中国海洋水色卫星星地一体化定标实践与应用

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作者 陈树果 刘召伟 +7 位作者 李思聪 马超飞 王俊帏 胡仕贤 宋庆君 彭海龙 靖吉磊 徐彭梅 《航天返回与遥感》 北大核心 2025年第2期96-110,共15页

星地一体化定标通过星上太阳定标对海洋水色卫星传感器进行初步校正,并利用系统替代定标进一步减小太阳定标和大气校正过程中的不确定度。文章详细介绍了星地一体化定标中的方法流程、发现的关键问题与针对性解决方法,包括对定标过程中... 星地一体化定标通过星上太阳定标对海洋水色卫星传感器进行初步校正,并利用系统替代定标进一步减小太阳定标和大气校正过程中的不确定度。文章详细介绍了星地一体化定标中的方法流程、发现的关键问题与针对性解决方法,包括对定标过程中太阳beta角周期性影响、漫反射板各向异性衰减影响的校正等,并通过在中国海洋水色卫星上的实践和应用,对星地一体化定标精度和数据产品的一致性进行了分析与验证。结果显示,中国海洋水色卫星的星地一体化定标精度可以满足研究需求,数据产品与国际主流卫星具有较高的一致性。通过星地一体化定标方法,国产海洋水色卫星能够为海洋监测和环境保护等提供准确的观测信息,并为独立生成气候数据记录提供坚实的基础。 展开更多

关键词 星地一体化定标 星上太阳定标 系统替代定标 在轨辐射定标 海洋水色卫星

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基于传输函数的二/三维全时空连续海洋中尺度涡旋流场实时可视化 被引量：1

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作者 田丰林 王昊 +2 位作者 刘巍 马颖 陈戈 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期12-27,共16页

海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋... 海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋涡旋提取的特征值受阈值影响严重,交互式传输函数依赖用户经验等。为解决已有的不足,本文首次提出了全时空连续框架和传输函数标准形态模式,将基于区域的涡旋提取技术(Ω准则)应用到海洋中尺度涡旋可视化中,并提出了全时空连续可视化框架二维及三维的GPU实现方案。实验结果表明,本文的可视化方案达到了实时可交互的级别,对于海洋中尺度涡旋交互式可视化具有重要意义。 展开更多

关键词 涡旋可视化 传输函数 时空连续 迹线 流线

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波浪驱动式海洋高频次精细化观测剖面仪的设计 被引量：1

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作者 杨杰 王焱 +2 位作者 金萍萍 马纯永 陈戈 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期120-126,共7页

波浪驱动式海洋剖面观测平台具有自主升降、快速剖面、高时空分辨、长期连续的综合优势,对当前海洋中小尺度动力过程、浮游植物生理昼夜变化、生物地球化学循环等快变过程研究具有重要意义。自主设计并研制了一种完全由波浪驱动的海洋... 波浪驱动式海洋剖面观测平台具有自主升降、快速剖面、高时空分辨、长期连续的综合优势,对当前海洋中小尺度动力过程、浮游植物生理昼夜变化、生物地球化学循环等快变过程研究具有重要意义。自主设计并研制了一种完全由波浪驱动的海洋剖面仪样机系统,于2021年8月8日~8月31日在青岛胶州湾海域以锚泊方式连续开展了23天海试,获取总剖面数2367个,平均每天102个,剖面平均周期8.19 min。结果进一步表明,在1级左右的低海况下,系统工作受潮流影响较大;而在2级以上的较高海况下,基本可以实现全天时连续工作,证明了自研波浪驱动式剖面仪样机具有良好的工作灵敏性、状态稳定性和机械耐受性,且设计成本只有国外同类产品价格的20%左右,为实现新型剖面观测平台的国产化目标迈出了关键一步。 展开更多

关键词 波浪驱动 剖面仪 精细化观测 国产化

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基于传输函数标准形态模式的海洋涡旋温盐和压力异常三维结构交互可视化

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作者 田丰林 程亚强 +2 位作者 刘巍 马颖 陈戈 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期617-630,共14页

随着海洋观测技术和海洋数值模拟技术的发展,海洋学家已经能够获取海量的时空连续的海洋数据。但目前人们对于三维海洋大数据缺乏高效的交互可视探索手段,因此,利用科学可视化技术展现海洋数据,以及更深一步地挖掘时空数据规律是建立对... 随着海洋观测技术和海洋数值模拟技术的发展,海洋学家已经能够获取海量的时空连续的海洋数据。但目前人们对于三维海洋大数据缺乏高效的交互可视探索手段,因此,利用科学可视化技术展现海洋数据,以及更深一步地挖掘时空数据规律是建立对海洋大数据从感知到认知的关键技术桥梁。本文利用体绘制技术从传输函数特征点数量、特征颜色映射以及表现特征的线型三个方面,设计针对海洋温盐异常数据以及压力异常数据的传输函数标准形态模式,能够直观有效地表现海洋涡旋温盐和压力异常三维结构。本文优化了球面光线投射算法,在保证绘制质量的情况下,实现了大规模海洋三维涡旋实时交互展示;同时实现了三维数据的内部漫游功能,能够更加清晰且完整地表现局部海洋涡旋的三维结构。通过可视分析发现,处于黑潮延伸体附近的气旋涡(CE,Cy⁃clone Eddy)温度异常呈“上正下负”的三维结构;由于涡旋引起的海水升降运动,部分反气旋涡(AE,Anticyclone Eddy)盐度异常呈现出“上正下负”的三维结构;相较于温盐异常结构,海洋涡旋压力异常结构轮廓更为清晰且不会出现上下不一致的情况。 展开更多

关键词 温盐异常 压力异常 传输函数 涡旋可视化 三维结构

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波浪滑翔器智能海洋环境噪声观测系统

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作者 孙秀军 张海嵩 +2 位作者 桑宏强 周莹 于佩元 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第5期580-587,共8页

利用波浪滑翔器进行海洋环境观测是一种新型的海洋观测手段,与调查船等大型平台相比,具有成本低、效率高的优点。由于波浪滑翔器依靠波浪进行驱动,依靠太阳能进行平台供电,且平台航行自噪声较小,因此适合用于水下环境噪声的长期观测。... 利用波浪滑翔器进行海洋环境观测是一种新型的海洋观测手段,与调查船等大型平台相比,具有成本低、效率高的优点。由于波浪滑翔器依靠波浪进行驱动,依靠太阳能进行平台供电,且平台航行自噪声较小,因此适合用于水下环境噪声的长期观测。为了开展基于波浪滑翔器的海洋环境噪声观测工作,设计了一种波浪滑翔器智能海洋环境噪声观测系统,包含水声采集系统以及适配的水声数据冗余存储方案,能实现声学数据采集存储、数据卫星回传和远程控制等功能。其中,水声采集系统具有低功耗、稳定性高等优点;水声数据冗余存储方案具有存储灵活,数据保障等优点。海上试验结果表明,波浪滑翔器智能海洋环境噪声观测系统具有实用性高、续航时间长与采集存储智能方便等特点,能够较好地完成海洋环境噪声观测任务,具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 波浪滑翔器 海洋环境噪声观测 低功耗采集系统 冗余存储系统 卫星实时回传数据

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一种多源卫星遥感海面风场融合准实时数据产品

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作者 邹巨洪 林文明 +2 位作者 吕思睿 王志雄 林明森 《海洋学报》 北大核心 2025年第4期76-85,共10页

本文介绍了一种业务化发布的多源卫星遥感海面风场融合准实时数据产品(Blended Sea Surface Wind Data Product From Multiple Satellites,BSSW),以及该数据产品的处理方法,并分析了产品精度。该数据产品以HY-2系列卫星、Metop系列卫星... 本文介绍了一种业务化发布的多源卫星遥感海面风场融合准实时数据产品(Blended Sea Surface Wind Data Product From Multiple Satellites,BSSW),以及该数据产品的处理方法,并分析了产品精度。该数据产品以HY-2系列卫星、Metop系列卫星和DMSP系列卫星等组成的虚拟卫星星座观测海面风场/风速产品为输入,通过叉标定和误差分析,以及二维变分分析等处理,实现了时间分辨率为6 h,空间分辨率为25 km的多源卫星主被动遥感海面风场融合产品业务化生产,并通过国家卫星海洋应用中心准实时发布。该数据与浮标数据比对总体风速均方根误差小于1.6 m/s,风向均方根误差小于19°;与ERA5数据比对总体风速均方根误差小于1.2 m/s,风向均方根误差小于11°。精度检验结果表明,海面风场融合产品与浮标观测和ERA5再分析海面风场数据产品具有很高的一致性,可为海洋与大气数值模式资料同化预报、海洋防灾减灾与海洋科学研究提供高质量、无缝隙的全球海面风场数据支撑。 展开更多

关键词 海面风场 风场融合 微波散射计 微波辐射计 二维变分

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不同长径比单桩在粉土中的p-y模型研究

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作者 李效民 徐璐 +3 位作者 李福恒 姚雪祥 殷文明 苗得胜 《海洋工程》 北大核心 2025年第5期61-69,共9页

单桩是海上风电工程中最常用的基础形式,桩-土相互作用关系是桩基设计中需要重点考虑的因素。现有设计规范中的推荐公式适用于砂土和黏土这两种极端土质。然而,在全球范围内广泛分布着兼具砂土和黏土特性(非零内聚力和非零摩擦角)的过... 单桩是海上风电工程中最常用的基础形式,桩-土相互作用关系是桩基设计中需要重点考虑的因素。现有设计规范中的推荐公式适用于砂土和黏土这两种极端土质。然而,在全球范围内广泛分布着兼具砂土和黏土特性(非零内聚力和非零摩擦角)的过渡土质——粉土。若仅考虑单一土质特性,可能会造成桩基设计的不经济性和不可靠性。此外,传统的p-y模型主要针对单一长径比的桩基,而对于长径比动态变化的通用p-y模型研究尚不足。基于ABAQUS软件建立了单桩-粉土相互作用的有限元模型,分析并提出了粉土水平极限承载力计算公式,同时考虑长径比参数变化的影响,量化了水平极限承载力和单桩长径比对单桩横向荷载-位移响应的作用,进而提出了适应于不同长径比单桩在粉土中的p-y模型。最后,通过桩基算例的对比分析,验证了所提模型的准确性与适用性。 展开更多

关键词 单桩 粉土 不同长径比 p-y模型 海上风电 桩-土相互作用

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深度学习语义分割模型用于卫星光学图像海冰检测

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作者 李斌 曾侃 《遥感信息》 北大核心 2025年第2期124-130,共7页

卫星图像海冰检测对灾害预警和海上交通安全具有重要意义。目前在卫星遥感海冰自动检测业务化运行中,多以SAR数据为主,光学图像相对较少。光学图像海冰检测的困难在于难以区分海冰、云和高泥沙浓度海水,尤其在我国渤海。文章将深度学习... 卫星图像海冰检测对灾害预警和海上交通安全具有重要意义。目前在卫星遥感海冰自动检测业务化运行中,多以SAR数据为主,光学图像相对较少。光学图像海冰检测的困难在于难以区分海冰、云和高泥沙浓度海水,尤其在我国渤海。文章将深度学习语义分割模型UNet与UNet++成功应用于我国海洋卫星HY-1C/D的海岸带成像仪光学图像渤海海冰检测,克服了海冰、云、海水难以区分的困难,并在UNet与UNet++基础上首次提出输入了海冰、云和海水的概率分布的语义分割模型UNet-PM和UNet++-PM。研究表明,输入概率图的模型均比其对应的原生模型的性能有明显提高,效果最好的UNet-PM模型海冰分割的召回率、精度和F1测度分别达到0.905、0.823和0.862,有效提高了检测效果。 展开更多

关键词 海冰检测 UNet UNet++ HY-1/CZI 概率图

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深海海底山引起的混响杂波联合预报方法

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作者 杨华 秦继兴 +1 位作者 莫东鹏 高博 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期466-473,共8页

针对深海复杂海域的主动探测混响杂波干扰的联合工程预报问题,本文基于三维射线-简正波理论建立了深海海底山引起的混响杂波联合预报方法,将海底山当作一类具有强散射特征的体积散射源,提出了对海底山的体积散射函数在水平和垂直维度上... 针对深海复杂海域的主动探测混响杂波干扰的联合工程预报问题,本文基于三维射线-简正波理论建立了深海海底山引起的混响杂波联合预报方法,将海底山当作一类具有强散射特征的体积散射源,提出了对海底山的体积散射函数在水平和垂直维度上进行网格划分的数值积分方法。研究了不同水平方位,不同地形条件下的海底混响和海底山杂波强度特征。实现了小起伏水平海底和海底山地形的深海海底混响和海底山杂波的统一预报。研究结果表明:海底山的体积散射源经过水平和垂直维度的划分后,可以和水平海底的小尺度散射过程形成有效耦合,而海底山杂波的时间尺度和包络强度分别受海底山的水平宽度和垂直高度影响。通过海上实验数据比对,验证了本文所提预报方法的准确性。 展开更多

关键词 深海混响 海底山 杂波 混响杂波模型 射线理论 主动声呐 体积散射 混响预报

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广义波导不变量

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作者 高大治 康德祥 +2 位作者 宋文华 李小雷 李玉征 《声学技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期403-411,共9页

海洋波导中声场在空间-频率域形成明暗相间的干涉条纹,Chuprov根据距离-频率(r-ω)域干涉条纹定义了波导不变量。一直以来,科研工作者探讨波导不变量定义式均未考虑声源-接收器方位角对波导不变量β值的影响,传统的声场干涉研究也忽略... 海洋波导中声场在空间-频率域形成明暗相间的干涉条纹,Chuprov根据距离-频率(r-ω)域干涉条纹定义了波导不变量。一直以来,科研工作者探讨波导不变量定义式均未考虑声源-接收器方位角对波导不变量β值的影响,传统的声场干涉研究也忽略方位角变化对干涉条纹的影响。通过实验和仿真发现,对于我国近海大陆架常见的水平缓变楔形波导,方位角变化对干涉条纹的影响显著,因此将Chuprov给出的仅考虑传播距离变化对干涉条纹影响的波导不变量定义式推广为同时考虑方位角变化对干涉条纹影响的波导不变量定义式,并将之称为广义波导不变量。通过理论推导、数值仿真及海上实验数据分析发现,在水平缓变楔形波导环境下,传统波导不变量定义式无法解释干涉现象时,广义波导不变量可很好地解释数值仿真及海上实验声场干涉现象。 展开更多

关键词 水平缓变楔形波导 绝热近似 方位角 波导不变量

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黄海水体生物发光所致离水辐亮度变化及其与固有光学性质和深度的联系

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作者 张雨潇 王希 +2 位作者 陈树果 刘召伟 胡连波 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1899-1906,共8页

利用黄海不同季节实测生物发光数据,结合同步测量的固有光学性质数据,基于辐射传输模拟,分析了生物发光所致离水辐亮度(L_(w-bio))的数值变化和光谱变化,并讨论其与固有光学性质及生物发光所处深度的联系。主要结论如下:(1)黄海水体L_(w... 利用黄海不同季节实测生物发光数据,结合同步测量的固有光学性质数据,基于辐射传输模拟,分析了生物发光所致离水辐亮度(L_(w-bio))的数值变化和光谱变化,并讨论其与固有光学性质及生物发光所处深度的联系。主要结论如下:(1)黄海水体L_(w-bio)幅值不仅具有显著的季节变化特征,同时具有显著的空间变化特征,影响其变化的主要因素除水体本身发光生物的丰度和发光能力外,与水体自身固有光学性质和发光生物所处深度有关。(2)在光谱变化方面,L_(w-bio)最大峰值波长漂移不仅随着生物发光所处深度加深而增大,同时与固有光学性质有关,在固有光学性质其值较大的水体,当生物发光的光源深度位于表层以下,L_(w-bio)峰值波长可由蓝光波段(474 nm)变为绿光波段(最大可移动至578 nm);在固有光学性质其值较小的清澈水体中,辐亮度光谱变化较弱,其L_(w-bio)峰值波长仍在蓝光波段范围内(最大可移动至500 nm)。(3)黄海海域宽泛的固有光学性质对生物发光光源的几何深度反演影响较大,但可通过L_(w-bio)的光谱信息,反演光源的几何深度。 展开更多

关键词 黄海水体 辐射传输 固有光学性质 生物发光所致离水辐亮度

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基于神经网络的土壤水分动态预测模型研究 被引量：4

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作者 梁鑫婕 李卫东 +3 位作者 孟凡谦 张海啸 李志伟 秦丹阳 《南方农机》 2021年第15期14-17,共4页

土壤水分的测量对于作物的正常生长以及提高作物的经济效益具有重大意义,通过实现对土壤水分的动态预测进一步实现对作物的科学供水,对实现精准农业具有重要意义。课题组通过对现有网络预测模型的研究,发现传统的土壤含水量预测主要使... 土壤水分的测量对于作物的正常生长以及提高作物的经济效益具有重大意义,通过实现对土壤水分的动态预测进一步实现对作物的科学供水,对实现精准农业具有重要意义。课题组通过对现有网络预测模型的研究,发现传统的土壤含水量预测主要使用依据以往经验推导出来的预测公式进行计算,参数固定,不具备实时性的特点。基于此,课题组建立了BP动态多因素神经网络模型和RNN动态多因素土壤水分预测模型,对两种土壤水分动态预测模型进行研究,研究结果表明,RNN模型的动态多因素土壤墒情预测具有更好效果。 展开更多

关键词 土壤水分 BP神经网络 动态预测 RNN网络

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