“哨兵-2”卫星影像及C2RCC算法在太湖冬春季水色分析中的应用

利用太湖2019—2022年冬春季“哨兵-2”卫星10 m分辨率的MSI影像和SNAP软件C2RCC(Case 2 Regional CoastColour)模块,以适合浑浊、富营养程度较高、光学复杂的“二类水体”的C2X-nets为模式,开展太湖叶绿素a、总悬浮物浓度、透明度等水色参数反演。结果表明:冬春季太湖各湖区叶绿素a浓度处于较低水平,但4月中旬起有明显抬升;太湖西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区总悬浮物浓度较高,表明这些湖区易受风浪影响,造成沉积物再悬浮;太湖东部沿岸区、北部湖湾及东太湖遥感反演的水体清澈度较高,可能与这些湖区冬春季沉水植物菹草的分布有关,菹草生长对水质有较好的净化效果。总体来看,基于C2X-nets模式的C2RCC反演算法从较高分辨率卫星遥感影像中提取的水色信息,能有效反映太湖冬春季水色指标的空间分布特征,可为湖体生态状况及动态变化的长期监测评估提供有价值的参考。

中国海洋水色观测卫星及其应用

海洋水色观测卫星是重要的对地观测平台,以相对高时空分辨率探测全球海洋和海岸带地区的生态环境,同时兼顾探测内陆水体、陆地植被和冰雪等信息.分别从卫星平台和载荷性能方面分析了国内外海洋水色卫星的发展历程、现状和未来趋势;综述了中国已发射的海洋水色观测卫星及其载荷的功能和性能情况;归纳了中国海洋水色观测卫星地面系统建设、卫星数据应用发展的历史和现状,重点阐述了中国海洋水色卫星在海洋生态环境、海洋生态灾害、滨海湿地生态系统、海冰和海洋国土空间规划领域的监测应用;最后给出了中国海洋水色观测卫星未来的新需求及发展趋势.研究结论可为中国海洋水色观测卫星的发展及应用规划提供参考.

新一代海洋水色观测卫星

2023年11月16日,新一代海洋水色观测卫星(科研星)在酒泉卫星发射中心成功发射。新一代海洋水色观测卫星设计寿命8年,卫星轨道高度782km,主载荷包括水色水温扫描仪、中分辨率可编程成像光谱仪和海岸带成像仪。3个主载荷成像谱段总数46个。

1990-2022年胶东调水工程调蓄水库水色时空变化数据集

胶东调水工程作为山东省骨干水网,其调蓄水库水环境状况和山东省水安全保障息息相关,利用水体颜色指标可以综合评估水库水环境状况。本文通过Landsat-5 TM、Landsat-8/9 OLI和Sentinel-2 MSI等多源卫星数据协同,利用基于FUI(Forel-Ule Index)指数的水体颜色遥感监测方法,生产了1990–2022年胶东调水工程广南水库、龙泽水库、双王城水库、峡山水库、棘洪滩水库、门楼水库、米山水库等7个调蓄水库水色时空变化数据集。数据以GeoTiff栅格格式存储,同时保存了像元FUI取值和坐标信息,便于相关的地理信息系统软件读取和分析。本数据集可以为胶东调水工程调蓄水库水环境监管、调水工程运行对调蓄水库水环境影响机制研究等提供数据支撑。

抚仙湖,最恋澄江的云光水色

在云南澄江,最恋的还是抚仙湖的云光水色。我们在一个下午入住了澄江市抚仙湖边的海豚湾大酒店。8月的高原,太阳虽然火辣辣的,但在没有阳光直射的地方,也不会感觉到酷热。

新一代海洋水色卫星,“透视”蓝色国土

2023年11月16日11时55分,在我国酒泉卫星发射中心,长征二号丙/远征一号S运载火箭托举新一代海洋水色观测卫星直冲云霄,随后卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功.这意味着我国海洋水色系列卫星正式升级到第二代观测体系.

基于Sentinel-3 OLCI影像的渤海FUI水色指数遥感提取及应用

水色是水体水文学特征的基本要素之一。水色测定主要是采用福莱尔比色表(Forel-Ule Scale)将自然水体按颜色从深蓝到红棕共分为21个级别,用以观测、记录海洋和内陆水体的颜色。基于2020—2021年大辽河口、黄河口西南及秦皇岛近岸海域的现场实测数据和同步Sentinel-3 OLCI影像,验证了FUI水色指数遥感提取结果的准确性,发现当现场测量时间与卫星过境时间接近时,FUI水色指数遥感提取结果与实测结果基本一致。利用2021年1—12月Sentinel-3 OLCI影像,提取了渤海月均FUI水色指数遥感产品,发现渤海FUI水色指数的主要变化区间为5~17,整体呈现辽东湾、渤海湾及莱州湾沿岸海域高,秦皇岛海域及其他离岸海域低的空间分布特征,且存在秋冬季高、春夏季低的时间变化规律。此外,FUI水色指数对诸多海洋生态环境问题具有显著的指示功能。尝试将其应用于海洋水色异常和海水水质类别观测,均取得了较好的应用效果。由此可见,FUI水色指数遥感提取将在今后的海洋生态环境监测与评价方面发挥重要作用。

海洋水色遥感器发展趋势初探

海洋水色遥感技术是近年兴起的海洋探测技术。它通过各种遥感平台上的探测器对海洋表面的水色进行探测,反演出海洋水体中的叶绿素浓度、泥沙含量及黄色物质浓度,进而得到关于海洋的各种信息。本文介绍了未来几年的星载海洋水色遥感器,并将其与第二代海洋水色遥感器进行了初步对比,对其未来的发展趋势进行了展望。

基于Sentinel-3 OLCI数据的渤海水色状况时空变化特征

采用福莱尔水色计可将自然水体颜色从深蓝到红棕分为21个级别,用来记录全球海洋和内陆水体的颜色.目前,与福莱尔水色计21个级别颜色相对应的FUI(Forel-Ule index)水色指数已有成熟的卫星遥感提取方法.以渤海为研究区,利用Sentinel-3 OLCI卫星数据提取了2018~2022年近5a渤海月度、年度FUI水色指数,研究了水色状况的时空变化特征.结果表明,渤海FUI时空变化特征显著,辽东湾、渤海湾及莱州湾沿岸海域FUI较高,水体浑浊,水色状况较差;而秦皇岛海域及其它离岸海域FUI较低,水体相对清澈,水色状况较好.1~12月,渤海FUI月平均值呈“V”型变化特征,即FUI由大变小再变大,体现出渤海水色状况由浊变清再变浊的过程.2018~2022年,FUI年平均值整体呈现下降趋势,水色状况转好;2018~2019年FUI年平均值的降幅最高,渤海综合治理攻坚战初见成效,2020年降至攻坚战实施期间最低水平,2021年出现小幅回升,2022年FUI年平均值则降至历年最低;与2020年相比,2022年渤海水色状况转好、稳定、变差的海域面积占比分别为36.05%、50.45%、13.50%,达到近5a最佳状态,可见渤海综合治理攻坚战对其生态环境的改善发挥了重要作用.因此,利用遥感技术监测FUI水色指数可有效提升我国海洋生态环境常态化巡查监管能力,具有非常重要的实际应用价值.

计量工作在海洋水色卫星数据产品真实性检验中的保障作用

文章总结了海洋水色卫星发展现状和数据产品真实性检验工作基础,结合现场主要数据产品测量要素,概括了常用的产品检验各类现场仪器设备,分析了计量工作在产品检验中的应用现状和存在的问题,探讨了进一步加强计量工作在数据产品真实性检验中应用的具体方法,表明计量工作是保障数据产品质量的基础和关键。

光学复杂水体中水色参数反演的不确定性评价

湖泊水色遥感为大范围、长时序监测湖泊水质提供了可能性,遥感反射率对构建水环境参数反演模型具有重要意义。该研究以太湖和乌梁素海为研究区,结合Landsat-8 OLI数据及已有的算法对透明度、悬浮物、藻华等参数进行验证,比较了不同级别反射率产品(大气顶部反射率(TOA)、经瑞利校正后的反射率(R_(rc))、地表反射率(SR))在参数反演中的不确定性。结果表明:(1)浑浊水体反射率高于清澈水体,TOA在可见光波段反射率明显提升,R_(rc)和SR更符合水体光谱曲线特征,且R_(rc)稳定性优于SR;(2)透明度模型SDD_(Song)在乌梁素海的效果优于太湖,SDD_(Zhang)模型则相反,SPM_(Cao)模型在2个湖泊的精度均高于SPM_(Wen)模型,FAI_(Rrc)和FAI_(SR)结果具有一致性;(3)不同级别的反射率产品误差表现为TOA<R_(rc)<SR,经误差传递后基于TOA和R_(rc)构建水环境参数反演模型的不确定性均低于SR,效果较好,且太湖各模型的不确定性均低于乌梁素海,在浑浊水体的应用效果优于清澈水体。该研究结合反射率产品及模型对比不同类型的水体参数计算结果,评价不同级别的遥感反射率产品在光学特性复杂的湖泊水环境参数反演中的不确定性,为湖泊水色遥感经验算法提供理论参考,以促进湖泊水质监测的可持续发展。

近岸海域水色异常遥感监测方法研究

水体颜色是判断水体质量的重要依据,利用遥感技术检测水色异常是进行水质评估和水体污染监测的重要技术手法。基于盐城市废黄河入海口处的GF1-WFV影像数据,利用遥感影像自身光谱特征来构建水色异常判断函数,对研究区域的水色异常进行快速提取和定位,并比较分析了基于单景影像特征和多景影像特征设置判断阈值的提取结果。研究结果表明:该方法完全基于遥感影像光谱特征,可有效提取出未知类型的水色异常信息;与基于单景影像设置的判断阈值相比,基于双景影像设置的判断阈值更合理、更适用,提取速度更快,提取范围更精确,Kappa系数为0.80;另外,采用合适窗口大小进行均值滤波处理能有效防止提取结果细碎和斑块化。

卫星遥感监测我国沿海水色环境的研究

本文首先概要地介绍了国际上20世纪80年代以来卫星水色遥感器的发展，以及我国在90年代建立的海洋水色遥感应用技术系统，包括资料接收、处理、查询、分发、试应用和辐射验证等系统，重点论述了利用我国的FY-1C卫星以及美国的SeaWiFS和AVHRR卫星资料监测我国沿海的水色环境，包括沿海水体的叶绿素和悬浮泥砂浓度的时空分布，赤潮的监测以及沿海海区流场的研究。研究表明，卫星海洋水色遥感技术在海洋渔业资源的开发和保护、海岸带区牧化管理、河口港湾工程环境评价、海洋污染环境的监测和动力学研究等方面有广宽的应用前景。

应用水色卫星对海水油及COD的遥感探测

应用水色卫星（ＳｅａＷｉＦＳ，１９９７年由美国发射）近海监测海水ＣＯＤ及油污染状况及其分布，在广东珠江口、大亚湾等近海海域，进行了水体波谱测试与分析，建立了与水色卫星相应波段的ＣＯＤ及油的质量浓度信息提取模型，并用此模型处理了１９９８年６月３０日过境的水色卫星图像，得到了珠江口。

卫星海洋水色遥感的辐射模式研究

海洋水体向上的辐射由水中多种成分的浓度所决定，同时辐射的强度十分微弱并随着时间和空间在变化。因此，海洋水色遥感需要从水体和大气辐射传递机理出发，研究到达卫星遥感器的辐射模式，以达到模拟仿真卫星水色遥感图像和卫星图像质量预测的目的。本研究通过叶绿素、悬浮泥沙和黄色物质等海洋水色的主要因子，分别从可见光波段和荧光波段对辐射的贡献出发，发展了海洋水体离水辐射率模式。在卫星水色遥感机理的基础上，同时运用Iqbal，Gordon和Sturm等的大气程辐射模式和太阳耀光模式，使卫星海洋水色遥感的辐射模式系统化，模拟仿真了我国1990年9月3日发射的FYIB卫星两个海洋水色通道的全轨道辐射图像，同时利用从德国柏林大学气象中心接收到的1990年9月23－25日卫星图像进行验证。结果认为，本文所发展的模式可应用于卫星图像质量的预测和水色信息的提取。

海洋水色遥感在海岸带综合管理中的应用

文章在概述中国水色遥感器发展和水色遥感算法基础上 ,将展示中国近年来利用卫星水色遥感在海岸带水色监测和应用方面的成果 。

我国成功发射新一代海洋水色观测卫星

2023年11月16日11时55分,我国在酒泉卫星发射中心成功发射新一代海洋水色观测卫星--海洋三号01星。该卫星指标达到国际水色遥感卫星先进水平,可满足我国海洋环境监测的主体业务需求,并能够服务于生态文明建设.智慧海洋工程建设、“一带一路”倡议等国家重大战略需求。它是世界首颗针对全球多种水体。采用多种探测手段的高精度海洋水色观测卫星,成功的背后,历经了2年的先期关键技术攻关,5年的项目研制,以及科研人员无数个日夜的坚守,新一代海洋水色观测卫星的诞生,使我国海洋水色系列卫星正式升级到第二代观测体系,迎来了全新升级的2.0版本。

海洋水色卫星遥感二类水体反演算法的国际研究进展

根据国际海洋水色卫星的研究发展与应用现状,回顾了国际海洋水色卫星遥感二类水体现有反演算法的基本原理和存在的优缺点,以及提高反演精度需要的技巧。指出二类水体反演算法相对一类水体算法的复杂性,要建立全球通用的反演算法还要继续研究更好的光学模型,使得各种反演算法具有实验室之外的实际应用价值。

航空水色遥感中太阳耀光信息提取及消除方法的研究

利用大气和水体的辐射传输方程推导出太阳光的菲涅耳反射模式，在合适的参数条件下计算出试验海区的太阳耀光。对照机载成像光谱仪资料中太阳耀光的分布情况，提取出该资料中太阳耀光的信息，比较成功地消除了太阳耀光的影响。分析了太阳耀光的产生情况与有关参数的关系。

基于Forel-Ule指数的鄱阳湖水色时空变化研究

基于多光谱传感器数据计算的FUI水体颜色指数模型可用于监测水体颜色变化,从而得知水体水质状况。基于水体颜色指数模型,分析了鄱阳湖2013—2021年水色时空变化特征,并探讨其变化原因。结果表明:鄱阳湖水色指数呈现出逐步降低的趋势,且丰水期鄱阳湖的水色指数均低于枯水期。丰水期和枯水期的水色指数变化趋势均是显著增加转变为显著减小。空间上,南部和西部湖区水色指数较高,东部、北部湖区较低。另外,输沙量对鄱阳湖水色指数有一定的影响。