海面风场是海洋环境的重要参量,对洋流、海洋气象和气候环境的分析与预测起到至关重要的作用。为评估卫星遥感海洋风场产品的精度,了解产品的误差分布,采用卫星遥感技术与海洋浮标测量数据相结合的方法,对卫星遥感的海面风场反演产品进行真实性检验。选取2013—2022年的美国国家资料浮标中心等4个浮标列阵的浮标数据,经数据处理、时空匹配后,选取平均偏差、均方根误差和相关系数等指标对欧洲气象卫星组织(EUMETSAT)的MetOp系列气象卫星高级散射计(advanced scatterometer,ASCAT)数据反演风场的质量进行评估。统计结果表明,卫星反演风场与海洋浮标测量的风速、风向之间的相关系数分别为0.929、0.867,风速标准差0.889 m/s,风向标准差约22.168°。经过对比分析,美国国家资料浮标中心站点处的风速风向标准差相对稳定。基于海洋浮标数据的卫星风场真实性检验研究,可为评估卫星遥感反演风场的精度,驱动卫星载荷设计与反演算法的迭代升级,提升气象预报、气候研究、海洋工程和灾害预警的准确性。
海洋碳通量在全球碳循环中扮演着至关重要的角色,对气候变化的研究和预测具有重要意义。随着遥感技术的快速发展,激光遥感因其高空间分辨率、高精度和实时监测能力,逐渐成为海洋碳通量研究中的重要工具。该文综述了海洋昼夜碳通量激光遥感的研究进展,主要包括激光遥感技术在海洋碳通量监测中的应用原理、发展现状以及面临的挑战,并展望了未来该领域的发展趋势。
掌握近海海洋养殖规模及其分布变化有利于近海区域养殖管理、规划与生态保护。基于遥感手段,利用哨兵二号A/B(Sentinel-2A/2B)卫星影像数据,通过U-Net深度学习模型自动提取,并结合人机交互修正,准确获取了2016—2024年黑泥湾海带筏架养殖区的空间分布。分析结果表明:近9年来,黑泥湾海带养殖区面积呈现“技术驱动扩张—政策调控收缩—适应性波动”三阶段演变,空间分布呈现“南北集聚—中部管控”的稳定格局。研究揭示了黑泥湾筏式海带养殖区在技术革新、政策调控与自然条件耦合作用下的时空演变特征,为具有相似养殖模式与环境特征的海湾养殖区的养殖规划、动态调整与生态管理决策优化提供了科学依据。
利用地表水与海洋地形卫星(SWOT)的L2级低速率专家级数据,采用格网法计算交叉点位置,定量分析了自交叉点不符值大小,并通过定量分析探索了交叉点时间差、交叉点距离、离海岸距离、纬度等因素对不符值的影响。结果表明,大多数区域的不符值集中在-0.2~0.2 m之间,数据一致性较好,但在特定区域出现较大的不符值。进一步分析发现,交叉点之间的距离对不符值影响较小,靠近海岸线的不符值较为离散,随着距离海岸线的增加不符值逐渐减小并趋于稳定;在高纬度区域,不符值也有所减小,时间差对不符值的影响则表现出一定的离散性,而在一定范围内(2 km),交叉点之间的距离对交叉点不符值影响不大。研究结论为改进SWOT卫星测高数据的精度和可靠性提供了科学依据。
水质作为支撑人类社会可持续发展的关键自然资源,其监测与评估对于水环境保护和生态平衡的维护至关重要。遥感技术,凭借其远距离探测的特性,展现出快速、高效、广覆盖及高精度的技术优势,尤其适用于大范围、动态的水环境监测。近年来,我国在遥感卫星技术领域取得了显著进展,国产高分卫星系列的成功部署与高质量数据的持续产出,为水质监测领域带来了新的机遇。系统性地梳理并归纳了国产高分卫星系列数据在水质监测中的应用现状,特别是关键水质参数的遥感反演技术,并提出了未来研究的方向,包括多源数据融合技术、算法与模型的优化以及理论模型的研究,可为今后国产卫星水质监测的发展和研究提供参考。
悬浮泥沙质量浓度是衡量河口水环境质量的重要指标,能够影响水体透明度、浑浊度、近岸海域生态环境及岸线稳定性。基于Google Earth Engine遥感云计算平台对1984—2024年黄河口及其邻近海域的悬浮泥沙质量浓度进行数据统计,探讨其时空分布及变化趋势,并分析其演化过程的主要驱动因子。研究表明:41年间,研究区悬沙浓度总体呈下降趋势,低悬沙浓度水体的比例逐渐增加,高值区逐渐向近岸集中,主要呈现于渤海湾南部和莱州湾西南沿岸,表现出条带状分布特征;通过Theil-Sen Median斜率估计和Mann-Kendall趋势分析,得到清坝水道与人工出汊悬浮泥沙质量浓度显著增加,清水沟道悬浮泥沙质量浓度显著减少,渤海湾和莱州湾总体呈微上升趋势;人为影响后的黄河口悬沙质量浓度表现出显著变化,每次改道后,原河口质量高浓度区萎缩,改道后的河口高质量浓度区向近海扩展。
水下三维成像激光雷达在海洋资源开发中具有重要作用,但现有系统普遍存在体积庞大、功耗高等问题。基于此提出一种基于光子计数技术的小型化解决方案,采用单点测距与二维扫描结合的三维成像方案,研发紧凑型水下光子计数三维成像激光雷达。通过优化光路与机械设计,研制出直径 165 mm、长 340 mm 的小型化系统,显著提升便携性与水下适应性;基于现场可编程门阵列(FPGA)设计双轴同步扫描控制方法,实现纳秒级扫描精度,确保发射脉冲与被测目标点精准匹配。在实验室水槽验证了系统具有明显优于3.1个衰减长度的探测能力。利用该系统对推进器模型进行水下三维成像,验证了系统具有厘米级的测距精度,其兼容性强,可集成于多种水下移动平台,在海底地形测绘、水下文化遗产探测、水下目标识别等领域具有应用潜力和发展前景。
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