,但...海洋一号C(HY-1C)卫星是中国首颗海洋水色业务卫星,其搭载的海岸带成像仪(Coastal Zone Imager, CZI)具有大幅宽、短重访周期的优势,可实现海洋和海岸带的大面积观测。作为光学传感器,CZI受云影响严重,准确识别云是CZI数据处理的关键,但是CZI缺少红外和短波红外等对云敏感的波段,云检测难度大。针对该问题,本文提出一种融合多尺度卷积和侧窗滤波的轻量化云检测方法,该方法通过多尺度卷积获取云的不同尺度特征,通过侧窗滤波突出边缘特征,减少椒盐噪声的影响,提升云边缘检测的精度。实验结果表明,本文所提出的方法可有效进行云检测,在云边缘提取方面表现较好,F1-score达92.77%,Kappa系数达0.89,与现有云检测方法相比优势明显,且模型训练速度快、参数量少,可为HY-1C CZI遥感影像处理提供有力支撑。展开更多
环境感知与地下空间导航是煤矿智能化信息领域的重要研究方向,对实现无人化、全自动化、智能化的煤矿生产作业至关重要。随着第五代移动通信技术(5th generation mobile networks,5G)和毫米波成像雷达软硬件日益紧密结合与成熟,毫米波...环境感知与地下空间导航是煤矿智能化信息领域的重要研究方向,对实现无人化、全自动化、智能化的煤矿生产作业至关重要。随着第五代移动通信技术(5th generation mobile networks,5G)和毫米波成像雷达软硬件日益紧密结合与成熟,毫米波探测与通讯应用到更多领域。5G通讯技术依托高速率、低延时、高带宽的特点给现有的无线电通讯技术带来巨大的变革;同时,毫米波雷达相比激光雷达,低成本、抗干扰、三维点云(3 dimension point cloud,3D)数量相对激光点云数量少1~2个数量级的特点,使得其在地下环境3D成像及同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)领域得到越来越多的关注。基于5G通讯的V2X(Vehicle to Everything)技术结合毫米波SLAM导航,为煤矿机器人的自主导航提供新的解决方案。系统综述了当下煤矿机器人自主导航以及实现煤矿智能化所面临的问题;近期国内外毫米波成像最新进展;地下环境毫米波雷达模块组通讯与信号获取方法;高分辨率成像遇到的稀疏特征提取问题;稀疏点云的处理策略与算法评估;深度学习在毫米波稀疏点云处理中的研究现状与发展方向;SLAM算法应用于不同环境的研究现状及SLAM导航算法。归纳了煤矿地下环境中应用SLAM地图构建、路径规划及避障的困难和挑战,并对未来煤矿复杂环境下毫米波通讯与导航兼容并蓄的新应用提出了展望。展开更多
红夜光藻是我国主要的赤潮优势种,在渤海、黄海、东海和南海均有发生。近年来,红夜光藻赤潮发生频率明显上升,监测需求迫切。但红夜光藻赤潮发生具有分布范围广、变化速度快、多呈条带状分布的特点,其探测对卫星影像空间分辨率、覆盖范...红夜光藻是我国主要的赤潮优势种,在渤海、黄海、东海和南海均有发生。近年来,红夜光藻赤潮发生频率明显上升,监测需求迫切。但红夜光藻赤潮发生具有分布范围广、变化速度快、多呈条带状分布的特点,其探测对卫星影像空间分辨率、覆盖范围和重访周期要求高。虽然水色卫星在赤潮监测中发挥了重要作用,但其空间分辨率低,无法准确探测条带状分布的红夜光藻赤潮。海洋一号C、D(HY-1C/D)卫星搭载的海岸带成像仪(Coastal Zone Imager,CZI)以其高空间分辨率、大幅宽和短重访周期的优势,被越来越多地用于赤潮监测。现有的红夜光藻赤潮HY-1C/D CZI探测模型大多基于深度学习方法,需要大量赤潮样本,但赤潮样本获取困难,影响模型的精度。因此,本文以2022年3月发生在广东省汕尾市红海湾的红夜光藻赤潮为例,分析了红夜光藻赤潮光谱特征,基于红夜光藻赤潮在红光和近红外波段的高反射特性和浑浊水体在绿光波段的高反射特性,构建了一个面向HY-1C/D CZI的红夜光藻赤潮探测方法。实验结果表明,该方法可以有效地探测赤潮,并避免浑浊水体的干扰,精确率和F1-Score达到89.72%和0.90。而且,该方法具有较好的适用性,可适用于不同海洋环境、不同宽波段卫星传感器的红夜光藻赤潮探测。展开更多
Colored dissolved organic matter(CDOM)is a crucial constituent that affects the optical absorption properties of seawater.Owing to the relatively limited measured data on the spatial distribution characteristics of CD...Colored dissolved organic matter(CDOM)is a crucial constituent that affects the optical absorption properties of seawater.Owing to the relatively limited measured data on the spatial distribution characteristics of CDOM in the tropical eastern Indian Ocean,this study analyzes the optical absorption characteristics of CDOM in the southeast Indian Ocean using the data collected during four seasons from 2013 to 2017.This work also systematically describes the seasonal horizontal and vertical distribution characteristics of CDOM in this area and conducts a preliminary analysis of the relevant factors affecting CDOM absorption characteristics in this region.Results indicate that the CDOM ag(440)during summer was remarkably lower than that in the coastal waters of Europe and coastal waters of China but slightly higher than that in the western and southeast Pacific.The spatial distribution of surface CDOM shows remarkable seasonal differences,and the spatial distribution characteristics of CDOM in the 5°S,92°E region differ between spring/summer and autumn/winter.The values of ag(400)and ag(440)are weak/strong at a surface/subsurface level of 100 m,with differences found between summer and winter.The correlation of CDOM with temperature,salinity,and chlorophyll-a concentration is relatively low,indicating that CDOM is an independent driving mechanism influenced by phytoplankton degradation,photobleaching,and water mixing.展开更多
文摘海洋一号C(HY-1C)卫星是中国首颗海洋水色业务卫星,其搭载的海岸带成像仪(Coastal Zone Imager, CZI)具有大幅宽、短重访周期的优势,可实现海洋和海岸带的大面积观测。作为光学传感器,CZI受云影响严重,准确识别云是CZI数据处理的关键,但是CZI缺少红外和短波红外等对云敏感的波段,云检测难度大。针对该问题,本文提出一种融合多尺度卷积和侧窗滤波的轻量化云检测方法,该方法通过多尺度卷积获取云的不同尺度特征,通过侧窗滤波突出边缘特征,减少椒盐噪声的影响,提升云边缘检测的精度。实验结果表明,本文所提出的方法可有效进行云检测,在云边缘提取方面表现较好,F1-score达92.77%,Kappa系数达0.89,与现有云检测方法相比优势明显,且模型训练速度快、参数量少,可为HY-1C CZI遥感影像处理提供有力支撑。
文摘环境感知与地下空间导航是煤矿智能化信息领域的重要研究方向,对实现无人化、全自动化、智能化的煤矿生产作业至关重要。随着第五代移动通信技术(5th generation mobile networks,5G)和毫米波成像雷达软硬件日益紧密结合与成熟,毫米波探测与通讯应用到更多领域。5G通讯技术依托高速率、低延时、高带宽的特点给现有的无线电通讯技术带来巨大的变革;同时,毫米波雷达相比激光雷达,低成本、抗干扰、三维点云(3 dimension point cloud,3D)数量相对激光点云数量少1~2个数量级的特点,使得其在地下环境3D成像及同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)领域得到越来越多的关注。基于5G通讯的V2X(Vehicle to Everything)技术结合毫米波SLAM导航,为煤矿机器人的自主导航提供新的解决方案。系统综述了当下煤矿机器人自主导航以及实现煤矿智能化所面临的问题;近期国内外毫米波成像最新进展;地下环境毫米波雷达模块组通讯与信号获取方法;高分辨率成像遇到的稀疏特征提取问题;稀疏点云的处理策略与算法评估;深度学习在毫米波稀疏点云处理中的研究现状与发展方向;SLAM算法应用于不同环境的研究现状及SLAM导航算法。归纳了煤矿地下环境中应用SLAM地图构建、路径规划及避障的困难和挑战,并对未来煤矿复杂环境下毫米波通讯与导航兼容并蓄的新应用提出了展望。
文摘红夜光藻是我国主要的赤潮优势种,在渤海、黄海、东海和南海均有发生。近年来,红夜光藻赤潮发生频率明显上升,监测需求迫切。但红夜光藻赤潮发生具有分布范围广、变化速度快、多呈条带状分布的特点,其探测对卫星影像空间分辨率、覆盖范围和重访周期要求高。虽然水色卫星在赤潮监测中发挥了重要作用,但其空间分辨率低,无法准确探测条带状分布的红夜光藻赤潮。海洋一号C、D(HY-1C/D)卫星搭载的海岸带成像仪(Coastal Zone Imager,CZI)以其高空间分辨率、大幅宽和短重访周期的优势,被越来越多地用于赤潮监测。现有的红夜光藻赤潮HY-1C/D CZI探测模型大多基于深度学习方法,需要大量赤潮样本,但赤潮样本获取困难,影响模型的精度。因此,本文以2022年3月发生在广东省汕尾市红海湾的红夜光藻赤潮为例,分析了红夜光藻赤潮光谱特征,基于红夜光藻赤潮在红光和近红外波段的高反射特性和浑浊水体在绿光波段的高反射特性,构建了一个面向HY-1C/D CZI的红夜光藻赤潮探测方法。实验结果表明,该方法可以有效地探测赤潮,并避免浑浊水体的干扰,精确率和F1-Score达到89.72%和0.90。而且,该方法具有较好的适用性,可适用于不同海洋环境、不同宽波段卫星传感器的红夜光藻赤潮探测。
基金The study has received support from the National Natural Science Foundation of China(No.41906182)the National Program on Global Change and Air-Sea Interactions(No.GASI-01-WIND-STwin)the Program of Shandong Key Laboratory of Marine Ecological Environment and Disaster Prevention and Mitigation(Nos.202102,202209 and 201901).
文摘Colored dissolved organic matter(CDOM)is a crucial constituent that affects the optical absorption properties of seawater.Owing to the relatively limited measured data on the spatial distribution characteristics of CDOM in the tropical eastern Indian Ocean,this study analyzes the optical absorption characteristics of CDOM in the southeast Indian Ocean using the data collected during four seasons from 2013 to 2017.This work also systematically describes the seasonal horizontal and vertical distribution characteristics of CDOM in this area and conducts a preliminary analysis of the relevant factors affecting CDOM absorption characteristics in this region.Results indicate that the CDOM ag(440)during summer was remarkably lower than that in the coastal waters of Europe and coastal waters of China but slightly higher than that in the western and southeast Pacific.The spatial distribution of surface CDOM shows remarkable seasonal differences,and the spatial distribution characteristics of CDOM in the 5°S,92°E region differ between spring/summer and autumn/winter.The values of ag(400)and ag(440)are weak/strong at a surface/subsurface level of 100 m,with differences found between summer and winter.The correlation of CDOM with temperature,salinity,and chlorophyll-a concentration is relatively low,indicating that CDOM is an independent driving mechanism influenced by phytoplankton degradation,photobleaching,and water mixing.
