GNSS-R海洋遥感监测技术综述

介绍了GNSS-R海洋遥感的发展过程、技术原理和理论模型,进一步研究了GNSS-R在海洋遥感各应用领域的主要研究内容,探讨了GNSS-R海洋测风、测高、海冰监测、溢油检测和移动目标探测的技术途径,概述了GNSS-R海洋遥感监测技术所涉及的反演理论和信息提取方法,并根据现有研究成果和海洋遥感的应用需要,提出今后需解决的关键技术和未来的发展方向。

岸基GNSS-R海洋遥感系统设计与实现

针对海面探测情景,充分利用岸基全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite Systems-Reflectometry,GNSS-R)优势,设计实现岸基GNSS-R海洋遥感系统。采用多探测站点对目标区域实现网格化划分的方法描述实时海况,适宜于高分辨率下对海面的长时间观测场景。通过搭建本地数据中心与数据交互协议,实现现场数据传输与存储的高效性、规范性。在渤海湾码头进行实地测试,验证整个系统的实效性与可行性。与传统的海洋遥感系统相比,该系统对目标区域具有更精细的信息采集功能。

GNSS-R海洋遥感技术浅议

GNSS-Reflection技术是以GPS等卫星导航系统的微波信号源进行遥感探测的前沿技术,在海洋环境监测中具有重要的应用前景。本文介绍了GNSS-R的基本工作原理,及其在海面高、海风、海冰监测中的具体应用,同时将GNSS-R方法和传统的微波雷达遥感进行了分析比较,以期对我国海洋遥感技术的发展和二代北斗的应用提供一定的参考。

基于PBL模式的“海洋遥感”实践案例设计

“问题导向学习”(PBL)是一种以复杂问题为中心,在小组成员自主学习的基础上互相合作,为解决复杂问题这一目标共同努力的教学模式。针对当前“海洋遥感”教学重理论轻实践、国产卫星数据和软件应用不足等问题,以实践案例设计和编制为牵引,采用PBL问题导向模式,围绕一个典型的海洋要素反演案例,探讨从遥感数据输入、数据处理、数据解译分析到专题产品输出的一体化实践课程设计方法,形成发现问题、分析问题、解决问题、延伸问题的自主式与探索式学习新思路,为提高学生海洋遥感实践能力奠定基础。

一种基于星载被动遥感的海洋激光雷达标定方法

海洋激光雷达具有强穿水、高垂向分辨、全天时观测等技术特点,在海洋剖面测量上极具应用潜力,而海洋激光雷达的准确测量离不开系统常数的准确标定。针对这一现实需求,文章提出了一种基于星载被动遥感的海洋激光雷达系统常数新型标定方法。该方法基于海洋主被动光学遥感联合模型,通过利用星载被动遥感获取的海面遥感反射率数据,可在全球范围内实现对海洋激光雷达系统常数实时高效标定。基于自研机载海洋激光雷达与在轨Aqua-MODIS数据,在广西北部湾海域对该标定方法开展航飞试验验证,试验结果表明该方法准确有效,利用标定航线完成对激光雷达系统常数标定后,在检验航线中海洋激光雷达实测值与理论值的误差均值为13.7%。

融合星载GNSS-R数据和多变量参数全球海洋有效波高深度学习反演法

星载GNSS-R作为一种新兴的观测方法,最近被应用于有效波高反演。现有研究通常使用从延迟多普勒图中提取的特征值以构建经验地球物理模型函数反演SWH。然而,使用多个变量参数作为模型输入具有很大挑战。为此,本文提出了一个融合星载GNSS-R数据和多变量参数反演全球海面SWH的深度学习网络模型(GloWH-Net)。为了验证本文模型的性能,ERA5、WaveWatchⅢ和AVISO SWH数据被用作广泛测试的参考数据,以评估GloWH-Net模型和先前模型(即经验模型和机器学习模型)的SWH反演性能。结果表明,当分别使用ERA5、WaveWatchⅢ和AVISO SWH作为参考值时,所提的GloWH-Net模型反演SWH的均方根误差分别为0.330、0.393和0.433 m,相关系数分别为0.91、0.89和0.84。相比基于最小方差估计器的经验组合模型反演SWH的均方根误差分别降低了53.45%、48.06%和40.63%;相比袋装树机器学习模型反演SWH的均方根误差分别降低了21.92%、18.72%和4.47%。表明了本文方法在反演全球海面SWH方面具有显著优势。

卫星遥感在海洋灾害监测与预报中的应用

自20世纪70年代以来,我国在海洋遥感领域取得了显著进展,通过发展卫星遥感技术,为海洋灾害监测与预报带来了革命性的变化。本文综合回顾了我国海洋卫星遥感技术的发展历程,突出其在海洋环境与资源监测、海洋灾害监测、海洋权益维护及海洋环境预报等方面的应用。通过详细分析海浪、赤潮、绿潮、海冰和溢油等海洋灾害的遥感监测方法,揭示了卫星遥感技术在灾害评估和应急响应决策中的重要作用。同时,探讨了这一技术在海洋权益维护与环境预报方面的应用,强调其在促进海洋可持续发展和环境保护中的关键作用。

基于无人机遥感的海洋养殖区识别研究

无人机遥感技术凭借精度高、灵活性高、多维提取特征等优势逐渐成为规划设计、工程测绘、区域识别的重要工具,是地理信息系统获取数据的关键技术之一。本文以某地区海洋养殖区为识别对象,利用无人机遥感,结合基于机器学习的影像识别方法,识别某地特定区域居民区、养殖区等地块。借助支持向量机(SVM)方法,针对某地沿海处不同区域、不同功能用地展开空间数据信息分析,获得不同区域的空间特性参数,选取35%的采样点构成训练集,对不同光谱条件和空间条件下的仿真结果进行验证。结果显示,针对小容量样本,SVM判准性为76.57%,能够快速识别并分析地物。希望通过本文研究为无人机遥感技术在海洋养殖区域识别、渔业中应用提供借鉴。

遥感航测技术在海洋测绘中的应用

遥感技术可以更好地应用于海洋测绘,获取高质量的海洋测量数据,为开展各种海事业务提供相关的数据支撑。对测绘单位而言,也要充分认识到海洋遥感测量技术的重点,制订比较完备的技术实施计划,细化各种技术实施体系,确保测绘工作的顺利开展。此外,各测绘机构还应积极推进海洋遥感测量技术的创新和扩展,强化此类技术的创新研究和开发,增强企业工作人员的创新技术能力。只有这样,才能更好地发挥海洋遥感测量的作用,促进我国海洋测绘业的高质量发展。

遥感技术在海洋区域地质调查中的应用研究

在遥感技术等现代化技术支持下,对海洋区域的地形地貌、海底底质、地质构造等情况进行详细调查,传统的调查方法较为落后,调查水平较低,难以满足日益增长的海洋资源开发需求。通过遥感技术的应用,能够对各种比例尺精度要求的海洋地质调查工作提供保障,且该技术的调查速度较快,能够进行连续性、动态性调查分析,在海洋区域地质调查工作中发挥了重要作用。文章主要对遥感技术在海洋区域地质调查中的应用要点进行分析,从而进一步提升地质调查水平,详细掌握海洋区域地质情况,为海洋资源开发和利用创建良好条件。

无人机遥感技术在海洋测绘工程测量中的应用研究

目的在于深入了解无人机遥感技术在海洋环境中的可行性,以及其对测绘工程中传统方法的优势和补充作用。研究结果表明,无人机遥感技术在海洋测绘工程中具有显著的优势,不仅提高了数据采集的效率和准确性,也适应了海洋环境的多样性和复杂性。这为海洋测绘工程提供了一种全新的、高效的数据获取方式,为海洋资源勘查、生态环境监测等提供了科学依据。通过不断优化和创新,无人机遥感技术在未来将有望更广泛地应用于海洋测绘工程,推动海洋科学研究和可持续发展迈出更为稳健的步伐。

中国首次岸基GNSS-R海洋遥感实验

GNSS-Reflection技术是一种崭新的海洋遥感技术.它利用导航卫星的海面反射信号可获取海浪、潮汐及海面风场等重要信息,是海洋遥感的前沿领域.报道了中国岸基GNSS-R海洋遥感实验——CORE实验,研究了利用GPS卫星直达波与反射波信号反演海洋参数的方法,给出了有效波高的最新反演结果,并利用同步观测进行了对比验证.

应用卷积神经网络VGG16的星载GNSS-R海冰检测

针对全球卫星导航系统反射计(global navigation satellite system-reflection,GNSS-R)海冰检测中延迟-多普勒图(delay-Doppler map,DDM)数据噪声大、消融期精度低等问题,提出将VGG16卷积神经网络模型应用于海冰检测。通过深层的网络结构提取DDM多层次特征进行海冰海水分类,以提高海冰检测的精度和稳定性。实验结果表明,与美国国家海洋和大气管理局地表类型数据对比,所提出的基于VGG16海冰检测方法检测准确率为98.02%,有效提升了海冰检测的准确率和稳定性。

利用卫星星座对GNSS-R海洋遥感时空特性进行研究

利用仿真方法研究了GNSS-R接收天线俯仰角、卫星轨道长半轴和轨道倾角对镜像反射点数量的影响,对4颗和6颗卫星组成的星座时空分辨率进行了仿真计算,分别获取了星座的时间分辨率。认为由6颗卫星组成的星座,8 h可完成全球5°×5°海洋格点的探测任务。

青岛浒苔成因动力因素的遥感验证

表层海洋流动是海洋科学研究中至关重要的环境特征,海洋表层流场直接影响浮游生物的漂移过程。利用遥感手段分析了青岛海域海表流场的时空变化情况,通过监测海流动态,揭示了海洋生态系统中浮游生物运动的关键特征。研究发现海洋表层流场的变化对浮游生物的漂移路径和分布具有显著影响。研究结果初步验证了青岛海域浒苔源自连云港海域的可能性,拓展了对海洋表层流场与浒苔传输关系的认知,为揭示海洋环境中流场与浮游生物之间复杂交互关系提供了新视角。

基于多源卫星影像的海洋工程邻近海域悬浮物浓度遥感监测

悬浮物是诸多海洋工程建设期间主要的污染因子之一,其迁移扩散范围是海洋工程环境影响评价的重要内容。基于现场实测数据,建立了COMS GOCI、GF-1 WFV、Landsat 8 OLI 3种卫星影像红光与绿光波段比值的悬浮物浓度遥感反演模型,各拟合模型决定系数(R^(2))均达到0.80,平均绝对百分比误差(MAPE)均不高于17.58%,均方根误差(RMSE)均不高于8.15 mg/L;回溯反演了2014年9月8日大连港太平湾港区建设期间邻近海域的悬浮物浓度,发现不同卫星数据源的反演结果具有较好的一致性,施工区邻近海域悬浮物浓度的时空分布特征显著,受潮汐、潮流等水动力因素的影响,自8点16分至15点16分高浓度悬浮物水体的面积呈减小趋势,较好反映了海洋工程施工引起悬浮物的时空变化规律。利用卫星遥感技术开展悬浮物现状或历史观测,可有效弥补船舶现场监测与数模预测的不足,具有重要的实际应用价值。

海南省国家级海洋自然保护区2016—2020年人类活动影响遥感监测与评价

自然保护区是人类保护生物多样性、改善生态环境质量的有效手段,但频繁的人类活动威胁了保护区的生态系统质量和稳定性。为了研究遥感手段评价保护区人类活动影响,以海南省东寨港、铜鼓岭、三亚珊瑚礁和大洲岛4个国家级海洋自然保护区为研究区,以2016—2020年覆盖研究区的高空间分辨率遥感影像为数据源,通过影像预处理、建立分类体系和解译标志、人机交互解译等,获取保护区内人工与自然因子转变信息。通过收集地形、气象等数据,综合考虑人类活动特征和区域生态敏感性等因素,选择地形、气象、用地类型3类11个评价因子建立人类活动影响评价指标体系,采用层次分析法建立评价模型对保护区内人类活动影响程度进行评价分级,得到严重影响区、中度影响区、轻度影响区、无影响区的分布结果,对结果进行分析得出遥感监测与评价结论。结果表明,2016—2020年间,东寨港自然保护区人类活动扰动较大,但有逐渐减少的趋势,严重、中度影响区分布在北部北港岛,轻度影响区分布在保护区边缘地带,均为村庄建设活动侵占林地;铜鼓岭自然保护区虽有人类活动扰动,但整体保护较好,严重、中度影响区分别位于东部石头公园、北部铜鼓岭景区,主要为旅游、交通设施建设侵占林地,轻度影响区位于西部淇水湾沿岸,主要为房地产开发侵占林地;三亚珊瑚礁自然保护区人类活动扰动强烈,但有逐年减少的趋势,鹿回头半岛—榆林角片区人类活动影响剧烈,旺盛的旅游地产开发损毁大量林地,轻度影响区位于西瑁洲片区,岛屿北部居民区建设造成林地损毁;大洲岛自然保护区内未发现有人类活动造成的地表覆盖变化。研究结果可为海南省国家级海洋自然保护区的治理和保护提供科学依据。

AIS系统在海洋遥感卫星的应用与设计优化

目前国际和国内已普遍采用星载船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)接收系统提升针对全球船只信息的采集和监测能力。本文主要介绍了国内外星载AIS系统发展的主要进展及取得的成果,重点针对目前星载AIS系统存在的近海船只密集区域信号碰撞导致检测概率降低的技术问题,通过建模仿真找到具体原因,给出后续AIS星载载荷针对此问题在设计和应用上的优化建议。本文可作为后续星载AIS系统设计的参考。

基于遥感技术的海洋/近海地震异常研究进展与展望

强震孕震阶段,构造板块及断裂带内部发生的地球物理、地球化学变化可通过介质的传播到达地表及大气层,并最终以电磁波的形式被卫星传感器所接收。近30年来,人们利用卫星观测数据提取并分析了许多陆地地震前的地球物理和地球化学场异常信息,但对海洋地震前的异常现象研究较少。文章结合CiteSpace可视化分析法,通过全面梳理国内外文献对海洋地震异常的观测结果,对与海洋及近海地震相关的不同参量变化特征及海-气耦合关系进行了总结,探讨了现阶段制约遥感技术在海洋/近海地震研究领域应用成效的关键问题,最后结合目前研究中存在的问题与挑战,对海洋地震异常遥感监测领域的发展趋势进行了展望,为构建包括海洋在内的地震多圈层耦合模型提供了重要支撑。

遥感技术及其在海洋测绘领域中的应用

遥感技术是随着航空摄影技术发展起来的新型空间探测技术,目前在海洋测绘领域中也取得了较为显著的应用效果。海洋遥感测绘技术的专业性比较强,需要做好深层次分析与探索,才能够保证这项技术发挥预期效果。该文先阐述海洋遥感测绘技术的基本原理和应用优势,接着结合海洋测绘领域的实践经验,立足于海洋滩涂、海洋环境监测、海洋要素观测、海洋活动监测、海洋动力监测和海洋灾害监测等多个方面,探讨遥感技术的具体应用内容,最后分析遥感技术在海洋测绘领域中的应用保障措施。