最新刊期
      2023 年 第 27 卷 1 期
      封面故事

        综述

      • 刘建强,叶小敏,宋庆君,丁静,邹斌
        2023, 27(1): 1-13. DOI: 10.11834/jrs.20235002
        HY-1C/D海洋水色卫星产品体系及其典型应用
        摘要：海洋一号C星（HY-1C）和海洋一号D星（HY-1D）是中国首次对地观测组网的海洋水色业务化应用卫星，其上搭载了海洋水色水温扫描仪COCTS（Chinese Ocean Color and Temperature Scanner）、海岸带成像仪CZI（Coastal Zone Imager）、紫外成像仪UVI（Ultra-Violet Imager）、星上定标光谱仪SCS（Satellite-based Calibration Spectrometer）和船舶自动识别系统AIS（Automatic Identification System），实现了全球海洋水色要素每天2次、海表温度每天4次的全球覆盖观测，中国近海及海岸带区域每3天2次的50 m高分辨率观测。本文介绍了HY-1C/D卫星及其载荷性能、产品处理流程、产品分级与分发等相关信息，HY-1C/D卫星产品体系完整且数据产品处理与分发高效。同时阐述了HY-1C/D卫星的叶绿素a浓度估算和海表温度反演产品，以及HY-1C/D卫星数据在浒苔绿潮、海冰/极冰、近海养殖、内陆水体和台风云图等方面的典型监测应用且具有较好的产品质量、在海洋与海岸带环境监测中具有较高的应用价值。  
        关键词：遥感;HY-1C/D卫星;海洋水色;产品体系;卫星应用   
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        发布时间：2023-02-17

        数据处理与定标检验

      • 许玉壮,何贤强,白雁,朱乾坤,龚芳
        2023, 27(1): 14-25. DOI: 10.11834/jrs.20235004
        HY-1C卫星COCTS近海水体遥感反射率产品真实性检验
        摘要：中国HY-1C卫星水色水温扫描仪（COCTS）从2018年9月发射至今已积累了大量的全球观测数据，本文利用AERONET-OC实测数据集对COCTS近海水体遥感反射率（Rrs）产品进行了真实性检验。本文对实测光谱数据集进行归一化处理，按光谱特征分为A（清洁）、B（比较清洁）、C（轻微浑浊）、D（比较浑浊）这4种光学水体类型，对COCTS Rrs产品在这4类水体的精度进行评价。结果表明：COCTS反演Rrs在A、B两种水体类型中存在轻微高估（平均绝对百分比误差APD（Average absolute Percent Difference）分别为38.79%、44.44%），在C类水体轻微低估（APD=40.85%），而在D类水体显著低估（APD=47.14%）。COCTS不同波段Rrs产品在4类水体的精度亦存在差异，其中412 nm、443 nm波段在A类水体中和实测数据一致性相对较好（APD均小于30%）；520 nm、565 nm波段在C、D两类水体中和实测数据一致性相对较好（APD均小于30%）；670 nm波段在4种水体均呈现显著低估。由于AERONET-OC波段和COCTS存在差异，可能会导致评估误差存在高估，未来需要使用连续光谱的实测数据进一步评价COCTS产品精度。  
        关键词：HY-1C卫星;水色水温扫描仪;遥感反射率;AERONET-OC;真实性检验   
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        发布时间：2023-02-17
      • 韩冰,贾迪,高飞,郭凯,朱建华,李铜基,马超飞,刘建强,Giuseppe Zibordi
        2023, 27(1): 26-42. DOI: 10.11834/jrs.20235007
        HY-1C卫星COCTS L2A级产品在中国和欧洲近海的真实性检验
        摘要：随着HY-1C卫星于2018年9月成功发射，中国海洋水色遥感进入业务化全球观测时代。海洋环境观测、生态环境监测以及海洋防灾减灾等都对海洋水色遥感提出了较高的定量化要求。本文基于国际通用的时空匹配方法，利用2018年和2020年海洋卫星在轨测试海上试验以及在中国东海、欧洲亚得里亚海近岸海域部署的自动太阳光度计（SeaPRISM）观测数据，对HY-1C卫星搭载的水色水温扫描仪（COCTS）的L2A级业务化产品（包括遥感反射率和气溶胶光学厚度）进行了真实性检验。研究发现，SeaPRISM自动测量能够提升数据获取效率和观测数据时间跨度，有助于更好刻画水色遥感产品误差的时间分布规律。检验结果表明，COCTS的遥感反射率与现场实测数据具有较好的一致性，但匹配数据的离散度较高，其蓝光波段、绿光波段和红光波段的遥感反射率在不同海域与实测数据的平均相对百分比偏差（RPD）和平均绝对百分比偏差（APD）分别为-5.6%和46.8%、11.8%和53.0%、101.4%和173.9%，而其气溶胶光学厚度的在不同海域与实测数据的RPD和APD分别为-14.2%和79.5%；COCTS遥感反射率光谱形状与实测数据一致性较高，但在不同海域表现出较大差异：中南海海域的谱形一致性非常高，但呈显著高估特点；中国东海海域的谱形相似度高，但存显著的低估；而欧洲亚得里亚海海域的谱形差异较大，即在蓝光波段呈现高估特点，而在绿光和红光波段呈现低估特点。对比同期的HY-1C卫星COCTS L2A及产品与AQUA卫星MODIS二级产品的检验结果发现，后者在遥感反射率估算精度和光谱谱形相似度方面表现更好，而在气溶胶光学厚度定量反演方面则没有表现出显著优势。本文的研究认为COCTS数据虽然已经在多个应用领域发挥了重要作用，但其业务化产品的定量化精度和水平仍有较大提升空间，至少L2A级产品是如此。  
        关键词：HY-1C卫星;COCTS;L2A级产品;真实性检验;中国近海;欧洲近海;遥感反射率;气溶胶光学厚度   
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        发布时间：2023-02-17
      • 陈儒,韩静雨,王密,何鲁晓,戴荣凡,孙从容
        2023, 27(1): 43-54. DOI: 10.11834/jrs.20221611
        海洋一号D卫星海岸带成像仪偏航90°相对辐射定标
        摘要：海洋一号D（HY-1D）卫星搭载了一台海岸带成像仪CZI（Coastal Zone Imager），由两台三反离轴相机组成，成像仪同时采用了视场拼接和光学拼接两种拼接方式。由于CZI高达63°的视场角，相机边缘畸变明显，其所成偏航90°影像存在明显的非线性畸变。本文针对HY-1D卫星海岸带成像仪的结构特点，提出了一种基于探元邻接关系的偏航数据自动标准化方法，有效地改善了海洋一号海岸带成像仪偏航图像非线性畸变的问题，保证了线阵电荷耦合器件CCD（Charged Coupled Device）探元对同一地物成像的理论前提。利用HY-1D海岸带成像仪偏航90°辐射定标数据计算获得相机相对辐射定标系数，对卫星正常推扫影像进行相对辐射定标实验，并利用在轨统计法进行对比实验。使用本文方法利用偏航辐射定标数据进行相对辐射定标后，陆地场景下传感器所有探元最大条纹系数优于0.33%，平均条纹系数优于0.04%，中位数条纹系数优于0.03%；海洋场景下传感器所有探元最大条纹系数优于0.48%，平均条纹系数优于0.07%，中位数条纹系数优于0.06%，各项指标均优于基于大量数据统计的在轨统计法。实验结果表明本文方法有效地提高了HY-1D卫星海岸带成像仪影像的相对辐射定标质量。  
        关键词：偏航定标数据;HY-1D;海岸带成像仪（CZI）;自动标准化处理;相对辐射定标   
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      • 杨彬,郭金源,何鹏,叶小敏,刘建强
        2023, 27(1): 55-67. DOI: 10.11834/jrs.20221535
        面向HY-1C卫星CZI陆地遥感图像的云检测方法研究
        摘要：搭载在中国首颗海洋水色业务卫星HY-1C上的海岸带成像仪CZI（Coast Zone Imager）于2019年6月开始业务化运行，其获取的大量海岸带、陆地和海洋数据对于海洋灾害与环境监测研究具有重要意义。CZI对地观测受云干扰，影响数据的后续应用。现有的云检测算法大都基于RGB图像或者包含热红外的多光谱展开，对于HY-1C CZI这类RGB-近红外4个波段遥感图像研究较少。为此，本文提出了一种针对HY-1C CZI遥感图像的非监督遥感图像云检测方法。该方法包含训练样本选择、特征提取、支持向量机SVM（Support Vector Machine）分类和后处理这4个过程。在训练样本选择中，结合暗通道反射率、归一化植被指数和白度指数，提出了一种训练样本自动提取算法。该算法使用白度指数作为遥感图像细节信息提取数据源，并通过逐步细化过程精确提取样本。针对特征提取，选取图像的空—谱特征信息，包含反射率、光谱指数、纹理和结构特征，使云与非云区域的差异最大化。基于自动提取的训练样本及其特征描述，采用SVM对CZI遥感数据进行初分类，并在此基础上进行导向滤波、孔洞填充和几何判断后处理，以获取云检测结果。该算法的优势在于：（1）无需人工标注即可自动获取训练样本；（2）能够充分利用近红外波段信息。本文将该算法运用于植被、土壤、湿地和冰雪场景这4种典型场景中，并与目前流行的非监督云检测算法对比分析。相较于其他云检测算法，定性分析结果表明本文云检测结果与人工标注的云分布真实图具有较好的一致性；定量结果表明本文提出的算法在各个场景上都具有最低的错误率。通过以上对比分析，表明本文提出的云检测算法在不同的场景下识别结果都更加准确，证明了本文算法对于HY-1C CZI陆地遥感图像云检测的有效性。  
        关键词：HY-1C;海岸带成像仪;云检测;白度指数;非监督   
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      • 王道生,杜克平,陈树果,薛程,叶小敏,李忠平
        2023, 27(1): 68-78. DOI: 10.11834/jrs.20235008
        基于开源代码构建水色遥感数据处理系统——以HY-1C/D为例
        摘要：中国在《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015年—2025年）》中专门规划了海洋观测卫星系列，通过从单一的试验星到星座的组网，建立起较为完善的海洋环境立体监测体系。由于大气层的影响以及海洋参数在大气层顶的贡献通常很低，卫星观测对海洋卫星地面数据处理系统定量化程度提出了很高的要求。美国自20世纪70年代发射CZCS水色卫星以来，在水色卫星数据处理系统上积累了多年经验。本文通过借鉴NASA成熟开源的SeaDAS科学处理框架，针对HY-1C/D海洋水色水温仪传感器（COCTS），集成前人算法，开发出HY-1C/D离线数据处理系统（OffLine-COCPS），实现了从L1B数据（几何定位和辐射定标后）开始到水体遥感反射比和各类水色产品制作的全链条数据流程。结果表明，自主建立的HY-1C/1D卫星COCTS传感器大气校正相关查找表基本满足了在全球范围内的定量化应用。根据统计投影得到HY-1C/1D双星COCTS反演的叶绿素全球产品，表明系统可实现对HY-1C/1D双星反演叶绿素产品提供支撑，进而与NASA官方发布的同期MODIS叶绿素产品散点图比较，整体分布趋势也与MODIS保持一致。通过本研究，成功实现了对国产水色卫星传感器和自主反演算法的扩展，后续亦可对大气校正算法和其他水色反演算法进行扩展，而对大气校正的精度和水色反演产品的精度评价还需开展更多的工作。  
        关键词：海洋遥感;水色卫星;HY-1C/1D;处理系统;SeaDAS   
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        发布时间：2023-02-17

        水环境与资源遥感监测应用

      • 张方方,李俊生,王超,王胜蕾,王正,张兵
        2023, 27(1): 79-91. DOI: 10.11834/jrs.20235010
        基于HY-1C卫星CZI影像的多类型内陆水体大气校正及水质参数反演
        摘要：海洋一号C星（HY-1C）上搭载的海岸带成像仪（CZI）在内陆水体水色遥感应用方面具有较大潜力。目前，HY-1C CZI影像在内陆水体的大气校正和水质反演研究较少，仍然需要解决适用于不同类型内陆水体的大气校正和水质参数建模等问题。因此，本研究在华北平原的小浪底水库、官厅水库、丹江口水库、白龟山水库、白洋淀5个不同浑浊程度的湖泊和水库开展了星地同步实验，获取了85个采样点的水面遥感反射率光谱和水质参数实测数据。发展了基于Sentinel-2 MSI影像均匀不变地物的HY-1C CZI影像相对大气校正算法和系统定标模型。HY-1C CZI的蓝、绿、红、近红外波段遥感反射率反演平均无偏相对误差（AURE）分别为14.7%、11.2%、28.9%、41.7%，蓝、绿、红波段的大气校正精度相对较高；此外，大气校正与实测光谱的相关系数r的平均值为0.978，光谱角度距离（SAD）的平均值为0.109，说明大气校正遥感反射率光谱形状与实测光谱一致性较高。基于实测数据构建了叶绿素a浓度和透明度反演模型，经独立数据验证，HY-1C CZI影像叶绿素a浓度反演的AURE为33.8%，均方根误差（RMSE）为4.8 μg/L；透明度反演的AURE为25.0%，RMSE为34.9 cm。结果表明，HY-1C CZI影像可以应用于华北平原多个类型内陆水体的水质参数反演。  
        关键词：HY-1C CZI;内陆水体;大气校正;叶绿素;透明度   
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      • 赵碧,丁静,刘建强,焦俊男,唐君,陆应诚
        2023, 27(1): 92-103. DOI: 10.11834/jrs.20222106
        海洋白帽的高空间分辨率光学遥感估算分析
        摘要：海洋白帽是海面波浪破碎的直观表现，反映了海面风速等海洋动力环境情况，是海气交换的重要通道，也是海洋研究关注的重点目标之一。海洋白帽对入射光具有较强的反射散射作用，随着海洋光学遥感空间分辨率的提高，海洋白帽能被有效识别与区分。在空间分辨率为10 m的哨兵2号卫星（Sentinel-2）多光谱成像仪MSI（Multi-Spectral Instrument）数据的近红外波段（842 nm）中，不同风速下的海洋白帽影像特征清晰；基于海洋白帽对入射光的辐射传输过程与图像特征，本研究利用一种白帽覆盖率的光学遥感估算方法，实现了MSI弱耀光反射图像上的白帽覆盖率估算。研究表明：（1）基于MSI数据估算的海面白帽覆盖率，在无其他海洋环境动力的影响下，能进一步用于海面风速的遥感反演，且具有较高的空间分辨率；（2）其他海洋动力环境要素，能对海面波浪的破碎程度产生调制作用，因此海洋白帽的识别提取也有助于海洋环境动力遥感监测；（3）海面强耀光反射会对海洋白帽遥感带来较大的干扰，导致海面白帽覆盖率的高估，有效剔除耀光反射是提高海洋白帽识别提取精度的重要前提。对中国首个海洋水色业务卫星星座（海洋一号C/D卫星，HY-1C/D）获取的海岸带成像仪CZI（Coastal Zone Imager）数据开展分析，结果表明，在无其他海洋环境动力的调制下，当风速约高于9 m/s时，海洋白帽能为CZI载荷探测并区分，白帽覆盖率随着风速的增加而增加；CZI瑞利校正反射率图像的统计分析还表明，白帽反射率会比背景海水反射率高约5.8%—8.3%；对CZI图像中海洋白帽的深入研究，不仅为大气校正提供数据参考，也有助于光学遥感对海洋环境的深入理解与应用开发。随着海面白帽光学遥感的不断深入，今后将能为海面风场反演、海洋环境动力监测、海气交换评估提供新的技术方法参考。  
        关键词：光学遥感;海洋白帽;耀光;HY-1C/D;Sentinel-2;MSI;CZI   
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      • 王欣,刘建强,丁静,田婧怡,孙相晗,田礼乔
        2023, 27(1): 104-115. DOI: 10.11834/jrs.20221659
        HY-1C卫星CZI影像卤虫条带提取研究——以艾比湖为例
        摘要：基于HY-1C卫星海岸带成像仪CZI（Coastal Zone Imager）影像提取卤虫条带，对利用自主遥感数据开展生物资源监测与指导捕捞利用具有重要意义。本文以艾比湖为例，分析了HY-1C卫星CZI影像与Landsat-8卫星OLI数据的卤虫—水体端元光谱特征及差异；结合滑动窗口裁剪和光谱匹配因子SBAF（Spectral Band Adjustment Factors）模拟构建了有效样本量为837的卤虫—水体数据集；使用深度为5层的U型全卷积神经网络U-Net（U-Shaped Fully Convolutional Neural Network）算法提取卤虫条带并进行了评估与应用。与支持向量机法、最大似然分类法、归一化水体指数法相比，U-Net算法效率高、鲁棒性更好，卤虫条带的提取精确率和F1分数分别为92.02%和90.55%，比其他方法高出约11%—23%，即使面对复杂水体背景干扰，提取错误率也仅有3.3%；由2019年—2021年10景CZI影像的提取结果可知，研究期间卤虫条带的最大最小面积之比约为5.8，变化剧烈且与水体面积存在一定关联，但决定卤虫条带分布与面积的更多影响要素仍需进一步研究。未来，将建立多源、多分类、大样本量的遥感数据集，发展泛化能力更强的提取算法，实现长时序、大范围的盐湖卤虫条带时空规律分析。  
        关键词：HY-1C卫星;海岸带成像仪CZI;卤虫条带;艾比湖;U-Net   
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      • 张华国,马蕴涵,厉冬玲,曹雯婷,王隽
        2023, 27(1): 116-127. DOI: 10.11834/jrs.20235006
        HY-1C/D卫星CZI数据的岛礁浅海水深遥感无控反演能力评估
        摘要：岛礁浅海水深是海洋重要的基础资料。中国南海岛礁远离大陆，水下现场调查效率低、难度大，难以评估水下地形的长期变化，迫切需要大面积、高频次成像的卫星遥感数据。海洋一号C/D（HY-1C/D）卫星双星组网大大提高了覆盖频次，配置的海岸带成像仪CZI（Coastal Zone Imager）可为岛礁水下探测提供快速的业务化遥感数据服务。为充分发掘两颗卫星的岛礁水深反演能力，本文以中国南海永乐环礁为研究区域，以HY-1C/D CZI多光谱遥感影像为数据源，结合半分析模型和对数比值模型开展了不依赖实测数据的水深反演研究，并与GeoEye-1高分辨率卫星多光谱遥感数据反演结果进行对比。结果表明，HY-1C/D CZI多光谱数据在甘泉岛的水深反演结果与实测数据相比，在0—20 m水深范围内的平均绝对误差分别为1.60 m和1.85 m，平均相对误差分别为22.48%和26.23%；HY-1C/D CZI多光谱数据与基于GeoEye-1数据在甘泉岛的水深反演结果相比，平均绝对偏差分别为1.65 m和1.81 m，平均相对偏差分别为22.33%和23.83%。HY-1C/D CZI与GeoEye-1多光谱数据在永乐环礁各剖面变化趋势的交叉对比结果基本一致。具有高频次、宽覆盖特征的HY-1C/D CZI数据在全球岛礁浅海水深反演方面具有广泛的应用潜力。  
        关键词：HY-1C/D;海岸带成像仪CZI;岛礁浅海水深;永乐环礁;L-S模型   
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      • 孙德勇,陈宇航,刘建强,王胜强,何宜军
        2023, 27(1): 128-145. DOI: 10.11834/jrs.20221749
        面向浮游植物类群遥感的HY-1C/D卫星数据应用初探
        摘要：浮游植物是全球初级生产力的重要贡献者，浮游植物群落结构的变化影响着初级生产力，进而影响着海洋的物质循环与能量转换，因此具体量化分析浮游植物各群落结构的生物量对了解浮游植物群落结构变化，进而了解全球初级生产力极其重要。本文基于2016年与2018年4个渤海航次的实测遥感反射率数据和实测HPLC（High Performance Liquid Chromatography）浮游植物色素数据，通过CHEMTAX（CHEMical TAXonomy）方法将HPLC色素数据转化为相应藻种浓度数据，其中硅藻、隐藻、蓝藻与绿藻对总叶绿素a的占比较大。结合奇异值分解和多元线性回归方法，构建适用于中国近海硅藻、隐藻、蓝藻和绿藻浓度的反演模型；利用留一交叉验证法对模型进行验证，结果表明：隐藻、蓝藻和绿藻模型精度较高，决定系数R2均在0.70及以上，硅藻R2为0.44（p均小于0.001），硅藻、隐藻、蓝藻和绿藻浓度反演模型的中值误差ME各为44.81%、45.34%、51.20%和62.80%。随后，将模型应用于国产HY-1C/D卫星海洋水色扫描仪COCTS（China Ocean Color & Temperature Scanner）的遥感反射率日产品数据，获得渤海4个藻种浓度的空间分布特征，发现与实测浓度的空间分布特征分布一致。进一步分析COCTS与MODIS-Aqua、GOCI-Ⅱ的藻种浓度反演模型精度，发现基于COCTS波段的隐藻浓度反演模型精度高于基于MODIS-Aqua、GOCI-Ⅱ波段模型，硅藻、蓝藻和绿藻浓度反演模型精度和MODIS-Aqua相近且均高于GOCI-Ⅱ。在藻种浓度监测的示范性应用上，COCTS效果更好。综上所述，国产卫星HY-1C/D数据在藻种浓度监测方面具有强大的应用潜力。  
        关键词：藻种浓度;CHEMTAX;奇异值分解;HY-1C/D;渤海   
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        生态灾害遥感监测应用

      • 王鑫华,刘海龙,邢前国,刘建强,丁静,金松
        2023, 27(1): 146-156. DOI: 10.11834/jrs.20235003
        HY-1卫星CZI影像在黄海绿潮监测的应用
        摘要：海洋一号C（HY-1C）卫星搭载的海岸带成像仪CZI（Coastal Zone Imager）广泛应用于中国近海生态灾害监测。本研究以16 m分辨率的高分六号WFV（Wide Field of View）影像提取的绿潮覆盖面积作为参考值，从绿潮漏检率和覆盖面积定量评估了CZI影像的绿潮监测能力，并与250 m分辨率的MODIS提取结果进行了对比分析。结果表明，CZI影像的绿潮平均漏检率只有MODIS影像的1/5左右，绿潮覆盖面积比MODIS影像小50%以上。MODIS和CZI影像的绿潮覆盖面积呈线性相关，将MODIS影像的绿潮覆盖面积转换为CZI结果；该结果显示，2019年、2021年度绿潮最大覆盖面积为2000 km²左右，是2020年同期的6倍左右。在绿潮监测方面，相比于MODIS，CZI影像的绿潮漏检率较低且覆盖面积更接近真实参考值。本研究建立了CZI与目前较常用的MODIS绿潮覆盖面积的转换关系，可弥补CZI观测频次的缺陷，进而实现绿潮高频次观测。  
        关键词：绿潮;浒苔;HY-1C CZI;MODIS;漏检率;覆盖面积;黄海   
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        发布时间：2023-02-17
      • 齐琳,胡传民,陆应诚,马荣华
        2023, 27(1): 157-170. DOI: 10.11834/jrs.20235009
        基于HY-1C/D卫星CZI的海洋、湖泊中漂浮藻藻华的光谱分析与识别
        摘要：近年来，全球多个区域都有大量关于海洋和湖泊中漂浮藻藻华暴发的相关报道，主要包括浒苔“绿潮”、马尾藻“金潮”、夜光藻“赤潮”以及蓝藻水华等等。这些藻华的暴发不仅会给其所处的海洋、湖泊生态环境带来多方面的影响，还可能造成经济损失甚至危及人类的身体健康。HY-1C/D CZI等高分辨率新型水色传感器的发射可以提高针对漂浮藻藻华的监测能力。根据全球海洋和湖泊中主要漂浮藻藻华的种类和分布范围，本文使用HY-1C/D CZI影像数据（50 m分辨率，重访周期3 d）获取了不同区域、不同类型漂浮藻的信息，并分析了典型像元的光谱特征。基于光谱特征分析，并结合不同种类藻华暴发的环境特征，应该可以利用HY-1C/D CZI影像进行针对典型像素漂浮藻类型的区分和识别。针对中国近海出现的浒苔、马尾藻和夜光藻等“多潮齐发”的现象，CZI的这个特点对于提高精细化监测具有重要的意义。  
        关键词：卫星遥感;HY-1C/D CZI;漂浮藻;浒苔;马尾藻;夜光藻;束毛藻;蓝藻   
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        发布时间：2023-02-17
      • 薛坤,马荣华,曹志刚,胡旻琪,李佳鑫
        2023, 27(1): 171-186. DOI: 10.11834/jrs.20232361
        HY-1C/D卫星CZI数据监测湖泊藻华的适用性评价与方法选择
        摘要：随着湖泊富营养化加剧，蓝藻水华频发暴发，藻华的卫星遥感监测面临着中高空间分辨率卫星过境时间长、中低空间分辨率卫星数据在小型湖泊监测能力不足的问题。海洋水色业务卫星海洋一号C星和D星（HY-1C/D）搭载的海岸带成像仪CZI（Coastal Zone Imager）具有50 m空间分辨率，3 d重访周期，是内陆中小型湖泊藻华遥感监测的重要数据源。本文构建了以CZI数据的绿光（560 nm）—近红外波段（825 nm）连线作为基线，红光波段（650 nm）到该基线的垂直距离作为藻华识别指数AFAH（Adjusted Floating Algae Height），并将其应用在4个典型的富营养化湖泊（太湖、巢湖、滇池、星云湖），评价了其在湖泊藻华遥感监测方面的适用性和不确定性。结果表明：（1）在无云的理想条件下4种藻华识别指数的藻华识别精度高于0.93；在非理性条件下的藻华识别方面，AFAH优于NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）、DVI（Difference Vegetation Index）和VB-FAH（Virtual baseline floating macroAlgae Height），对太阳耀斑、云、气溶胶厚度敏感性较低；（2）采用最大梯度法确定了单景影像的AFAH的藻华提取阈值，太湖、巢湖、滇池、星云湖有藻华的数据共180景，AFAH藻华提取阈值的统计均值为0.041，标准差为0.013；（3）2019年7月到2021年7月期间4个湖泊的藻华发生频率空间分布结果与已有研究一致，藻华暴发频率大于5%的面积分别为609.05 km2、134.43 km2、20.91 km2、14.50 km2，主要集中在太湖竺山湾、梅梁湾、太湖西部，巢湖西部，滇池和星云湖分散状全湖分布。研究表明，AFAH可以应用于仅包含一个近红外波段的中高空间分辨率卫星，可拓展到多源卫星数据的藻华业务化监测，以提高观测频次。  
        关键词：湖泊水色遥感;富营养化湖泊;蓝藻水华;HY-1C/D;海岸带成像仪CZI;光谱基线法   
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        发布时间：2023-02-17
      • 刘海龙,邢前国,丁静,刘建强,郑向阳,吴玲娟,李琳,陆应诚
        2023, 27(1): 187-196. DOI: 10.11834/jrs.20235001
        漂浮大型藻运移高分辨率遥感观测：以黄海浒苔绿潮为例
        摘要：遥感是海表漂浮大型藻监测的重要手段。本研究基于无人机、高分辨率卫星（Sentinel-2 MSI、GF-6 WVF、HY-1C/D CZI）获取的3组像对，对不同尺度的黄海漂浮大型藻浒苔斑块及其精细化运移过程进行了观测。其中，基于HY-1C/D双星组网实现了2.45 h内50 m分辨率级别的斑块点对点跟踪，在观测时段，风与海洋潮流的方向较为一致，二者效应叠加，使得浒苔的运移速度相对较高，平均运移速度为0.380 m/s。在10 m级分辨率的MSI、WVF影像上，浒苔斑块的水团锋面或辐聚区在不同观测角下，会导致更多或更少的入瞳太阳耀光呈现出亮、暗的区域由太阳耀光异常表征的这类辐聚区在近30 min内持续存在，且发生了明显迁移，其平均速度约为0.2 m/s。基于厘米级超高分辨率无人机图像可实现秒级至分钟级别的漂浮大型藻运移观测，平均速度为0.066 m/s，小斑块浒苔受风的影响，沿风向呈链条状分布特征，两者夹角小于15°。结果显示，浒苔斑块多呈条状，其延伸方向在不同尺度上表现出与风向的一致性，显示出风对浒苔斑块运移的影响；基于太阳海表耀光表征的海流辐聚区及浒苔斑块的空间位置变化，体现了海流动力过程对浒苔运移的影响。本研究显示，通过高时空分辨率的光学像对可对海表漂浮大型藻的运移精准观测，可望用于其运移物理动力机制的研究。  
        关键词：HY-1C/1D CZI;GF-6;Sentinel-2;无人机;运移;漂浮大型藻;绿潮;浒苔;黄海   
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        发布时间：2023-02-17
      • 朱小波,沈亚峰,刘建强,丁静,焦俊男,居为民,陆应诚
        2023, 27(1): 197-208. DOI: 10.11834/jrs.20221688
        基于耀光反射差异的海面溢油遥感识别提取
        摘要：溢油是海洋环境监测的重要目标之一。近年来，光学遥感对海面溢油不同污染类型的识别、分类与估算原理得到阐明，其技术优势获得认可；能为海面溢油监测提供颠覆性的技术支持，提高了溢油的识别精度，实现精细化定量探测。随着中国海洋水色业务卫星—HY-1C/D（Haiyang-1C/D）的投入应用，其搭载的海岸带成像仪CZI（Coastal Zone Imager）在中国近海溢油监测中体现了较好的效能；但HY-1C/D星CZI载荷开展中国近海溢油业务化监测应用，还需要不断丰富并发展溢油识别提取算法。在HY-1C/D星CZI载荷的高空间分辨率影像中，不同的海面溢油污染类型具有明确的光谱响应特征和形态特征；太阳耀光反射差异，有助于海面溢油的遥感检测，同时也给溢油污染的识别分类与定量估算带来不确定性影响。本研究在CZI载荷数据对海面溢油波段响应基础上，通过溢油海面与背景干扰的耀光反射特征分析，厘清CZI图像中海面耀光干扰的空间分布特点；进一步在优选波段的移动窗口分割及其参数统计基础上，通过对不同分割窗间的耀光形态特征及其相关性判断，实现了CZI图像上海面溢油较高精度的识别与提取。其中，弱耀光条件下油膜提取的平均精度为90.24%、乳化油的平均精度为80.55%；强耀光条件下溢油提取总体效果也较好。面向国产自主海洋水色业务卫星数据，发展溢油光学遥感识别、分类、提取与估算，不仅能促进国产海洋光学卫星的业务化应用，更能为全面掌握中国近海溢油污染状况提供数据参考。  
        关键词：HY-1C/D卫星;耀光反射;溢油提取;光学遥感;分割尺度   
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        发布时间：2023-02-17
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