海色卫星遥感 - 地理文章 - 地理教师网
海洋遥感信息和数据相关网站
海洋遥感信息和数据相关网站一.美国国家海洋大气局（NOAA）卫星信息系统（NOAASIS/NOAA）的网站是提供卫星遥感信息和资料的一个主要来源，它提供了GOES（地球同步气象卫星系列）和NOAA（太阳同步气象卫星系列）的主页（Home Page），也提供关于DMSP（国防气象卫星）的信息。
它的网站地址是//NOAASIS//NOAASIS/ml/美国国家海洋大气局管辖的资料中心的网站地址和有关资料部门网站地址是国家环境卫星数据信息服务署/卫星运行办公室/卫星数据处理和分发办公室/国家海洋资料中心//General/satellite.html/国家气候资料中心/oa/ncdc.html国家地质资料中心/国家浮标资料中心/西北渔业科学中心东北渔业科学中心/noaa.html环境信息服务署/NOAA卫星高度计实验室/SAT/SAT.html大西洋海洋和气象实验室/general/enso_faq//ocd/oaces/co2/index.html太平洋海洋环境实验室/toga-tao/el-nino/home.html/tao/elnino/toga-insitu.html/tao/index.shtml/关于综合海洋大气数据集（COADS）和气候数据/Ferret/Downloads/ferret_downloads.html//（ferret：An analysis tool for gridded and non-gridded data provided by NOAA/PMEL）关于厄尔尼诺（El Niño）现象研究/research.html/（srh：Southern Region Headquarters）NOAA气候诊断中心资料库（cdc：Climate Diagnostics Center）全球地形资料//ngdcinfo/newdownloads.htmlNCEP分析资料ftp:///pub/data/nccf/com//二.美国环境预报国家中心NCEP（National Centers for Environmental Prediction）的网站地址是/该网站提供全球风场（U、V分量）资料，每月一个文件（200多兆），每个文件中包含每天4次的全球风场数据。
东海赤潮监测卫星遥感方法研究
东海赤潮监测卫星遥感方法研究赤潮监测对赤潮早期预警、预测以及起始和爆发条件的研究都十分关键。
而海色传感器具有探测赤潮的能力,特别是中分辨率成像光谱仪（MEdium Resolution Imaging Spectrometer, MERIS）具有叶绿素荧光光谱681nm波段以及709 nm波段。
此外,海色传感器是唯一能够穿透海水一定深度的传感器,它或许具有探测次表层叶绿素浓度垂直剖面峰值的潜力。
本文利用2003～2007年间分别于2月、5月、9月、11月在东海进行的五个航次所获得海洋光学现场数据及叶绿素浓度数据,并综合黄、东海文献资料,提出了东海赤潮常发区生物光学算法,其中增加了非弹性散射叶绿素a荧光模型。
该生物光学算法与Hydrolight模拟数据以及现场数据吻合较好。
基于该算法,利用L-M优化方法,并采用多组三组分浓度矢量作为初始值输入的半分析反演模型反演东海赤潮高发区的叶绿素浓度。
利用现场测量的遥感反射比（Remote Sensing Reflectance, Rrs）数据以及叶绿素浓度数据进行印证,相关系数R2为0.94,均方根误差百分比为14.5%,其结果优于不考虑叶绿素a荧光的生物光学模型。
证明该反演算法是可行的。
将该半分析算法应用于MERIS数据,其结果优于欧空局（European Space Agency, ESA）的Ⅱ类水体业务化反演算法algal<sub>2</sub>产品。
利用本文提出的东海赤潮常发区生物光学算法,给出了3000组模拟数据集。
基于该数据集,研究MERIS荧光线高度FLH665-681-753、FLH665-681-709、最大叶绿素浓度指数MCI665-709-753、MCI681-709-753及其峰值与叶绿素浓度之间的关系,发现MCI665-709-753分布最适合东海赤潮监测,并提出MERIS数据东海赤潮监测判据。
基于该判据对东海的两个赤潮案例进行分析,结果与国家海洋局发布的公报信息相符。
卫星海洋遥感技术在海洋资源开发中的应用研究
卫星海洋遥感技术在海洋资源开发中的应用研究近年来，随着科技的发展和经济的需求，海洋资源的开发已经成为了全球热议的话题。
其中，卫星海洋遥感技术在海洋资源开发中的应用越来越受到重视。
本文将从卫星海洋遥感技术的基本原理、应用领域、成果展现等方面探讨其在海洋资源开发中的应用研究。
基本原理卫星海洋遥感技术是一种利用遥感卫星获取海洋信息的技术。
该技术是基于光学、微波、红外等能区的物理原理和海洋领域的特定问题而研制的一种新型技术。
它通过卫星上的遥感设备对海洋温度、海洋色、海面风场等参数进行高精度的观测，然后经过处理与分析后形成海洋遥感图像。
这些图像可以帮助研究者了解海洋环境状况，进行海洋资源勘探和开发。
应用领域卫星海洋遥感技术在海洋资源开发中有非常广泛的应用领域。
其中，主要包括以下几个方面。
1. 渔业资源管理卫星海洋遥感技术能够对海洋渔业活动进行远程监测和预警，从而帮助渔业管理部门更好地进行渔业资源的管理。
例如，通过卫星海洋遥感技术可以获取到海洋中不同种类的鱼类生长状况、分布、数量和种群密度等信息，有助于预估渔业资源的状况并进行科学管理。
2. 海洋环境监测卫星海洋遥感技术还可以用于海洋环境监测。
例如，可以通过测量海洋表面温度、盐度、气溶胶浓度等参数，判断海洋中是否存在污染物质，以及了解藻类、水母等生物群落的分布情况，从而为海洋环境的保护和治理提供科学依据。
3. 海洋气象预报卫星海洋遥感技术还能用于海洋气象预报。
例如，可以通过卫星遥感设备获取到海面温度、气压、风向等参数，用于进行风浪预报、风险评估等活动，预测台风等自然灾害的发生和发展趋势，提高灾害防范和减灾能力。
成果展现卫星海洋遥感技术在海洋资源开发方面已经取得了显著的成果。
其中最为典型的就是中国海洋卫星一号（HY-1C）卫星。
该卫星搭载了多种遥感设备，如微波辐射计、海面风场散射计等，可对海面风、海面温度、海面高度等进行多源协同遥感探测，根据传感器信息可以实时反演大洋风、波、浪自动预报等信息。
R第3章4 海洋遥感卫星
四波段CCD成像仪 获得海陆交互作用区域的实时图像资 料进行海岸带动态监测 技术指标: 星下点地面分辨率：250米 每行象元数： 2048 偏振度： ≤5％
四波段CCD成像仪
目标反 波 监 测 内 容 波长(μm) 射率 段 1 0.42～0.50 0.20 污染、植被、水色、冰、水下地形 2 3
二、日本的“海洋观测卫星”系列（MOS1）
1978年2月发射，太阳同步轨道。后改名
为“桃花” 1号(MOMO-1)。
“海洋观测卫星”1号B(MOS-1B)于1990年 发射，后改名为“桃花”1号B(MOMO—
1B)。两星的星体相同，主要参数基本相 同。
MOS1主要参数：
轨道为近圆形近极地太阳同步轨道，高907.8km，倾角 99.1°； 绕地球周期6190.5s，每天绕地球13.958圈；回归周期 17天，在一个回归周期中绕地球237圈； 降交点时刻为上午10:05；相邻轨迹在赤道的间距为 159km。 载有3种传感器：多谱段电子自扫描辐射计(MESSR)、 可见光-热红外辐射计(VTIR)和微波辐射计(MSR)。
地面扫描带的宽度:1500km。
用途:监测海洋水色和海洋表面温度。
MOS1 微波辐射计(MSR)
工作在K频段的双频微波辐射计。
主要用于水蒸汽量、冰量、雪量、雨量、气温、
锋面、油污等的观察。
三、“欧洲遥感卫星”(ERS)系列
ERS—l于1991年发射，ERS—2于1995年发射。
圆形极地太阳同步轨道，高度782km-785km，
ERS
主要用于：
海洋学、冰川学、海冰制图、海洋污染
监测、船舶定位、导航、水准面测量、
海洋岩石圈的地球物理及地球固体潮和
土地利用制图等领域。
第五章-海洋水色遥感---海洋遥感
R Eu ( ,0 ) / Ed ( ,0 )
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或
Ed ( ,0 )
(1 )
Ed ( ,0 )
1 rR
R (bsc a) /(bsc a)
5.3 生物-光学算法的物理基础
Lwc
c. 考虑多次散射和白浪引起的散射
Lw (ti / n ) Lu
Ls
2
w
ti , r , nw
Lt Lwt s rLs t d Lr La
rLs Lsr
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Lwc t s Lru
Lu
水中物质
海表
※.利用水气辐射传输模型反演的主要过程
（1）辐射定标
感水体表层叶绿素浓度的可行性。
• CZCS（Nimbus-7）
• SeaWifs（SeaStar）
• MODIS（Terra-Aqua）
• COCTS（HY-1A、HY-1B）
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5.1 概述
1.海洋水色遥感传感器
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5.1 概述
1.海洋水色遥感传感器
波段
设置
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海水的光学特性有：表观光学量和固有光学量。
表观光学量由光场和水中的成分而定，包括向下辐照
度、向上辐照度、离水辐亮度、遥感反射率、辐照度比等，
以及这些量的衰减系数。
固有光学量与光场无关，只与水中成分分布及其光学
特性有关，直接反映媒介的散射和吸收特征，如：吸收系
数；散射系数；体积散射函数等。
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归一化离水反射率和归一化离水辐射度与入射光达
武汉大学测绘学院现代海洋学第11章--卫星海洋遥感
NOAA卫星地面接收站
卫星海洋遥感图像处理包括各种可以对像片或数字影 像进行处理的操作，这些包括图像压缩、图像存储、图像 增强、处理、量化、空间滤波以及图像模式识别等。还有 其它更加丰富的内容。 目前，主要的遥感应用软件是ilwis、PCI、ERMapper 和ERDASS。
卫星海洋遥感图像处理与数据处理的程序框图
（11-5）
λ
5
下图表示不同温度下的黑体辐射谱，地球表面平均 温度为300K左右，其黑体辐射峰值波长在8-14μm。实 际物体的辐射还与比辐射率有关，在红外谱段，海洋的 比辐射率ε≈0.98，随波长、海水温盐、海况的变化极 小。
不同温度下的黑体辐射谱
红外辐射计由机械扫描系统、红外探测器及其制冷系 统、电子系统和记录系统组成。为了进行绝对测量，仪器 内安装了1~2个温度一定的黑体辐射源。常用的红外探测 元件有锑化铟、碲镉贡、锗掺贡和热释电，热敏电阻等。 工作波段一般在3-5μm和8—14μm。 与AVHRR红外辐射计相比，ATSR红外辐射计有了重要 改进。ATSR红外辐射计采用锥形扫描技术，使地球表面同 一地点从不同角度（0°和55°）测量两次（时间间隔约 2.5min），利用多通道、多角度以改善大气校正；采用两 个稳定性很高的黑体作星上辐射量定标，以提高辐射定标 精度，克服AVHRR测量中天空辐射不为零的影响；利用新 型的主动冷却装置使探测器的温度保持在90K左右，以降 低探测器噪声；近红外通道1.6μm，用于在白天探测云。 另外，根据1.6μm通道观测的辐亮度，1.6μm与3.7μm自 动交替工作。
海洋/大气传输系 统或电磁波与海洋 相互作用
海洋卫星资料的反演过程 —般来说，它是一个非线性系统。海洋／大气传输 过程由一个不可解的积微分方程描述。电磁波与海洋相 互作用的物理机制更为复杂。
海洋遥感（OceanicRemoteSensing）
海洋遥感（OceanicRemoteSensing）第十一章海洋遥感(OceanicRemoteSensing)概述（Summary）一、海洋遥感及空间海洋观测历史背景(Backgroundofremotesensingandspatialoceanobservation)：1.1957年苏联发射第一颗人造卫星(man-madesatellite)。
1960年NASA （NationalAeronauticsandSpaceAdministration，美国宇航局）发射了第一颗电视与红外(infrared)观测卫星。
1961年美国水星(Aqua)计划。
1973年Skylab证实了可见光(visiblelight)和近红外(nearinfrared)遥感对地球连续观测的能力。
1975年GEOS-3卫星高度计(SatelliteAltimeter)。
2.NOAA(NationalOceanicandAtmosphericAdministration，美国海洋大气局)1972-1976发射NOAA-1，2，3，4，5卫星，装载了红外扫描辐射计(infraredscatteringradiometer)和微波辐射计(microwaveradiometer)，估计海表温度(seasurfacetemperature)、大气温度(atmospheretemperature)、湿度剖面(moistureprofile)。
1978NASA发射了三颗卫星，喷气动力实验室（JPL）研制的SeasatAGoddard空间飞行中心（GSFC）研制的TIROS-N和Nimbus-7卫星3.SeasatA海洋实验卫星装载了微波辐射计SMMR微波高度计(MicrowaveAltimeter)RA、微波散射计(MicrowaveScatterometer)SASS、合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar)SAR、可见红外辐射计VIRR5种传感器，提供的海洋信息：SST、海面高度、海面风场、海浪(seawave)、海冰、海底地形、风暴潮(stormsurges)、水汽(vapour)和降雨(precipitation)等。
第十一章海洋卫星遥感
• 11.1.2卫星海洋遥感系统
•
一、空间平台及轨道
• 装载传感器的空间运载工具称为空间平台，它
包括人造卫星、宇宙飞船、天空实验室等。卫星
作为海洋遥感的空间平台，除安装传感器外，还
• 这个数据集的工作平台在离地球800～1000km的卫星上，与传统的船 舶、浮标数据相比，具有以下无可比拟的优点：
• (1)大面积同步测量，且具有很高或较高的空间分辨率。可满足区域 海洋学研究乃至全球变化研究的需求。20世纪后期国际海洋界执行和 参与的大型研究计划，如世界气候研究计划(WCRP)，热带海洋与全 球大气研究计划(TOGA)，世界大洋环流实验(WOCE)，全球海洋通量 联合研究计划(JGOFS)，海岸带海陆相互作用计划(LOICZ)等，都采 用了卫星海洋遥感所提供的数据集。
有如下设备：电源、热控制器、方位控制器、数
据处理系统等。电源通常采用太阳能电池，并与
蓄电池相连以提供夜间能源。热控制器为保证传
感器及其它电子装置正常工作。方位控制器用于
控制空间平台的方位，例如极轨卫星，必须控制
其缓慢自转并使卫星的同一侧面保持朝下并指向
地心。假设地球是形状规则、密度均匀的正球体，
仅考虑地球引力，则卫星按椭圆轨道运行，地球
第十一章 卫星海洋遥感
11.1 引言
•
11.1.1卫星海洋遥感及空间海洋观测历史背景
•
卫星海洋遥感，或称空间海洋学，是利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理，
从卫星平台观测和研究海洋的分支学科。它属于多学科交叉的新兴学科，其内容涉及
物理学、海洋学和信息学科，并与空间技术、光电子技术、微波技术、计算机技术、
海洋遥感技术的原理和应用
海洋遥感技术的原理和应用1. 原理海洋遥感技术是通过使用卫星、飞机等遥感平台获取海洋相关数据的一种技术。
其原理主要包括：1.1 电磁波与海洋反射海洋遥感技术主要利用电磁波与海洋物理特性的相互作用，获取海洋信息。
不同频段的电磁波与海洋的相互作用方式不同，常用的频段包括可见光、红外线、微波等。
当电磁波照射到海洋表面时，会发生反射、散射、折射等现象，进而表现出不同的物理特性，如海表面温度、叶绿素浓度、海洋生物量等。
1.2 传感器和接收系统海洋遥感技术需要使用专门的传感器和接收系统来接收和记录海洋反射的电磁波。
传感器的种类多种多样，包括光学传感器、红外传感器、微波传感器等。
不同的传感器可用于不同的海洋参数获取，如可见光传感器用于获取海洋表面温度，红外传感器用于获取云烟信息，微波传感器用于获取海洋风场信息等。
1.3 数据处理与分析获取到的海洋遥感数据需要经过一系列的数据处理和分析才能得到有用的海洋信息。
常用的数据处理方法包括校正、去噪、滤波、投影等。
而数据分析方法则包括分类、监测、模拟和预测等。
通过对海洋数据进行处理和分析，可以了解海洋的动态变化、变量间的相互关系等。
2. 应用海洋遥感技术在海洋研究和海洋资源开发中有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：2.1 海洋环境监测海洋遥感技术可以监测海洋的物理环境、化学环境和生物环境。
通过获取海洋表面温度、悬浮物浓度、叶绿素浓度等参数，可以监测海洋的温度分布、水质状况、藻华分布等。
这些监测数据对于海洋环境保护、海洋污染监测等方面具有重要意义。
2.2 海洋资源开发海洋遥感技术可以对海洋资源进行调查和开发。
通过获取海洋底质、海底地形、海底矿产等参数，可以评估海洋资源潜力，指导海洋矿产资源的勘探和开发。
此外，海洋遥感技术还可以用于渔业资源调查、海洋能源开发等方面。
2.3 海洋灾害监测海洋遥感技术可以用于海洋灾害的监测和预警。
通过获取海浪高度、风场信息等参数，可以监测海洋风暴、海洋涌浪等灾害情况，并进行预警和预测。
遥感在海洋方面的应用作文
遥感在海洋方面的应用作文
说起遥感技术，这真是个神奇的东西。
在遥远的蓝色大海上，
它就像一个默默守望的哨兵，记录着大海的每一个小动静。
卫星、
无人机都带着超牛的传感器，能捕捉到大海的各种数据，给科学家
们带来了全新的研究角度。
你瞧瞧遥感图像里的海洋生物，真是千奇百怪，好看得不得了。
珊瑚礁五颜六色的，浮游生物密密麻麻的，深海的鱼儿们成群结队
地游来游去。
科学家们看一眼这些图像，就能更深入地了解海洋生
物们是怎么生活的，怎么保护的。
遥感技术在预警海洋灾害方面也是杠杠的。
卫星海洋遥感论文
卫星海洋遥感一、目的进入21世纪，我国先后发射了海洋-1A和1B两颗海洋探测与监测卫星，用于海洋污染监测，海冰预报，海岸带特征调查、海洋资源探测等。
随着地球资源卫星中分支出海洋卫星,经过几十年的发展,海洋卫星在海洋监测和研究中发挥着越来越重要的作用。
两颗卫星获取的海洋基础信息在发展我国海洋事业中发挥了重要作用。
二、技术海色传感器卫星ADEOS — 1 发射部门日、美、法传感器海色温度传感器 OETS 发射时间1996SEASTAR 美海洋宽视场传感器SEAWIFS 1997 EOS-AMI 美中分辨率成象光谱辐射计MODIS 1998 ADEOS-2 日、美、法全球成象仪GLI 1999 ENVISAT 欧中分辨率成象光谱仪MERIS 1999 可见红外扫描辐射计NOAA-10,11,12,,14,K 美甚高分辨率扫描辐射计AVHRR 1991-1998 ERS-1 欧沿轨迹扫描辐射计ATSR — 1 1991 ERS-2 欧沿轨迹扫描辐射计ATSR — 2 1995 ENVISAT 欧高级沿轨迹辐射扫描计AATSR 1999 微波高度计ERS-1 欧高度计1991TOPEXPOSEIDON 美、法高度计1992ERS-2 欧高度计1995ENVISAT 欧高度计1999JASON-1 美、法高度计1999合成孔径雷达ERS-1 欧合成孔径雷达 SAR(C) 1991ERS-2 欧合成孔径雷达 SAR(C) 1995ENVISAT 欧改进型合成孔径雷达 SAR(C) 1999微波辐射计 DMSP美多波段微波辐射计 SSMI 1999从卫星探测海洋动力参数主要依靠微波传感器，其中高度计 (Altimeter，ALT)最为成熟。
ALT 通过对海平面高度、有效波高、后向散射的测量，可同时获取流、浪、潮、海面风速等重要动力参数。
卫星高度计还可应用于地球结构和海域重力场研究。
继 Skylab、Geos—3 以及 SeasatA 卫星之后，美国海军于1985 年发射了 Geosat 业务化卫星，它为科学家们首次提供了持续时间长、覆盖范围广的卫星高度计资料，从而揭开了卫星海洋学和卫星大地测量学崭新的一页。
遥感第六章 海洋水色观测
第六章海洋水色观测(Ocean Color Observation Using Visible Light)§6.1 简介(General Introduction)§6.1.1 卫星和传感器(satellites & sensors)能够进行水色遥感的卫星传感器有：美国宇航局于1997年发射的海星卫星（SeaStar）上装载的8波段的宽视场海洋观测传感器（SeaWiFS），1997年发射的地球观测系统卫星（EOS-AM，TERRA）和2002年发射的地球观测系统卫星（EOS-PM，AQUA）上装载的36波段的中等分辨率成像光谱仪（MODIS），日本于1996-1997年运行的高级地球观测卫星（ADEOS）上装载的海洋水色和温度传感器（OCTS），中国于2002年发射的海洋一号（HY-1）上装载的中国海洋水色和温度扫描仪（COCTS）和美国于1978-1983年运行的雨云（Nimbus）卫星上装载的沿岸带水色扫描仪（CZCS）等。
我国海洋卫星（HY-1）上装载的中国海洋水色和温度扫描仪（COCTS）与美国的宽视场海洋观测传感器（SeaWiFS）的波段宽度和位置都很接近。
它们可用于探测日间云况及对海面表面绘图，并进一步研究包括海洋初级生产力、旋涡、羽状悬浮物、浅水暗礁、赤潮、极冰、无冰水道、冰的运动、内波在海表面的表现、表面流的边界和云的移动等海洋现象。
SeaWiFS的业务管理部门提供给用户13种资料产品，这些产品是●叶绿素-a浓度(Chlorophyll-a concentration)，单位[mg/m3]●波长490 nm辐射的漫衰减系数(Diffuse attenuation coefficient at 490 nm)，单位 [m-1]●悬浮物浓度(Suspended matter concentration)●气溶胶指数(Aerosol index)●波长865 nm辐射的气溶胶光学厚度(Aerosol optical thickness at 865 nm)●云覆盖部分(Cloud fraction)●海面荧光(Ocean surface fluorescence)●溶解有机物的吸收系数(Dissolved detritus absorption coefficient)●颗石藻覆盖部分(Coccolithophore fraction)，无量纲●毛状藻覆盖部分(Trichodesmium fraction），无量纲●粒子后向散射系数(Particulate backscatter coefficient)，无量纲●植物光合作用活动指数(Photo-synthetically active radiation)●标准化的不同陆地植被指数(Normalized difference land vegetation index)我国国家卫星海洋应用中心也制作了关于中国海洋水色和温度扫描仪（COCTS）资料的类似产品，包括6种离水辐射率（412、443、490、510、555和670波段）、3种气溶胶辐射（670、750和865波段）、叶绿素a浓度分布、海表面温度分布、CZCS色素浓度、第7和8波段气溶胶辐射比、气溶胶光学厚度（865波段）、悬浮泥沙含量分布和漫衰减系数等共16种。
中国近海水色遥感研究进展
中国近海⽔⾊遥感研究进展International Journal of Ecology 世界⽣态学, 2017, 6(2), 82-92 Published Online May 2017 in Hans. /doc/84329c8f0d22590102020740be1e650e52eacf2f.html /journal/ijehttps:///doc/84329c8f0d22590102020740be1e650e52eacf2f.html /10.12677/ije.2017.62010⽂章引⽤: ⾼慧, 赵辉, 沈春燕. 中国近海⽔⾊遥感研究进展[J]. 世界⽣态学, 2017, 6(2): 82-92.Progress in Ocean Color Remote Sensing of Chinese Marginal SeasHui Gao 1, Hui Zhao 1, Chunyan Shen 21College of Oceanography and Meteorology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang Guangdong 2Fisheries College, Guangdong Ocean University, Zhanjiang Guangdong Received: May 6th , 2017; accepted: May 23rd , 2017; published: May 27th , 2017AbstractOcean color remote sensing is an important means of monitoring the marine environment; it has the advantages of high observation frequency, wide spatial coverage and small influence by sea condition. In recent years, marine scientific researchers and marine monitoring branches havebeen paid more and more attention. This paper reviews the development process of ocean color sensor, summarizes and classifies the ocean color inversion algorithms, and further takes remote sensing of ocean color in Chinese coastal regions as an example, to show the present status, progress and application prospect of ocean color in recent years. KeywordsChinese Marginal Seas, Ocean Color Remote Sensing Algorithm, Chlorophyll-A中国近海⽔⾊遥感研究进展⾼慧1，赵辉1，沈春燕21⼴东海洋⼤学，海洋与⽓象学院，⼴东湛江 2⼴东海洋⼤学，⽔产学院，⼴东湛江收稿⽇期：2017年5⽉6⽇；录⽤⽇期：2017年5⽉23⽇；发布⽇期：2017年5⽉27⽇摘要海洋⽔⾊遥感是海洋环境监测的重要⼿段，具有观测频率⾼、空间覆盖⼴以及受海况影响⼩的优点，近年来逐渐受到海洋科研⼯作者和海洋监测部门的重视。
卫星海洋遥感实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景随着海洋资源的日益开发和海洋环境问题的日益突出，海洋遥感技术作为一项重要的探测手段，在海洋科学研究和海洋资源管理中发挥着越来越重要的作用。
本实验旨在通过卫星海洋遥感技术，对海洋环境进行观测和分析，为海洋科学研究和海洋资源管理提供数据支持。
二、实验目的1. 了解卫星海洋遥感的基本原理和方法。
2. 掌握卫星海洋遥感数据的获取和处理技术。
3. 分析卫星海洋遥感数据在海洋环境监测中的应用。
4. 提高对海洋环境变化的认识和应对能力。
三、实验内容1. 卫星海洋遥感基本原理- 卫星海洋遥感是利用卫星平台对海洋进行观测的技术，通过遥感传感器获取海洋表面的物理、化学和生物信息。
2. 卫星遥感数据获取- 利用遥感卫星获取海洋遥感数据，包括可见光、红外、微波等波段。
3. 卫星遥感数据处理- 对获取的遥感数据进行预处理，包括辐射校正、几何校正、大气校正等。
4. 海洋环境监测与分析- 利用处理后的遥感数据，对海洋环境进行监测和分析，包括海表温度、海洋污染、海洋动力环境等。
四、实验步骤1. 数据准备- 选择合适的遥感卫星数据，如Landsat、MODIS、SeaWiFS等。
2. 数据预处理- 对遥感数据进行辐射校正、几何校正、大气校正等预处理。
3. 数据处理- 利用遥感数据处理软件（如ENVI、ArcGIS等）进行数据处理。
4. 数据分析- 利用遥感数据分析软件（如IDL、Python等）对遥感数据进行统计分析。
5. 结果展示- 利用可视化工具（如图表、地图等）展示实验结果。
五、实验结果与分析1. 海表温度分析- 通过遥感数据获取的海表温度数据，分析海洋热力环境变化。
2. 海洋污染分析- 利用遥感数据监测海洋污染情况，如油膜、赤潮等。
3. 海洋动力环境分析- 分析海洋动力环境变化，如海流、波浪等。
六、实验结论1. 卫星海洋遥感技术在海洋环境监测中具有重要作用。
2. 通过遥感数据预处理和数据分析，可以获取海洋环境变化信息。
海洋遥感与卫星应用技术研究
海洋遥感与卫星应用技术研究海洋遥感与卫星应用技术研究海洋是地球上最广阔的生态系统之一，其对全球气候和环境变化具有重要影响。
然而，由于海洋的广度和复杂性，传统的观测手段存在一定的局限性。
海洋遥感技术以其广覆盖、高时效性和可靠性，在海洋资源勘测、环境保护、灾害监测等方面发挥着重要的作用。
海洋遥感技术的发展历程和基本原理，包括可见光、红外、微波等不同波段的传感器特性及其与海洋要素的相互作用。
随后，通过实例分析，论述了海洋遥感技术在海洋生态系统监测、海洋资源勘测以及海洋灾害监测与预警等方面的应用。
例如，通过遥感技术可以有效监测海洋水质和叶绿素浓度，评估海洋生态系统的健康状况；利用卫星遥感数据可以实时监测沿海海洋资源的分布和利用情况，为渔业决策提供科学依据；同时，遥感技术还能够及时监测海洋灾害如洋流、海啸等，并进行预警与预测，以减少损失并保护人民生命财产安全。
另外，本文重点探讨了遥感数据的处理与分析方法，包括数据获取、处理、校正以及遥感图像的解译与应用等方面。
同时，还介绍了遥感数据的空间分辨率、时间分辨率以及波谱分辨率等要素对海洋遥感应用的影响。
此外，本文还分析了遥感数据在不同应用领域的局限性，并对未来海洋遥感技术的发展趋势进行了展望。
关键词：海洋遥感；卫星应用；遥感数据处理；海洋资源；生态系统监测；灾害监测Abstract: The ocean is one of the largest ecosystems on earth and it plays a crucial role in global climate and environmental change. However, due to the vastness and complexity of the ocean, traditional observation methods have certain limitations. Maritime remote sensing technology plays an important role in marine resource exploration, environmental protection, disaster monitoring, etc. due toits wide coverage, high timeliness, and reliability.This paper first introduces the development process and basic principles of marine remote sensing technology,including the characteristics of sensors in different bands such as visible light, infrared, and microwave, and their interactions with marine elements. Subsequently, through case analysis, the application of marine remote sensing technology in marine ecosystem monitoring, marine resource exploration, and marine disaster monitoring and early warning is discussed. For example, remote sensing technology can effectivelymonitor marine water quality and chlorophyll concentration to assess the health of marine ecosystems. Satellite remote sensing data can be used to monitor the distribution and utilization of coastal marine resources in real time,providing scientific basis for fisheries decision-making. At the same time, remote sensing technology can also monitor marine disasters such as ocean currents and tsunamis in a timely manner and provide warnings and predictions to reduce losses and protect people's lives and property.In addition, this paper focuses on the processing and analysis methods of remote sensing data, including data acquisition, processing, calibration, interpretation, and application of remote sensing images. The influence ofspatial resolution, temporal resolution, and spectral resolution of remote sensing data on marine remote sensing applications is also introduced. Furthermore, this paper analyzes the limitations of remote sensing data in different application fields and looks forward to the future development trends of marine remote sensing technology.Keywords: marine remote sensing; satellite application;remote sensing data processing; marine resources; ecosystem monitoring; disaster monitoring。
海面流场卫星遥感方法综述
摘要：海表面流矢量是海洋和气象领域诸多过程中最基 本、最 重 要 的 要 素，它 们 对 海 洋 中 多 种 生 物 过 程、化 学 过
程和物理过程都有制约作用，因此，掌握全球范围的海流信息和规律无论是对于海洋学本身的研 究，还 是 与 海 洋
密切相关的渔业、航运等都有重要意义。测量海流比较 直 接 的 方 式 是“现 场 观 测”，然 而 这 种 方 法 的 空 间 覆 盖 范
（南 京 信 息 工 程 大 学 海 洋 科 学 学 院 ，江 苏 南 京 ２１００４４） （Ｔｈｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ，２１００４４，Ｃｈｉｎａ）
海面流场卫星遥感方法综述＊
Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｒｅｍｏｔｅ－ｓｅｎｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｅａ－ ｓｕｒｆａｃｅ－ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
何 宜 军 ，刘 保 昌 ，张 彪 ，陈 忠 彪 ，丘 仲 锋 ＨＥ Ｙｉ－ｊｕｎ，ＬＩＵ Ｂａｏ－ｃｈａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｂｉａｏ，ＣＨＥＮ Ｚｈｏｎｇ－ｂｉａｏ，ＱＩＵ Ｚｈｏｎｇ－ｆｅｎｇ
ｒｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．
收 稿 日 期 ：２０１５－０４－２０ 作者简介：何宜军（１９６３－），男，教 授，主 要 从 事 海 洋 遥 感、物 理 海 洋方面的研究。 ＊国家自然科学基金项目（“利用角度分集 ＳＡＲ 反 演 海 洋 流 场 与 风场”和“基于 ＭＩＭＯ－ＳＡＲ 的高分辨海面成像与大覆盖海流测量 方 法 研 究 ”）资 助 。
物辐射或反射的强 弱），第 一 幅 遥 感ｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｒ ｆｏｒ ｆｉｓｈｅｒｉｅｓ，ｓｈｉｐｐｉｎｇ，ｅｔｃ ．Ｏｎｅ
卫星遥感和GIS技术在海洋渔业资源研究中的应用
卫星遥感和GIS技术在海洋渔业资源研究中的应用
牛明香;赵宪勇
【期刊名称】《南方水产科学》
【年(卷),期】2008(004)003
【摘要】卫星遥感和地理信息系统(geographic information system,GIS)技术为海洋渔业资源研究提供了新的技术和方法,已在海洋渔业领域得到广泛应用.文章从海表温度、叶绿素浓度2个方面综述了遥感在海洋渔业环境因子方面的应用,简单介绍了GIS技术以及遥感和GIS技术的结合在海洋渔业资源研究中的应用.并在此基础上讨论了遥感和GIS技术在海洋渔业应用中需要注意的几个问题.
【总页数】5页(P70-74)
【作者】牛明香;赵宪勇
【作者单位】农业部海洋渔业资源可持续利用重点开放实验室,中国水产科学研究院黄海水产研究所,山东,青岛,266071;农业部海洋渔业资源可持续利用重点开放实验室,中国水产科学研究院黄海水产研究所,山东,青岛,266071
【正文语种】中文
【中图分类】S973.1+1
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海色卫星遥感- 地理文章- 地理教师网11.3海色卫星遥感11.3.1引言海色遥感是唯一可穿透海水一定深度的卫星海洋遥感技术。
它利用星载可见红外扫描辐射计接收海面向上光谱辐射，经过大气校正，根据生物光学特性，获取海中叶绿素浓度及悬浮物含量等海洋环境要素。
因而，它对海洋初级生产力、海洋生态环境、海洋通量、渔业资源等具有重要意义。
在海色遥感研究中，海水划分为Ⅰ类水域和Ⅱ类水域：前者以浮游植物及其伴生物为主，海水呈现深蓝色，大洋属于这一类。
后者含有较高的悬浮物、叶绿素和DOM以及各种营养物质，海水往往呈现蓝绿色甚至黄褐色。
中国近海就是典型的Ⅱ类水域。
继1978年NimbuS—7/CZCS卫星资料的成功应用之后，卫星海色遥感逐渐成为一些著名的国际海洋研究计划的技术关键和重要内容。
11.3.2SeaWiFS与CZCS海色传感器装载于Nimbus—7上的海色传感器CZCS(CoastalZoneColorScanner)是一个以可见光通道为主的多通道扫描辐射计。
前4个通道的中心波长分别为443nm，520nm，550nm，670nm，位于可见光范围。
第5个通道位于近红外，中心波长为750nm。
第6个通道位于热红外，波长范围10.5～12.5μm。
CZCS可见光波段的光谱带较窄，仅为20nm，地面分辨率0.825km，观测角沿轨迹方向倾角可达到20°，用以减少太阳耀斑的影响。
刈幅宽度1636km，8bit量化。
表11—2给出CZCS传感器的技术参数。
表11—2CZCS传感器技术指标及波段设计*270K处噪声等效温度误差SeaWiFS(Sea—ViewingWideField—Of—ViewSensor)是装载在美国SEASTAR卫星上的第二代海色遥感传感器，1997年8月发射成功，运行状况良好。
SeaWiFS共有8个通道，前6个通道位于可见光范围，中心波长分别为412nm、443nm、490nm、510nm、555nm、670nm。
7、8通道位于近红外，中心波长分别为765nm和865nm。
SeaWiFS地面分辨率为1.1km，刈幅宽度1502～2801km，观测角沿轨迹方向倾角为20°，0°，-20°。
10bit量化。
表11—3给出了SeaWiFS的技术参数。
表11—3SeaWiFS传感器主要技术指标及波段设计SeaWiFS在CZCS基础上进行了改进和提高：1)增加了光谱通道，即412nm、490nm、865nm。
412nm针对于Ⅱ类水域DOM的提取，490nm与漫衰减系数相对应，865nm 用于精确的大气校正。
2)提高了辐射灵敏度，Sea-WiFS灵敏度约为CZCS的两倍。
在CZCS反演算法中被忽略因子的影响，如多次散射、粗糙海面、臭氧层浓度变化、海表面大气压变化、海面白帽等，都在Sea-WiFS反演算法中作了考虑。
11.3.3与海色卫星遥感有关的海洋光学特性海洋光学理论是海色卫星遥感的基础。
首先，海色传感器可见光通道是按照海洋中主要组分的光学特性设置的，每个通道对应于海洋中各种组分吸收光谱中的强吸收带和最小吸收带。
443nm通道位于叶绿素强吸收带，520nm通道叶绿素的吸收比水明显大，可以补充叶绿素信息。
550nm通道则接近叶绿素吸收的最小值，在强透射带内，同时，对应较小的海水吸收。
图11—8至11—9是叶绿素和DOM的光谱吸收曲线。
在讨论海色反演算法之前，需要介绍以下海洋光学关系式其中Lw(λ)是海面后向散射光谱辐射，称为离水辐亮度。
ρ为海气界面的菲涅尔反射系数，nw是水的折射率，Q为光谱辐照度与光谱辐亮度之比，与太阳角有关，完全漫辐射时Q=π。
R＝Eu(0-)/Ed(0-)，是海面下的向上辐照度Eu(0-)和向下辐照度Ed(0-)的比。
R与水体的固有光学特性有关R≈0.33bb/a (11-9)bb是水体的总后向散射系数，a为水体总体积吸收系数。
定义辐照度衰减系数为K(λ)=-d(lnE)/dz (11-10)它是表征海中辐照度随深度而衰减的因子。
K(490)是由遥感数据得到光学性质的一个典型例子，它的反演算法为11.3.4海色反演原理一、辐射量定标海色传感器输出的计数值DC(DigitalCount)，并非真正意义上的物理量。
因此，必须利用标准源将计数值换算成辐亮度，这一过程叫做辐射量定标。
一般说来，传感器接收的辐亮度由下式确定：Lt(λ)＝S(λ)DC＋I(λ) (11-12)其中，S、I为斜率和截距，对于CZCS，在实验室中用直径为76cm的积分球对辐射计预先进行校准。
卫星发射后用机内白炽灯光源和涂黑仪器箱进行星上定标。
另外深空也作为一个定标源。
传感器按固定的程序测量目标和定标源，测量的数据传送回地面通过公式(11—12)来校正S和I。
二、大气校正算法大气校正的目的是消除大气吸收和散射的影响，获取海面向上光谱辐亮度。
CZCS大气校正算法采用单次散射模型，其本质是一种对洁净大气中良好传播的线性近似。
传感器接收到的辐亮度Lt(λ)由四部分组成，即Lt(λ)=Lr(λ)+La(λ)+t(λ)Lw(λ)+ Lra(λ) (11-13)其中，Lr(λ)为大气分子瑞利散射引起的光辐射，可由大气传输理论精确计算得出。
Lw(λ)是离水辐亮度，是大气校正所得的结果。
t(λ)是大气透射率，t(λ)=tr(λ)t02(λ)ta(λ)，其中下标r、o2、a分别代表分子散射、臭氧、气溶胶。
Lra(λ)为瑞利散射和气溶胶散射相互作用引起的光辐射，单次散射情况下可以忽略。
La(λ)为气溶胶散射引起的光辐射，由于气溶胶不断变化的特性，通常需要两个波段来确定气溶胶贡献的大小和气溶胶贡献对波长的依赖关系。
CZCS只有670nm波段用于大气校正，因此必须假设气溶胶的分布均匀，通过寻找图象的清水区，即Lw(670)＝0，得到La(670)，利用La(λ)与波长之间的关系外推得到La(λ)，然后由式(11—13)计算Lw(λ)。
三、生物光学算法由海面向上光谱辐亮度Lw反演海中叶绿素浓度、悬移质、DOM浓度的方法，称为生物光学算法。
由式(11-8)、(11-9)计算可得出，海表层叶绿素浓度与海洋光学参数之间的关系为数，aw，ai分别为海水及第i组分的吸收系数，bbw，bbi分别为海水及第i组分的后向散射系数。
现场观测已证实了该公式的合理性。
鉴于海水组分浓度及其引起的后向散射特性与吸收特性之间关系的复杂性，由上述解析式很难求出fi的解，必须利用经验算法。
目前比较常用的计算色素浓度的方法为比值法，即利用两个或两个以上不同波段的辐亮度比值与叶绿素浓度的经验关系。
CZCS传感器主要有两种简单的方法：(1)Gordon等提出的适合于Ⅰ类水体的双通道算法，利用绿(520nm/550nm)与蓝(443nm)波段的比率来确定叶绿素的浓度，这一比值反映了随叶绿素浓度增加海色由蓝到绿的变化趋势：C1=1.13[Lw(443)/Lw(550)]-1.71C2=3.33[Lw(520)/Lw(550)]-2.44 (11-15)C=C2 当C2，C1＞1.5(mg/m3)C=C1 其他情况(2)Clark提出的三通道算法C=5.56[LW1＋LW2/LW3]-2.252 (11-16)SeaWiFS传感器的生物光学算法在CZCS基础上改进如下C=exp[0.464-1.989ln(nLw(490)/nLw(555)] (11-17) 图11—10为SeaWiFS资料反演的中国海叶绿素浓度分布。
11.3.5海色卫星资料的应用一、海洋初级生产力与海洋渔业初级生产力PP(PrimaryProduction)是海洋生物食物链的起点，与平均叶绿素相关，可表示为PP＝∫(Pn-Rd)dt (11-18)其中Pn＝Pg－Rl，Pn(Netphotosynthesis)为净光合作用，Pg(Grossphotosyn-thesis)为总光合作用，Rl是光合作用有机体在日光中由于呼吸过程而损耗的所有固碳。
Rd是光合作用有机体在黑暗中由于呼吸过程而损耗的所有固碳。
日均初级生产力可以用一经验公式表示如下其中ck为平均叶绿素浓度。
叶绿素浓度初级生产力的时空变化对于生物海洋学、全球气候变化和全球生态环境的研究具有重要意义。
海色和营养级数之间具有极强的相关性。
因此，海色数据结合卫星海表温度和海流参数可以预报渔场环境。
日本OCTS传感器虽然仅工作10个月，它在成功发射后很快进入卫星实时渔情预报业务。
二、海洋生态环境监测与研究赤潮主要由于海域中浮游生物的大量繁殖所引起。
赤潮发生时，在蓝绿波段(450nm)具有强烈吸收，在红色和近红外波段具有强烈散射，因此可以通过卫星观测海水的光谱特性和海水中的叶绿素、色素浓度实现对赤潮的监测。
配合与赤潮密切相关的其他多种卫星资料，建立风场-流场-热力学模式，则有希望实现对赤潮的预测。
在海色卫星遥感图象中，可以显示锋面、涡旋、海流、水团等大中尺度海洋现象，与其它卫星资料结合研究，可揭示许多海洋现象的动力机制和过程，对于海洋生态环境动力学的研究十分有用。
三、河口海岸带泥沙浓度及其运移河口海岸带的泥沙运移是一个倍受各方面关注的问题。
含有泥沙的水体具有以下特点：1)随着泥沙含量的增加，光谱反射比也增加；2)光谱反射比的峰值逐渐由蓝波段向红端位移，也就是水体本身的散射特性逐渐被泥沙的散射所掩盖。
利用多光谱信息和反射比可从海色资料中提取出悬移质浓度及其运移的信息。
悬移质遥感定量模式有以下形式：1) R=A＋BlogS (11-20)2) R=C＋S/(A＋BS) (11-21)式中A、B、C为系数，S为悬移质含量，R为反射比。
四、海洋通量及固碳能力全球通量计划(JGOFS)主要目的是从全球尺度了解和研究控制海中碳及有关通量变化的多种过程，估价海洋对CO2的吸收储存和转移能力，确定海洋碳系统从季节性到十年尺度的变化。
卫星数据，尤其是海色卫星数据满足上述目标所需的大时空尺度调查。
叶绿素浓度和海洋初级生产力的探测，对于详细了解海洋对CO2的调控过程，是不可缺少的关键技术。