利用MODIS图像同时反演水色三要素的方法研究

为了建立水色三要素的反演模式,根据2003年和2004年测量的珠江口区域水色数据,采用中分辨率成像光谱仪(MODIS)图像水色通道的遥感反射率组合建立神经网络模型,同时反演珠江口水域水色三要素(叶绿素、悬浮泥沙、黄色物质)的浓度,并对模型进行验证分析.根据反演模型利用MODIS数据获取三要素的浓度图,对形成原因进行了简...     

采用帧转移CCD的Smear校正通道恢复饱和图像通道的方法研究

海洋水色遥感应用对光学遥感仪器提出了高灵敏度与高精度的要求。本文研究的可见近红外成像光谱仪采用推扫扫描的方式,从而获得了较高的灵敏度;通过对系统进行杂散光定标和校正实现高精度测量。杂散光校正算法要求图像中所有目标信号不能饱和。由于仪器的动态范围针对水色目标设置,因而大部分图像通道高亮度的云目标信号会饱和,导致杂散光校正算法无法获得较好效果。以一台基于帧转移面阵CCD的推扫式可见近红外成像光谱仪为研究对象,通过分析系统设置的CCD Smear校正通道的成像机理,论证了在不同光源下Smear通道和各图像通道间均存在线性相关性,进而提出了一种利用Smear校正通道来恢复各图像通道饱和信号的方法,为星上高光谱图像的杂散光校正提供有效的数据源,也为饱和图像恢复提供了一种较为可行的方法。     

CALIOP反演海洋颗粒物后向散射系数方法概述

颗粒物后向散射系数(particulate backscattering coefficient, b_bp)是海洋光学应用于海洋生态学和生物地球化学研究的核心参数。但目前常用的原位方法短时间内无法完成大范围的探测,被动水色遥感无法在缺乏光照以及有云的条件下工作,相比之下,主动遥感方式星载激光雷达可以突破以上限制,在海洋探测方面具有极大的优越性。2006年发射的CALIOP成为首个能够提供全球海洋b_bp数据的星载激光雷达,特别是为极地观测和昼夜观测提供了重要数据。文中详细介绍了CALIOP系统原理及其三级主要数据产品,重点梳理了利用CALIOP 532 nm偏振通道退偏比反演b_bp的方法以及后续的退卷积校正系统瞬态响应等改进措施,总结出了一套详细完整的反演流程,开发出对应算法并展示了b_bp的反演结果,旨在为我国未来星载海洋激光雷达的数据处理及应用工作提供参考。     

蓝绿光星载海洋激光雷达全球探测深度估算

为了评估和分析激光雷达探测全球海洋光学参数的性能,根据激光雷达方程和给定的激光雷达参数,使用MODIS Level 3全球年平均的海水吸收系数a（）和后向散射系数bb（）数据作为海水光学参数的参考值,对蓝绿光星载海洋激光雷达在全球海洋的探测深度进行了估算和分析。研究结果表明:星载海洋激光雷达探测深度的分布主要依赖于探测波长和水体光学性质,清洁大洋水的最优探测波长在460 nm左右,白天和夜间的最大探测深度分别为~110 m和~120 m;沿岸浑浊水的最优探测波长多在500 nm以上,最大探测深度只能达到20 m或更浅。探测波长为470~480 nm时,星载海洋激光雷达在全球范围内的平均探测能力最佳。     

我国将造三颗新型海洋卫星

据《中国科学报》报道,记者近日从国家海洋局获悉,2015年我国将启动研制3颗新型海洋卫星,即"海洋一号C/D"卫星和新一代海洋水色观测卫星。据介绍,"海洋一号C/D"卫星能连续获取全球海洋水色水温资料,我国及全球重点区域近海和海岸带环境变化数据以及海上浮标、船只信息等,支持海洋水色环境监测业务化、连续化运行,可为海洋环境预报、海洋灾害预警与海洋科学研究提供服务。     

用于海洋水色扫描仪的硅光电探测器组件

采用微型滤光片与硅探测器直接耦合的方式,研制了5×4元和3×4元两种多波段硅探测器组件.组件可探测412～865 nm八个波段,带宽分别为20和40 nm.由于采用了短波增强,提高近红外波段响应率和响应速度,降低暗电流,减小串音及提高可靠性等一系列措施,使研制的组件达到了很高的性能:412 nm的响应率为0.14 A/W,暗电流为5×10-10 A,结电容小于20 pF,串音小于7%.,满足了海洋水色扫描仪的使用要求.     

我国将发8颗海洋卫星监测钓鱼岛三沙等

日前,记者从国家海洋局国家卫星海洋应用中心获悉,2020年前,我国将发射8颗海洋系列卫星,形成对我国全部管辖海域乃至全球海洋水色环境和动力环境遥感监测的能力。按照《陆海观测卫星业务发展规划》,这8颗海洋卫星包括4颗海洋水色卫星、2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫     

风云一号气象卫星海洋水色的遥感试验

介绍海洋水色遥感试验用的两个通道的波段选择、数据处理方法以及用风云一号气象卫星首次飞行的资料对我国沿海水色的调查,以及沿海海水和陆架水系交汇界面位置和渤海湾内的上升流调查的初步应用结果。     

海洋水色传感器零电平漂移校正方法探讨

某海洋水色传感器数据异常,反演产品中有大量不规则条带.通过对大量数据进行分析,确定其数据异常的主要原因是各波段均受箝位(即零电平漂移)的影响.为此,提出了基于某一清洁水体点,利用自由平差原理进行箝位校正的方法.其次,将该箝位校正方法应用于遥感影像,并对校正后的影像进行了叶绿素浓度反演,反演产品均匀性较好,细节丰富.最后,将反演产品与MODIS/Aqua 产品进行了比较,表明经过箝位校正后的信号恢复正常.从而为箝位校正研究提供了一个新的方法,为海洋水色传感器的定量化应用提供一些支持.     

某红外热像仪电磁兼容的诊断及设计改进

通过对某红外热像仪产品,电磁兼容摸底试验的结果分析,从电磁传导干扰和电磁辐射干扰两方面入手,针对某红外热像仪产品的具体情况进行了电磁兼容诊断,通过分析干扰源、传输通道和敏感设备电磁干扰三要素,使用屏蔽、滤波等技术手段进行了设计改进。最终试验结果表明,该产品完全满足了GJB151A的要求,达到了期望的水平。     

高精度海洋耀斑二维指向算法研究

在探测海面大气成分时,由于海面的反射率较低,通过观测高亮度的海洋耀斑可提高入瞳辐射能量,从而获得高信噪比的可见光-短波红外大气观测数据。海洋耀斑本质上是太阳的像,相对卫星的张角较小,因此需要卫星通过二维跟踪机构实现跟踪观测。研究了一种考虑地球椭率的海洋耀斑二维跟踪计算方法,分析了地球椭率以及太阳对地球的张角对计算误差的影响,给出了一年内的误差变化情况,并将其与卫星工具包(Satellite Tool Kit, STK)输出的结果进行了对     

太阳高度角对图像能量的影响及其校正

在研究以太阳光为主的可见光波段的大气辐射传输过程中,成像时遥感器位置的变化导致了太阳高度角有所变化,从而使图像接收的能量有所不同。阐明了太阳高度角的基本概念并利用辐射传输模型Modtran5定量分析了不同太阳高度角对遥感器入瞳处能量的差别,在总结其他学者研究天顶角校正的基础上通过数值模拟的方法建立不同天顶角时刻的辐射能量同0°天顶角的辐射能量的关系模型,从而实现校正。校正后的入瞳处辐亮度同原0°天顶角辐亮度对比,结果相对误差小于1%,校正结果较为理想。     

角度采样间隔对获取草地BRDF特性的影响

在可见光波段上,采取三种角度采样间隔,对草地及类草地的人工目标主平面的BRDF特性进行了野外测量实验.实验结果显示:当太阳天顶角较大时,采用的角度采样间隔可以准确地获取草地类目标主平面的BRDF;而当太阳天顶角较小时,必须在"热点"方向附近减小角度采样间隔.实验结果对多角度遥感中角度采样间隔的选择以及减少野外BRDF测量的工作量具有现实的指导意义.     

Assessment of tilt capability for spaceborne global ocean colorsensors

The importance of tilt capability for Sun glint avoidance for future global ocean color missions was analyzed. The analyses focused on Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS) mission, because its radiometric, orbital, and sensor characteristics are well defined. The analyses concentrated can two major questions: 1) does tilting to avoid Sun glint increase or decrease the total ocean coverage, and 2) at high latitudes far from the region of maximum Sun glint, should the sensor be tilted or untilted? For ocean coverage maximization, if the sensitivity of ocean color algorithms to Sun glint is of the same order as the error in the atmospheric correction algorithms, then a tilted sensor produces nearly 20 percent better coverage than an untilted one after 2 d in the absence of clouds, and 12 percent after 4 d including clouds. Thus, the tilt capability can improve the ocean coverage of future ocean color missions. At high latitudes differences in transmitted water-leaving radiance between tilted and untilted sensors were well within the algorithm errors. Furthermore, Sun glint radiances exceeding the algorithm errors occurred at high wind speeds as far as 70° from the solar declination, suggesting that sensors should remain in the tilted mode up to this limit     

Non-Lambertian Effects on Remote Sensing of Surface Reflectance and Vegetation Index

This paper discusses the effects of non-Lambertian reflection from a homogeneous surface on remote sensing of the surface reflectance and vegetation index from a satellite. Remote measurement of the surface characteristics is perturbed by atmospheric scattering of sun light. This scattering tends to smooth the angular dependence of non-Lambertian surface reflectances, an effect that is not present in the case of Lambertian surfaces. This effect is calculated to test the validity of a Lambertian assumption used in remote sensing. For the three types of vegetations considered in this study, the assumption of Lambertian surface can be used satisfactorily in the derivation of surface reflectance from remotely measured radiance for a view angle outside the backscattering region. Within the backscattering region, however, the use of the assumption can result in a considerable error in the derived surface reflectance. Accuracy also deteriorates with increasing solar zenith angle. The angular distribution of the surface reflectance derived from remote measurements is smoother than that at the surface. The effect of surface non-Lambertianity on remote sensing of vegetation index is very weak. Since the effect is similar in the visible and near infrared part of the solar spectrum for the vegetations treated in this study, it is canceled in deriving the vegetation index. The effect of the diffuse skylight on surface reflectance measurements at ground level is also discussed.     

Estimating Atmospheric Transmission and Surface Reflectance From a Glint-Contaminated Spectral Image

Sun glint obscures the radiance originating from within the water, but it also mirrors the solar radiance after transmission through the atmosphere. The difference between a glint-contaminated pixel and a nearby nonglint pixel from a spectral image prior to atmospheric correction yields a direct estimate of the spectral transmission of solar radiance which can then be used both to confirm atmospheric models and to retrieve an estimate of remote sensing reflectance     

太阳耀光的偏振分析

在水质遥感中,消除水表的太阳耀光是从遥感数据中获取水体信息的关键步骤.通过计算在不同风速和不同太阳天顶角的条件下太阳耀光的偏振度和反射率,分析了利用平行偏振片消除太阳耀光的效果.计算结果表明,当传感器以较小的天顶角对水面进行观测时,偏振片对太阳耀光的过滤作用有限.但是当太阳天顶角较大,传感器在太阳的镜面反射方向附近对水面进行观测时,平行偏振片可以显著地消除水表的太阳耀光.尤其当风速较大时,太阳耀光散布范围大,难以完全回避,此时平行偏振片可以有效地削弱耀光,凸现离水辐射信号,有望提高水体信息提取的精度.     

海洋上空云多角度偏振辐射阈值检测方法研究

云是海洋遥感的一项重要研究内容, 云检测精度对于海洋上空云微物理特性的反演和海洋水体观测具有重要 意义。以高分五号卫星搭载的大气气溶胶多角度偏振探测仪 (Directional polarimetric camera, DPC) 在轨成像数据为 研究对象, 提出了一种基于多角度偏振辐射信息的海洋上空云检测方法。首先用耀光角判别法区分出海洋耀光区域 和非耀光区域, 然后利用多角度偏振信息对耀光区域进行云检测, 并基于反射率阈值、可见近红外反射率比值和偏 振信息检验等方法对非耀光像元进行云检测。以印度洋和大西洋海域为例, 基于DPC数据进行了海洋上空云检测, 经 过时空匹配后, 其结果与 MODIS (Moderate-resolution imaging spectroradiometer) 云掩膜数据一致性分别为 91.39% 和 94.73%。此外, 用法国 POLDER3 (Polarization and directionality of the earth′s reflectances) 数据验证了文中算法的有效 性, 将云检测结果和 POLDER3 官方云检测产品对比, 一致性达到 90.40%。文中提出的多角度偏振辐射阈值云检测算 法, 可为卫星观测的海洋上空云特性研究和海洋水体观测提供有效云检测数据。     

走航水体高光谱观测系统SAS的数据处理方法开发与检验

现场测量离水辐亮度是海洋水色遥感建模和遥感产品真实性检验的前提,走航观测可以满足遥感产品真实性检验对大样本量的需求。文中针对商业化的走航水体高光谱观测系统SAS（Surface Acquisition Systems）,提出了在走航观测的复杂条件下,针对关键角度的计算、水气界面反射系数的估算和异常数据剔除等问题,开发出实用的数据处理方法,并利用现场数据进行了检验。结果表明,SAS走航观测获得的离水辐亮度与站点测量结果具有很好的一致性,且与同步走航水体浊度的变化趋势一致,说明文中方法具有较好的可靠性。     

光学遥感对地成像过程中的邻近效应模拟分析

光学遥感的邻近效应可以看作大气点扩散函数(PSF)和地表辐射场的卷积,通过逆向蒙特卡罗法模拟大气PSF,利用辐射传输模型MODTRAN计算地表辐射场,获得遥感器入瞳处的辐亮度值.开展不同对比度目标背景物在典型条件下的邻近效应模拟与分析,结果显示:目标和背景的反射率分布对邻近效应影响很大,背景反射率越大,邻近效应占总辐射的比例越高;暗目标在亮背景下的邻近效应明显大于亮目标在暗背景下的邻近效应;固定成像高度和区域,空间分辨率越高,邻近效应越明显;地面气象视距对邻近效应的影响非常显著,气象视距增大,邻近效应减弱;太阳天顶角增大,邻近效应减弱.模拟结果为高分辨率光学遥感成像系统高精度建模和邻近效应校正算法研究提供了依据.