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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2021,(1)
卫星水色遥感是研究北冰洋海洋生态系统及其气候变化响应的重要技术手段。本文从北冰洋卫星水色遥感产品的时空覆盖及其制约因素分析入手,通过剖析北冰洋遥感反射率、叶绿素a浓度、初级生产力等卫星关键水色产品的定量化水平及不确定性来源,凝练了未来需突破的若干关键技术。(1)7～8月是一年之中北冰洋卫星水色遥感产品空间覆盖率最高的时段(约为56%～62%),而每年10月至来年3月则不足20%,海冰覆盖(9月影响最小)、云雾干扰(4～8月影响最为严重)、低光照(9月至来年3月影响最为严重)是主要的制约因素,多星融合可在一定程度上提高水色产品的空间覆盖率。(2)4～6月是北冰洋卫星遥感反射率产品精度最高的时段,高质量数据的占比可达82%,其次为1～3月和7～9月(75%),10～12月最低(57%);基于半分析算法的溶解有机物浓度卫星遥感反演精度较高(误差约为12%),而卫星标准叶绿素a浓度产品则存在低值区高估、高值区低估的问题(相对误差为82%～112%);初级生产力遥感产品存在明显不确定性,叶绿素a浓度及其垂向分布、藻类光合作用参数等是主要的不确定性来源。(3)提升北冰洋水色遥感观测能力需突破以下关键科学技术问题:(1)高纬度海域卫星水色遥感资料的高精度处理方法;(2)基于北冰洋水体光学特性的高精度区域性水色反演模型;(3)多星协同的北冰洋水色观测技术;(4)协同卫星遥感与无人移动观测的北冰洋环境监测技术;(5)北冰洋海洋光学性质的参数化模型构建。 相似文献
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卫星遥感观测是研究海洋环境变化的一种重要方法,但由于观测周期和天气影响等原因,观测数据经常存在一定的缺失,这使得遥感数据在海洋环境连续变化的应用研究中受到一定的限制.为解决此问题,本文采用了经验正交函数分解插值方法(DINEOF)重建缺失的遥感观测数据.首先,基于Sea Wi FS(1998年1月至2010年12月)、MODIS-Aqua(2002年7月至2014年12月)和MODIS-Terra(2000年2月至2014年12月)三级叶绿素a月平均数据产品,按像素点平均的方法组合成原始资料集;其次,利用DINEOF方法重构该资料集的缺失部分,从而得到完整的1998~2014年台湾海峡及邻近海域叶绿素a浓度的月平均数据集;再通过分析重构影像与原始资料的时空误差和验证重构影像的时空变化特征等方法,评价了所用算法和重构数据集的合理性.结果表明:基于遥感组合数据,采用DINEOF方法重构的叶绿素a遥感影像,能够有效地反映研究海域叶绿素a浓度的时空变化规律.研究还表明,该方法操作简便,无需先验信息,且重构精度高,能有效重构大面积缺失的影像数据资料,为探索海洋环境和生态的长期变化规律提供了较好的基础. 相似文献
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叶绿素a作为最重要的水质参数之一,是评价水体富营养化和初级生产力状况的主要因素。我国海洋一号C（HY-1C）卫星海岸带成像仪（CZI）具有高时空分辨率的观测优势。本文基于东海和南海现场实测数据建立了HY-1C卫星CZI叶绿素a浓度反演模型并在实测水域进行反演,与MODIS叶绿素a浓度反演产品进行了对比验证,应用CZI叶绿素a浓度模型在珠江口、长江口、渤海湾水域进行了叶绿素a浓度反演示例试验。结果表明,叶绿素a浓度模型估算浓度与实测浓度相关系数为0.774 3,平均相对误差为24.58%,利用实测叶绿素a浓度对模型进行精度验证,相关系数达到0.993 9,平均相对误差为18.49%。模型在实测水域反演得到的叶绿素a浓度分布与MODIS叶绿素a浓度产品分布大体一致。在珠江口水域反演得到叶绿素a浓度空间分布为由西北向东南逐级递减,峰值出现在珠江口西沿岸。在长江口、渤海湾反演叶绿素a浓度空间分布均符合地理实情。研究表明HY-1C卫星CZI数据可应用于中国近海水色定量化研究。 相似文献
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南海西北部夏季叶绿素a浓度的分布特征及其对海洋环境的响应 总被引：8，自引：0，他引：8
南海生态动力学过程复杂,尤其是夏季,在东南季风的影响下,南海西部的上升流、西北部东北向的离岸流对该海区乃至整个南海生态动力学过程都有重要的影响。根据1999—2003年的SeaW-iFS卫星遥感叶绿素a浓度数据,结合2004年在南海北部海洋观测航次实测的叶绿素a浓度数据,分析了南海西北部夏季叶绿素a的分布特征;同时根据海表温度、风场、海面高度等卫星遥感历史资料,探讨了叶绿素a浓度的分布及其对环境因子的响应。结果表明,南海西北部夏季(6—8月)叶绿素a浓度的分布有显著的空间变化:在西部半径达500km低温、强风的半圆形海域范围叶绿素a浓度较高(>0.15mg.m-3),其中位于越南金兰湾东北部有一叶绿素a浓度更高的激流形带(>0.2mg.m-3);而在南海东北部夏季(6—8月)叶绿素a浓度明显偏低(<0.12mg.m-3)。叶绿素a的这种空间分布特征同季风等海洋环境因素之间有密切的关系。对比实测叶绿素a浓度显示,遥感叶绿素a浓度同实测叶绿素a浓度有很好的一致性。 相似文献
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南海叶绿素a浓度垂直分布的统计估算 总被引：2，自引：0，他引：2
分析整理了1993—2006年近10 a南海北部海域、南沙海域和南海其他海域的叶绿素a浓度历史航次调查资料,基于前人提出的全球叶绿素浓度垂直分布的统计分析模式,根据南海表层叶绿素a浓度大小的不同分级,对南海叶绿素a浓度进行了参数化处理,拟合估算了南海各水层剖面的叶绿素a浓度分布值,并结合不同海区的环境特征,分析了南海叶绿素a浓度垂直分布与其海水物理环境的关系。初步分析结果表明,叶绿素a浓度随深度垂直变化的拟合曲线呈一定倾斜的正态分布特征,当表层叶绿素a浓度较低时,作为南海深水海盆区的代表,拟合值更接近实测平均值的分布,叶绿素a浓度高值集中在次表层剖面上;当表层叶绿素a浓度较高时,作为近岸区和河口区的代表,高值多集中在表层海水,拟合误差偏大。该统计估算模式对于揭示南海叶绿素a浓度垂直分布结构进行了有益的尝试,为发展适合不同海区特点的模式以及校正参数奠定了基础。利用该模式与海洋水色卫星遥感数据有效结合,将对南海叶绿素a浓度时空分布格局的研究具有重要的意义。 相似文献
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南海北部水体叶绿素a浓度反演的生物光学模型 总被引：2，自引：0，他引：2
利用2003年至2005年秋季在南海多个航次的现场观测数据,研究了南海北部海区遥感反射率的变化,并分析了用于全球海洋叶绿素a浓度反演的OC2和OC4模型在本海区的适用性。结果表明,在南海北部海域,OC2和OC4模型高估了叶绿素a浓度,高估范围一般约在80%—200%之间,其中最高可达640%,即OC2和OC4模型并不适用于南海海域。在此基础上,根据现场实测的表观光学数据,利用遥感反射率比值(Rrs(433)/Rrs(555))与叶绿素a浓度的关系建立了两套能够精确反演南海北部海域叶绿素a浓度的本地化经验算法———算法1和算法2,并利用其对南海北部海域的叶绿素a浓度进行反演。结果表明,由本地化模型反演得到的叶绿素a浓度与实测的叶绿素a浓度具有较好的相关关系,其平均相对偏差分别为51%和53%,相关系数为0.75。 相似文献
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本文结合2019年四个季节渤海叶绿素a浓度的现场观测数据和卫星遥感资料,系统分析了渤海叶绿素a的时空分布规律及其影响因素。调查结果显示,2019年渤海春、夏、秋、冬季节叶绿素a浓度范围分别为0.4～6.8、0.5～14.9、0.2～6.5和0.4～0.9μg/L,平均浓度分别为(1.6±1.2)、(3.0±4.2)、(1.0±0.8)和(0.6±0.2)μg/L,叶绿素a浓度的季节分布规律为夏季>春季>秋季>冬季。四个季节近岸叶绿素a浓度明显高于远岸;夏季层化现象明显,表层叶绿素a浓度明显高于中、底层,春、秋、冬季节垂直混合均匀。冬季温度是浮游植物生长的主要影响因素,夏、秋季节浮游植物生长受沿岸河流营养盐输入影响显著,尤其是夏季,受黄河水沙调控影响,黄河月径流量峰值由以往的秋季提前至夏季,使得夏季营养盐得以补充,进而导致叶绿素a浓度显著增加,渤海叶绿素a峰值发生的季节总体上由以往的春、秋季转变为春、夏季。研究结果揭示了渤海叶绿素a的时空变化特征,为深入认识渤海生态系统的结构和功能提供了数据基础。 相似文献
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珠江河口混浊高产水域叶绿素a浓度的遥感估算模型 总被引：2，自引：0，他引：2
近年来为提高混浊高产水体叶绿素a浓度的估算精度,Gitelson等提出了一种基于红与近红外3个波段遥感反射率的概念模型.文章基于2004年的实测数据,检验该概念模型在珠江河口水域的适用性,估算该概念模型以及它的特殊形式--两波段模型对应的光谱位置,在此基础上构建利用卫星数据提取珠江河口水域叶绿素a浓度的遥感估算模型.结果表明,珠江河口混浊高产水域叶绿素a浓度与三波段模型和两波段模型均有很强的线性相关性,相关系数分别达到0.91与0.88.构建的三波段模型和两波段模型估算的叶绿素a浓度与实测叶绿素a浓度的均方根差(RMSE)分别为5.82mg·m-3和6.53mg·m-3,精度高于其他常用算法.根据MERIS的波段设置构建的三波段模型估算的叶绿素a浓度与实测叶绿素a浓度的RMSE为6.47mg·m-3,显示了良好的应用潜力. 相似文献
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水体中叶绿素a的含量是研究浮游植物生物量、初级生产力的重要指标，因此对于河口海湾区域叶绿素a的长期监测具有重要的生态学意义。借助遥感技术能够获取长时序大范围观测数据的特点，本文利用1986-2015年的Landsat TM/ETM+影像，通过构建基于实测数据的定量反演模型，得到了30年来胶州湾海域秋季叶绿素a浓度的分布情况:叶绿素a浓度的空间分布规律稳定，呈现西北高东南低的特点，叶绿素a浓度均值呈波动略有上升的趋势。本文利用遥感反演的胶州湾海表面温度及胶州湾流域的土地利用分类和景观格局指数，从自然因素和人为因素两方面对胶州湾叶绿素a浓度时空分布的影响因素进行分析，发现胶州湾秋季叶绿素a浓度与海表面温度密切相关，并且受到近海养殖区破碎化程度、修建大型人工设施等人为因素的影响。 相似文献
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珠江口水体叶绿素荧光特性研究 总被引：3，自引：0，他引：3
利用2003年1月和2004年1月珠江口实测的遥感反射率和叶绿素浓度,建立了基于实测1nm带宽及其模拟MERIS遥感反射率数据的叶绿素荧光特征与叶绿素浓度之间的拟合关系。基于实测1nm带宽遥感反射率光谱,叶绿素荧光峰的位置和高度分别与叶绿素浓度之间存在良好的线性关系和指数关系;基于模拟MERIS遥感反射率数据,叶绿素荧光峰的高度与叶绿素浓度之间存在良好的线性关系,叶绿素荧光峰位置与叶绿素浓度之间不存在明显的相关关系,但可作为叶绿素浓度数量级的有效探针。利用2006年5月和8月的珠江口实测遥感反射率和叶绿素浓度对拟合结果进行了检验,结果表明其精度较高,说明叶绿素荧光特征在探测叶绿素浓度时效果良好且MERIS数据在近岸二类水体叶绿素浓度反演、水质监测等方面有着良好的应用前景。 相似文献
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叶绿素荧光遥感算法为探测近岸海域二类水体叶绿素浓度开辟了新途径．基于大连湾及邻近海域的实测数据,本文研究了海水叶绿素浓度的荧光遥感算法．结果表明：随着海水叶绿素质量浓度的增高,荧光峰出现显著的红移现象,叶绿素质量浓度与荧光峰波长存在着正相关关系．此外,基于MODIS、MERIS及GLI传感器荧光波段建立的荧光基线高度算法较差,不适用于该研究海域．选择680、685、690、695、700、705nm作为荧光峰波长建立的荧光基线高度算法,随着选定波长的增大,该算法拟合的相关性逐渐增高,最大相关系数（R2）可达0．91;而以实测荧光峰波长建立的荧光基线高度算法最佳,乘幂函数拟合优于线性拟合,拟合方程为P（chl）=3．167×10^5 FLH^1.45（R2=0．93）．本研究为新一代海洋水色卫星传感器的开发、建造提供了科学依据,并为已有高光谱传感器在叶绿素荧光遥感反演方面的应用打下了基础． 相似文献
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Electrical conductivity measurements provide useful geotechnical information, particularly porosity data, and are well suited
for use in conjunction with acoustic profiling techniques. A proposed conductivity measurement system for surveying the seabed
is characterized by a towed inductive multifrequency probe operating underwater. It is integrated with a shipboard data acquisition
and processing system. 相似文献
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V. V. Saprygin S. V. Berdnikov V. V. Kulygin L. V. Dashkevich L. M. Mestetskiy 《Oceanology》2018,58(5):689-699
The chlorophyll a concentration (Cchl a) in the Sea of Azov is estimated by the two-band NIR-red algorithm [34] from MERIS images for 2002–2012. The sea-truth spectrophotometric measurements and MERIS remote estimates of Cchl a are compared. The monthly average Cchl a values are mapped from MERIS data for its lifetime for the first time. The features of the spatiotemporal distribution of Cchl a are ascertained. Differences between the seasonal dynamics of Cchl a in the Sea of Azov according to the literature data and the dynamics derived from MERIS data are found, namely: the summer–autumn phytoplankton growth period is longer than the spring period and is characterized by higher Cchl a values throughout the water area. 相似文献
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本文基于Aqua/MODIS、Terra/MODIS和Envisat/MERIS多源卫星叶绿素a浓度产品,研究了客观分析融合方法,制作了西北太平洋海域(0°~50°N,100°~150°E)叶绿素a浓度融合产品,并从有效数据空间覆盖率和产品精度两个方面对融合方法进行了评价。与单传感器以及欧洲太空局发布的GSM模型业务化融合产品相比,客观分析融合产品空间覆盖率明显提高;与收集的2002-2012年间叶绿素a浓度实测数据比较,GSM模型业务化融合产品的匹配数据点为578个,偏差为-0.20 mg/m3,均方根误差为0.37 mg/m3,客观分析法融合产品的匹配数据点为1432个,偏差为-0.21 mg/m3,均方根误差为0.36 mg/m3。结果表明:本文研究的客观分析融合方法在保证融合产品精度的同时可显著提高产品的空间覆盖率,在海洋水色融合应用前景广阔。 相似文献
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利用SeaDAS从SeaWiFS卫星数据反演中国东海叶绿素浓度 总被引：1，自引：0，他引：1
卫星海洋遥感反演海中叶绿素浓度,对海洋初级生产力估算及赤潮预报均有重要意义.本文介绍了SeaWiFS卫星传感器业务化算法OC4,利用SeaDAS软件反演中国东海叶绿素浓度,并与东海同步现场数据进行验证.结果表明:利用SeaDAS方法计算的东海叶绿素含量与实测含量之间具有较好的相关性,但总体上计算值要高于实际测量值;东海叶绿素含量具有分带性,河口、近岸海域高,中陆架次之,外陆架最低,这种发育特点与该海域的陆源营养盐输入、海洋动力系统有着显著的关系. 相似文献
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《Oceanic Engineering, IEEE Journal of》2009,34(1):51-62
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A hydrodynamic model of a two-part underwater manoeuvrable towed system is proposed in which a depressor is equipped with active horizontal and vertical control surfaces, and a towed vehicle is attached to the lower end of a primary cable. In such a system the towed vehicle can be manoeuvred in both vertical and horizontal planes when it is towed at a certain velocity and the coupling effect of excitations at the upper end of the primary cable and disturbances of control manipulations to the towed vehicle can be reduced. In the model the hydrodynamic behavior of an underwater vehicle is described by the six-degrees-of-freedom equations of motion for submarine simulations. The added masses of an underwater vehicle are obtained from the three-dimensional potential theory. The control surface forces of the vehicle are determined by the wing theory. The results indicate that with relative simple control measures a two-part underwater manoeuvrable towed system enables the towed vehicle to travel in a wide range with a stable attitude. The method in this model gives an effective numerical approach for determining hydrodynamic characteristics of an underwater vehicle especially when little or no experimental data are available or when costs prohibit doing experiments for determining these data. 相似文献