卫星遥感在中东太平洋大眼金枪鱼渔场与环境关系的应用研究

中东太平洋延绳钓渔业主要以钓获大眼金枪鱼为主,我国远洋延绳钓渔船虽然也在该海域作业,但渔获量比日本少得多,且渔获种类多为黄鳍和长鳍金枪鱼,经济价值不高,归根结底是因为对该海域大眼金枪鱼渔场渔况掌握不够。为了精确预测该海域大眼金枪鱼渔场,本文采用卫星遥感反演全球区域月平均海表温度(SST)、海面高度(SSH)、叶绿素浓度(Chlo)以及由SST计算得到的温度梯度(TGR)等数据,结合太平洋共同体秘书处(SPC)提供的大眼金枪鱼历史捕获数据,辅助预测大眼金枪鱼渔场。通过把渔获数据与环境数据进行地理关联统计分析得到以下结果:在SST(26℃~29℃),Chlo(0.1mg/m3~0.2 mg/m3)、SSH(-2cm~1.5cm)和TGR(0.1℃/60nmi~0.4℃/60nmi)等环境因子分布区间内大眼金枪鱼延绳钓渔场渔获努力量(CPUE)数值较高。目前的海洋遥感监测卫星已能够提供准实时海洋环境因子监测数据,因此,应用遥感手段获取环境因子数据,同时结合历史渔获量与环境因子的统计关系,大眼金枪鱼渔场渔情的预报精度将被大大提升。     

金枪鱼渔场分析预报模型及系统的开发

以收集到的卫星遥感反演海表温度和金枪鱼历史捕捞产量资料为基础,统计建立了金枪鱼渔场的贝叶斯概率预报模型.以实现金枪鱼渔场预报为目标,采用控件式地理信息系统(GIS)技术,成功开发了大洋金枪鱼渔场的分析预报系统.对历史数据进行了模型回报试验,试验结果表明,金枪鱼渔场综合预报的准确性达到70%以上,渔场示范试验预报准确性也达到60%以上,对渔业捕捞生产具有一定的指导意义.     

海面温度栅格图的锋面提取与矢量化

提出一种海面温度栅格图的锋面提取方法。针对海洋表层温度(SST)锋面强度分布不均匀的特点,利用低通滤波对表温梯度图像进行平滑。再利用迭代法确定出梯度图像的分割阈值,将图像分割成目标与背景两部分。通过数学形态学中图像细化的方法,提取海洋温度锋面的骨架并对细小分枝进行修剪。经矢量化生成锋面线后,利用抹角法对折线进行光滑。最后以西太平洋为例,给出了一个表温锋面提取的实例,表明利用此方法进行海表温度锋面的提取是可行与有效的。     

白天天空背景光变化特性的理论计算与实验测量

通过理论推导得到了竖直方向上白天天空背景光光强计算公式。根据激光雷达30km处的瑞利数据反演了30km以下的大气透过率,利用反演出的大气透过率和推导的背景光计算公式,计算了天空背景光的白天变化,与实测数据符合较好。同时也说明了白天用FADOT窄带激光雷达探测有限距离大气透过率的可行性。     

西北太平洋巴特柔鱼渔场与环境因子关系研究

根据美国NASA提供的卫星遥感反演获取的海表温度、海水叶绿素及海面高度三级数据产品和我国在西北太平洋的巴特柔鱼生产统计资料 ,统计分析了该海域巴特柔鱼资源同海表温度、海水叶绿素浓度及海面高度之间的相关关系。结果显示 :柔鱼的适温范围大致为 10～ 2 2℃ ,最适温度为 15～ 17℃。柔鱼渔场叶绿素浓度大致为 0 .1～ 0 .6mg/m3,叶绿素浓度处于 0 .12～ 0 .14mg/m3之间时 ,渔场出现频次最高。形成渔场海域的海面高度多高于平均海面高度 (SSH >0 )。广义加性模型计算表明 :柔鱼在每年 6～ 8月的北上索饵洄游和 10～ 11月的南下过程中同环境要素的关系表现出不同的特征。SST同柔鱼产量的关系在北上洄游时多为正相关 ,南下时为负相关。 6～ 10月份叶绿素浓度同渔获产量为负相关 ,11月份其相关性较小。渔获产量整体上随经度变化无显著变化 ,相关性较低 ,渔获产量与纬度的关系密切 ,相关性好。     

等值线ActiveX控件的开发及其在海洋环境制图分析上的应用

以Visual C 为平台开发了等值线ActiveX控件.针对渔业环境要素数据的数据量大、分布范围广、空间分布形式不同等特点,对于数据规模较大的近似规则分布的数据点,采用了先对缺失值的补插,再搜索生成原始等值线,然后进行磨光的方法;而对于散乱原始数据点的数据,则分别采用了反距离插值、普通克里金法以及多面函数法三种不同的方式分别进行数据加密处理,再生成等值线的方法.最后将此控件用于渔场环境制图的开发,并对其实现效果进行了比较.     

中尺度不规则矢量海洋涡旋提取

目的 西北太平洋是我国远洋渔船从事大规模商业性捕捞的重要作业海域,也是中尺度涡的活跃区域,因此中尺度涡的提取方法研究对渔场分析有十分重要的意义。传统的研究方法多依赖栅格数据进行涡旋提取,并用标准圆形来拟合涡旋,难以提取涡旋的多核结构,本研究对此进行了改进。方法 利用海表面高度异常数据,充分考虑海洋涡旋形状多样性以及矢量数据结构的优点,结合过去研究中的涡旋约束条件,基于无阈值的闭合等值线法,确定涡旋边界和中心,实现对西北太平洋黑潮延伸区的不规则矢量涡旋的提取。结果 由于原始的海表面高度异常栅格数据图最接近海洋中涡旋实际存在的形状和位置,因此分别以1997年6月1日、2000年6月1日、2003年6月1日、2006年6月1日、2009年6月1日、2015年6月1日的涡旋提取结果为例与同一时间同一研究区域内原始海表面高度异常数据栅格图以及传统研究方法中标准圆形的涡旋提取结果进行比较。选取1994年6月1日的提取结果为例,同等比例放大同一位置涡旋,计算重叠率,重叠率的最大值为89%,最小值为22%,平均重叠率为65%。结果表明,本文的提取结果更接近海洋中涡旋的实际形状和位置,且精度更高。结论 本文基于海洋卫星高度计的涡旋提取方法,充分考虑了海洋涡旋形状不规则的特点,综合了矢量数据结构的优点,更符合海洋中涡旋的实际形状和位置,比传统方法得到的结果具有更高的准确性和易用性,适用于涡旋与渔场关系的研究。     

基于MTSAT卫星的我国渔业作业海区渔海况速报

卫星遥感能及时准确地掌握包括海表温度(SST)在内的渔场环境,是现代海洋渔业发展的重要技术支撑.利用静止气象卫星来观测海表温度有许多优点,目前我国静止气象卫星的应用研究主要集中在气象领域,而对渔业应用领域的研究和关注较少.针对MTSAT卫星进行海表温度反演,利用卫星所获取的影像资料提取我国主要渔业作业海区的海表温度资料,在此基础上推演底层海温.运行结果表明利用MTSAT计算的海表温度能反映海洋基本的温度场分布状况与暖寒流系的强弱产生流隔区位置情况,可以为我国海洋渔业的发展提供有效的技术支持和信患服务.     

保留结构细节的遥感海表温度图像的采样与重构

为了用较小的数据量重构出保留细节结构的高分辨率海表温度（SST）图像,对海表温度脊线和谷线、温度梯度脊线以及残差图像脊线进行采样,与陆地边界以及矩形域的边缘一起作为边界条件,利用Laplace方程的9点差分形式,对海域中所有的结点迭代计算,重构出海表温度场。选取了2012年5月份东海以及西太平洋海域的MODIS 三级产品的月平均海表温度进行了采样与重构试验,结果表明,复原图像与原图像误差最大绝对值为0.3960℃ ,回放等值线与原等值线叠合吻合较好,说明该方法进行海表温度场重构具有可行性。     

外部压力法（EPM）的二值图像骨架提取

提出了基于边界外部压力的二值图像结构化骨架提取方法。先标记出二值图像的边界,判断各个边界点的受力情况,通过三个条件判断各个边界点是否为骨架单元。迭代这一过程,直到没有新的骨架单元产生,即得到初步的骨架结构。通过对骨架中3×3区域内骨架形状分析,对骨架中的冗赘单元进行查找并删除。将该方法得到的骨架结构图与软件Matlab 6.5骨架提取函数（Bwmorph）得到的骨架结构进行了比较,表明用该方法得到的结果比Matlab 6.5中得到的骨架线条更平滑,而且细小分枝更少。将该方法应用到海表温度锋面的提取上,结果显示锋面位置与结构准确,说明利用该方法进行骨架提取是可行的。