1 大连海事大学 航海学院，辽宁大连6026
2 大连海事大学 环境信息研究所，辽宁大连11606
为了实现海面有效波高的探测，本文利用全球导航卫星系统反射信号（Global Navigation Satellite System Reflection，GNSS-R）提出了一种利用延迟多普勒图像进行信噪比计算的有效波高反演方法。相比传统雷达等主动探测，GNSS-R是利用卫星信号前向散射的被动观测，无需发射机，具有信号源多、功耗小、成本低、重量轻等优势，便于在星载、机载以及船载平台上进行搭建。由于海面波高的不同，接收机接收到的反射信号也不同。通过对反射信号的分析，可以得到不同反射面的物理特征信息，从而反演出我们所需的海面波高信息。本文通过反射信号生成延迟多普勒图像，并给出相应的信噪比定义，从而获得有效波高。为验证本文提出算法的可行性，本文进行了船载有效波高反演试验，并和传统利用干涉复数场（Interference Complex Field，ICF）进行反演的估算方法进行了性能对比和验证。结果表明，所提算法的均方根误差为0.098 m，R2值为77%，相关系数为0.82，均优于ICF方法，且与测波雷达的有效波高真值数据表现出更好的一致性，提升了基于GNSS-R技术进行有效波高估算的精度，能够为船舶航行的海况信息感知提供服务。
GNSS-R海洋遥感 有效波高 信噪比 延迟多普勒图像 GNSS-R marine remote sensing significant wave height signal-to-noise ratio delay-Doppler map 红外与激光工程
2021, 50(7): 20211041
红外与激光工程
2021, 50(6): 20211036
红外与激光工程
2020, 49(11): 20201045
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
为满足海洋水色遥感器大动态范围监测的需求,以推扫式成像光谱仪为例,提出一种基于多挡增益的自适应成像方法。从遥感器动态范围与信噪比的矛盾分析出发,阐述了逐像元自适应读取方法的优势,给出相应的系统设计。由海洋成像场景确定满阱电荷限制,并利用系统信噪比及动态范围约束,仿真分析得出最优挡位个数及比例。结果表明,当增益挡位为4挡,满阱电荷分别为2.5 Me -(超低增益)、500 ke -(低增益)、100 ke -(中等增益)、20 ke -(高增益)时,成像效果最佳。基于此设置,光谱成像系统总动态范围可达116 dB,典型入射辐亮度下各通道平均信噪比为767.37。同时,利用中等分辨率大气辐射传输模型(MODTRAN)对该成像方法进行了验证,除云层的第10通道出现饱和外,其余均满足动态范围和信噪比要求。
成像系统 海洋遥感 光谱成像 动态范围 自适应 多挡增益 光学学报
2020, 40(11): 1111001
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
统一分析大气海洋高光谱分辨率激光雷达(HSRL)的鉴频性能, 能够为大气海洋的联合探测研究提供帮助。 提出了一种基于视场展宽迈克尔逊干涉仪(FWMI)鉴频器的大气海洋HSRL系统和算法, 用于反演海水和 大气颗粒的180°体积散射系数。该系统的核心在于采用混合-分子双通道接收信号, 其中分子通道 利用FWMI鉴频器滤除颗粒信号, 透过分子信号。研究表明, 反演误差会随着颗粒散射比(总180°体积散射 系数与分子180°体积散射系数之比)增大而线性增大, 而光谱分离比(分子与颗粒透过率之比)的提高能够显 著抑制误差的增长趋势。因为海洋的分子散射与颗粒散射在光谱上更加分离, 因此FWMI在海洋HSRL上的鉴频 能力高于大气HSRL。所提的基于FWMI的HSRL系统能够工作于水体和大气中, 对大气海洋激光雷达的性能提升有重要的意义。
光学遥感 高光谱分辨率激光雷达 大气遥感 海洋遥感 视场展宽迈克尔逊干涉仪 optical remote sensing high-spectral-resolution lidar atmospheric remote sensing oceanic remote sensing field-widened Michelson interferometer
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
海洋激光雷达是探测上层海水并构建海洋立体观测网络的重要遥感设备。文中将激光雷达实验数据与MC (Monte Carlo)仿真、解析模型、原位数据进行综合对比, 检验它们的匹配程度。与实验实测的激光雷达回波信号相比, MC仿真和解析模型均有很高的一致性(R■>0.97), 将原位漫射衰减系数(K■)近似代入普通激光雷达方程也有较好的一致性(R■>0.92)。反演得到的激光雷达衰减系数(α)表现出了相似的结果, MC仿真和解析模型具有更佳的一致性。结果表明: 海洋激光雷达实验结果能与MC和解析模型的仿真结果很好地匹配。
海洋遥感 海洋激光雷达 MC仿真 解析模型 ocean remote sensing oceanic lidar Monte Carlo simulation analytical model 红外与激光工程
2020, 49(2): 0203007
1 中国科学院遥感应用研究所， 北京100101
2 国家国防科学技术工业局， 北京100037
为了提高海洋水色卫星遥感的定量参数反演精度， 确定入瞳处的偏振信号对传感器响应的影响逐渐受到重视。 以Aqua-MODIS为例， 分析了海洋卫星传感器大视场范围内的偏振特性分布， 发现无论是大气程辐射还是考虑海表贡献的入瞳光， 视场内偏振特性的变化与观测几何的变化密切相关。 相比海表的偏振贡献而言， 大气是偏振光的主要来源。 在此基础上， 研究了遥感器在不同偏振灵敏度条件下对入瞳处的偏振信号的响应以及由此引起的系统误差， 发现只有当偏振灵敏度不超过2%时可以满足反演离水辐射产品的需要。 提出了补偿大气偏振测量误差的方案， 能够较好地提高卫星数据的利用率和遥感器的辐射测量精度。
海洋遥感 偏振特性 偏振灵敏度 偏振误差补偿 矢量辐射传输 Ocean color remote sensing Polarization characteristics Polarization sensitivity Compensation of the polarization coupling error Vector radiative transfer 光谱学与光谱分析
2012, 32(6): 1633
超光谱成像仪研究是成像光谱技术领域中的一个新的课题. 该成像仪利用高分辨率的焦平面探测器在保持其空间分辨率和信噪比的基础上,可得到多达几百个波段的光谱图像数据. 本文阐述了它在海洋遥感应用中的发展前景, 并分析了PHI(Pushbroom Hyperspectral Imager)仪器及其海洋遥感应用.
超光谱 超光谱成像仪 海洋遥感. hyperspectra hypersrectral imager oceanic remote sensing.
