海啟星感知實驗室實現高分遙感數據監測

“十三五”時期是海洋經濟發展的重要戰略機遇期,隨著大數據戰略的全面推進,數據驅動的創新不斷向經濟社會各行業、各領域廣泛應用。海洋大數據因其涉及學科領域眾多、覆蓋範圍具有全球性的獨特性。在此背景下,廣東海啟星海洋科技有限公司為更進一步邁向海洋大數據時代,於2017年11月31日成立海洋感知研發實驗室。


海洋感知研發實驗室以海洋氣象的數值模擬技術、遙感數據融合技術、數據同化技術、為防災減災提供數值模擬產品與遙感產品。其中遙感研發方向主要為通過對海岸帶、海島、海洋水域的遙感信息提取,為海岸帶及海島管理、海洋環境監測、海洋災害監測提供依據。海洋氣象數值模擬通過對海洋風、浪、流、溫、壓、溼等常規要素監測,對海洋中尺度渦、上升流、黑潮等動力過程進行模擬,並有海霧、海洋溢油、泥沙運移等專題模擬預報,為海洋生態環境監控、海洋防災減災、海洋漁業發展、海洋氣象預報提供專題服務與輔助分析。同時,海洋感知研發實驗室通過廣東海啟星海洋科技有限公司自主研發的C-Star三維可視化平臺,將浮標、雷達站、海洋站、走航、遙感等平臺數據進行實時展示,實現實時監控、輔助分析、災害預警和評估及行政決策等綜合功能。

近期,廣東海啟星海洋科技有限公司海洋感知研發實驗室以珠江入海口地區為研究對象,通過遙感觀測技術數據進行水體水色參數定量反演,以較高的反演精度,實現水體葉綠素濃度、懸浮物濃度、濁度、有色可溶性溶解物等主要參數的“米級”高分辨率顯示,為近海岸水體水色參數遙感業務化監測提供了新思路與方法。

近岸海表溫度遙感反演

海表溫度(SST)是建立大氣與海洋邊界條件的一個關鍵變量,它影響著海洋表面與大氣的感熱和潛熱交換,對地球天氣和氣候變化起到了至關重要的作用。衛星遙感方法是獲取大面積的SST資料十分便捷的途徑;要體現海洋SST變化,採集的空間分辨率是至關重要的。目前,全球遙感觀測通常都以大中尺度的大面積海域為主要研究內容,涉及到各大洋甚至全球尺度的海洋變化,其空間分辨率均在1km 或者1km以上,可以滿足對大範圍SST研究的需要,我們將這些衛星反演的SST 簡稱為低分辨率遙感SST。而小尺度研究範圍則較小,對其進行研究需要較高空間分辨率的衛星數據,其空間分辨率一般在幾十米,幾米甚至更小的範圍,其反演的SST簡稱為高分辨率遙感SST。因此,廣東海啟星海洋科技有限公司將以landsat8數據為基礎,探討在近岸港灣遙感SST反演中的有效性,從而拓展landsat、HJ-1B等衛星這些陸地資源衛星在海洋上的應用,同時增加人們反演高分辨率遙感SST的經驗和高分辨率衛星數據在近海岸的應用。

海啟星感知實驗室實現高分遙感數據監測

高分辨率遙感數據反演近岸海表溫度顯示圖

葉綠素濃度遙感反演

葉綠素是影響水體水質的一大因素,葉綠素濃度的遙感反演利用的是葉綠素的光譜特性,利用高分辨率衛星數據對近海岸區域水體葉綠素 a 濃度進行監測,得到高分辨率水體葉綠素分析結果圖,對近海岸環境保護,水箱養殖都有很大的影響。

海啟星感知實驗室實現高分遙感數據監測

高分辨率遙感數據反演近岸葉綠素a衛顯示圖

懸浮物濃度遙感反演

懸浮物,是指單位體積水體中含有的懸浮顆粒的總質量,主要包括無機物(礦物)和有機物(碎屑和浮游植物),其反映了水體的透明度,是水質的一個重要指標,對水質管理非常重要。懸浮物濃度是最先實現遙感監測的水體水色參數之一,懸浮物的反射光譜主要受到其濃度、顆粒大小和組成成分的影響。與葉綠素遙感反演相比,懸浮物的遙感反演研究要少的多,主要原因是要從遙感信號裡將葉綠素濃度和懸浮物濃度分離出來具有很大的挑戰性。伴隨著遙感技術的飛速發展,懸浮物濃度的遙感反演模型也越來越成熟,對研究區域的精度誤差要求也越來越高,廣東海啟星海洋科技有限公司在此原有基礎上進行模型的修改和實測數據的對比,得出近岸懸浮物定量分析模型。

海啟星感知實驗室實現高分遙感數據監測

高分辨率遙感數據反演近岸懸浮物濃度顯示圖

濁度遙感反演

濁度是用來評估沿海和內陸水體水質狀況的基本參數,濁度能夠影響光線的傳播,從而影響浮游植物和水底植物的生產力以及水生動物的呼吸作用。濁度的變化也有助於理解總懸浮物濃度或沉積物的分佈,進而為研究化學物質和汙染物的分解和運動提供有效信息。衛星遙感是估算濁度的理想工具,因為它們能夠提供長時間的動態監測。

海啟星感知實驗室實現高分遙感數據監測

高分辨率遙感數據反演近岸濁度顯示圖

近年來,國內外利用衛星數據和實測高光譜數據,對於近海岸水體水色研究發展了各種各樣的反演算法,但是,當前的模型主要針對內陸水體,對於近海岸水體、河流入海口等相關的研究較少。廣東海啟星海洋科技有限公司海洋感知研發實驗室堅持開放、創造、科學的創辦思想,以海洋科學領域基礎研究為方向,致力於海洋防災減災、海洋生態修復、海洋大數據等領域,讓更多的人來理解海洋概念,熟悉海洋行業的業務需求;同時也能增加與高等院校、研究機構及領域內專家、團隊的交流和合作共贏能力,帶來更多的發展機遇。


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