静止水色卫星GOCI及其应用进展

海洋水色遥感技术是新兴的探测技术,能够通过遥感平台上搭载的探测器对海表水色信息进行探测进而获取海洋信息。随着极地轨道卫星发展逐渐成熟,地球静止卫星也进入了发展阶段,开启了水色遥感技术的新时期。本文基于地球同步卫星的优势特点,着重总结了第一颗地球静止水色卫星GOCI(geostationary ocean color imager)的主要参数信息及标准水色算法,同时对各算法的应用范围、计算公式及各方法的联系进行了简要的介绍,并针对其实际应用进行了讨论,验证了GOCI数据的实用性,最后指出了GOCI在目前研究过程中存在的问题,并对第二代地球同步遥感器进行简要论述,以期为海洋探测研究提供更多的技术支持。

基于现场调查和GOCI卫星遥感下东海原甲藻赤潮生消特征

浙江省南部沿海地区是赤潮频发的显著地区之一。本文通过现场调查以及利用世界首个海色静止卫星COMS(communication, ocean&meteorological satellite)上搭载的GOCI(geostationary ocean color Imager)传感器数据,分析了2016年5月洞头和南麂列岛附近海域东海原甲藻赤潮生消过程。根据现场调查浮游植物绝对优势种东海原甲藻细胞丰度,将现场调查区域爆发的东海原甲藻赤潮过程分为生长阶段(5月9日至5月12日)、维持阶段(5月13日至5月18日)和消散阶段(5月19日和20日) 3个阶段,赤潮维持阶段现场叶绿素a(Chl a)浓度显著高于生长阶段和消亡阶段。通过GOCI卫星反演的Chl a浓度、赤潮指数(red tide index,RI>2.8定义为赤潮爆发面积),显示了赤潮的发展趋势,即从洞头群岛的东北方向逐步向南麂列岛西南方向迁移。另外,从5月12日Chl a日变化图像分析结果来看,东海原甲藻赤潮日变化主要中由潮汐和藻类本身垂直迁移共同决定。因此,根据GOCI数据结合现场调查可以有效地监测东海原甲藻赤潮的短期(日变化)和长期(赤潮的整个过程)变化过程。

基于静止轨道水色卫星数据的渤海总吸收系数遥感反演和逐时变化研究

渤海是我国的半封闭内海,受陆源影响显著,水体光学性质复杂多变,静止轨道水色卫星(GOCI)的高时间分辨率数据为研究渤海水体总吸收系数的时空变化特征,特别是逐时变化提供了可能。针对GOCI波段设置,利用实测数据建立了基于遥感反射率波段比值的412、443、555 nm波段渤海总吸收系数遥感反演模型,经独立实测数据检验,模型反演值与实测值的相关系数大于0.8,平均相对误差(APD)小于13%,中值相对误差小于9%,优于已有典型算法(精度提高约10%);经独立现场-卫星时空匹配数据检验,基于该模型和GOCI卫星数据的总吸收系数遥感反演平均相对误差在35%以内。基于2015年5月4日1天8景的GOCI影像和所建立的模型,研究了渤海总吸收系数的逐时变化特征。结果表明,8:30—15:30期间总吸收系数变幅主要分布范围是0.2~0.3 m^(-1),最大变幅可达到0.8 m^(-1),变幅极大值主要分布在辽东湾、渤海湾和莱州湾近岸海域。结合潮汐数据的分析发现,辽东湾、渤海湾北部总吸收系数与潮高的逐时变化具有较好的一致性,总吸收系数极小值出现时刻滞后于低潮时刻0~1.5 h;莱州湾西部总吸收系数与潮高逐时变化呈明显负相关性;渤海湾南部、莱州湾东部总吸收系数与潮高变化未见显著相关性。

基于GOCI的近岸高浓度悬浮泥沙遥感反演——以杭州湾及邻近海域为例

基于ITT Visual Information Solutions公司的快速大气校正模块QUAC(Quick Atmosphere Correction),采用静止轨道海洋水色卫星(GOCI)数据实现对杭州湾及其邻近海域高浓度悬浮泥沙含量的快速反演,研究表明:1)经QUAC大气校正后得到的真实地表反射率比值与海洋遥感反射率比值基本一致,表明QUAC是一种适用于高浊度水体且快速简便的大气校正方法;2)悬浮泥沙反演结果显示,杭州湾及其邻近海域的悬浮泥沙含量的日变化主要受潮水作用的影响,月季变化主要受长江冲淡水流量季节、季风以及涌潮等影响,杭州湾北部芦潮港沿岸和庵东沿岸悬浮泥沙长期处于高值,为典型的淤积水域.冬季,苏北浅滩的悬浮泥沙在苏北沿岸流的作用下,可穿过长江口,是杭州湾悬浮泥沙的来源之一.由此可见,GOCI小时分辨率的观测能力使得对杭州湾及其邻近海域悬浮泥沙含量动态变化的准实时观测成为可能.

江苏近海有色可溶有机物时空分布特征

有色可溶有机物(CDOM)是重要的水色要素之一,在"江苏沿海大开发"背景下,利用遥感分析其时空分布特征对监测近海水质及污染状况有重要的实际意义。用高时间分辨率的韩国静止水色卫星(GOCI)影像,在日、周、月多时间尺度上分析2011年4月至2016年5月江苏近海有色可溶有机物的时空分布特征。结果表明江苏近海CDOM以陆源为主,近岸高于远岸;月平均浓度最大值(0.180~0.206 m^(-1))在长江口最大浑浊带外,南黄海西岸次之(0.167~0.201 m^(-1)),南黄海中南部较低(0.086~0.187 m^(-1),440 nm吸收系数)。结合潮位数据,发现沿岸海域CDOM日变化与潮汐变化一致,但远海区域呈先减后增的特征。利用余弦函数对CDOM月均值进行拟合,发现南黄海月尺度变化周期性明显,其中南黄海中部海域拟合优度为0.823。南黄海主要受黄海冷水团影响,各子区季节变化显著,CDOM在冬春季高于夏秋季;长江口由于冲淡水及其他水团共同影响,情况复杂,冬春季低于夏秋季。月尺度下,CDOM浓度与悬浮物(TSM)呈正相关关系(相关系数r为0.72),且南黄海中部与南部CDOM随TSM的变化趋势较为显著。