海洋系列卫星AIS数据分析和典型应用

随着中国海洋系列业务卫星在轨投入运行,船舶自动识别系统(AIS)载荷形成5颗海洋卫星组网监测能力。利用三年星载AIS数据,统计了报文的类型、时间和空间分布特征,调查了极地科考船在南极的航行轨迹,报告了AIS与遥感载荷结合的典型应用案例。海洋卫星提供连续、稳定、可靠的AIS数据源,使得船舶动态监测从近岸拓展到全球大洋,为远洋航运、海事监管、船舶搜救和救助、大洋调查、极地考察提供服务,在全球战略物资贸易和海洋运输安全等方面发挥重要作用。

HY-2B卫星和模式风速数据随机误差及相关性分析

当利用三配准(Triple Collocation,TC)方法进行误差分析时,系统间随机误差(简称误差)不相关是一个重要前提假设,而在实际应用中不同系统误差常存在相关性,基于最小二乘法扩展配准(Extended Collocation,EC)方法能够在误差相关性存在情况进行误差分析,但对于误差弱相关性情况不能够准确估计误差的标准差。为此本文提出利用3个误差独立系统对第四个系统进行误差估计的方法,同时考虑误差相关性和表征误差,在误差弱相关情况下能更精确估计系统误差的标准差。本文根据HY-2B卫星3个载荷风速观测数据集随机误差相互独立特点,利用扩展三配准(Extended Triple Collocation,ETC)方法计算得到散射计、辐射计和高度计3个载荷风速产品误差的标准差分别为0.600 m/s、0.742 m/s和0.533 m/s;再对ECMWF再分析数据集ERA5的风速产品误差及相关性进行估计,计算出ERA5再分析风速产品随机误差的标准差为0.810 m/s,HY-2B卫星散射计风速产品和ERA5再分析风速产品误差相关性为0.231,HY-2B卫星辐射计风速产品和ERA5再分析风速产品误差相关性为0.105。本文提出利用已知3个误差独立数据集对第四个数据集误差及相关性进行估计的方法,实现了在误差弱相关情况下对系统误差的标准差更为准确的估计,有助于在同化和融合中更好地使用这些数据。

中国海洋卫星遥感技术进展

新中国成立70年来,中国在海洋卫星遥感技术领域取得了丰硕成果。中国制定了长远的自主海洋卫星发展规划,构建了海洋水色、海洋动力环境和海洋监视监测三大系列的海洋卫星,逐步形成了以中国自主卫星为主导的海洋空间监测网,在中国海洋资源与环境监测、海洋防灾减灾、海洋安全管理等方面发挥了重要作用。本文回顾了中国在海洋水色、海洋微波(海洋动力环境)卫星遥感技术的发展历程,重点介绍了中国在海洋卫星遥感技术领域所取得的新成果,并对中国海洋卫星遥感技术的未来发展进行了展望。

T形钢管混凝土柱与钢梁外伸端板连接节点抗震性能试验研究

本文对3个T形钢管混凝土柱与钢梁外伸端板连接节点进行了低周反复荷载作用下的试验研究及分析,研究外伸端板连接节点破坏形式及抗震性能。分析结果表明:该类节点的强度主要取决于高强螺栓的强度及外伸端板的强度和刚度,高强螺栓强度和外伸端板厚度的不同直接影响节点的性能;该类节点具有较好的耗能性能,强度较高。这些研究结果对外伸端板连接节点的研究和应用提供了一定的理论基础。

HY-2卫星双频GPS精密定轨技术

海洋二号(HY-2)卫星双频全球定位跟踪系统(GPS)接收机获取的GPS数据是基于非差简化动力学方法应用于HY-2卫星精密轨道确定。差分GPS载波相位数据可以消除钟差,同时利用GPS数据获得HY-2卫星轨道和GPS卫星轨道。GPS数据确定的轨道利用激光测距进行了检核,并与法国太空总署确定的轨道以及综合定轨策略确定的轨道进行了比较,HY-2卫星基于GPS数据精密轨道径向成分优于3cm。

HY-2A微波散射计风场反演算法

本文针对我国首颗自主发射的海洋二号(HY-2A)卫星微波散射计,建立了业务化运行的风场反演算法,该算法将散射计海面风矢量反演分为粗搜索和精搜索两个步骤,有效地提高了运算效率。采用矢量圆中数滤波算法进行风向模糊解去除,并采用NCEP风场作为背景场对初始场进行选择,提高了模糊去除准确性。算法的反演结果经与NDBC对比和ASCAT风场星星对比验证,结果表明HY-2A卫星微波散射计可提供风速精度优于2 m/s或10%,风向精度优于±20°的海面风场观测产品,可满足海洋科学研究和海洋业务应用的需求。

GPS反射信号的海洋应用

本文描述了全球定位导航系统 (GPS)的在海面的反射信号在海洋领域的应用 ,同时建立了利用GPS前向散射信号测量海面粗糙度和海面地形 (Topography)的反演算法 ;海面粗糙度与风速和风向有直接的关系 ,回波功率的前缘形状及时延与海面地形相关 ;利用卫星主动雷达和国外机载数据的结果分析比较表明 ,GPS反射计作为遥感工具有两个优点 :即比传统微波主动雷达高的空间分辨率和快速的时间分辨率。

用星载微波散射计测量海洋风场的反演方法研究

Ｓｅａｓａｔ－Ａ卫星散射计（ＳＡＳＳ）成功地测量了全球海洋上的风矢量场。其技术基础基于微波后向散射对由海表面风产生的海面厘米级波的敏感性。由于后向散射是各向异性的，所以可以从而个或更多的天线方位角的测量中反演出风速、风向由于散射物理模型函数的非线性及信号中噪声的存在，使得风场反演中存在风向多解。本文给出了一种从ＳＡＳＳ测量的后向散射强度的数据中反演出大尺度海洋风场的新的方法，计算结果与Ｐｅｔｅｃｈｅｒｙｃｈ等［５］利用ＳＡＳＳ表面风分析的结果比较在风向上是吻合的，在风速上我们得到的结果更接近于表面真实风速。

海洋遥感卫星发展历程与趋势展望

海洋是对地观测卫星的重要领域,在对地观测卫星中就具有专门用于海洋观测的海洋遥感卫星。海洋遥感卫星是一种利用所搭载的遥感器对海面进行光学或微波探测来获取有关海洋水色和海洋动力环境信息的卫星。海洋卫星有效弥补了传统海洋观测手段的不足,基于多种遥感器连续对海洋的观测,使人类极大的加深了对海洋的认识,在海洋灾害的防灾减灾、资源开发、海洋维权、海洋生态和环境保护等诸多领域发挥着重要作用。本文在详细梳理西方主要航天大国海洋遥感卫星(包括了对地观测卫星中具有海洋观测功能的卫星)的发展历程,在此基础上对未来海洋遥感卫星的发展趋势进行了论述,可为我国海洋遥感卫星的发展提供技术发展参考。

散射计资料的风场神经网络反演算法研究

建立一种神经网络反演海面风场的算法。该算法以ERS_1/2散射计数据和欧洲中期预报分析风场(ECM-WF)的配准点数据作为神经网络训练和检验数据集。研究表明,该算法具有运行速度快和精度高等特点,反演的风速和风向与C波段第4模型(COMD 4)和ECMWF吻合较好。

HY-2卫星微波散射计在西北太平洋台风监测中的应用研究

本文在简述海洋二号(HY-2)卫星微波散射计工作机制及海面风场反演原理的基础上,针对HY-2卫星微波散射计在轨运行的数据,利用该散射计数据开展海面台风中心定位、结构、台风路径、风速等值线、大风半径等台风参数的定量化应用分析研究。同时将HY-2卫星观测到的海面风场与风云二号(FY-2E)卫星云图进行融合展示,并将HY-2海面风场与ASCAT反演的海面风场和浮标提供的观测数据进行对比验证,多方面的定量分析显示出HY-2卫星海面风场观测的有效性和在台风监测中的优势。最后,对HY-2卫星微波散射计的优缺点进行分析,展望了其可能的改进方向。

高分三号卫星在台风监测中的应用

高分三号(GF-3)卫星具有的全天时、全天候、多模式观测能力,既能够采用宽幅成像模式获取台风风场、台风路径的信息,也能够采用高分辨率模式在极端气候条件下对台风登陆区域进行精细观测,可以为台风监测、预报及台风灾害评估提供有效数据支撑。文章介绍了2017年7月以来,国家卫星海洋应用中心首次利用高分三号卫星对中国附近海域台风进行监测情况。论述了台风监测流程及台风监测专题产品生产方法,可为今后雷达卫星台风监测提供参考。

一种新的海洋风场反演中风向模糊排除方法研究

本文给出了一种从SASS测量的后向散射强度的数据中反演出大尺度海洋风场的断方法。计算结果与Peteherych等（1984）利用SASS表面风分析的结果比较在风向上是吻合的，在风速上本文所得结果更接近于海面真实风速。上述结果说明本文所采用的多解排除方法对两波束散射计探测海面风场的反演是成功的。

三维溃坝问题的数值模拟研究

采用求解三维弱可压流动模型及Ｋ－ε两方程湍流模型的方法，用有限差分法数值求解，研究了三维清坝引起的非定常复杂流场，文中给出一种简单而有效的处理自由面边界的方法，并详细地给出一个三维弱可压的流体动力学计算方法，数值计算表明本文的方法能较好地给出自由面的变化规律及流场的非定常过程．

一种修正的星载散射计反演海面风场的场方式反演算法

由于卫星散射计探视雷达回波的各向异性的双调和性质，同时由于散射物理模型函数的非线性及信号中存在噪声，使得常规点方式风场反演中风向有多至４ 个解的多解存在。给出了一种改进的场方式反演方法，利用该方法从卫星散射计测量的后向散射强度的数据中唯一反演出大尺度海洋风场。通过数值模拟和实际算例计算表明反演结果在风向、风速上都与真解是吻合的。从结果可以看到，所采用的改进的场方式反演方法对模拟数据或真实散射计探测海面风场的反演是成功的。

星载散射计资料反演带有气旋及锋面的复杂风场

气象预报在确定热带气旋中的大风（风速17．2～20．7m／s）半径时，由于热带海洋地区在恶劣气候下缺乏现场数据，往往过高地估计了大风半径。星载散射计在探测海面上的风矢量的同时，也探测到许多热带气旋。本文利用Seasat－A卫星上的散射计（SASS）资料反演计算海面风暴的风矢量，并利用风速等值线进行风向多解排除，计算结果表明：星载散射计能探测到大风的阈值（17～18m／s），其准确度为2m／s或±10％（取大者）。

我国海洋动力环境卫星应用现状及发展展望

我国十分重视海洋动力环境卫星遥感及其监测技术的发展,已经实现了自主海洋卫星的研制、发射、在轨运行和业务应用,发挥了显著的经济和社会效益.我国自主研制的海洋二号卫星A星（HY-2A）,不仅填补了我国海洋动力环境卫星遥感的空白,也是目前世界上唯一在轨运行的集主、被动微波遥感器于一身的综合型海洋动力环境卫星,具备同时获取风场、有效波高、海面高度和海面温度的能力.通过卫星获得的数据提高了我国海洋环境监测与灾害性海况预报的水平,为国民经济建设和国防建设、海洋科学研究、全球变化研究等提供了可靠的遥感数据,同时还在国际对地观测体系中发挥了重要作用,受到国内外用户的高度认可.

海洋二号卫星用户需求分析

海洋二号卫星(HY—2)已列入国家航天发展计划之中，针对我国目前微波遥感器的发展状况和海洋事业的业务需求，提出发展我国海洋动力环境卫星的设想，包括遥感器的配置与性能指标，卫星轨道、姿态和精密定轨需求等。

黄海、东海上空春季气溶胶光学特性观测分析

2003年春季国家卫星海洋应用中心等几家单位在黄海和东海海区进行了为期40d的二类水体信息测量试验，试验中使用手持太阳辐射计对海区上空大气光学特性进行了观测，并获得了大量晴空天气条件下的大气光学数据．利用本次试验获取的测量数据得到了黄海、东海海区春季的大气气溶胶光学特性，其中包括气溶胶光学厚度和气溶胶粒子谱分布．采用Langley方法对测量得到的太阳直射辐射量进行处理得到了海区上空气溶胶光学厚度，利用得到的气溶胶光学厚度来反演气溶胶粒子谱分布．反演结果表明无云情况下黄海、东海上空的气溶胶光学厚度在0．2～0．4左右，且气溶胶粒子谱分布的变化趋势也很接近；海区上空霾层较厚时测量得到的气溶胶光学厚度明显增大，最大接近0．8；气溶胶粒子谱分布的变化趋势发生了明显的变化．

中国海洋卫星遥感应用进展

我国海洋遥感应用自20世纪70年代起步以来,取得了长足发展,构建了覆盖海洋水色、海洋动力和海洋监视监测的三大系列海洋卫星,并初步形成了具有优势互补的卫星海洋遥感业务化应用体系。本文回顾了我国海洋卫星遥感应用取得的重要进展,重点介绍了卫星遥感在海洋环境与资源监测、海洋灾害监测、海洋权益维护、海洋环境预报与安全保障等方面所构建的典型应用示范系统,以及开展的典型业务化监测应用。最后,文章对我国海洋卫星遥感应用下一步发展进行了展望分析。