《海洋观测规范+第5部分：卫星遥感观测gbt+14914.5-2021》详细解读

《海洋观测规范第5部分：卫星遥感观测gb/t14914.5-2021》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4一般规定5海表温度6海洋气象要素7海洋动力要素contents目录8海面高度观测9海洋自然灾害附录A(资料性)遥感反演参考算法附录B(规范性)海冰分类与专题图制作参考文献011范围01021.1适用领域规定了卫星遥感海洋观测的基本要求、观测方法、数据处理和产品制作等方面的内容。本部分适用于利用卫星遥感技术进行海洋观测的活动，包括海洋环境、海洋资源、海洋灾害等领域的观测。卫星遥感技术利用卫星平台搭载的遥感器对地球表面进行观测和测量的技术。数据处理技术对卫星遥感数据进行预处理、校正、增强、分类、提取等处理的技术。产品制作技术根据用户需求，将处理后的卫星遥感数据制作成各类海洋观测产品的技术。1.2涉及技术1.3排除内容本部分不涉及海洋观测站、浮标、潜标等其他海洋观测方式的规定。对于非卫星遥感技术的海洋观测方法，如航空遥感、地面观测等，本部分也不做具体规定。022规范性引用文件引用国内外相关海洋观测技术的基础标准和规范，确保卫星遥感观测的准确性和一致性。涉及术语、定义、分类、编码等方面的标准，为卫星遥感观测提供统一的语言和描述。基础标准与规范引用国内外卫星遥感观测相关的技术标准，包括传感器性能、数据处理、产品制作等方面的要求。涉及卫星遥感观测平台、载荷、数据传输等方面的标准，确保观测数据的可靠性和有效性。卫星遥感观测相关标准引用国内外海洋观测质量控制与保障的相关标准，包括观测数据的质量评价、检验、校正等方面的要求。涉及观测数据的存储、管理、共享等方面的标准，确保观测数据的安全性和可追溯性。质量控制与保障标准033术语和定义利用卫星搭载的遥感器对海洋环境要素进行探测和测量的技术方法。具有覆盖范围广、观测频率高、数据连续性好等优点，是海洋观测的重要手段之一。定义特点3.1卫星遥感观测定义搭载在卫星上，用于对地球表面及大气层进行遥感探测的仪器。类型根据探测波段和探测目的的不同，遥感器可分为光学遥感器、微波遥感器、红外遥感器等。3.2遥感器3.3海洋环境要素定义描述海洋环境状态的基本物理、化学和生物要素。种类包括海水温度、盐度、海流、海浪、海冰、海色、透明度、悬浮物、溶解氧以及海洋污染物等。定义卫星围绕地球运行的路径。分类根据轨道高度和倾角的不同，卫星轨道可分为极地轨道、赤道轨道和倾斜轨道等。不同类型的轨道对遥感观测的覆盖范围和分辨率有重要影响。3.4卫星轨道044一般规定4.1观测任务与计划明确卫星遥感观测的任务目标，包括海洋环境、海洋生态、海洋资源等领域的监测需求。制定详细的卫星遥感观测计划，包括观测时间、观测区域、观测频率等，确保观测任务的顺利实施。VS卫星遥感器应具备高分辨率、高灵敏度、高稳定性等性能，以满足海洋观测的需求。根据不同的观测任务，选择适宜的卫星遥感器类型，如光学遥感器、雷达遥感器等。4.2卫星遥感器要求建立完善的观测数据处理流程，包括数据预处理、数据校正、数据分析等环节，确保观测数据的准确性和可靠性。加强观测数据的质量控制，建立数据质量评估体系，对观测数据进行定期检查和验证，及时发现并处理数据异常问题。4.3观测数据处理与质量控制将卫星遥感观测成果广泛应用于海洋环境监测、海洋生态保护、海洋资源开发等领域，为海洋科学研究和管理提供有力支持。建立卫星遥感观测数据共享机制，实现观测数据的实时传输和共享，提高观测数据的应用效率和服务水平。4.4观测成果应用与服务055海表温度应使用经过辐射定标和几何校正的卫星遥感数据，确保数据的准确性和可靠性。数据来源数据处理数据格式对原始数据进行预处理，包括去除云、大气干扰等因素，以获取准确的海表温度信息。数据应以标准格式存储，便于后续处理和分析。0302015.1数据要求与处理时空匹配选择时间相近、空间覆盖范围一致的数据对，以确保数据的连续性和可比性。传感器类型根据观测需求选择合适的传感器类型，如红外传感器、微波传感器等。数据质量优先选择数据质量高、误差小的数据对。5.2数据对选择阈值设定根据海表温度的实际范围和卫星遥感数据的特性，设定合理的阈值范围。数据筛选对超出阈值范围的数据进行筛选和剔除，避免异常值对结果的影响。数据插补对缺失数据进行插补处理，以保证数据的完整性和连续性。5.3值域校验产品类型根据实际需求制作不同类型的海表温度产品，如实时监测产品、历史数据产品等。制作流程按照规定的制作流程进行产品制作，包括数据预处理、计算分析、图表绘制等步骤。产品质量控制对产品进行质量控制和评估，确保产品的准确性和可靠性。5.4产品制作066海洋气象要素03水汽凝结当空气中的水汽达到饱和状态时，水汽会凝结成液态水或固态水，对天气变化有重要影响。01水汽含量表示大气中水蒸气的总量，是形成云、雾、雨、雪等天气现象的重要条件。02水汽通量表示单位时间内流经某一单位面积的水汽质量，对于研究水汽输送和平衡具有重要意义。6.1大气水汽6.2海面风场风速和风向表示海面风的强度和方向，是海洋气象观测中的重要参数。风应力风对海洋表面产生的切应力，对于海洋环流和海浪生成有重要影响。风暴和热带气旋海面风场的变化可能导致风暴和热带气旋的生成和发展，对海洋和沿海地区的安全具有重要影响。海面风场与海洋环境的相互作用海面风场不仅受海洋环境的影响，同时也会对海洋环境产生影响，二者之间存在复杂的相互作用关系。例如，海面风场可以影响海洋环流、海温分布、海气交换等过程，而海洋环境也可以通过影响大气边界层、云量、降水等因素来影响海面风场。因此，在海洋气象观测和预报中，需要充分考虑海面风场与海洋环境的相互作用。6.2海面风场077海洋动力要素观测方法定义与概念主要通过卫星遥感技术进行观测，利用雷达高度计、合成孔径雷达等传感器获取海面波浪信息。有效波高是指在一定观测时间内，所有波高按大小排列后，取前三分之一或前二分之一的大波波高的平均值，巨浪则是指波高超过一定阈值的海浪。有效波高和巨浪的观测数据对于海洋工程、海上交通、海洋渔业等领域具有重要的应用价值。对获取的海浪数据进行处理，包括去除异常值、平滑处理等，并进行质量控制，确保数据的准确性和可靠性。应用领域数据处理与质量控制7.1有效波高(含巨浪)地转流是指在地球自转的作用下，海水相对于地球表面的运动，其方向与地球自转方向垂直，并受到科里奥利力的影响。定义与概念通过卫星遥感技术观测海面高度变化，结合海洋动力学模型计算得到地转流的速度和方向。观测方法对观测数据进行处理，包括去除潮汐、风等因素的干扰，进行质量控制，确保数据的准确性和可靠性。数据处理与质量控制地转流的观测数据对于海洋环流、气候变化、海洋生态系统等领域的研究具有重要的科学价值和应用意义。应用领域7.2地转流088海面高度观测选择适当的卫星和传感器，确保其能够提供海面高度观测所需的数据质量和分辨率。对原始卫星数据进行预处理，包括辐射定标、几何校正、大气校正等，以消除各种误差，提高数据精度。卫星数据源数据预处理8.1卫星数据要求与预处理海面高度反演算法采用适当的算法对预处理后的卫星数据进行海面高度反演，以获得海面高度信息。数据质量控制对反演结果进行质量控制，包括异常值检测、滤波处理等，以确保数据的准确性和可靠性。8.2数据处理8.3值域校验值域范围设定根据海面高度的实际情况和观测需求，设定合理的值域范围。值域校验方法采用统计学方法或其他适当方法对反演结果进行值域校验，以剔除超出设定值域范围的数据。根据实际需求，制作海面高度图、海面高度异常图等不同类型的产品。产品类型按照规定的制作流程，对通过值域校验的数据进行进一步处理，以生成符合标准要求的海面高度观测产品。同时，需要添加必要的元数据和说明信息，以便于产品的使用和传播。产品制作流程8.4产品制作099海洋自然灾害海冰是海水冻结而成的咸水冰，包括浮冰和固定冰。根据海冰的厚度、运动状态等特征，可将其分为不同类型。海冰定义与分类利用卫星遥感技术，可以实时监测海冰的分布范围、厚度变化等信息。同时，结合地面观测和海上调查等手段，可以更全面地了解海冰状况。海冰观测方法海冰的存在对海洋环境产生重要影响，如影响海水温度、盐度、海流等。同时，海冰也是极地生态系统的重要组成部分，对生物多样性具有保护作用。海冰对海洋环境的影响9.1海冰风暴潮漫滩定义与成因01风暴潮是由强风引起的海面异常升高现象，当风暴潮与天文大潮相遇时，可能导致海水漫过堤防、涌入内陆，形成风暴潮漫滩灾害。风暴潮漫滩观测与预警02利用卫星遥感技术，可以实时监测风暴潮的形成和发展过程。同时，结合地面观测和气象预报等手段，可以及时发布风暴潮漫滩预警信息。风暴潮漫滩对沿海地区的影响03风暴潮漫滩可能导致沿海地区房屋倒塌、道路损坏、农田淹没等灾害。同时，还可能对沿海地区的生态环境产生长期影响。9.2风暴潮漫滩海雾定义与分类海雾是发生在海洋上的低能见度天气现象，根据形成原因和特征可分为平流雾、辐射雾、混合雾等类型。海雾观测与预警利用卫星遥感技术，可以实时监测海雾的分布范围和浓度等信息。同时，结合地面观测和气象预报等手段，可以及时发布海雾预警信息。海雾对海上航行的影响海雾可能导致海上能见度降低，给船舶航行带来安全隐患。同时，还可能对海上作业、渔业生产等产生不利影响。因此，在海上航行和作业时需密切关注海雾动态，采取必要的安全措施。9.3海雾10附录A(资料性)遥感反演参考算法A.1多通道海表温度反演算法算法原理利用卫星遥感数据中的多个红外通道信息，通过辐射传输方程和大气纠正技术，反演出海表温度。输入参数包括卫星遥感数据、大气参数、海表发射率等。输出结果海表温度产品，可用于海洋环境监测、气候研究等领域。基于径向基函数的插值方法，通过已知数据点的空间分布和数值，预测未知点的数值。算法原理输入参数输出结果已知数据点的坐标和数值。未知点的插值结果，可用于海洋数据网格化、海洋现象空间分布特征分析等。030201A.2Shepard插值算法利用卫星高度计观测的海面高度数据，结合海洋重力场模型和海流模型，计算出海面动力高度。算法原理卫星高度计观测数据、海洋重力场模型、海流模型等。输入参数海面动力高度产品，可用于海洋环流研究、海洋灾害监测等领域。输出结果A.3海面动力高度计算算法原理基于地转偏向力原理，利用海面高度梯度计算地转流。输入参数海面高度数据、地转参数等。输出结果地转流场数据，可用于海洋环流研究、海洋物质输运等领域。A.4地转流计算算法原理利用卫星散射计观测的海面风场数据，通过风场反演模型计算出海面风场。输入参数卫星散射计观测数据、风场反演模型等。输出结果海面风场产品，可用于天气预报、海洋灾害监测等领域。A.5风场反演算法算法原理利用卫星红外遥感数据，通过大气辐射传输模型和反演技术，计算大气水汽含量。输入参数卫星红外遥感数据、大气辐射传输模型等。输出结果大气水汽含量产品，可用于天气预报、气候研究等领域。A.6大气水汽含量反演算法无线电探空仪观测的大气垂直廓线数据。数据来源包括数据解码、质量控制、数据插值等步骤。数据处理处理后的数据可用于大气科学研究、天气预报等领域。数据应用A.7无线电探空数据处理流程利用卫星可见光和红外遥感数据，结合海雾的光谱特征和空间分布特征进行识别。识别原理识别流程识别结果包括数据预处理、特征提取、分类识别等步骤。提供白天海雾的空间分布和动态变化信息，可用于海洋环境监测和海上航行安全保障等领域。030201A.8白天海雾识别方法03识别结果提供夜晚海雾的空间分布和动态变化信息，可用于海洋环境监测和海上航行安全保障等领域。01识别原理利用卫星红外遥感数据，结合海雾在夜间的辐射特征和空间分布特征进行识别。02识别流程包括数据预处理、特征提取、阈值判定等步骤。A.9夜晚海雾识别方法11附录B(规范性)海冰分类与专题图制作海冰密集度是指单位面积内海冰覆盖的比例，是描述海冰情况的重要参数。定义主要通过卫星遥感手段进行观测，利用不同波段对海冰和海水的反射、辐射特性差异，计算出海冰密集度。观测方法对观测数据进行预处理，去除云、阴影等干扰因素，确保数据质量。同时，采用多种方法进行对比验证，提高海冰密集度观测的准确性和可靠性。数据处理与质量控制B.1海冰密集度(参照WMO标准)主要类型包括初生冰、尼罗冰、饼冰、初期冰、一年冰、老年冰等。每