海洋遥感技术的应用范文

海洋遥感技术的应用篇1

【关键词】海洋遥感 反演产品 平台 系统设计 技术方案

1 前言

海洋遥感信息作为数字海洋的重要数据来源，在海洋环境监测、资源保护、沿海经济可持续发展等社会服务领域得到了广泛应用。近年来，为实现海洋遥感数据的有效管理和信息共享，众多学者采用不同的信息技术提出了不同的解决方案。其中，宋平舰等[1]针对遥感数据存在多源、异构、海量的特点，提出基于WSRF的分布式海洋遥感数据集成与共享机制，通过数据层、服务层、服务管理层、应用层和表示层5层架构使用户能够透明地共享、一体化地处理已有的遥感数据。滕龙妹等[2]将WebGIS、空间数据存取、网络传输等技术引入海洋光学遥感数据一体化管理中，设计了面向海洋遥感数据的速报地理信息系统，该系统集成了数据自动批量入库、数据批量自动远程分发、空间数据可视化实时等功能模块，具备海洋遥感数一体化管理功能和数据网络实时功能。陈志荣等[3]以浙江海洋水质遥感速报GIS系统的实现为例，自主设计了面向海洋遥感数据的空间数据库引擎，并详细介绍了该引擎的数据存储结构和数据访问机制。王娜[4]在对WebGIS、空间数据库、网络通信技术进行深入剖析的基础上，采用J2EE平台体系下的三级分层结构，设计了一套海洋遥感数据实时的解决方案。滕骏华等[5]利用遥感资料进行海岸带环境动态变化监测具有快速准确的优点，以遥感数据应用为核心，根据信息产品生产的业务化需求将遥感数据的获取、预处理、专题信息提取、遥感专题图产品制作的整个过程有机地集成为一体，提出了海岸带环境遥感信息系统的研发方案，实现了遥感数据处理、遥感信息提取、专题信息综合、专题产品制作等信息产品的业务化生产。赵艳玲等[6]采用了数据层、业务层、表示层三层体系的组织方式设计了基于Web海洋卫星遥感产品查询系统，实现了遥感专题产品的网上实时。朱庆等[7]在介绍海洋遥感信息管理与系统的体系结构的基础上，着重论述了基于Web的海洋遥感信息，包括互联网上元数据查询的实现及影像的实时浏览等关键技术。

针对海洋遥感反演产品的有效管理和网络速报需求，本文在深入研究海洋遥感反演产品网络的体系结构与关键技术问题的基础上，提出一个可行的构建海洋遥感反演产品平台的系统设计及技术方案。

2 海洋遥感反演产品平台的设计目标

海洋遥感反演产品平台立足于沿海海域环境监测保护的现状和存在的问题，在利用MODIS、HY、NOAA 、FY等卫星资料进行水质分类，以及多颗卫星遥感资料的融合处理的基础上，自动生成COD、DOC、叶绿素、悬浮泥沙、黄色物质、透明度、温度等海洋遥感反演产品，并综合使用计算机软件技术建立沿海卫星遥感反演产品基础信息库和平台，通过计算机网络通信技术实现沿海海域水质遥感信息的动态实时。

系统采用先进的脚本技术实现反演产品数据的分类查询、快速浏览与便捷下载，可通过配置系统相关的运行控制参数定制自定义风格的交互界面，具有高度的可视性和互动性。

3 海洋遥感反演产品平台设计

3.1 系统结构

海洋遥感反演产品不仅要求具备产品的网络动态功能，还要求具备产品数据的自动备份与归档管理功能，系统结构由产品子系统、数据管理子系统、基础数据库和运行控制子系统四个部分组成，如图1所示。

其中，产品基础数据库为产品子系统的数据源，包括COD、DOC、叶绿素、悬浮泥沙、黄色物质、透明度、温度等海洋遥感反演产品数据。产品子系统作为对外公开的产品服务应用系统，主要实现海洋遥感反演产品的网络动态，包括产品的查询、显示、下载。数据管理子系统为海洋遥感反演产品平台的服务器端应用系统，实现海洋遥感反演产品的自动备份，并采用数据库管理系统对反演产品进行归档管理，为产品子系统提供数据来源。运行控制子系统同样作为海洋遥感反演产品平台的服务器端应用系统的组成部分，主要完成控制整个平台运行的相关参数配置。

3.2 系统的功能模块

根据海洋遥感反演产品的业务特点，系统在功能上可以划分为产品、数据管理、运行控制等三个子系统，各子系统的功能模块具体如下：

3.2.1 产品子系统

产品子系统作为对外提供海洋遥感反演产品服务的应用系统，主要实现海洋遥感反演产品的网络动态，包括产品查询、产品显示、产品下载等功能模块。

（1）产品查询功能模块可以按海洋遥感卫星、产品类型、产品级别、日期、区域等关键字对海洋遥感反演产品数据进行检索。

（2）产品显示功能模块以缩略图形式显示海洋遥感反演产品，并提供图像缩放、平移等图控功能。

（3）产品下载功能模块为远程用户提供下载最新海洋遥感反演产品以及所查询产品的功能。

3.2.2 数据管理子系统

数据管理子系统作为遥感反演产品平台的服务器端应用系统的一个组成部分，包括海洋遥感反演产品数据的自动备份与归档管理功能模块。

（1）产品数据备份管理功能模块通过定时访问各级海洋遥感反演产品处理终端，并检索其所处理的最新反演产品，实现各级反演产品的时自动备份。

（2）产品数据归档管理功能模块采用数据库管理系统实现对各类海洋遥感反演产品的归档管理，并为产品子系统提供数据来源。

3.2.3 运行控制子系统

运行控制子系统作为遥感反演产品平台的服务器端应用系统的另一个组成部分，包括产品参数设置、产品处理终端参数设置、产品数据备份参数设置等功能模块。

（1）产品参数设置功能模块完成产品子系统动态海洋遥感反演产品控制参数的设置，包括对外的产品类型、级别、最新产品的时间段等参数。

（2）产品处理终端参数设置功能模块完成各级海洋遥感反演产品处理终端的内网IP地址、各终端上产品源数据的存储路径等参数的设置。

（3）产品数据备份参数设置功能模块完成自动备份海洋遥感反演产品所需的相关参数设置，包括产品数据的备份路径、产品类型、文件格式、新产品的检测频率等参数。

4 海洋遥感反演产品平台的技术方案

软件系统的研发技术方案是整个海洋遥感反演产品平台设计、运行、维护的重要保证，采用先进、适用的软件体系结构，可以使系统开发周期大幅缩短，提高系统的开发质量。根据系统的应用模式、规模及应用内容，选择基于Client/Server模式与Browser/Server模式相结合的异构体系结构的技术方案，其中服务器主机采用微软公司的Windows 7.0+IIS6.0 （及以上版本）的系统环境作为基础平台，如图2所示。

（1）海洋遥感反演产品平台的开发采用统一的数据组织方式，通过基于角色的访问控制系统实现对不同类别用户权限的控制，通过会话安全管理模块和会话状态控制模块来提高系统在安全控制方面的能力。

（2）产品子系统的开发综合采用基于ASP的动态Web技术与可视化编程技术，主要实现海洋遥感反演产品的动态，通过产品类型模型或指定任意关键字实现产品查询，通过图形列表形式实现海洋遥感反演产品的分类显示与产品下载，通过后台管理的模式实现系统运行控制，使系统具有高效的运行速度与高度的互动性。

（3）数据管理子系统采用基于文件传输协议的CUTEFTP进行架设，通过定时访问各级产品处理终端，保持海洋遥感反演产品基础信息库与产品处理终端的同步更新，实现各级反演产品的实时自动备份；其次，采用微软公司的SQL SERVER 2003（及以上版本）数据库管理系统对反演产品进行归档管理，为产品子系统提供数据来源，同时提高系统数据访问的效率和安全性。

（4）运行控制子系统采用分层结构进行设计，保证系统的表现层、业务逻辑层以及基础数据层的相互分离，并采用标准的、开放的、统一的对象M件库作为公共的技术基础，增强系统的可扩展性。

5 结束语

针对海洋遥感反演产品的有效管理和网络速报需求，在深入研究海洋遥感反演产品网络的体系结构与关键技术的基础上，提出了一个切实可行的海洋遥感反演产品平台的系统设计及技术方案。该平台系统由产品子系统、数据管理子系统、基础数据库和运行控制子系统四个部分组成，实现了反演产品的便捷查询、在线浏览、系统运行控制、后台管理等功能。系统整体框架采用混合Client/Server、Browser/Server模式的异构体系结构，不仅能满足系统运行需求，且具备高度的可扩展性。

参考文献

[1]宋平舰，崔宾阁，刘荣杰，等.基于WSRF的海洋遥感数据集成与共享机制设计与实现[J].海洋通报，2013，32（02）：195-199.

[2]滕龙妹，刘仁义，刘南.海洋遥感数据一体化管理方法[J].上海交通大学学报，2008，42（10）：1674-1677.

[3]陈志荣，刘仁义，刘南.面向网络的海洋遥感数据库引擎设计与应用[J].浙江大学学报（理学版），2008，35（01）：96-99.

[4]王娜.海洋遥感数据速报系统设计与实现[D].浙江：浙江大学省GIS重点实验室，2007：6-7.

[5]滕骏华，楼秀琳，孙美仙，等.海岸带环境遥感信息的系统集成[J].海洋学研究，2006，24（04）：77-86.

[6]赵艳玲，何贤强，王迪峰，等.基于Web海洋卫星遥感产品的查询系统[J].东海海洋，2005，23（01）：32-39.

[7]朱庆，钟若飞李德仁.基于Web的海洋遥感信息管理与系统的设计[J].海洋学报（中文版），2002，24（S1）：191-199.

作者单位

海洋遥感技术的应用篇2

【关键词】海上溢油；遥感；监测

中图分类号：C35文献标识码： A

0.引言

在各类海洋污染中，造成主要污染的因素就是海上溢油。由于轮船的碰撞、海上油井的破裂、翻船、海底油田泄露等各种不同的意外事故，造成大海大面积的石油污染，不仅损害海洋、自然环境，对生态环境、人体健康也是一种危害。溢油对海洋的污染已经引起了各国政府的重视，很多国家都建立了海上溢油的探测系统，对近海领域进行巡视、监测和管理。一旦发生溢油事故，能够在最短的时间内了解到溢油发生的位置以及扩散趋势。通过建立完整的监测系统，大范围有效了解海洋面积的动态信息，对于海洋溢油污染进行定量分析，准确反映溢油污染的情况与程度。

1.遥感技术监测海上溢油范围

海面发生溢油灾害后，溢油区域水面的电磁波谱特性发生变化，相对于没有石油区域的水面有明显差别，利用这种光谱特性的差异可以划分油水分界线，从而确定溢油范围。

1.1可见光、近红外红外遥感技术

利用可见光、近红外红外波段的遥感监测技术是我国针对溢油污染发展最为成熟的监测技术。在其波段的范围内，入射物表面的电磁波与物体发生光学作用，监测系统的传感器通过记录来源物与入射电磁波发生的反射作用，由于物体不同，对电磁波的反射率也不同。实验表明，油种的类型以及厚度都会对海面油膜的光谱曲线造成影响，卫星遥感的最佳敏感波段也存在差异[1]。

1.2微波雷达遥感技术

合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）和侧视机载雷达（side-looking radar，SLAR）是微波雷达的遥感技术用于溢油范围监测的两种雷达。前者是利用多普勒效应，依靠短天线达到高空间分辨率。后者是一种传统雷达，造价低，空间分辨率与天线长度成正比。现阶段，合成孔径雷达已经被广泛运用到溢油范围监测。SAR传感器通过接收仪器发出的电磁波信号，对物体进行识别。海面的毛细波是可以反射雷达的波束，从而造成海面杂波，在SAR传感器的图像上呈现亮图像，油膜覆盖海水表面，致使雷达传感器接收到的波束减少，无法在SAR传感器上体现亮的颜色。

2.遥感技术监测海上溢油类型

如何判断海面上的溢油类型，是遥感技术中的模式识别问题，也是遥感监测中较难实现的问题。

2.1激光荧光遥感技术

激光荧光法是利用激光作为激励光源，激发物质的荧光效应，利用物质的荧光光谱作为信息的参照，通过SAR传感器的监测，进行输入远的荧光光谱分析方法。当物质被光波照射时，基态的物质分子吸收光能量，由原来的能级跃转移到较高的第一电子单线激发态或者第二电子激发态。所谓的荧光效应，就是指通常情况下，转移的电子会急剧地降落，降至最低振动能级，并且以光的形式释放能量。每种物质的荧光谱不同，由于石油油膜中所含有的荧光基质种类的不同以及各种基质比例不同，在相同激光照射条件下所反馈的荧光也不同，荧光谱通常具有不同的强度和形状，这就是激光荧光遥感技术鉴别溢油种类的原理[2]。

2.2红外偏振遥感技术

作为一种新颖的遥感监测手段，被动傅里叶变换红外遥感（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）是一种检测多原子分子的方法，可以实现多组目标的同时进行检测与鉴别。这和传统的红外遥感技术不同，红外偏振遥感技术是能够获取物质表面的状态以及物质的信息等相关偏振信息，这样有助于识别石油的种类。

2.3高光谱遥感技术

在针对溢油种类进行检测时，需要得到足够多的光谱信息，高光谱遥感技术是以其宽度与庞大的波段数量为主要特点，使其成为溢油种类的一种可行手段。通过光谱混合分析的方法对溢油高光谱数据进行研究分析。利用Hyerion高光谱卫星数据进行溢油监测研究，对多种原油的高光谱波谱进行分析，同时利用GA-PCA特征进行提取法与SAM-SFF方法对不同的油种的高光谱波进行提取，以达到鉴别油种的差异。

3.遥感技术监测海上溢油量

溢油量取决于溢油油膜的厚度，根据油膜的厚度对其进行分布以及估算，可以大致得出溢油总量。

3.1紫外遥感技术

紫外遥感技术是通过紫外传感器油膜油层进行探测，对于小于0.05um的薄油层即使在紫外波段也具有很高的反射，通过紫外光与红外光的叠加，大致可以得到油膜的厚度。但是，紫外遥感技术有一个很大的缺点，就是紫外遥感很容易受到外界环境因素的干扰，一旦受到外界因素的干扰紫外遥感就很容易出现虚假信息。

3.2热红外遥感技术

由于油膜在吸收太阳辐射之后会将一部分能量以热能的形式进行释放，所以采用热红外遥感技术，这种技术中红外波段包含地物的温度信息，所以能够辨别油层的厚度，较厚油层表现为“热”的特性，中等厚度油层表现为“冷”的特性。经相关研究表明，发生“冷”、“热”的油膜厚度范围大致为50-150um之间，而这种技术的最小探测油层厚度大约为20-70um之间，由于厚度的区间很小，所以SAR传感器的敏感性因此受到限制[3]。

3.3微波雷达遥感技术

由于海洋的海水本身会发射微波辐射，而海上溢油发生以后油膜区域会发射比海水更强的微波信号，水的微波辐射发射率约为0.4，而油的发射率约为0.8，因此在海水背景中，溢油区域呈现亮信号，并且信号强弱与油膜厚度具有一定的比率。通过微波雷达遥感技术监测溢油量，一方面能够监测海上溢油的范围，一方面可以通过被动式的微波辐射大致计算油膜厚度。但是，我国这方面的技术还不是很发达，油膜厚度的微波遥感定量技术受到环境、传感器等多方面因素的影响，其精度仍然有待提高[4]。

4.结语

本文介绍了海上溢油的三大监测指标，海上溢油监测指标分为溢油范围、溢油类型和溢油量。但是，针对溢油类型和溢油量的监测技术仍不成熟，随着我国海上溢油监测系统的不断完善，溢油遥感技术不断发展，为实现全面监测海上溢油指标而不懈努力。

【参考文献】

[1]李栖筠，陈维英，肖乾广,等．老铁山水道溢油事故卫星监测[J].环境遥感，2010，9（4）：256-262.

[2]李四海．海上溢油遥感探测技术及其应用进展[J].遥感信息，2012,03（2）：:53-56.

[3]陆应诚，陈君颖，包颖,等．基于HJ-1星数据的溢油遥感特性分析与信息提取[J].中国科学，2011，41（23）：:193-201．

海洋遥感技术的应用篇3

关键词：滩涂 3S 动态监测

1、前言

海洋滩涂系指大潮时，高潮线以下，低潮线以上的，亦海亦陆的特殊地带。滩涂不仅是一种重要的土地资源和空间资源，而且本身也蕴藏着各种矿产、生物及其他海洋资源。我国拥有丰富的滩涂资源，其环境的变化将会对所在区域海岸带资源开发利用、海域使用、环境保护等诸多方面产生很大的影响。因此，分析滩涂利用状况、滩涂地形演变等可以为有关部门在滩涂合理开发利用、科学管理和规划等方面提供准确详实的信息服务和决策支持。目前，我国对滩涂的开发管理越来越重视，建立了大量的数据库和基于GIS的信息管理系统，提供了不少信息服务与产品。然而，对滩涂信息管理的研究还远远不够，在开发利用技术等方面还有待进一步的提高和完善。滩涂资源由于自然侵蚀和淤积、人工促淤、圈围及护岸工程等作用不断发生着冲淤变化，在时间和空间上是动态变化的。因此，研究滩涂地形的冲淤变化对合理管理和开发利用滩涂信息至关重要。由于滩涂信息的时空变化特性，对滩涂地形的分析将涉及大量的相关数据，合理的组织和管理这些动态变化的数据具有很大的难度。特别是临近城市区域的滩涂湿地除作为城市的土地后备资源外，还表现为多功能共存的生态体系，在蓄水、调节径流、均化洪水、净化与过滤、保护海岸线、调节气候、提供动植物栖息地以及维持区域生态平衡等方面发挥着不可替代的作用。因此，掌握滩涂的分布状况、变化规律和发展趋势，是制订可持续利用决策的科学基础。

伴随着以全球定位系统（GPS）、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）为代表的3S一体化技术的发展，为海洋滩涂的数据采集、图形制作及信息管理等多个环节提供强有力的技术支持，改变了海洋滩涂部门获取基础信息数据的手段，为行业管理信息系统建立提供了有效的技术支持，大大提高了所获取数据的精度和工作效率。

2、GPS技术在滩涂测量中的应用

GPS是利用多颗导航卫星的无线电信号，对地球表面某一地点进行定位、报时或对地表移动物体提供导航的技术系统。RTK实时动态差分法是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

随着RTK技术发展应用，近几年出现的信标机GPS，即通过接收沿海导航基准站信号进行差分计算，确定接收机所处位置坐标及距离进行海上高精度导航和定位，距离基准站300公里范围内都可以使用，具有快速定位，精度高，方便快捷等诸多优点。

DGPS+测深仪技术在水下地形测量中的应用，大大提高了测量的精度，减少了工作量，缩短了工作日，并且能生成数字化的水下地形图，为地理信息系统的建立和日常管理提供了有效的数据来源。但因受潮汐的影响，部分滩涂低潮时水深小于测量船的吃水深度，致测量船无法进入，而只有等待潮位上升至船只吃水深度后才能达到该区域进行测量作业，这样大大影响了工作效率。而在某些低潮干出的滩涂区域，由于潮位涨落的不规律性（如苏北浅滩怪潮）和其他相关因素的影响工作人员携仪器进入具有一定的危险性，所以如何对海洋滩涂进行快速、精确的测量仍然是今后研究的重要课题。

3、RS技术在滩涂信息获取中的应用

随着计算机技术、信息技术、空间技术的迅猛发展，遥感技术进入1m以内的高分辨率和立体观测阶段。RS技术从多方面为海洋滩涂提供信息支持，主要表现为：

3.1 更新已有GIS矢量数据和地形图

利用最新遥感图像，经过图像处理工作站进行图形变换、图像精度校正、信息增强、专题信息提取等技术，识别多种行业专题信息，包括海塘沿线地形、地貌、河流水系、交通道路等，并与原有GIS矢量数据进行配准叠加显示，修绘已有海岸带地形图和更新GIS矢量数据。

3.2 确定植被类型及分布状况

对于滩涂高潮滩生长植被，通过对遥感数据的解释和实地调查相结合方法，确定不同类型植被分布范围及其面积。对于海塘护坡植被种类乔木、灌木、草地等，由遥感图像解译其空间分布状况，并计算其长度。

3.3 分析土壤性质及利用价值

针对滩地不同类型：沙石海滩、淤泥海滩、盐水沼泽等，利用遥感数据分析，确定范围及其相应的利用价值，并可以统计分析滩涂土地利用情况。

3.4 监测滩涂动态演变

应用多时相遥感数据，动态分析滩涂的变化：(1)利用两个不同时期的遥感图像，进行对比分析，可得到该段时间内的滩涂冲淤变迁形态变化；(2)利用多个时段的影像，可分析滩涂演变规律和发展趋势；(3)通过分析比较，区分三种类型岸线：冲刷岸段，淤积岸段，和稳定岸段，并且统计其长度；(4)估算不同等深线范围内的滩涂面积和新围垦滩涂面积。

4、GIS技术在滩涂信息管理中的应用

GIS是用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。GIS通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为相关政府部门行政管理提供新的技术，为规划、管理决策服务。地理信息是滩涂资源的重要基础信息之一，90%以上的滩涂都跟地理信息相关。滩涂资源需要运用先进的信息管理手段来提高工作效率，解决滩涂资源存在着基本资料不详，信息采集与分析手段相对落后的问题。滩涂GIS为资源信息管理提供行之有效的现代化管理手段，实现管理与决策的规范化、标准化、科学化。基于GIS的海洋滩涂管理信息系统，是以与滩涂相关联的各类空间地理信息和属性数据为基础，在地理信息系统平台上，实现对所有信息数据的收集、储存、管理、查询、统计、分析和输出，并结合相关数学模型和模式进行预测、规划、评价和决策。当前，GIS技术在海洋滩涂信息管理中应用和发展趋势主要体现在以下几个方面：

(1)更新已有地理对象及相关属性信息，系统提供对滩涂管理信息变更内容的编辑和管理功能，能够对点、线、面状对象、符号、文本等的添加、修改和更新。并利用GIS强大的分析功能（缓冲区分析、路径分析和叠置分析）提供辅助决策。管理信息系统使滩涂的管理更宏观、更科学、更有效，可以减少大量到工程现场的开支，大大提高管理工作的水平和效率。

(2)利用GIS数字化滩涂水下地形图，根据数字化的滩涂地形图，由原始等高线和高程点数据，生成Grid模型，以ASCⅡ文件形式给出以矩阵排列的网格平均高程，成规则格网DEM来描述滩涂地形。根据不同网格高程数据赋色，生成滩涂地形分色图，宏观了解该区域的滩涂状况。

(3)滩涂地形冲淤分析系统。主要作用在于定量地提取地形的相关参数和分析地形的历史演变规律。主要功能分为单年分析和多年分析两种。单年分析用于提取滩涂地形的特征参数，如平均高程、极值高程以及面积等；多年分析主要定量分析滩涂地形的历史演变过程，分析系统包括冲淤量分析、高程演变分析以及断面比较分析等。另外系统提供滩涂地形的分色演示，可以直观地反映水下地形高低变化起伏的情况，为防汛减灾、促淤圈围、岸线规划、滩涂资源合理开发利用提供科学的依据和手段。

5、3S集成技术在海洋滩涂管理的应用

GPS与RS结合应用，可以提高对地观测的精度，而且在时间和费用上具有无可比拟的优势。遥感图像解译判读前，利用清晰地物确定解译标志，利用GPS技术进行野外实地定点定位调查，确定地理要素特征和图谱信息，提高信息解译的精度、提高信息质量。

RS主要提供面上的、总体的信息，局部详细信息的提取可以利用GPS技术。利用GPS可以迅速地确定地面点的坐标，从而可以将发生变更区域的坐标输入GIS中，最终生成滩涂动态变化图。

GIS是遥感图像处理和应用的技术支撑，而遥感图像则是GIS的重要数据源。将遥感图像、海塘矢量地形数据和滩涂水下地形数据进行叠加，生成海洋滩涂的影像地图。通过对遥感影像和DEM数据进行处理和综合分析，可以生成具有三维视觉的影像图，进行滩涂地貌特征、分布规律的研究。利用RS与GIS的集成还可进行面向应用的虚拟仿真建设：利用海洋滩涂空间数据和属性数据，以不同比例尺地形图和多种分辨率遥感影像为基础，采用仿真和虚拟技术，多维和多种数据的融合技术，在GIS为主的数据可视化集成环境支持下，进行高分辨率的三维可视化浏览、查询、分析和模拟，实现海洋滩涂地理环境的计算机虚拟再现和仿真模拟。

通过遥感数据和GIS强大的地理空间信息管理和分析功能能便捷、准确地计算滩涂规模和演变情况。GIS技术的应用极大提高了计算的准确性、科学性和工作效率，正确客观地指导相关部门的管理工作。

GIS技术在海洋滩涂管理的数据采集、管理、分析及制图中具有明显优势。它可以参与整个滩涂动态监测的各个环节，是整个管理过程中动态监测的重要技术支撑。

6、结语

借助滩涂GIS平台可分析滩涂变化趋势、原因、为滩涂利用与管理提供决策依据。了解不同时期滩涂类型的分布、面积大小、认识不同时期滩涂特点；为海洋利用总体规划的编制提供技术支撑；可结合其他有关资料，研究不同滩涂类型的特点、质量，开展评价研究；可以把滩涂信息变化的结果作为研究生态安全的基础；根据滩涂现状和演变趋势，结合人类活动和自然环境变化等影响因素提出合理利用的建议与对策。

3S技术不仅为滩涂数据更新、分析、规划和利用提供一整套数据采集、存储、管理、查询、处理、分析、应用等功能，而且具有对原数据、原文件的自动备份和对数据库图形文件、属性数据的更新功能。3S技术必将为滩涂资源管理提供更现代化的技术手段，如：对滩涂资源利用进行实时动态监测；实时掌握滩涂信息基础数据，更新数据库；实现资源共享，促进数字海洋工程的全面建设。3S技术已成为现代空间信息技术发展的必然趋势，必将更好地为海洋利用总体规划服务，空间信息技术的发展及其在滩涂资源管理中的广泛应用，也有利于“数字地球”目标的早日实现。

参考文献

[1]徐绍铨,张华海,杨志强等.GPS 测量原理及应用.武汉:武汉测绘科技大学出版社,1998.

[2]黄杏元.地理信息系统.北京:高等教育出版社,2001.

[3]梅安薪,彭望禄,秦其明.遥感导论 北京:高等教育出版社 2002

[4]李德仁.数字地球与3S技术.中国测绘,2003.

海洋遥感技术的应用篇4

【关键词】：遥感(RS)技术；用途；分类；常用的遥感数据；图像处理；应用范围

中图分类号： P283 文献标识码： A 文章编号：

0引言

随着计算机技术、光电技术和航天技术的不断发展，遥感技术正在进入一个能快速、及时提供多种对地观测数据的新阶段。遥感技术已经成为测绘领域中对信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。

1遥感技术

1.1遥感的定义

“遥感”，顾名思义，就是遥远地感知。传说中的“千里眼”、“顺风耳”就具有这样的能力。人类通过大量的实践，发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的形式－电磁波，并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。

1.2遥感图像的用途

就像我们生活中拍摄的照片一样，遥感像片同样可以“提取”出大量有用的信息。从一个人的像片中，我们可以辨别出人的头、身体及眼、鼻、口、眉毛、头发等信息。遥感图像一样可以辨别出很多信息，如水体（河流、湖泊、水库、盐池、鱼塘等）、植被（森林、果园、草地、农作物、沼泽、水生植物等）、土地（农田、林地、居民地、厂矿企事业单位、沙漠、海岸、荒原、道路等）、山地（丘岭、高山、雪山）等等；从遥感图像上能辨别出较小的物体如：一棵树、一个人、一条交通标志线、一个足球场内的标志线等。大量信息的提取，无疑决定了遥感技术的应用是十分广阔的，据统计，有近30个领域、行业都能用到遥感技术，如陆地水资源调查、土地资源调查、植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、测绘、考古调查、环境监测和规划管理等。

由于遥感技术是从人们一般不能站到的高度去“拍照”，故从宏观视野上，也有着人力所不能及的优势。

1.3遥感技术

遥感技术包括传感器技术，信息传输技术，信息处理、提取和应用技术，目标信息特征约分析与测量技术等。

遥感技术依其遥感仪器所选用的波谱性质可分为：电磁波遥感技术，声纳遥感技术，物理场（如重力和磁力场)遥感技术。

电磁波遥感技术是利用各种物体／物质反射或发射出不同特性的电磁波进行遥感的。其可分为可见光、红外、微波等遥感技术。按照感测目标的能源作用可分为：主动式遥感技术和被动式遥感技术。按照记录信息的表现形式可分为：图像方式和非图像方式。按照遥感器使用的平台可分为：航天遥感技术，航空遥感技术、地面遥感技术。按照遥感的应用领域可分为：地球资源遥感技术，环境遥感技术，气象遥感技术，海洋遥感技术等。

2遥感的分类

2.1按遥感平台的高度分类大体上可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感

航天遥感又称太空遥感(spaceremotesensmg)泛指利用各种太空飞行器为平台的遥感技术系统，以地球人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和太空站，有时也把各种行星探测器包括在内。

卫星遥感(SatelLiteremotesensing)为航天遥感的组成部分，以人造地球卫星作为遥感平台，主要利用卫星对地球和低层大气进行光学和电子观测。航空遥感泛指从飞机、飞艇、气球等空中平台对地观测的遥感技术系统。

地面遥感主要指以高塔、车、船为平台的遥感技术系统，地物波谱仪或传感器安装在这些地面平台上，可进行各种地物波谱测量。

2.2按所利用的电磁波的光谱段分类可分为可见反射红外遥感，热红外遥感、微波遥感

可见光／反射红外遥感，主要指利用可见光(0.4-0.7微米)和近红外(0.7-2.5微米)波段的遥感技术统称，前者是人眼可见的波段，后者即是反射红外波段，人眼虽不能直接看见，但其信息能被特殊遥感器所接受。它们的共同的特点是，其辐射源是太阳，在这二个波段上只反映地物对太阳辐射的反射，根据地物反射率的差异，就可以获得有关目标物的信息，它们都可以用摄影方式和扫描方式呈像。

热红外遥感，指通过红外敏感元件，探测物体的热辐射能量，显示目标的辐射温度或热场图像的遥感技术的统称。遥感中指8—14微米波段范围。地物在常温(约300K)下热辐射的绝大部分能量位于此波段，在此波段地物的热辐射能量，大于太阳的反射能量。热红外遥感具有昼夜工作的能力。

微波遥感，指利用波长1—1000毫米电磁波遥感的统称。通过接收地面物体发射的微波辐射能量，或接收遥感仪器本身发出的电磁波束的回波信号，对物体进行探测、识别和分析。微波遥感的特点是对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力，又能夜以继日地全天候工作。

2.3按研究对象分类可分为资源遥感与环境遥感

资源遥感：以地球资源作为调查研究对象的遥感方法和实践，调查自然资源状况和监测再生资源的动态变化，是遥感技术应用的主要领域之一。利用遥感信息勘测地球资源，成本低，速度快，有利于克服自然界恶劣环境的限制，减少勘测投资的盲目性。

环境遥感：利用各种遥感技术，对自然与社会环境的动态变化进行监测或作出评价与预报的统称。由于人口的增长与资源的开发、利用，自然与社会环境随时都在发生变化，利用遥感多时相、周期短的特点，可以迅速为环境监测。评价和预报提供可靠依据。

2.4按应用空间尺度分类可分为全球遥感、区域遥感和城市遥感

全球遥感：全面系统地研究全球性资源与环境问题的遥感的统称。

区域遥感：以区域资源开发和环境保护为目的的遥感信息工程，它通常按行政区划(国家、省区等)和自然区划(如流域)或经济区进行。

城市遥感：以城市环境、生态作为主要调查研究对象的遥感工程。

3常用的遥感数据

常用的遥感数据有：美国陆地卫星(Landsat)TM和MSS遥感数据，法国SPOT卫星遥感数据，加拿大Radarsat雷达遥感数据。

4图像处理

遥感影像通常需要进一步处理方可使用，用于该目的的技术称之为图像处理。图像处理包括各种可以对像片或数字影像进行处理的操作，这些包括图像压缩、图像存储、图像增强、处理、量化、空间滤波以及图像模式识别等。还有其它更加丰富的内容。

5遥感应用范围

遥感应用范围：陆地水资源调查、土地资源调查、植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、测绘、考古调查、环境监测和规划管理等。

6结束语

目前，遥感技术已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。在未来的十年中，预计遥感技术将步入一个能快速、及时提供多种对地观测数据的新阶段。对于中国的5.12汶川大地震，遥感技术就发挥了重要作用，为分析灾情和灾后重建工作提供了最直接、最有效的资料。同时随着各项技术的发展，遥感影像的空间分辨率，光谱分辨率和时间分辨率都将会有极大的提高。其应用领域随着空间技术发展，尤其是地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透，将会越来越广泛。

海洋遥感技术的应用篇5

关键词 海洋环境；立体自动监测；检测系统

中图分类号 P7 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0003-01

通过本课题的具体实施，也获得了具有知识产权较高的研究成果。国家海洋环境具备的立体自动监测技术与发达国家的先进技能之间存在的差距减少了10多年，已达到90年代中期先进的国际水平，为我国海洋环境检测技术的有效提高c建立国家整体辖区海域的海洋监测环境服务体系奠定稳固的基础。

1 系统的整体设计

海洋环境实施的立体自动化监测体系主要是按照我国现行的关于海洋环境监测的预告体系业务化运转的具体需要，通常都将其划分成延时与实时两个基本数据的过程；并依据处理数据的进程方式划分成4个过

程段。

1.1 监测采集数据的过程

由于处理数据的中心遥测监控单元所使用的是遥测、召测方式进行定时的对换监测单元现场的实时监测以前具备的相关数据，在历经初阶段预处理形成的时报产品记性明示、复印、之后再以文件的形式存档至原始的数据库当中。

1.2 处理数据的过程

对原始数据库当中取得的及时与不及时多元的监测数据，区别经过预处理、控制质量之后，产生示范区域基础性共享数据库与延长时间的数据库，当成制作信息的基本数据。同时还成型为用户可以查询的数据与资料量产品。

1.3 制作信息产品数据的过程

及时的数据需要经过通话研究等深入处理之后，通过计算与反演的相关模式，制作出不同的实测与预报产品；延时数据经过详细的处理之后再通过模式进行计算与反演，制作不同后报与统计产品，并将所有的产品都输进产品库当中。

1.4 分发信息产品服务的过程

将实时产品的相关资料利用VSAT、PSTN等通信的形式直接为示范区牵涉海域部提供相应的服务；延时材料产物库供应网上查问检测服务，并且制成相应的数据软盘与CD光盘为广大用户所用，还可实施国际信息资料的相互交流。

2 系统性能的规划

地区海洋环境的立体检测体系根据相应的性能主要通过检测现场、监测监控数据、预处理数据、制作信息产品、信息服务5个组织构成的单元，其具体的功能通过以下方式做具体的阐述。

2.1 检测现场单元

检测现场单元主要是通过A1-A5现场检测体系组织而成。它主要的功能就是为任意地域内部及时、长期、延续的海洋环境提供立体检测的数据与资料。此单元主要通过有关专题当中的前3个课题检测近海环境技术、高频雷达站、应用卫星遥感体系所供应的检测设施与研发使用技术结果，并且这个地域内部可以实施再次利用的检测方式与设施、818-01购置常规检测配套设施为现场构成的数据检测根源，其作为我国构成检测体系的基础。

2.2 遥测监控数据单元

输送数据单元B主要是通过B1-B3子单元组织而成。B1子单元主要是使用卫星、我国分组交换网、公共电话网等通讯方法来实现检测A1、A2、A3单元数据与指令进行实施的检测输送；B2子单元主要管理采集延时数据，将检测现场体系与利用其他最佳方式采取延时数据以媒体的方式进行准确的记录可利用固定的储存卡、磁盘、光盘、IC卡等方式实施数据的重新播放与输入。B3子单元主要实施远程检测与遥控管理现场检测单元。它主要性能一方面是为实现建立采集数据、预处理、大屏幕及时显示、原始数据库等等；另一方面是为了实现检测单元时间方面的同步、控制运转模式、检测诊断单元故障、复原功能等。此单元能够实现检测现场纽带与枢纽之间的衔接。

2.3 检测预处理数据单元

检测预处理数据单元的关键性能源自将检测多元数据实施资料同化与控制质量方面的预处理，并划分信息资料的类型，建立出及时数据库的立体检测与延时的数据库，为实现信息产品的进一步加工供应形成的数据基础与资料。

2.4 制作信息产品单元

制作信息产品单元的具体性能是由不同的计算模式将检测资料与数据制作成用户需要的预报、实报、后保、信息产品的统计。此单元将立体检测资料实施加工成信息产品的重要场所。

2.5 信息服务单元

信息服务单元之中E的性能是为多媒体信息建立相应的产品库，通过不同的模式分发信息；用户利用检索目录的方式与界面化实现资料与信息产品的调用、检索；并且还要融入国际的互联网中，为国内外入网的用户供应适当的信息产品，此单元作为产品服务的重要

平台。

3 系统运转模式

3.1 对现场及时检测体系进行集中式监控

通过处理数据核心遥测监控单元台监测系统检测平台、高频雷达、污染、生态等现场的相关设置实时遥测；同时依据现场获取的实测数据通过人工或是自动遥控改变现场监测体系的模式，以此实现动态追踪指定海域灾害的全过程；还可以远程监视现场的和检测体系，实时了解其运转的实际情况，还可以远程诊断与修复其软件中存在的故障。污染/生态设置、海床基系统可以准确记录延时检测的相关数据再进行处理的中心处实现完成数据的回收与播放。

3.2 综合调节与分布处理

不同的检测数据与信息产品在处理数据核心网络的大力支撑下进行集中式处理；各个工作单元属于区域网络上的站点综合调整网络与数据库操作系统，以此来促成数据的接收/传送、制作信息产品、检测数据与分发等及时多项任务的信息资源共享与分布处理，此来实现高效率的自动化程度。

4 通用现场检测系统性质的基础模块与公共技术

1）研究海洋环境检测所专门使用的采集数据与控制软件平台的相关技术，可以形成提供海岸基、海床基、平台基海洋环境的自动检测体系以及各分站应用的采集数据与控制软件的平台。2）研究处理海洋环境的自动检测系统需要应用通讯设备。3）研究海洋环境自动检测体系使用的开发电源包含：交流电、太阳能、水下自容仪器电源、室内长期使用的后备连续电源等。

5 结论

总之，我国科技的中长期发展规划提纲已经把“海洋环境立体自动检测技术”列入了重点发展的前沿技术之中，海洋环境的立体自动化检测体系也已经成为国家建设海洋强国十分重要的内容组织部分，而强化研究系统的设计方式也成为海洋环境建设立体自动化检测体系的重点。

参考文献

[1]郑君杰，，刘凤，等.基于水下三维传感器网络的海洋环境立体监测系统关键技术研究[J].海洋技术，2012（4）：1-4.

[2]易容.海洋环境立体监测系统之信息产品集成与服务系统设计[J].海洋技术，2001（1）：44-51.

海洋遥感技术的应用篇6

[关键词]GPS；RS；GIS；海洋地质

中图分类号：P714.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0389-01

0.引言

海洋地质学实际意义及科学理论意义重大，其乃是对地球发展变化予以了解的核心性学科，同时也是人类生命、生活与生产当中具有充分依赖性的重要研究领域。近些年来，伴随3S技术的日益发展与完善，在很大程度上对以往海洋地质调查当中所遇到的问题给予解决。运用3S技术所收集的各种海洋地质信息，出具有空间性强之外，还有范围广及精度高等特点。3S技术含有诸多技术、应用及理论创新潜力，在海洋地质研究当中可扮演关键性角色。

1.GPS在海洋地质研究当中的运用

（1）采用GPS定位技术实施高精度海洋定位。为了在测量中能够获取更为精细、准确的海上定位精度，通常选用组合定位，即船上导航设备与GPS接收机配合使用。比如在实施GPS伪距定位过程中，运用船上自带的陀螺仪及计程仪获取观测值，并在联合运用下推求船位。运用差分GPS技术，可实施海洋石油钻井平台的定位及海洋物探定位。（2）GPS技术在海洋大地监控网构建中的应用。构建海洋大地控制网，从而服务于船舰的导航、海底地壳运动的监测、海洋工程建设、海洋资源开发及水下地形测绘等，此乃整个海洋大地测量的关键性任务。

2.RS在海洋地质研究中的应用

RS在海洋地质的应用中，作为常见的便是高光谱，所谓高光谱遥感实质为高光谱分辨率遥感的一种缩称，其于可见光、热红外、中红外、近红外波段范围内，从中获得诸多比较窄的且具有光谱连续性的影像数据的技术。其所运用的成像光谱仪们能够对上百个比较窄的光谱波段信息进行收集。对于高光谱的窄波段而言，其可对矿物的吸收特征进行有效区分，进而对矿物进行成功识别。从高光谱遥感数据当中实现各种地质矿物成分的提取，主要有如下技术：模型方法、光谱分类技术、光谱匹配技术、光谱微分技术及光谱维特征提取方法。此些方法均存有应用成功案例。

（1）光谱匹配技术。光谱匹配技术实质为匹配或实验室测量与地物光谱的参考光谱，或参考光谱数据库与地物光谱的比较，然后将他们之间所具有的差异值或相似值求出来，以此实现识别的效果。（2）光谱分类技术。此技术中作为常用的方法有高光谱匹配制图法、人工网络分类法及最大似然分类法等。光谱角度匹配法（SAM）将光谱当作多维矢量，通过对一个测量光谱与参考光谱间所存有的“角度”进行计算，以此对二者间所存有相似性予以确定，若具有越小夹角，则光谱则越发相似。通过选用一种地物，将多个波段相应灰度值，当作一个多维矢量，然后把待匹配的地物与标准地物相应光谱数据实施光谱向量角度的具体余弦值计算，把此像元划归至整个余弦值当中最大的一类，实施各标准地物光谱向量与下一地物实施角度余弦方面的计算，然后将上述过程重复开展，直至地物地物完成全部分类。

3.GIS在海洋地质研究中的运用

3.1 GIS在地貌信息系统中的运用

所谓地貌实为地壳表层外力在共同作用下，于某一发展阶段中所最终形成的一种三维地表形态，乃是介质性质、时间、外营力及内营力的函数。所谓地貌信息系统分析方法，实质为对地貌系统各不同侧立面相应特征参数予以萃取，选用系统综合分析方法获取某个区域内整体性的地貌发展情况。伴随当今GIS技术的不断发展，促使信息整合与综合评估、对一些较为庞大复杂地貌的地貌空间数据实施定量分析处理及建立地貌信息系统等成为可能。

3.2 海洋GIS运用

（1）海岸带管理和开发。美国夏威夷大学在太平洋制图中心设计出了一套集成度非常高的海洋信息系统，此系统将空间海洋数据处理作为着重点，另外还有三位数据结构、海洋数据模拟及GIS与制图系统的集成等，可被用作美国太平洋岛屿专属经济区的发展。管理与开发。（2）海洋资源的开发利用。因海洋具有较为特殊的环境，海洋油气的勘探与开发，需对各种海量数据进行分析，着便需运用合适的分析与管理工具。我国科学遥感应用研究所在国家性海洋863计划当中，开发出了针对海洋油气资源综合预测的先进的海洋GIS，以此为海洋GIS在海洋环境监测评价、海洋渔业等方面的应用提供便利。

4.3S技术集成在海洋地质研究中的应用

GIS对海洋数字地图的分析与管理提供支持。在计算机上，所获取的大量统计信息，可运用二维表、曲线图及直方图等方式表现出来。而对于海洋信息而言，则可运用三维图及二维图予以表达。在海洋地质调查当中，GPS系统则可提供实时且更为精确定位的信息。GPS与GIS均为数字形式形成的两个系统接口，可以在GIS地理数据库当中，实现信息的实时记录，继而将GIS在分析及决策方面的功能充分发挥。而RS技术则对海洋信息予以周期性及动态化获取。

5.结语

总而言之，3S技术在海洋地质研究中的应用，能够获取更为丰富和精确的海洋信息，提升海洋勘测的深度与水平，可有效推动整个海洋地质研究的深层发展。

参考文献：

[1]陈华根， 李嘉， 许惠平，等. "3S技术综合应用"教学与实习方法探讨[J]. 中国地质教育， 2011， 20（1）：71-74.

[2]范磊磊， 曹祥， 梁B. 3S技术在土地复垦中的应用[J]. 城市地理， 2014（24）：95-95.

作者简介：

刘爱江（1983-），男，山东潍坊，汉，硕士，中国海洋大学地学院工程师，主要从事海洋工程与环境研究。

蔡伟伟（1986-），女，山东陵县，汉，硕士，青岛博研海洋环境科技有限公司工程师，主要从事海洋地质环境研究

海洋遥感技术的应用篇7

关键词： 地理教学 信息技术 辅助教学

地理信息技术是现代地理学的技术核心，它的内涵很丰富，其核心技术主要包括三方面:地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS），三者有机结合，即被称为“3S”。目前，3S是解决人口、资源、环境及经济发展等重大地理问题的重要手段和关键技术。基于此，按照《普通高中地理课程标准（实验）》的要求，新高中课程在必修、选修模块中都分别要求介绍有关3S的知识。在地理教学中运用地理信息技术，就是发挥地理信息技术的功能，并与地理教学目标、内容、过程、方法相融合，实现教学内容的呈现方式、教师的教学方式、学生的学习方式的变革。

一、应用GIS进行空间运动的教学，提高学生的空间思维能力

GIS具有数据的采集、管理、处理、分析和输出等基本功能。目前，GIS广泛应用于国民经济的各行各业，如环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等各个领域。在中学地理教学中，GIS技术可将复杂的自然景观、地理现象的空间分布甚至抽象的概念用三维的、动态的、直观的方法方式表现出来，将地理教学中不易明察与掌握的内容通过虚拟场景展现，增强教学效果。例如在地貌演变、地形分析和天体运动这三个教学内容中应用地理信息系统，可形象地展示“背斜成谷，向斜成山”的过程，把漫长的地貌历史演变过程在瞬间完成，使学生对所学知识有较形象的理解；把山体表现得更加形象逼真，加深学生对地形特征的理解，让学生有身临其境的感觉；在天体运动的教学中，通过GIS建立场景，制作太阳、地球、月球，以及地球及月球的运动轨迹，指定月球和地球的链接，进而完成天体的运动制作与飞行漫游，具体地模拟出天体的运动规律，调动学生观察思考的积极性，使学生产生强烈的求知欲望，收到事半功倍的效果。

二、利用3S进行地理事物的分布与规划教学

在讲授城市、区域或全球生态环境问题中，可以借助遥感影像帮助学生了解植被分布、土地利用及分布，提高学生宏观观察、分析能力。例如利用遥感在毁林过程监测、全球森林分布变化监测等方面的实例及影像，辅助讲授全球植被覆盖变化；利用遥感在土地利用普查中的实例和影像，辅助讲授土地利用和农作物分布；利用遥感在城市生态监测、绿化率调查的实例和影像，辅助讲授城市环境与生态等。遥感的大范围观测的特征提供了监测灾害的可能，利用相关的遥感影像有助于在教学过程中帮助学生理解这些区域性过程。例如，利用遥感在草原和森林火灾监测、沙尘暴灾害监测、海洋污染监测、火山喷发和地震等监测的案例和影响，辅助讲授自然灾害的发生、发展过程，进行灾害影响分析。

三、利用3S进行事物的发展演化教学

全球定位系统（GPS）可以辅助讲授地图、计算机制图的发展；辅助讲授现代农业的发展（例如，GPS在“精细农业”中的应用）；辅助讲授现代交通的发展（例如，GPS在智能交通中的自动导航作用）；辅助讲授天气与气候（例如，GPS在大气物理观测中的应用）；辅助讲授地球研究进展（例如，GPS在地球勘探、变形监测中的应用）；辅助讲授海洋地理（例如，GPS在远洋航线设定与监测、船只调度与导航、海洋救援、海平面升降监测等的应用）；辅助讲授宇宙、太空知识（例如，GPS在飞机导航、航空遥感控制、卫星定轨、导弹制导、航空救援等的应用）等。而遥感（RS）的大范围观测的特征又提供了监测灾害的可能，利用相关的遥感影像有助于在教学过程中帮助学生理解这些区域性过程。例如，利用遥感在草原和森林火灾监测、沙尘暴灾害监测、海洋污染监测、火山喷发和地震等监测的案例和影响，辅助讲授自然灾害的发生、发展过程，进行灾害影响分析等。

四、利用3S辅助讲授地理环境与自然资源

在地理环境与自然资源教学中，可以利用遥感图像帮助学生识别地质构造、地貌类型;利用遥感影像帮助学生识别地形分布，理解内外营力对地貌形态构成的作用，掌握主要地形分布及其特征;利用遥感在自然资源调查、分布等中的应用实例或影像，辅助讲授自然资源等。

在辅助讲授地质运动的构造运动中，因构造运动主要表现为升降运动，这种运动常常会在地貌、水系等特征上表现出来，通过遥感图像判读地貌水系等特征，能帮助学生加深对构造运动的理解，例如，遥感图像上深切的河谷则可能是地表抬升运动的结果。

五、利用3S辅助讲授人文地理要素的分布

海洋遥感技术的应用篇8

摘要：

赤潮是最严重的海洋灾害之一，它不仅破坏海洋渔业生产、恶化海洋环境、影响滨海旅游业，而且还会影响人类健康。卫星遥感技术具有覆盖范围广、重复率高、成本低廉等优势，近年来已成为赤潮监测不可或缺的重要手段。本研究利用C＋＋语言建立了一套赤潮遥感监测系统。该系统能自动接收和处理遥感数据，并利用赤潮水体的光谱和固有光学量特征自动提取赤潮信息。在实际业务化应用中，该系统被国家监测部门采用，在2013年4月至9月东海赤潮高发期间，该系统制作了55期赤潮遥感监测产品，用于指导船舶现场监测工作，取得了良好的应用效果。利用本系统对近年来东海发生的27次大型赤潮事件进行了发生位置和面积的提取，并与现场观测结果进行比较。结果显示，系统对大部分赤潮范围的识别有较好的效果，对赤潮识别准确度大概在80％左右。

关键词：

遥感；卫星数据处理；赤潮；赤潮自动监测系统

引言

赤潮是水体中藻类短期内大量聚集或爆发性增殖引起的一种海洋现象。当赤潮发生在近岸特别是养殖区，由于部分引起赤潮的藻种还能分泌毒素，它会危害到渔业、养殖业、旅游业甚至人类社会的经济和生命安全。我国是世界上海洋养殖业最发达的国家之一，因此赤潮对我国海洋环境和沿海经济有着重要的影响。东海作为我国主要的边缘海，拥有广阔的海岸线和丰富的海洋资源，承载着长三角经济区的高速发展。同时东海也是我国赤潮灾害最严重的海区，其发生面积和次数均为全国海域之最［1］。为减少赤潮灾害所造成的损失，对赤潮的监测和防治是最首要和迫切解决的问题［2］。目前赤潮常规监测手段主要是建立赤潮监控区，对赤潮发生、发展和消亡过程水体生化参数、赤潮物种等进行采样测量与分析，实现对赤潮事件的监测；除此之外，对沿海赤潮的观测记录主要来自于海监部门的飞机和沿海渔民等及时发现与上报。这些监测手段容易受到赤潮爆发不确定性以及时间空间等的诸多限制，且产生的费用也通常较高。相比之下，卫星遥感具有覆盖范围广、重复率高、成本低廉等优势，近年来已是赤潮监测不可或缺的重要手段。目前国内能监测赤潮的系统不多，杨建洪等［3］利用遥感水色图像和人工识别相结合的方法建立了赤潮监测系统。与之不同的是，本文建立的东海赤潮遥感自动监测系统是不需要人工干预的业务化系统，它实现了卫星遥感资料自动接收和处理，以及利用赤潮水体的固有光学特性来自动提取赤潮信息。

一、系统构架

由于赤潮信息的提取需要快速及实效性，因此赤潮遥感自动监测系统需要保障稳定和实时的数据来源。它由两个子系统组成，分别为卫星海洋遥感数据接收与处理子系统和赤潮遥感信息提取子系统。

1．1　卫星海洋遥感数据接收与处理子系统

1．2　赤潮遥感信息提取子系统

目前，赤潮遥感提取算法分为两种。第一种是基于叶绿素质量浓度异常和水体反射率光谱性质的赤潮提取方法，如温度法［4－5］、叶绿素质量浓度法［6－7］、特征波段组合法［8］、荧光法［9］和多源数据综合分析法［10］等，该方法在近岸光学复杂水体中对赤潮的识别正确率较低，并且未能实现对赤潮水体的自动化识别和对赤潮实际发生类型的判断。第二种是基于水体固有光学量的赤潮提取方法。这两种方法各有自己的优点和缺点。由于东海的赤潮一般都是发生在浑浊的二类水体，因此子系统中赤潮判别方法通过结合上面2种方法，以固有光学量提取为主，进行了赤潮遥感信息提取的集成。遥感固有光学量综合算法赤潮判别流程如图3所示。图中的遥感数据为表1中的L2A数据，光谱相对高度指数RH的计算方法见文献［11］，色素吸收比重和散射－吸收比值可以通过半分析算法计算［12］。

二、系统应用

赤潮遥感自动监测系统于2012年底开发完成，2013年初部署到国家相关监测部门，并投入运行，图4为赤潮遥感自动监测系统部分可视化界面。每天卫星遥感数据通过遥感地面站自动接收和预处理，然后输入赤潮遥感监测系统进行自动处理，并生成赤潮遥感监测产品，最后通过网络把这些赤潮信息发送给相关部门，赤潮通报，所有这些流程只需要在2h内完成，实现了对东海的赤潮高发区进行每日准实时业务化监测。在2013年4月至9月东海赤潮高发期间，系统制作了55期赤潮遥感监测产品，图5是本系统生成的单轨赤潮遥感监测产品样例，图6是本系统生成的月份赤潮遥感监测产品样例。

三、讨论

3．1　多源卫星数据的应用评价

赤潮遥感自动监测系统的基础是实时获取卫星遥感资料，本系统使用的遥感资料是美国的MODIS卫星，虽然MODIS卫星运行正常，但已经超过它的服役期限，因此单一的数据源限制了系统的推广应用。多源卫星数据的输入是系统下一步的扩展方向。目前在轨能使用的卫星数据不多，如韩国的静止卫星GOCI和美国的NPP卫星。自主卫星HY－1B已经处于退役期很不稳定，不过后期会有新的HY－1C／D星进行替换。如果这些卫星数据都能作为系统的数据源，会极大地拓展系统的使用生存期和范围。特别是GOCI静止卫星，它每天有8轨数据且能监测同一地方，大大增加了赤潮监测的频次。

3．2　赤潮遥感提取效果评价

利用本系统对近年来东海发生的27次大型赤潮事件进行了发生位置和面积的提取，并与现场观测结果进行比较，对遥感提取结果准确度进行评价（表2）。可以看出，总体上本系统对赤潮范围的识别与实际公布面积存在一定差距，但从以上对各赤潮事件提取结果的详细分析来看，大部分赤潮范围的识别有较好的效果，对赤潮识别准确度大概在80％左右。　由于本系统使用的资料为可见光卫星资料，该卫星资料受云的影响较大，而且识别算法给出的阈值范围为基于统计的固定值，对于不同海域和时间内发生的赤潮事件，容易受水体光学环境背景场的变化等多种条件的影响，因此识别结果与实际情况存在一定出入在所难免。另外，单纯通过固有光学量算法提取赤潮区域相对比较困难，很容易受到非赤潮环境水体的干扰，必须借助于遥感反射率光谱共同识别；而为了降低对部分赤潮事件的漏判，对RH模型阈值的适当放宽应该也会对该模型算法的赤潮范围识别效果造成一定的影响。通过此次对不同年份和区域的赤潮事件识别效果来看，本系统对于东海赤潮水体的识别具有较高可信度。

四、小结

本研究开发了一套东海赤潮遥感自动监测系统，形成了卫星遥感数据自动接收、遥感数据自动处理和赤潮遥感监测产品自动生成的赤潮遥感监测的业务处理流程。对于赤潮监测工作起到了极大的促进，使赤潮监测从被动的报告型向主动的探测型转换。利用卫星数据的每日重复覆盖特点，实现了对重点监控区和赤潮高发区每日准实时监测工作，及时发现水色异常区域并指导相应的部门进行跟踪监测，从而有效地在赤潮爆发初期开展灾害预防减灾等工作。