绿潮卫星遥感监测技术应用研究

高分四号卫星在近海悬浮物和绿潮灾害监测中的应用崔廷伟;丁静;徐彭梅;张杰【摘要】针对我国发射的全球首颗高分辨率(50m)静止轨道光学卫星高分四号(GF-4),本文开展了GF-4卫星数据在近海悬浮物浓度和绿潮定量遥感监测中的应用研究,并与准同步的静止轨道水色成像仪(GOCI)监测结果进行了对比分析.研究发现,在悬浮物浓度定量遥感反演方面,宽波段的GF-4卫星与窄波段的GOCI具有大体相当的能力;在绿潮面积的精细化定量提取方面,高空间分辨率的GF-4卫星数据占优.【期刊名称】《卫星应用》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】4页(P43-46)【关键词】高分四号;悬浮物;绿潮;海岸带【作者】崔廷伟;丁静;徐彭梅;张杰【作者单位】国家海洋局第一海洋研究所;国家卫星海洋应用中心;北京空间机电研究所;国家海洋局第一海洋研究所【正文语种】中文卫星遥感以其大范围、同步、快速的技术优势，成为海洋监测的重要技术手段。

传统的极轨卫星，每1—2天进行一次地表重复覆盖，对于日变化不显著的开阔大洋水体来说，可基本满足监测需求，但对于具有显著时变特性（甚至是小时级）的近岸海域环境监测以及海上突发事件的应急响应需求来说，极轨卫星的时间分辨能力无法满足这一高频变化的监测需求。

2010年韩国发射的COMS卫星搭载了世界首个GOCI，使得对海洋日变化的卫星遥感监测成为可能。

GOCI提供了一小时一景、一天8景的水色遥感图像，空间分辨率500m，8个窄的高灵敏度大动态范围水色波段，在悬浮物、赤潮、绿潮、海表流场等的逐时变化信息提取中得到了广泛应用，展示了静止轨道光学遥感技术在海洋监测中的应用潜力，在此背景下美、欧也在积极推进各自的静止轨道海洋光学卫星计划，可以预见的是静止轨道海洋光学遥感技术将成为新的方向[1]。

2015年12月，针对防灾减灾需求，我国发射了高分辨率静止轨道光学卫星高分四号（GF-4），其空间分辨率为50m，在可见光—近红外波段范围内拥有全色和蓝、绿、红、近红外5个波段，2景图像的最短成像时间差仅为20s，在海洋的高频变化监测方面具有巨大潜力[2， 3]。

海洋环境遥感监测与应用研究随着人类经济社会的发展和海洋资源的广泛利用，海洋环境的监测与保护已经成为当今世界面临的重要问题之一。

对海洋环境进行监测可以帮助我们了解海洋的动态变化、生态系统健康状况、海洋污染情况等，为科学管理和保护海洋提供可靠的依据。

而遥感技术作为一种高效便捷的监测手段，被广泛应用于海洋环境监测与研究中。

海洋环境遥感监测是利用各种传感器（如卫星、飞机等）获取海洋环境信息的技术手段。

通过对海洋表面的电磁波进行观测和分析，可以获取到海洋水质、水温、海洋表面风速和波高等多个参数。

这些参数对于了解海洋环境的时空变化、察觉异常事件、评估生态系统健康以及预测气候变化等方面具有重要意义。

海洋环境遥感监测的研究包括但不限于以下几个方面。

首先，海洋水质监测是海洋环境遥感监测的重要内容之一。

海洋水质评估是决定海洋底栖生物分布和环境质量的关键因素之一。

利用遥感技术，我们可以获取到海洋表面水体的透明度、悬浮物浓度、叶绿素浓度等水质参数，从而对海洋水质进行定量评估和污染状况监测。

其次，海洋温度监测是海洋环境遥感监测的重要内容之一。

海洋温度是影响海洋生物分布和生态系统活动的重要因素。

通过遥感技术获取到的海洋温度数据可以帮助我们了解海洋热环境对海洋生态系统的影响，识别海洋环境中潜在的温度异常事件。

此外，海洋风速和波高监测也是海洋环境遥感监测的重要领域。

海洋风速是风能利用、海洋生物行为、溢油事故响应等应用领域的重要参考数据。

通过遥感获取到的海洋表面风速和波高数据可以提供给海事部门、气象部门和海洋能源开发者等相关部门和企事业单位作为决策参考。

最后，海洋环境遥感监测的应用研究包括了海洋生态系统的研究和预测、海岸带变化的监测和评估、海洋污染事件的监测等。

通过遥感技术，我们可以对海洋中的生物多样性、生态系统健康状况等进行监测和评估，帮助保护珊瑚礁、海草床等重要的生态系统。

总之，海洋环境遥感监测与应用研究是一门综合性强、应用广泛的学科。

遥感技术在海洋资源开发中的应用海洋，这个占据了地球表面约71%的广阔领域，蕴藏着丰富的资源，如矿产、生物、能源等。

然而，海洋环境复杂多变，要对其进行有效的开发和利用并非易事。

在这样的背景下，遥感技术应运而生，成为了探索海洋资源的重要手段。

遥感技术，简单来说，就是不直接接触目标物体，通过传感器接收来自目标物体的电磁波信息，并对其进行分析和处理，从而获取有关目标物体的特征和性质的技术。

在海洋资源开发中，遥感技术发挥着不可或缺的作用。

首先，遥感技术在海洋矿产资源的探测方面表现出色。

海底蕴藏着各种矿产资源，如石油、天然气、锰结核、多金属硫化物等。

通过卫星遥感，可以获取大面积海域的地质构造和地形地貌信息，从而为寻找潜在的矿产资源提供线索。

例如，利用合成孔径雷达（SAR）可以探测到海底的断层和褶皱等构造，这些构造往往与油气藏的形成和分布有关。

同时，高光谱遥感能够识别出海底岩石和沉积物中的矿物质成分，帮助确定矿产资源的类型和分布范围。

其次，遥感技术在海洋生物资源的监测中也具有重要意义。

海洋中的鱼类、贝类、藻类等生物资源是人类重要的食物来源和经济资源。

通过遥感技术，可以监测海洋的水温、盐度、叶绿素浓度等环境参数，从而了解海洋生态系统的状况和变化趋势。

例如，利用海洋水色遥感可以获取叶绿素浓度的分布信息，叶绿素浓度的高低反映了浮游植物的生物量，而浮游植物是海洋食物链的基础，其分布情况可以间接反映鱼类等生物资源的分布和数量变化。

此外，遥感技术还可以监测海洋中的赤潮、绿潮等生态灾害，及时采取措施保护海洋生物资源。

再者，遥感技术在海洋能源资源的开发中也发挥着重要作用。

海洋能源主要包括潮汐能、波浪能、海流能等可再生能源。

通过遥感技术，可以对海洋的潮流、波浪等动力特征进行监测和分析，为海洋能源的开发和利用提供基础数据。

例如，利用雷达高度计可以测量海平面高度的变化，从而推算出潮流的速度和方向；利用微波散射计可以测量海面风场，为波浪能的评估提供依据。

浅析绿潮卫星影像信息提取方法精细化研究的必要作者：辛蕾王宁钟山来源：《科技视界》 2013年第30期辛蕾1,2 王宁2 钟山2（1.中国海洋大学，山东青岛 266071；2.国家海洋局北海预报中心，山东青岛 266061）【摘要】自2008年奥帆赛在青岛近海举办以来，一种海洋灾害渐入人们视野——绿潮。

恰逢旅游季节登陆青岛沿岸的绿潮给当地政府带来了一定的经济损失，打捞处置沿海绿潮已成为当地政府每年常态化工作。

现如今，绿潮的业务化监测主要通过卫星遥感数据提取绿潮信息，而精细化监测将为当地政府打捞处置绿潮，配置人力、物力提供了更为可靠的参考数据。

本文从两类常用的卫星数据影像特点以及数据源的选择局限简单分析了绿潮卫星影像信息提取方法精细化研究的必要性。

【关键词】绿潮卫星；影像信息；提取方法绿潮是在一定的环境条件下，海水中某些大型藻类（如浒苔）爆发性增殖或高度聚集而造成的一种有害生态现象。

绿潮一般发生在春夏两季，大多数在夏季高温期结束。

在整个世界范围内，近四十年来，亚洲、欧洲、北美洲和澳大利亚都曾出现过绿潮爆发的情况，而在我国，从2007年起，北起大连、南到三亚的多处近岸海域都发生了不同规模的绿潮灾害，其中2008年青岛近岸海域发生的大规模绿潮灾害更为世界罕见。

基于船舶走航的传统绿潮监测方法耗时、费力，而卫星遥感技术可以快速有效地获取绿潮信息，其大尺度、多空间分辨率、多光谱、快速和动态的观测能力，具有传统方法不可替代的优势。

而在多种卫星遥感手段中，光学卫星遥感为大范围绿潮监测提供了最可靠的保障，在绿潮发生的起源、空间分布、时间过程、规模和迁移路线的监测方面发挥了重大作用。

在绿潮卫星遥感业务化监测中，MODIS（中分辨率成像光谱仪）数据和HJ-1 CCD数据是最常用的光学卫星数据，然而通过对同一时间的MODIS影像和HJ-1 CCD影像比较发现，同一区域的绿潮影像不同，而提取面积也有较大差别。

图1MODIS影像的拍摄时间是2012年5月21日上午10时45分，HJ-1 CCD影像的拍摄时间是2012年5月21日上午10时36分，二者几乎同步拍摄，绿潮的形态等变化可忽略。

海洋环境遥感监测技术的研究与应用随着工业化进程的不断加速和人口的不断增长，全球各种海洋环境问题日益突显。

这包括海洋污染、海洋生态系统变化、海洋气候变化等，这些问题威胁着全球生态环境稳定和可持续发展。

如何有效地监测和评估海洋环境变化对环境保护和可持续发展至关重要。

海洋环境遥感监测技术在这方面有着广泛的应用，本文将介绍海洋环境遥感监测技术的研究与应用。

一、什么是海洋环境遥感监测技术海洋环境遥感监测技术是通过使用卫星、飞机或其他遥感平台来获取海洋环境信息的一种技术。

使用遥感技术可以极大地扩大数据获取的范围和深度，使得监测和评估更全面和准确。

海洋环境遥感监测技术通常涉及海洋结构、海洋动力学、海洋生态学、水体质量和化学成分等多个方面，并在这些方向给予决策者将采取的行动提供建议。

二、海洋环境遥感监测技术的应用海洋环境遥感监测技术的应用有很多方面，以下是一些主要的应用方向：1. 海洋气候变化海洋是全球气候变化的一个重要因素，包括海水温度、海平面、海冰分布等。

通过使用卫星、飞机或其他遥感平台，可以获得海洋气候变化的许多关键指标，这些指标可以用来预测未来的气候变化并制定相应的政策。

2. 海洋生态系统海洋生态系统是海洋和周围环境之间的相互作用，其包括各种生物和环境要素，如水温、浮游生物、底栖生物、海底结构等。

遥感技术可以很好地监测和评估这些要素的变化，监测海洋生态系统的健康状况。

3. 水体质量水体质量指的是水的物理、化学和微生物特性，包括淡水和海水。

海洋环境遥感监测技术可以帮助监测各种污染物（如石油泄漏和有机酸）以及水体温度、盐度、有机物质和颗粒物质等参数。

三、海洋环境遥感监测技术的优缺点海洋环境遥感监测技术有以下优点：1. 全球覆盖遥感技术可以覆盖全球各个角落，无论是陆地还是海洋。

这使得监测和评估数据可以迅速获得。

2. 高分辨率遥感数据可以提供高分辨率的信息，这意味着可以检测到相对较小的海洋生态结构和其他要素的变化。

遥感数据在海洋资源监测中的应用研究随着科技的不断进步，遥感技术在多个领域的应用日益广泛，其中之一就是海洋资源监测。

利用遥感数据可以获取大量海洋信息，从而为海洋资源的合理利用提供科学依据。

本文将探讨遥感数据在海洋资源监测中的应用，重点关注海洋水质、海洋植被和海洋生物资源的监测。

一、海洋水质监测海洋水质监测主要包括水质参数监测和海水污染监测。

传统的水质监测工作通常需要采集大量的水样进行分析，耗费时间和精力，而遥感技术则可以通过卫星或航空平台获取大量海洋的光谱信息，无需实地采样，大大提高了监测效率。

遥感技术可以通过测量海洋水体的颜色，获取水体质量参数。

例如，利用遥感数据可以获取水体的叶绿素浓度，从而了解海洋生物质量的变化。

这可以帮助科研人员研究海洋生态系统的健康状况，监测水体富营养化和蓝藻水华等问题。

同时，遥感技术还可以监测海洋污染物的分布和扩散。

通过遥感图像，可以清晰地显示出海洋中石油泄漏、漂浮物、漂油等情况，及时进行应急处置，减少环境损失。

二、海洋植被监测海洋植被在海洋生态系统中起着重要的作用，能够提供生境、氧化海洋环境、维持水质稳定。

遥感技术可以通过监测海洋植被的空间分布、覆盖范围和变化情况，深入了解海洋植被的生态系统功能。

这对于制定海洋保护政策和管理方案有着重要意义。

利用遥感技术可以获取海洋植物的光谱特征，通过不同波段的反射率，可以判断植被的类型和水下植被的分布范围。

此外，遥感数据还可以提供遥感植被指数（Vegetation Index）等信息，帮助科研人员了解海洋植被的生长状况和变化趋势。

三、海洋生物资源监测海洋生物资源是海洋中最为重要的资源之一，对于维持海洋生态平衡和人类的生存发展至关重要。

遥感技术可以通过监测海洋生物的空间分布和数量变化，为合理利用和保护海洋生物资源提供科学依据。

利用遥感技术，可以获取海洋生物群落的信息，如浮游植物、浮游动物和底栖生物等。

通过监测这些生物的分布范围和数量变化，可以评估海洋的生物多样性和生态健康状况。

东海预报中心2009年绿潮遥感监视工作报告一、2009年东海绿潮卫星遥感监测工作概述东海预报中心在2009年3月20日开始对绿潮进行卫星遥感早期发现监测，监测频率为每周三次，周一、三、五发出绿潮报告。

在上面这些报告中，3月份有一期报告应为误判，在4月23日发现了有绿潮分布情况得到了证实。

6月，根据绿潮藻类的发展形势，东海预报中心遥感监视绿潮从早期发现阶段转入跟踪监视状态，报告频率从每周三次扩展到每日一次，即每周七次。

报告内容从中心坐标，扩展到分布界限范围、影响面积测算。

在晴空范围较大，条件允许的情况下还计算其覆盖面积。

8月中旬，绿潮面积显著减小，8月20日，根据分局的通知，停止2009年度的东海绿潮卫星监测。

综合2009年东海绿潮卫星遥感监测情况，在实施监测的153天时间内，接收处理用于绿潮监测的各类卫星资料248轨，发送绿潮卫星遥感报告119期，发现有绿潮存在情况的报告计62期。

表1：用于绿潮监测的卫星接收处理资料情况接收卫星名称/接收资料数量NOAA-17NOAA-18 Terra Aqua FY-3A3月9 7 6 3 0 4月21 20 10 5 0 5月15 10 18 4 0 6月13 11 20 10 2 7月 4 6 21 8 1 8月 1 2 17 4 0 合计：248轨63 56 92 34 3图1 2009年东海绿潮卫星遥感监测报告统计（Image Credit:东海预报中心）二、绿潮卫星遥感监测方法的改进和创新东海预报中心根据2008年绿潮监视的经验教训总结，在2009年绿潮监视工作中，重点采用MODIS 250米分辨率数据，以获取关于绿潮的较详尽的观测数据，同时利用ENVI处理软件，以提高资料的定量化处理水平。

在处理技术上比较突出的改进集中在以下三点：1）250米级绿潮彩色合成产品的遥感物理学依据多家遥感机构通过2008年浒苔现场光谱测量均证实，绿潮藻类反射光谱与陆地植被光谱接近。