无线电海洋遥感技术

无线电海洋遥感技术（精选9篇）

无线电海洋遥感技术 第1篇

听讲座《无线电海洋遥感技术》心得

讲座开始后，陈泽宗教授从海洋生态环境、无线电海洋观测原理、雷达监测技术及未来发展趋势等方面进行了讲解。陈教授以自身经历出发，讲述了我国海洋地理环境以及自己去沿海及岛屿的亲身感受。陈教授以海浪灾害给我国造成的巨大经济损失，说明了海洋观测的重要性；在无线电观测的讲解上，陈教授提及不同现场监测设备的造价及原理，分析了国内外不同产品的优劣，进而提出采用远程无线电海洋观测的必要意义。陈教授从1987年开始研究高频地波雷达，陈教授先后3次承担国家863计划课题，研制出了一代又一代的雷达产品。他表示，未来的海洋观测网络将更为全面，覆盖岸边、近海、大洋、极地，实现从海面到海底的立体观测，也将形成由简单要素到多要素综合的集成观测。

海洋覆盖着地球面积的71%，容纳了全球97%的水量，为人类提供了丰富的资源和广阔的活动空间。随着人口的增长和陆地非再生资源的大量消耗，开发利用海洋对人类生存与发展的意义日显重要。所以，必须利用先进的科学技术，全面而深入地认识和了解海洋，指导人们科学合理地开发海洋。在种种情况下，遥感技术应运而生。

海洋遥感技术，主要包括以光、电等信息载体和以声波为信息载体的两大遥感技术。海洋声学遥感技术是探测海洋的一种十分有效的手段。利用声学遥感技术，可以探测海底地形、进行海洋动力现象的观测、进行海底地层剖面探测，以及为潜水器提供导航、避碰、海底轮廓跟踪的信息。海洋遥感技术是海洋环境监测的重要手段。卫星遥感技术的突飞猛进，为人类提供了从空间观测大规模海洋现象的可能性。目前，美国、日本、俄罗斯、中国等国已发射了10多颗专用海洋卫星，为海洋遥感技术提供了坚实的支撑平台。海洋导航技术，主要包括无线电导航定位、惯性导航、卫星导航、水声定位和综合导航等。其中，无线电导航定位系统，包括近程高精度定位系统和中远程导航定位系统。最早的无线电导航定位系统是20世纪初发明的无线电测向系统。20世纪40年代起，人们研制了一系列双曲线无线电导航系统，如美国的“罗兰”和“欧米加”，英国的“台卡”等。卫星导航系统是发展潜力最大的导航系统。1964年，美国退出了世界上第一个卫星导航系统——海洋卫星导航系统，又称子午仪卫星导航系统，开辟了卫星导航的新纪元。

遥感技术是充分利用现有数据和信息资源的最佳途径,是实现海洋资源与环境可持续发展的关键技术和重要手段,在全球变化、资源调查、环境监测与预测中起着其它技术无法替代的作用。同时在维护海洋资源与环境可持续发展的过程中将极大地促进信息科学技术、空间科学技术、环境科学技术和地球科学的发展。随着科学技术的发展,海洋遥感卫星相继升空,海洋探测技术越来越先进,水下地形测量、重力测量仪器不断更新换代,为海洋基础数据获取提供了保障。

无线电海洋遥感技术 第2篇

着重介绍了微波遥感探潜、红外遥感探潜、光学遥感探潜及生物荧光探潜等海洋遥感探潜方法及其探测的基本原理,并简要分析了利用海洋遥感技术进行潜艇探测应该注意的问题.

作 者：韩晶 赵朝方 HAN Jing ZHAO Chao-fang 作者单位：韩晶,HAN Jing(水下测控技术国防科技重点实验室,辽宁,大连,116013)

赵朝方,ZHAO Chao-fang(中国海洋大学,海洋遥感研究所,山东,青岛,266003)

无线电海洋遥感技术 第3篇

当前, 我国海洋灾害频繁发生需要开展应急监测、海洋环境污染需要开展海洋环境综合监测、海洋油气资源开发需要采用新的技术手段, 该项目针对以上问题, 综合利用卫星、航空、地面 (海面) 监测的多源遥感数据, 构建从数据获取、处理、分析到应用服务的天空地海洋遥感应用业务化运行体系, 建立了针对浒苔应急监测、溢油应急监测、渤海湾环境监测、油气勘探的应用技术示范平台, 形成了我国第一个大型的海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统。该系统提升对海洋灾害的应急监测能力, 减少海洋灾害造成的人员和经济损失;提高对海洋环境的综合监测能力, 保护海洋环境;提高开发海洋油气资源的效率, 发展海洋经济。

项目组经过4年多的潜心研究, 全面完成了任务书规定的研究内容, 取得了5项创新性成果:国际首次建立了浒苔灾害天空地 (海) 一体化的应急动态监测技术体系, 及时准确地实现了对浒苔分布面积、密集度、重量估算、态势分析和来源追溯等信息的动态监测;攻克了海洋溢油污染雷达遥感图像分析与综合解译技术, 实现了对溢油区域、溢油来源、溢油量、扩散态势的快速精确监测;攻克了海洋油气资源遥感综合勘查技术, 综合利用雷达卫星遥感、卫星重力、航空磁力数据, 实现了多元信息复合分析和海洋油气资源 (含天然气水合物) 远景勘探靶区圈定及其可信度评估;攻克了便携式集群快速计算技术, 研制了便携式并行计算装置, 研发了航空遥感数据快速处理系统, 解决了无人机平台姿态信息精度不高、海面少 (无) 控制点等复杂问题, 形成野外航空遥感数据综合处理一体化专业装置, 200张、12GB的数据处理时间由4～8个小时加快到7～10分钟;攻克了卫星遥感环境多要素集群计算技术, 突破了基于GPU+CPU、并行计算技术的遥感海量数据业务化应用技术瓶颈, 实现了海上高精度、大范围、覆盖式遥感数据的获取、快速处理、定量反演、专题制图功能, 形成从开始处理数据到产出专题图与评估报告30分钟业务响应的能力。

目前, 海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统已经成功应用于浒苔监测、溢油监测、渤海环境监测等方面, 为保护海洋环境作出了重要贡献。

一是浒苔灾害应急监测。2008年5月中下旬以来, 青岛及周边海域爆发大面积浒苔灾害, 严重影响2008年北京奥运会奥帆赛区的训练和正常比赛, 形势严峻。利用“海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统”, 第一时间确定了浒苔大面积分布和重点区域的精细化分布, 及时准确地提供了奥帆赛警戒水域及周边海域的浒苔分布面积、密集度、重量估算、态势分析、来源追溯等应急动态监测信息, 为浒苔应急处置和奥帆赛、残奥帆赛的成功举办作出了重要贡献。国家海洋局在致中国科学院的感谢信中写到:“贵院遥感应用研究所在浒苔灾害应急工作中钻研出的浒苔遥感信息快速提取算法、处理软件等技术优化及沉淀, 为大型海洋藻类监测的业务化运行, 起到了重要的推动作用。”目前, “海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统”浒苔监测分系统已进入业务化应用, 截至2011年底已经完成了浒苔卫星遥感监测信息快报、浒苔微波遥感监测信息快报、浒苔综合分布图、黄海浒苔变化趋势图等共775期。

二是海洋溢油遥感监测。2008年8月中下旬, 广西北部湾海域发生了严重的海洋石油泄漏污染事故, 造成涠洲岛周边海域大面积溢油污染。“海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统”通过对多期次雷达卫星图像的解译分析, 准确估算了此次污染事故的石油泄漏量, 及时、科学、正确地判定了溢油区域和溢油来源, 分析了溢油漂移的方向和趋势, 为国家海洋局尽快查清污染源起到了关键作用。目前, “海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统”溢油监测分系统已进入业务化应用, 截至2011年底已经完成了大连新港溢油SAR卫星遥感影像图、大连新港溢油微波遥感监测信息快报和蓬莱19-3油田溢油监测快报等共724期。

三是渤海环境污染监测。“海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统”在环渤海区域对入海污染源/污染物总量、水质、岸线和海岸带土地利用状况等进行了监测, 形成了涵盖排污口分布、增养殖分布、大气参数、水色参数、滨海湿地分布、海岸带土地利用分布等共计32种产品, 该系统大大提高了海洋监测信息获取的效率和精度, 有效减少了常规海洋环境监测方法的作业量和劳动强度, 为海洋管理部门带来一定的效益。

四是海洋油气资源勘查。“海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统”开展了珠江口盆地海洋油气资源遥感勘查技术试生产研究, 成功预测出40个远景靶区 (一类远景靶区8个、二类远景靶区13个、三类远景靶区19个) , 并提交了研究区海洋油气资源远景勘探靶区遥感综合预测图 (1/20万) 。

中国科学院遥感应用研究所 (以下简称遥感所) 成立于1979年12月, 其前身是1978年成立的地理所二部。遥感所是我国遥感科学基础研究与综合应用技术的国家级、开放型研究机构。遥感所拥有遥感科学国家重点实验室、国家航天局航天遥感论证中心、国家遥感应用工程技术研究中心、遥感卫星应用国家工程实验室4个国家级科研机构, 同时是国家遥感中心研究发展部;设有18个研究室作为基本创新单元;建有遥感卫星数据接收站、遥感综合试验场、遥感数据网络中心等科研支撑体系;与国家环境保护部、国家海洋局等建立了国家环境保护卫星遥感重点实验室、遥感卫星应用国家工程实验室海洋遥感部等数个联合研究中心。

目前, 遥感所在职职工333人。其中中国科学院院士3人、国际宇航科学院院士2人、欧亚科学院院士2人、研究员及正高级工程技术人员40人、副研究员及高级工程技术人员75人, 共有中国科学院“百人计划”入选者7人、国家海外高层次人才引进计划 (“千人计划”) 入选者1人、国家级“百千万人才”3人。

遥感所已取得了数百项科研成果, 其中90余项获国家级和部级科技成果奖, 如, 防汛遥感应用试验成果获国家一等奖以及水利部科技进步一等奖, 金矿成矿模式找矿方向及找矿选矿技术方法研究获国家科技进步二等奖和中科院科技进步特等奖等。

遥感所积极开展国内外学术交流与科技合作, 与20多个国家和地区建立了良好的合作关系。己开展的在国际上有影响力的合作研究项目包括中美航天飞机雷达遥感、中法遥感定标、中日高光谱精准农业试验等, 为确立我国在国际遥感领域的地位和影响力作出了积极贡献。

遥感所面向国家重大需求, 在防灾减灾、环境保护、农业估产和国土规划等方面为国民经济建设和国防安全做出了重要贡献。未来, 遥感所将坚持以科学发展观为指导, 以创建国际一流的国立研究所为目标, 扎实做好“十二五”规划各项工作, 全面实施“创新2020”, 为全面建设创新型国家再造新的辉煌。

遥感所海洋遥感创新团队在顾行发研究员、邵芸研究员和李紫薇研究员的带领下, 勇于开拓, 锐意创新, 在海洋环境微波与光学遥感监测机理、参数反演与业务化应用领域取得多个突破, 为海洋遥感科学的发展和保护海洋环境作出了重要贡献。

顾行发, 男, 研究员, 博士生导师, 国际宇航科学院院士。现任中国科学院遥感应用研究所所长、国家航天局航天遥感论证中心主任、国家重大科技专项——“高分辨率对地观测系统”应用系统总设计师、全球变化重大科学研究计划 (973) “多尺度气溶胶综合观测和时空分布规律研究”首席科学家、亚洲遥感协会 (AARS) 副秘书长、SPIE对地观测系统会议主席等。自1990年以来, 顾行发已发表了260余篇论文, 其中SCI索引62篇;荣获国家科学技术进步二等奖 (1990) 、海洋工程科学技术一等奖 (2011) 、“十一五”国家科技计划执行突出贡献奖 (2011) 、中华人民共和国人力资源和社会保障部与中国科学院联合授予的“先进工作者”称号 (2010) 等。

邵芸, 女, 研究员, 博士生导师。现任中国科学院遥感应用研究所微波遥感研究室主任、遥感科学国家重点实验室副主任。主持863计划课题、国家科技部科技奥运专项、中科院科技奥运项目等多项课题。共撰写专著6部, 发表论文160余篇, 其中SCI论文21篇。获国家科技进步二等奖 (2010, 排名第二) 、海洋工程科学技术一等奖 (2011) 、北京市科学技术一等奖 (2005) 、中科院自然科学一等奖 (2001) 等;荣获“国家机关优秀共产党员”“中国科学院优秀共产党员”、第29届奥运会“科技奥运先进个人” (2008) 等光荣称号。

无线遥感技术的分析与应用 第4篇

【关键词】无线遥感技术；模块化结构；环境应用

1.遥感技术简介

遥感是指利用飞机，卫星或其它飞行器作运载工具, 以电磁能检测和量度目标性质的一种技术手段。它利用遥感器从空中来探测地面物体性质，并根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物。目前，以广泛应用于监测系统、环境工程等领域，具有相当可观的发展前景。

2.应用实例

遥感技术的应用领域相当广泛，概括为监测和跟踪两大类。其中，涉及工业交通、农业灌溉、商业货物以及环境工程等。

下面具体分析遥感技术在家庭控制的一项新型应用，以及在环境工程领域的典型应用。

2.1家庭自动控制

该系统是通过无线遥感技术控制，对家用电器进行遥控操作，是无线感应技术的切实应用。它具体由三个模块构成：

2.1.1基础站点

家庭钥匙和无线感应器的联系基地，从而保持不间断地传输家中的状况，解析感应器发出的警报和信息，然后把此信息发送给家庭遥控钥匙。

2.1.2家庭遥控钥匙

该钥匙实际是一个遥控器兼显示器，与基础站点相联系。主人持有家庭钥匙，LCD可以显示家中的情况并且补充新的指令到系统。一旦家庭遥控钥匙在基础站点范围之外，它就会流畅地快拍下家中的状态。

2.1.3感应器

网络感应器是家庭心跳系统的中枢，它包括开关感应器、提示感应器等。比如水源感应器可以提示，家中的地下室是不是已经满了，并且还可以控制水源阀门；当你离开家时，感应器会自动发现你不在，并且开始感应家中状态变化，及时通知你。

该系统的使用极其简单，找到一点放置小巧的感应器，并且确定它可以接收来自家庭心跳系统基站的无线信号，像在POS机上划信用卡一样在感应器上划一下“家庭钥匙”，这样就把感应器连接到了基础站点上，并且可以配置个人的喜好。因为系统是无线的，很容易增加新的感应器和构成元件，拥有很好的可扩展性，是无线技术的发展和应用的很好的示例。

2.2環境工程

除此之外，遥感技术最典型和广泛的应用就是环境工程了。在气候、水文、土质以及灾害监测等方面发挥着不可估量的作用，进行着全球变化和生态研究、土壤环境、空气质量、水环境及水文、精准农业等工作。

在这里，我们仅以它在地籍测量和地图绘制中的应用为例，进行分析研究。

在地籍测量中，通过遥感技术采集相关数据后，继而进行预处理然后录入对应系统，这样在数据库中便能进行综合地处理操作，及时、精确地获得地籍图。因此，在建设用地的勘测定界测量中，该技术可实时地测定界桩位置，确定土地的使用界限范围、计算有效用地面积，以便于进行针对性的工作。应用这种新技术进行动态监测可提高检测的速度和精度，省时省工，真正实现实时、动态监测，保证了土地利用状况调查的现实性。

在地形测图时，实际中仅需相关仪器在要测的地形

地貌碎部点进行采集数据，由勘测人员输入特征编码，通过手簿查询可以实时知道点位精度，进程数据的存储，然后由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图，大大提高了工作效率。

研究证明，对于大范围的地籍测量，遥感技术比常规方法更简易方便，大大减少了人力资源的消耗，并且精度高，实用性强，是一种非常有效的测量手段。

最后，我们可以得出结论，遥感技术的发展给我们的工作、生活带来的便利是相当大的，致力于该项技术的进一步研究与应用的开发，应当去深入落实与贯彻。■

【参考文献】

［１］黄鹂Huang Li.GPS技术在地籍测量中的应用研究.价值工程.

［２］张思(撰文). 刻把握家中的‘心跳’. TIMES September 2006.

［３］王建江.GIS系统信息化技术框架与应用. 住宅科技,2009,07.

［４］宫鹏.无线传感器网络技术环境应用进展.遥感学报,2010, 14(2).

无线电海洋遥感技术 第5篇

摘要:海洋遥感利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理观测和研究海洋,以海洋及海岸带作为监测、研究对象,具有快速、多波段、周期性、大面积覆盖等观测能力的空间遥感技术。回顾了海洋遥感发展的4个阶段,介绍了海洋遥感在海洋资源环境调查、动态监测以及海洋污染等方面的应用。最后,提出了海岸带遥感动态监测技术的精确化和定量化研究、海洋遥感地理信息系统建设以及海洋小卫星遥感的应用是未来海洋遥感研究和应用的重点。

海洋覆盖地球面积的71%,容纳了全球97%的水量,为人类提供了丰富的资源和广阔的活动空间,“海洋是全球生命支持系统的一个基本组成部分,是一种有助于实现可持续发展的宝贵财富”(联合国《21世纪议程》,1992),开发利用海洋对人类生存与发展的意义日显重要。多年来国内外投入了大量的人力、物力和财力,利用先进的科学调查技术以求全面而深入地认识和了解海洋,指导人们科学合理地开发海洋、改善环境质量。传统的海岸调查在资料获 取、信息处理等方面存在较大局限,主要表现在海岸环境的进入性与通达性较差;近海和海岸环境复杂多变,难以进行多变量同步控制观测;海岸环境变化周期长、信息量大,难以取得理想的可控制数据,在实时处理上也有很大困难。因而,常规的海洋观测手段不可能全面、深刻地认识海洋现象,也不可能掌握全球大洋尺度的过程和变化规律。在海洋资源开发、全球性环境变化监测、海洋权益的维护及沿海地区的综合开发和管理上,都需要有一种新的海洋观测技术替代或补充传统的常规海洋调查方法,而海洋遥感所具有的大范围实时同步、全天时、全天候多波段成像技术优势可以快速地探测海洋表面各物理参量的时空变化规律。海洋遥感(Oceanographic Remote Sensing)是指以海洋及海岸带作为监测、研究对象的遥感,包括物理海洋学遥感,如对海面温度、海浪谱、海风矢量、全球海平面变化等的遥感;生物海洋学和化学海洋学遥感,如对海洋水色、黄色物体、叶绿素浓度等的遥感;海冰监测,如监测海冰类型、分布和动态变化;海洋污染监测,如油膜污染等。海洋遥感是利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理观测和研究海洋的,其内容涉及到物理学、海洋学和信息科学等多种学科,并与空间技术、光电子技术、微波技术、计算机技术、通讯技术密切相关,是20世纪后期海洋科 学取得重大进展的关键学科之一,形成了从海洋波谱分析到海洋现象自动识别等一套完整的理论与方法。海洋遥感与常规的海洋调查手段相比具有许多独特的优点:首先,它不受地表、海面、天气和人为条件的限制,可以探测地理位置偏远、环境条件恶劣等不能直接进入的海区;其次,它的宏观特性使它能进行大范围海洋资源普查、海洋制图以及海冰、海洋污染监测;第三,能周期性地监测大洋环流、海面温度场的变化、鱼群的迁移、污染物的运移等;第四,多波段、高光谱海洋遥感可以提供海量海洋遥感信息,开拓人们的视野;第五,能达到同步观测风、流、污染、海气相互作用,并获取能量收支信息。发展回顾

海洋遥感的发展过程,大致经历了4个阶段: 第1阶段(1957~1970年)是起步阶段。

自从1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星以后,人类就步入了太空时代,空间海洋观测是人类空间计划中最早的项目之一。1960年4月1日,美国宇航局(NASA)发射了第一颗气象卫星TIROS-Ⅰ(泰罗斯),其热红外图像能够显示无云海区丰富的海面温度信息,卫星数据由此成为海洋学研究的新的信息源。随后发射的TIROS-Ⅱ卫星,开始涉及海温观测。1961年美国执行水星计划,宇航员有机会在高空亲眼观察海洋。其后,Gemini与Apollo宇宙飞船获得大量的彩色图像以及多光谱图像。尽管这些航天计划主要试验目的是空间技术,但它已展现了从空间观测和研究海洋的潜力。第2阶段(1970~1977年)是探索阶段。

主要利用气象卫星、陆地卫星探测海洋。1969年NASA在Williams大学召开研讨会,推动了1973年Skylab航天器和1975年GEOS-3卫星高度计的研究。以此为基础,NASA研制了一系列高分辨率多光谱扫描仪,主要装载在Landsat系列卫星上,提供了大量有关河口和沿岸海域的水色及浑浊度信息。此后美国海洋大气局(NOAA)在1972~1976年发射了NOAA-1、2、3、4、5卫星,装载有红外扫描辐射计和微波辐射计,用以估计海表温度和大气温度、湿度剖面等。

第3阶段(1978~1984年)为海洋卫星试验阶段。

1978年海洋遥感较为活跃,NASA这一年共进行了25次卫星发射,与海洋有关的主要有喷气动力实验室(JPL)研制的Seasat-A卫星,Goddard空间飞行中心(GSFC)研制的气象卫星TIROS-N和雨云卫星Nimbus-7卫星,它们充分展现了卫星对海洋的监测能力。以上三颗卫星构成了海洋卫星的三部曲,它标志着海洋卫星遥感新纪元的开始。继美国第一颗海洋卫星发射以后,世界各国对发展海洋卫星遥感发生了浓厚的兴趣,陆续开始研究并发射与海洋观测相关的卫星。

第4阶段(1985年至今)是海洋卫星应用研究和业务使用阶段。

在此期间,共发射了多颗海洋卫星,包括海洋地形卫星,海洋动力环境卫星及海洋水色卫星。除此之外,还在其它卫星上搭载海洋探测器,开展了卓有成效的海洋遥感应用研究。近年来世界发达国家在制定对地观测卫星计划及海洋发展规划中,均把海洋卫星及其应用列为优先发展的高新技术领域。可见,进入20世纪90年代以来发射的海洋卫星及应用于海洋探测的航天遥感器越来越多,精度越来越高,不仅可以探测影响海洋生态环境的水色要素、悬浮泥沙、叶绿素和污染物等悬浮体的分布场及动态变化,而且可以探测海面动力场、海洋策略场和海面地形,探测目标为海面风场、浪场、流场、温场、海面拓扑与冰面拓扑等,为海洋研究提供了可靠的技术手段。

2.应用

2.1 传感器

海洋卫星传感器根据地物电磁辐射原理获取海洋信息。传感器按工作方式可分为主动式和被动式两种,被动传感器主要有多光谱扫描仪、沿岸水色扫描仪、热红外辐射计、扫描式多通道微波辐射计和照相机等;主动式传感器主要包括雷达高度计、微波散射计、合成孔径雷达等。按工作波段可分为可见光、红外、微波遥感器,其中,可见光传感器只能探测无云时的海洋信息,红外传感器所探测的波段比可见光具有较强的穿透力,用它可以估计云顶温度、监测海面温度和沿岸海流;微波传感器能透过云层探测目标,由于水体本身对微波有强烈影响,所以依据微波资料可以清晰显示活动的降雨区,获得全球海洋降雨率,并能清晰地反映飓风区和其他猛烈天气过程引起的详细降雨结构。

2.2 主要应用领域

海洋遥感主要应用于调查和监测大洋环流、近岸海流、海冰、海洋表层流场、港湾水质、近岸工程、围垦、悬浮沙、浅滩地形、沿海表面叶绿素浓度等海洋水文、气象、生物、物理及海水动力、海洋污染、近岸工程等方面。遥感监测已成为海洋及海岸带主要的监测手段和信息源,应用一些卫星资料与遥感数据主要开展了以下工作: 海洋动力遥感观测、海洋水准面、浅水地形与水深遥感测量、海洋水色遥感、海洋污染监测、海冰观测。

3.展望

无线电海洋遥感技术 第6篇

基于 Web海洋卫星遥感产品的查询系统

对基于Web海洋卫星遥感产品查询系统的`构架、数据库的建立和动态网页的编程作了介绍与分析.该查询系统采用了数据层、业务层、表示层三层体系的组织方式,利用VC++开发的程序,数据层对遥感专题产品自动创建元数据信息库进行管理,业务层和表示层均采用ASP.NET技术.该查询系统已通过了国家海洋局第二海洋研究所局域网的测试,并对遥感专题产品进行网上实时发布.该系统的安全性和稳定性还有待于进一步完善和提高.

作 者：赵艳玲 何贤强 王迪峰 潘德炉 ZHAO Yan-ling HE Xian-qiang WANG Di-feng PAN De-lu  作者单位：国家海洋局,第二海洋研究所,国家海洋局,海洋动力过程与卫星海洋学重点实验室,浙江,杭州,310012 刊 名：东海海洋  ISTIC PKU英文刊名：DONGHAI MARINE SCIENCE 年，卷(期)：2005 23(1) 分类号：V557+.3 关键词：海洋遥感产品   卫星遥感   数据库   ASP.NET  

无线电海洋遥感技术 第7篇

面向分布式异构数据库的海洋遥感WebGIS研究

针对目前海洋信息共享领域现有WebGIS系统所存在的缺陷,提出了一种基于空间数据库引擎(SDE)来管理海洋遥感数据的方法,从而实现了面向分布式异构数据库环境下的海洋遥感WebGIS系统.对系统框架、系统工作流程及系统实现的.几个关键问题进行了重点论述.最后给出了系统运行实例,应用实例表明,基于本文提出的海洋遥感WebGIS系统,能支持分布式异构数据库,充分利用服务器端资源,支持多用户的并发操作,具有较高的安全性和与客户端平台无关的优点.

作 者：王舒境 刘仁义 刘南 滕龙妹 WANG Shu-jing LIU Ren-yi LIU Nan TENG Long-mei  作者单位：浙江大学,地球科学系,浙江,杭州,310028 刊 名：浙江大学学报（理学版）  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY (SCIENCE EDITION) 年，卷(期)：2006 33(6) 分类号：P208 关键词：分布式数据库   异构数据库   海洋遥感   WebGIS  

无线电海洋遥感技术 第8篇

现代空间信息技术特别是遥感和地理信息系统 (geographic information system, GIS) 技术的发展为海洋渔业资源的研究提供了新的技术手段和方法。遥感技术具有感测范围广、信息量大、实时、同步等特点, 而且卫星遥感在海洋渔业的应用已经从单一要素进入多元分析及综合应用阶段。利用遥感信息可以推理获得影响海洋理化和生物过程的一些参数, 如海表温度、叶绿素浓度、初级生产力水平的变化、海洋锋面边界的位置以及水团的运动等, 通过对这些环境因素的分析, 可以实时、快速地推测、判断和预测渔场。而地理信息系统则具有独特的空间信息处理和分析功能, 如空间信息查询、量算和分类、叠加分析、缓冲区分析等, 利用这些技术, 可以从原始数据中获得新的经验和知识。由此可见, 遥感和GIS技术的发展为海洋渔业资源的研究提供了新的手段和内容。

文章就遥感和GIS技术在海洋渔业资源研究中的应用进行了综合概述, 并进行了讨论, 以期对遥感和GIS技术在渔业领域的研究有所启示。

1 海洋渔业资源环境遥感

海洋鱼类的生活习性与生活环境是一个统一的整体, 海洋环境状态参数 (如水温、叶绿素浓度) 及其变化对鱼群的大小和分布状况、栖息层次、渔汛期的早晚、中心渔场的位置和渔获量等都有明显的影响[1]。通过卫星遥感定量反演鱼类生态环境要素, 同时结合走航调查数据, 可以及时快速地获取大范围高精度的渔业环境信息。

1.1 海表温度

水温是控制生物种群分布及其洄游和繁殖过程的基本环境参量, 在海洋渔场渔情分析预报中占有重要地位, 而且水温及其变化过程可以反映出重要的海洋事件 (如涌升流、大洋流及中尺度涡旋、锋面等现象) 。目前, 海洋表层水温 (sea surface temperature, SST) 是卫星遥感技术在海洋渔业领域应用最成功最广泛的海洋环境因子。卫星遥感海面温度场可分别由热红外和微波传感器进行测量, 目前应用较多的是通过极轨气象卫星和地球静止气象卫星的热红外波段进行SST信息提取。SST反演方法有2大类[2]: (1) 利用与卫星同步的实测资料回归得到SST反演系数; (2) 利用大气辐射传递模式模拟计算从海面到卫星高度处的辐射, 获取SST反演系数。实际业务化应用较多的NOAA/AVHRR数据SST反演采用第一类方法, NOAA利用全球浮标资料与AVHRR资料回归获得反演系数。

SST在渔业上的应用通过特征温度值、温度锋面、表层水团分析、温度场空间配置来分析渔场的位置及空间尺度, 通过温度距平、温度较差等来分析温度场短时间的动态变化或年际变化, 从温度场的变化分析预测渔场的空间变化。1980年LASKER等[3]利用NOAA-6的AVHRR卫星图像, 根据当天几个地点的现场船测SST值, 对像元灰度值进行辐射标定, 反演了加利福尼亚湾的SST图像, 并结合调查仪器 (热盐量仪、浮游生物网和中层拖网) 获得的海洋学和生物学参数, 对加利福尼亚湾SST对美洲鳀 (Engraulis mordax) 的迁移和繁殖的影响进行了研究。研究结果表明, 1980年3~4月, 美洲鳀的产卵场温度范围为12.5~17℃, 最适宜的水温是15~17℃。20世纪80年代初, 美国海洋咨询委员会和罗德岛州大学的海洋研究所根据每种鱼类都生活在特定水温范围内的特征, 将从AVHRR获得的SST图像处理成整个研究区温度图、感兴趣区温度图和全海区水平温度梯度图3种形式, 并把它们寄给渔民, 借助这些信息, 渔民减少了寻渔时间, 节约了成本[4]。1981年BREAKER[5]给出了利用近实时卫星温度数据为美国西海岸地区金枪鱼 (Thunnus) 和鲑鱼 (Salmo) 商业船队服务的应用实例。中国渔业遥感起步较晚, 1984年中国渔业部门将NOAA卫星红外影像所提供的信息, 处理成海面温度图像, 与冬春季黄海蓝点马鲛 (Scombermorus niphonius) 渔场, 黄、东海底拖网渔场和对马海域马面鲀 (Navodon septentrionalis) 渔场进行相关分析, 并根据鱼类的温度喜好和鱼群的洄游习性, 进行了渔情预报[6]。1987年11~12月期间, 大连、上海和宁波等3个海洋渔业公司利用“东海、黄海渔场海况速报图”分析中心渔场, 缩短寻渔时间, 节约燃料油约20%[7]。近年来, 中国学者对卫星遥感在渔业上的应用进行了大量深入研究, 远洋渔业方面相对较多, 主要对北太平洋柔鱼 (Ommastrephes bartrami) 渔场[8,9]和秋刀鱼 (Cololabis saira) 渔场[10,11]、印度洋鸢乌贼 (Sthenoteuthis oualaniensis) 渔场[12]以及东南太平洋竹筴鱼 (Trachurus murphyi) 渔场[13]进行了相关报道, 探讨了渔场中海洋环境因子的分布特征, 分析了生产统计资料和海洋环境因子的关系, 确定了渔场在不同时期的环境因子特征, 为渔场预报速报奠定了基础;中国海的研究主要集中在东海区, 主要分析了海表温度对资源变动的影响以及中上层鱼类资源与海表温度及梯度的关系[14,15]。目前, 海水表层温度卫星遥感反演模式相对较成熟, 反演精度可达±0.5℃[16]。

1.2 叶绿素浓度

叶绿素浓度是海洋浮游植物以及海洋动力过程的示踪剂。叶绿素信息在渔业上的应用主要是基于海洋生态系统中食物链理论, 即浮游植物浓度高的海域促使以浮游植物为食的浮游动物资源丰度高, 从而使以浮游动物为食的鱼类资源丰富。据此, 人们就可以通过观察海水浮游植物含量的高低及其变化来进行渔场分析和渔业资源的评估。海面叶绿素浓度遥感的机理, 是基于不同的浮游植物浓度有着不同的辐射光谱特性。在可见光 (包括可见光荧光) 范围内, 海面叶绿素在不同浓度下有其不同的特征光谱曲线。由于海洋水色问题的复杂性和目前卫星遥感技术的局限性, 还无法建立全球通用的卫星遥感叶绿素浓度信息提取模型。实际工作中, 根据海水叶绿素遥感光谱特征, 在现场观测资料的基础上, 经过合适的大气校正, 对不同的海域采用不同方法建立分析反演模型, 进行海表叶绿素浓度信息的提取和反演。目前, 一类海水中以“波段组合比值法”即“蓝/绿波段比值法”为业务化应用的主要算法;二类海水主要有经验公式法和模型算法。

利用卫星遥感提取海表叶绿素浓度信息, 估算区域或全球渔业资源潜力;同时从卫星遥感叶绿素信息影像所表现出的涡流、锋面等海洋现象, 研究渔场分布及其变动。1986年MONTGOMERY[17]通过对CZCS影像进行大气校正、蓝绿波段比值和重采样至墨卡托投影等图像预处理后, 进行了水团分析、假彩色合成以及生成解译图像边缘图表, 将这些水色信息结合其它助渔信息发给渔民。研究结果表明, 叶绿素信息与传统调查资料有机结合和进行相关性分析后, 能为渔民提供战术性指导, 提高寻渔效率, 节约寻渔成本。毛志华等[18]利用SeaWIFS资料研制了北太平洋渔场叶绿素浓度的反演模型, 对北太平洋渔场进行了叶绿素浓度反演, 通过资料融合方法生成叶绿素浓度分布图, 利用该图像, 可以从生物学和物理海洋学2方面分析中心渔场。由于鱼类的分布主要受水温和浮游植物的影响, 常对两者结合研究。LAURS等[19]利用CZCS提取的叶绿素浓度信息结合AVHRR提取的表层水温信息, 对北太平洋长鳍金枪鱼 (Thunnus alalunga) 的分布进行了研究。结果表明, 长鳍金枪鱼的分布与海洋锋面存在很大的关系。所有研究结果都表明, 卫星遥感叶绿素浓度产品在大洋渔业方面具有良好的应用潜力, 将成为大洋渔业海况速报产品的重要因子。但是, 由于卫星遥感海洋水色过程中, 通常传感器接收到的来自水体的辐射量甚低, 星载水色扫描仪所接收能量中约85%来自大气瑞利散射、气溶胶散射以及太阳反射, 因此, 大气校正成为水色卫星资料反演模式的关键技术[20,21], 国内外对海洋水色遥感大气校正进行了一系列研究[22,23]。由于遥感数据源以及大气校正等方面的原因, 叶绿素浓度卫星遥感反演精度还不是很理想, 误差达到30%以上[18,24], 还达不到业务化的要求, 该项技术的研究正处于海洋渔场与叶绿素浓度的相关关系研究阶段[25], 今后仍需要不断改进反演模式, 提高反演精度。

此外, 利用卫星高度计反演海面高度异常与地转流信息, 其反演结果与SST结合, 用于渔场渔情分析, 不少学者进行了一系列的研究[26,27];通过卫星遥感海洋初级生产力, 从而估计渔业资源潜在产量也是目前研究的内容之一, 但是, 目前对海洋初级生产力的模式化和遥感观测仍不成熟, 存在许多障碍, 如由于叶绿素遥感反演精度偏低, 通过误差传递而导致初级生产力反演精度不高, 叶绿素垂直分布的多样性、光合作用函数的参数选择等都限制生产力模式的发展。

2 海洋渔业GIS

GIS是指运用数字技术, 对蕴涵空间位置信息的数据进行采集、存储、管理、分析、显示和应用的通用技术, 作为处理空间问题的有力工具愈来愈被各学科所接受。20世纪80年代中后期GIS开始应用于海洋渔业研究, 并在90年代得到了较大的发展[28]。

GIS技术在海洋渔业上的应用首先开始于渔业制图, 到20世纪90年代初期发展为海洋渔业电子图集, 其只具有简单的叠加、距离量算、查询及显示功能, 但友善化的查询使渔民可以利用渔业数据库查询出不同海区的水温、叶绿素浓度及分布、海洋表面风场、流场分布、海水深度、盐度等信息。20世纪90年代中后期, 海洋渔业与GIS的结合越来越紧密, 理论与技术相对更加深入, 成为真正的海洋渔业GIS。在此期间, 中国海洋渔业GIS得到了较大发展, 相关单位针对东海区开发了海洋渔业服务地理信息系统, 并研制了海洋渔业电子地图系统[29,30]。

海洋渔业GIS的应用主要包括鱼类栖息地评价、渔业资源分布及其与环境的关系、渔业制图、渔业资源评价以及渔业管理等。蔡建堤和杜琦[31]利用Mapgis来存储、管理福建海洋渔业资源信息, 利用该技术, 不仅可以将渔业资源信息进行可视化表达, 还可以对渔业资源信息加以分析而实现渔场综合分析、渔情动态的实时跟踪监测、渔业资源动态查询和统计运算功能。COLLINS和HURLBUT[32]将溢油扩散的路线与捕捞场地进行叠加, 分析上层、中上层、底层渔场的危险性, 对渔场进行风险评价。李小恕等[33]利用GIS技术, 对东黄海渔场的渔业资源变化主要影响因子进行了分析。为了更准确地分析海洋渔场环境, 邵全琴等[34]分析了传统GIS用于海洋温度水平梯度计算的误差问题, 提出了基于等值线计算渔区温度水平梯度的GIS新算法, 并证实该算法可以用于计算盐度、叶绿素浓度等其它海洋要素的水平梯度。另外, 不少学者从GIS空间分析的角度挖掘知识进行了一系列研究, 分析了渔业资源的时空分布特征、时空变动及环境要素与渔获量的关系[35,36,37]。

3 渔业资源环境遥感和渔业GIS的结合应用

为了定量地描述渔业资源与其环境要素的依赖关系, 遥感与GIS常结合应用于海洋渔业资源研究。从海洋遥感数据可获得大面积、准实时的渔场综合环境参数。在GIS支持下, 利用遥感技术提供的海洋生态环境参数, 结合渔场预测模型和专家知识库, 可推测海洋鱼群的繁殖、洄游、分布及中心渔场的位置, 实现对海洋渔场的预测、预报。邵全琴等[38]综合应用遥感、地理信息系统以及人工智能等技术, 研究了海洋渔业遥感地理信息系统应用服务技术和方法。杜云艳等[39]将东海区的遥感融合信息与生产数据进行GIS空间配准, 建立了水文和渔业信息数据两者的空间聚类模式, 利用该模式提取了水文信息和中心渔场信息相关的空间分布规律性隐伏信息。研究结果表明, 采用这种动态的空间聚类方法进行渔业定量分析, 对于全面了解资源及其环境的空间分布规律和形成原因, 效果较好。王文宇等[40]利用遥感和地理信息系统技术分析了西北太平洋地区柔鱼中心渔场的时空动态迁移情况。邵全琴等[41]基于遥感和GIS技术, 结合黑潮路径以及柔鱼渔获量数据, 对西北太平洋黑潮路径变化与柔鱼CPUE的关系进行了深入研究。所有研究结果均表明, 遥感和GIS技术的结合应用为渔业资源研究提供了新的技术支持。

4 讨论

海洋渔业环境具有较强的动态性, 仅依靠传统方法难以获得大面积、同步的实时信息, 遥感和GIS技术的发展为海洋研究提供了新的技术方法。遥感和GIS在渔业资源研究中已被广泛应用, 并解决了许多现实存在的问题, 但与其它应用领域相比, 在海洋渔业上的应用还相对薄弱。鉴于此, 笔者认为, 遥感和GIS在海洋渔业资源上的应用应注意以下几点:

(1) 加强遥感和GIS技术在海洋渔业应用中的基础理论研究。

(2) 各种海洋参数的提取与算法技术需要不断完善, 例如对叶绿素浓度, 需要探索出适合于海洋二类水体的大气校正算法。目前许多海洋参数的提取还需要结合实地监测信息进行标定, 大大降低了遥感信息的利用效率, 是遥感应用中亟待解决的问题。

(3) 海洋渔业GIS逐渐成为渔业领域新兴的高新技术之一, 但相对于陆地资源与环境研究应用来说, 渔业领域GIS仍处于起步阶段。有许多领域尚需要进一步研究, 如系统理论与技术、数据方面和应用方面都需要深入研究。

心系大海，情牵海洋遥感事业 第9篇

沃纳·鲁道夫·阿尔帕斯(Werner Rudolf Alpers)是德国汉堡大学卫星海洋学实验室创建人，欧空局ERS-1，2和Envisat卫星计划科学顾问，被同行公认为海洋遥感领域的学术权威。因为多年来与中国开展合作研究，2008年9月，阿尔帕斯荣获了中国政府颁发的“友谊奖”。

欧空局的首席科学家

阿尔帕斯教授是德国汉堡大学卫星海洋学实验室创建人、欧空局ERS-1，2和Envisat卫星计划的首席科学家，曾任德国汉堡大学海洋学研究所所长、德国汉堡大学卫星海洋学实验室主任，在国际海洋遥感领域久负盛名。

1962年，阿尔帕斯在德国汉堡大学获得物理学学士学位，1964年在美国威斯康星大学获物理学硕士学位，1967年在德国汉堡大学获理论物理(基本粒子物理)博士学位，1968年2月至1970年9月，阿尔帕斯博士在欧空局欧洲空间研究院(ESRIN，罗马)从事空间物理的研究工作。1970年10月至1973年9月在德国著名的马普研究院物理和天体物理研究所从事空间物理和宇宙射线物理的研究工作。

1973年，阿尔帕斯开始致力于海洋遥感方面的研究，并于1973年～1985年为马普研究院气象学研究所和汉堡大学工作。1985年～1989年，在德国布来梅大学物理和电子工程系任副教授。1989年～2001年，在汉堡大学海洋学研究所任终身教授，并在该所创建了卫星海洋学实验室。1998年～2001年，担任汉堡大学海洋学研究所所长。

自1973年以来，阿尔帕斯教授一直致力于航空和卫星海洋微波遥感的实验研究及理论模型研究。在海洋微波遥感的各个方面，阿尔帕斯教授已发表论文100余篇。1985年他在《自然》上首次解释了SAR(合成孔径雷达)对内波成像的机制。他在微波海洋遥感领域的主要贡献是雷达对海面成像的理论。该理论用以解释在海洋雷达图像上可以看到的海洋现象诸如海浪，海洋内波和水下沙丘以及海洋大气边界层现象，例如大气内波、边界层涡、海岸带风场和雨团等等。

多年来，阿尔帕斯教授一直活跃于德国科技部、德国科学基金会、欧洲空间科学基金会和欧洲空间局(ESA)等机构。1991年7月、1995年4月，欧洲空间局分别发射了ERS-1和ERS-2，随后又发射了Envisat卫星，阿尔帕斯教授一直担任这几个项目的首席科学家，

由于在海洋领域的突出成就，阿尔帕斯教授多次荣获该领域的奖项。2001年，阿尔帕斯教授荣获“IEEE海洋工程协会2001年度突出技术成就奖”。同年，他还获得挪威南森环境遥感中心颁发的“2001年度南森极地熊奖”。

而今，阿尔帕斯教授虽然已经退休，但仍然在汉堡大学进行他的研究，并经常为中国、西班牙、埃及、俄罗斯等国的高校核研究机构教授海洋遥感课程，为各国进行合作研究尽心尽力。

中德合作在青岛

1998年，阿尔帕斯教授来到美丽的海滨城市——青岛，并与中国海洋大学海洋遥感研究所、海洋遥感教育部重点实验室建立了长期稳定的科学合作关系。自1999年起，他受聘为青岛海洋大学(现中国海洋大学)的客座教授。

阿尔帕斯教授一到青岛，就利用其本人在欧洲和德国的影响力首先与海洋大学海洋遥感研究所所长贺明霞教授合作，申请了中德政府间海洋科技合作项目《卫星SAR对中国海内波成像研究》和《卫星SAR海表成像机制及其海洋应用》，德国空间中心资助经费达6万欧元。

在中德合作项目推动下，遥感所又发展了另外3项中德政府间海洋科技合作项目，研究涉及海色卫星遥感，海洋光学、海洋激光测风雷达。尤其，与德国空间中心IPA和IMF签署了两项有关星载激光测风雷达和星载干涉SAR海表流场反演技术的合作协议。

自1998年至今10年来，他来青讲学16次，内容涉及当今卫星海洋遥感的前沿领域和重要应用领域。上述合作使我国在卫星SAR对海观测方面的研究很快处于国际前沿水平，尤其在SAR反演内波参数方面获得突破性重要进展。

10多年来，阿尔帕斯教授在我国海洋遥感领域人才培养方面作出了较大的贡献。1994年～2007年，他通过德国各种渠道资助中方人员赴汉堡大学进行合作研究，其中一些博士生很快成长为我国在SAR对海观测方面的青年学术骨干。阿尔帕斯教授在中国海洋大学讲学的听众超过5000人次，作为我国卫星SAR海洋遥感的高级顾问，还在我国有关研究单位进行广泛学术交流。

中欧合作“龙计划”

2004年，中国科技部和欧空局联合启动了对地观测项目——“龙计划”，为期3年，中欧合作“龙计划”是目前我国在地球观测领域规模最大的国际合作项目，“龙计划”主要采用ERS，ENVISAT的数据，致力于国内对地观测技术和应用的发展，以及促进中欧双方科学家在遥感领域，特别是ENVISAT数据应用方面的学术交流，包括空间技术在奥运会组织工作中的应用、农业应用、水灾监测和水资源管理、森林制图，水稻监测、森林火灾、海洋研究、地形测量、地震监测、滑坡监测、旱情监测、大气和大气污染监测等16个研究项目。

“龙计划”中唯一的海洋项目《空间海洋学》中方首席为贺明霞教授，欧方首席为阿尔帕斯教授，另有8位欧洲一流海洋遥感专家为合作者。在“龙计划”的9个项目中，阿尔帕斯教授与贺明霞教授合作主持的“空间海洋学”项目中，欧洲科学家数量最多，级别最高，还吸引了国内海洋遥感同行争先申请加入，对推动国内同行在较高科学境界上进行合作交流起到非常好的深远作用。

在“龙计划”框架下，2004年10月，在欧空局和中国科技部支持下，阿尔帕斯教授与中国海洋大学贺明霞教授在青岛组织了“中国科技部一欧空局海洋遥感高级培训班”。欧空局邀请了5位欧洲知名海洋遥感专家进行讲学，内容涉及目前最先进的海洋遥感卫星Envisat各传感器及其应用，84位学员来自中、日、韩、印，均为博士以上研究人员。这次培训班对于推动亚洲地区，尤其是中国海洋遥感研究起了非常积极的作用。第二期海洋遥感高级培训班于2007年10月15日至20日在浙江杭州的国家海洋局第二海洋研究所举办。

“龙计划”第一期中，中方从欧方无偿获得了Envisat卫星数据，推动了我国遥感应用技术的发展。2008年，中国第二期“龙计划”启动，其中海洋项目扩展到了个。

此外，2005年，由挪威南森环境遥感中心乔纳森教授、阿尔帕斯教授和贺明霞教授发起，并联合欧洲5单位，中国8单位在欧盟第六框架计划(FP6)提出了合作研究项目《龙计划中国海环境和安全监测系统》，该项目已获欧盟批准，是我国在FP6空间领域申请国际合作项目首次获得成功。

作为一个德国人，阿尔帕斯教授出于对海洋遥感事业的热爱。和对青岛这个城市的感情，多次往返于德国和青岛之间，为提高我国海洋遥感水平做出了贡献。