HY/T 147.7-2013 海洋监测技术规程 第7部分：卫星遥感技术方法

ICS07.060

A45

中华人民共和国海洋行业标准

/—

HYT147.72013

海洋监测技术规程

:

第部分卫星遥感技术方法

7

ㅤㅤㅤㅤ

Codeofracticeformarinemonitorintechnolo—

pggy

:

Part7Satelliteremotesensintechnicalmethods

g

2013-04-25发布2013-05-01实施

国家海洋局发布

/—

HYT147.72013

目次

前言…………………………Ⅰ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3术语和定义………………1

4后向散射系数的测量……………………4

5海洋生态环境要素遥感监测……………5

6近岸海洋生态系统卫星遥感监测………………………21

7海岸带环境地质灾害遥感监测…………36

()………

8赤潮绿潮卫星遥感监测………………………38

9入海排污口扩散范围遥感监测…………44

()

附录A规范性附录后向散射系数观测记录表与存储载体索引表…………………48

()

附录B资料性附录海洋生态环境要素监测常用卫星遥感器及波段设置…………50

()

附录C规范性附录近岸海洋生态系统现场调查记录表……………51

()

附录D规范性附录滨海湿地分类与编码……………59

ㅤㅤㅤㅤ

()

附录E资料性附录珊瑚礁类型………………………64

()

附录F资料性附录海岸带米草类型划分……………65

()

附录G规范性附录海岸带环境地质灾害记录表……………………66

()

附录H规范性附录海岸侵蚀相关要素影像信息特征表……………69

()

附录I资料性附录海岸线遥感提取目视解译表……………………70

()

附录J规范性附录盐渍化类型划分标准……………71

()

附录规范性附录土壤盐渍化性质与程度划分标准………………

K72

()

附录规范性附录海岸侵蚀监测成果图式图例……………………

L73

()

附录规范性附录海岸带盐渍化监测成果图式图例………………

M74

()

附录资料性附录赤潮遥感监测常用卫星数据……………………

N75

()

附录资料性附录主要赤潮藻种形成赤潮时的细胞基准密度……

O76

()

附录资料性附录不同类型赤潮生消过程中的温度变化…………

P77

()

附录规范性附录主要赤潮藻种适温范围…………

Q78

()

附录资料性附录排污口类型划分…………………

R79

()

附录规范性附录用于排污口监测的卫星影像空间分辨率选择…………………

S80

()

附录资料性附录排污口污染水体解译标志………

T81

()

附录规范性附录入海排污口扩散范围记录表……………………

U82

附录()

V规范性附录排污口扩散范围专题图编绘……………………

83

/—

HYT147.72013

海洋监测技术规程

:

第部分卫星遥感技术方法

7

1范围

/的本部分规定了海水后向散射系数的测量和利用卫星遥感手段监测海洋生态环境要

HYT147

、、、()。

素近岸海洋生态系统海岸带环境地质灾害赤潮绿潮和入海排污口扩散范围等的技术方法和要求

、、

本部分适用于海水后向散射系数的测量和海洋生态环境要素近岸海洋生态系统海岸带环境地质

、()。

灾害赤潮绿潮和入海排污口扩散范围等卫星遥感监测

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

、、地形图图式

GB123421∶250001∶500001∶100000

/:

海洋调查规范第部分总则

GBT12763.11

/:

海洋调查规范第部分海洋水文观测

GBT12763.22

/:ㅤㅤㅤㅤ、

海洋调查规范第部分海洋声光要素调查

GBT12763.55

/:

海洋调查规范第部分海洋生物调查

GBT12763.66

/:

海洋调查规范第部分海洋生态调查指南

GBT12763.99

/国家基本比例尺地形图分幅和编号

GBT13989

:

海洋监测规范第部分海水分析

GB17378.44

/全球定位系统()测量规范

GBT18314GPS

/海洋生物质量监测技术规程

HYT078

/海水中颗粒物和黄色物质光谱吸收系数测量分光光度法

HYT133

/:

土壤检测第部分土壤的测定

NYT1121.22pH

/:

土壤检测第部分土壤水溶性盐总量的测定

NYT1121.1616

/:

土壤检测第部分土壤氯离子含量的测定

NYT1121.1717

/:

土壤检测第部分土壤硫酸根离子含量的测定

NYT1121.1818

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

空间分辨率satialresolution

p

遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。

3.2

时间分辨率moralresolution

tep

同一遥感器对同一区域进行的相邻两次遥感观测的最小时间间隔。

1

/—

HYT147.72013

3.3

光谱分辨率sectralresolution

p

遥感器接收的目标辐射信号所能分辨的最小波长间隔。

3.4

水色oceancolor

(,)():

海表面反射率的光谱变化按式计算

Rλz1

(,)

Eλz

(,)u…………()

Rλz=1

(,)

Eλz

d

式中:

(,)———,

波段深度所有向上方向上的辐照度或上行辐照度单位为微瓦每平方厘米纳米

Eλzλz

u

2

[/(·)];

μWcmnm

(,)———,

Eλz在相同波长和深度上所有向下方向上的辐照度或下行辐照度单位为微瓦每平方厘

d

2

米纳米[/(·)]。

μWcmnm

3.5

遥感反射率remotesensinreflectance

g

海面离水辐亮度与太阳下行辐照度的比值。

3.6

水色遥感oceancolorremotesensing

、、()(

利用紫外可见近红外光谱范围380nm~900nm内的多个高灵敏窄波段探测水体光学特性固

)(、、)。

有和表观光学量等以及水色要素叶绿素悬浮物黄色物质等的定量被动式遥感技术

a

3.7ㅤㅤㅤㅤ

吸收系数absortioncoefficient

p

。

由介质吸收引起的单位光学路径长度通量和单位入射通量的衰减程度主要有浮游植物吸收系

、、素颗粒物吸收系数和黄色物质吸收系数。

数颗粒物吸收系数非色

3.8

体散射函数volumescatterinfunction

g

,

入射光束在水中某一散射体上的角度分布为某一立体角和散射体积的散射通量的二阶导数与入

射辐照度的比值。

3.9

后向散射系数backscatterincoefficient

g

π

单位程长内散射介质在散射角大于方向上的所有散射通量之和与入射通量的比值。

2

3.10

真光层深度euhoticdeth

pp

水体表面辐照度衰减到1%的深度。

3.11

大气校正atmoshericcorrection

p

从卫星遥感器测量信息中消除大气吸收和散射影响的过程。

3.12

经验算法emiricalalorithm

pg

,()

在实测数据集的基础上通过水体光学测量结果通常为波段比值和水色组分浓度而建立统计模

型的方法。

2

/—

HYT147.72013

3.13

荧光基线高度;

fluorescencelineheihtFLH

g

,

以荧光峰左右两侧波段归一化离水辐亮度的连线为基线荧光波段归一化离水辐亮度与基线之间

,():

的高度按式计算

2

éλλù

-

RF()……()

FLHL,êL,+L,-L,ú2

wnRwnLwnR

=-

wnFêú

ëλλû

-

RL

式中:

2

———,[/(··)];

FLH荧光基线高度单位为微瓦每平方厘米纳米球面度μWcmnmsr

2

———,[/(·

L,荧光峰波段的归一化离水辐亮度单位为微瓦每平方厘米纳米球面度Wcm

wnFμ

·];

nmsr

———,[/

L,荧光峰右侧基线波段的归一化离水辐亮度单位为微瓦每平方厘米纳米球面度W

wnRμ

2

(··];

cmnmsr

———,[/

L,荧光峰左侧基线波段的归一化离水辐亮度单位为微瓦每平方厘米纳米球面度W

wnLμ

2

(··];

cmnmsr

———,();

λ荧光峰右侧基线波段单位为纳米nm

R

———,();

λ荧光峰波段单位为纳米nm

F

———,()。

λ荧光峰左侧基线波段单位为纳米nm

L

3.14

光合有效辐射;

hotosntheticallactiveradiationPAR

pyy

,。

太阳辐射中能被绿色植物用来进行光合作用的能量波长范围约为400nm~700nm

3.15

时相

timehaseㅤㅤㅤㅤ

p

影像获取的时间段。

3.16

植被指数veetationindex

g

,、、、

基于植被反射光谱在可见光和近红外波段上的差异利用多光谱卫星遥感数据经加减乘除等波

,、。

段运算产生某些对植被长势生物量等有一定指示意义的数值

3.17

归一化植被指数;

normalizeddifferenceveetationindexNDVI

g

近红外波段遥感反射率与红光波段反射率之差与两者之和的比值。

3.18

水体纠正watercolumncorrection

去除遥感信号中水体的影响进而得到底栖物质光谱信号的图像处理过程。

3.19

赤潮面积areaofredtide

,

同一海区内具有相同的赤潮浮游生物藻种达到赤潮阈值的细胞数等值线之内的单独赤潮斑块面

。,

积或几个赤潮斑块面积之和对同一次赤潮过程的监测得到的多个面积统计值采用最大面积数作为

这次赤潮过程的代表。

3.20

绿潮覆盖面积coveraeareaofreentide

gg

()。

不连续的绿潮斑块条带实际占有的海域面积

3.21

绿潮分布面积distributionareaofreentide

g

()。

不连续的绿潮斑块条带最外围边缘线所包含的海域面积

3

/—

HYT147.72013

4后向散射系数的测量

4.1测量仪器与技术要求

4.1.1测量仪器

后向散射系数测量仪。

4.1.2技术要求

4.1.2.1测量范围

。:、、、

波长范围应在400nm~900nm之间中心波长应从下列波段中选择412nm420nm440nm

、、、、、、、、、、、、

442nm470nm488nm510nm532nm550nm590nm595nm620nm650nm660nm676nm

、、,,、、。

700nm715nm852nm选择波长宜考虑各单色光的覆盖程度应包括红绿蓝波段

4.1.2.2测量误差

测量误差不应超过5%。

4.1.2.3仪器定标

,。

后向散射系数测量仪应配置相应的定标文件用于测量原始数据的物理量转化和校准定标频率

,。

依仪器稳定性及使用频次而定至少每半年一次

ㅤㅤㅤㅤ

4.2测量方法

4.2.1基本规定

4.2.1.1仪器布放

仪器布放应符合以下要求:

),在/以内;

a现场仪器用绞车布放应匀速下降且速度控制1ms

),;

b仪器回收后立即用淡水冲洗特别是光学仪器表面应仔细冲洗干净

)用擦镜纸轻轻吸去附在光学仪器表面的水珠。

c

4.2.1.2环境条件

仪器测量环境条件应注意以下几点:

),;

a仪器通常采用定点工作的方式调查船处于抛锚状态

)海况在级以下;

b4

),;

c仪器下放处应远离船的排水口周围海水不应有油膜或其他可见的污染物

)应保持仪器光学窗口外表面不受环境污染和不接触硬物。

d

4.2.1.3测量深度

仪器测量深度计算如下:

),;

a实际水深小于仪器最大可测水深时以实际水深减去2m为测量深度

),。

b实际水深大于仪器最大可测水深时以仪器最大可测水深为测量深度

4

/—

HYT147.72013

4.2.2操作步骤

仪器操作步骤如下:

),;

a通过仪器控制软件设置仪器内部时钟的时间并把时间延迟量设为10min

),;

b每个站位应填写后向散射系数观测记录表见表A.1

),,,;

c将仪器投放到水中当达到时间延迟量时释放仪器直到预定的深度后回收仪器

),;

d如采用自容测量模式在测量后应及时将数据下载保存

),,。

e调查航次结束后应填写后向散射系数存储载体索引表见表A.2

4.3数据处理

4.3.1数据预处理

测量数据预处理步骤如下:

):,;

a物理量转化如下载数据为信号值应利用定标文件将信号值转化成物理量

):,

b深度校正利用仪器回收后离开水体时的测量深度值作为偏移量将水体中每组后向散射系数

,;

对应的深度值减去该偏移量得到准确深度

):,;

异常值剔除当数据的偏差大于标准方差的倍时将此点数据作为异常值剔除

c3

):,;

d数据平滑应采用滑动窗口滤波方法进行滤波得到较平滑的剖面数据曲线

):,。

e剖面数据插值测量结果应进行线性插值运算得到整个测量剖面内分布均匀的数据点

4.3.2数据校正

ㅤㅤㅤㅤ

,

在具有较强衰减能力的水体中发射的光通量在仪器探测器和散射体之间传输过程时会因水体的

,。():

衰减作用而减小从而导致测得后向散射系数的低估后向散射系数的校正按式计算

3

()…………()

b2π-b3

b=w+bw

χββ

():

式中的按式计算

4

β

()…………()

=fKbbu4

ββ

式中:

-1

———,();

b后向散射系数单位为每米m

b

———,,;

χ比例系数与仪器测量的后向散射角有关无量纲

-1-1

———(),(·);

β测量水体的体散射函数包括纯水单位为每米球面度msr

-1-1

———,(·);

w纯水的体散射函数单位为每米球面度msr

β

-1

———,();

b纯水的后向散射系数单位为每米m

bw

()———,,;

fKbb以衰减系数Kbb为变量的校正函数依测量仪器而定无量纲

———(),(-1·-1)。

u仪器测量得到的未经校正的体散射函数包括纯水单位为每米球面度msr

β

5海洋生态环境要素遥感监测

5.1叶绿素a

5.1.1仪器设备

用于叶绿素的浓度遥感监测的测量仪器设备如下:

a

):,,

a地物光谱仪或高光谱水色剖面仪光谱范围宜为380nm~900nm光谱分辨率优于5nm波

,;

长准确度优于±1nm波长稳定性优于±0.5nm

5

/—

HYT147.72013

):,,;

紫外可见分光光度计双光束光谱范围应为谱带宽度优于

b-250nm~850nm4nm

):,;

c荧光计激发光波长450nm发射光波长685nm

):;

d电子天平感量0.1mg

):、、;

e抽滤装置包括滤器支架抽滤瓶和真空泵

):,。

f滤膜玻璃纤维滤纸孔径为0.70m

μ

5.1.2现场数据获取

5.1.2.1站位布设依据

现场数据测量站位布设依据如下:

)监测要素的值应大致均匀分布在测量水体叶绿素浓度值域区间;

aa

)站位间距应不小于卫星影像空间分辨率的倍。

b2

5.1.2.2测量条件

现场数据测量条件应满足以下几点:

),;

a太阳天顶角应小于60°并在卫星过顶时加测数据

)现场数据与卫星同步数据时间间隔不应超过;

b±3h

)级以下海况;

c3

)无云雾遮挡。

d

5.1.2.3现场测试参数

现场测试参数包括:ㅤㅤㅤㅤ

)水色要素浓度:

a

),/;

叶绿素的浓度测定采用萃取荧光法按的规定实施

1aGBT12763.6

)悬浮物浓度按的规定实施;

2GB17378.4

),/;

3黄色物质浓度用特定波段处吸收系数表示按HYT133的规定实施

):()、()、(),

b固有光学量浮游植物吸收系数a非色素颗粒物吸收系数a黄色物质吸收系数a等

phdg

按/的规定实施;

HYT133

):()、()、()、()

c表观光学量向下辐照度Ed向上辐照度Eu离水辐亮度Lw遥感反射率Rrs和辐照度

(),/。

比等按的规定实施

RGBT12763.5

5.1.2.4数据量要求

用于建立算法的数据量不应少于组。

30

5.1.3卫星影像获取

5.1.3.1影像要求

不同算法对卫星影像的要求如下:

)经验算法:

a

)、、、、(),

1卫星波段的中心波长应选取412nm443nm490nm520nm555nm或邻近波长常

用卫星遥感器及波段设置参见表B.1;

)波段宽度不应大于;

220nm

):