PIE-Basic软件又添新成员 ，新增水色遥感业务处理能力
从水色遥感业务应用潜力和用户的实际需求出发，我们基于pie-basic 遥感图像基础处理软件，研发了水色遥感数据处理，水色、水温反演与分析工具，实现了基于遥感卫星数据反演叶绿素浓度a、颗粒有机碳浓度、浮游植物碳浓度、水体固有光学特性等20多种水质因子含量，以及海洋表面温度反演等功能，为海洋生态环境评估与监测、海洋资源勘探与开发、海洋污染与防控、养殖业管理等多场景下的精准决策提供技术支撑。其主要功能介绍如下：
提供水色数据的数据可视化功能
软件界面友好便捷
pie-basic为水色数据提供了便捷高效的可视化平台支持。支持科学数据集(.nc,.hdf)的加载，可查看数据集和波段的元数据信息。支持用户自定义添加波段到数据面板，快速加载与浏览相关数据。软件支持用户根据影像的像素值范围自定义分类区间和渲染方案，进行成果数据的伪彩色渲染，以提升数据分析和应用效率。还具备亮度、对比度等显示控制和自动拉伸等功能，可提升对图像的渲染效果。
▲modis 加载与显示
▲seawifs 加载与显示
▲默认加载效果
▲伪彩色加载效果
支持多种水质因子反演
水色水温反演模块提供多种水色反演工具进行业务化的水色产品生产，包括叶绿素a（chlor_a）、490nm漫反射衰减系数（kd490）、颗粒有机碳（poc）、颗粒无机碳（pic）、光合有效辐射（par）、瞬时光合有效辐射（ipar）、表观可见光波长（avw）、归一化荧光线高度（nflh）、水质指数多项式分数（qwip）、固有光学特性（iop）、浮游植物碳浓度(carbon_phyto)、pic-颜色指数（calcite_ci2）。其中，固有光学特性产品包括：所有可见波长的总体吸收系数（a）、可见光波长下的总后向散射系数（bb）、浮游植物在443nm处的吸收系数（aph）、443nm处非藻类物质及cdom的吸收系数（adg）、443nm处粒子的后向散射系数（bbp）、adg的指数光谱斜率（sdg）、bbp的幂律斜率(sbp)等固有光学特性产品。
支持海洋表面温度反演
水色水温反演模块提供了海洋表面温度的反演功能。海洋表面温度反演精度受到云检测精度、水汽含量、海表状态以及反演算法等多方面因素的影响。该功能采用改进的云检测算法和nlsst(nonlinear least squares spectral tuning),较大程度提高了海洋表面温度的反演精度。
▲11µm海表面温度产品
提供了多种海洋水色
水温数据的分析工具
该分析模块包括直方图统计工具、时间序列分析工具等。可用于分析水色水温数据的分布情况和变化趋势。时序数据趋势率计算器通过输入同一地区多时相的水色产品，可综合计算该时间范围内某项水色因子的变化率，变化率的正负指示参量的增长或减少，数值大小可指示变化的速率，因此基于变化率可为该地区的水质监测提供科学依据。例如针对叶绿素a浓度显著增加的地区，有可能存在水华爆发现象。
▲某地区叶绿素a浓度趋势率计算图
支持反演成果快速制图及导出功能
pie-basic 具备大量的制图工具可为水色反演模块做专题制图的支撑，通过增加标题、格网以及图例等多种制图要素，可用于水色、水温相关产品的专题地图制作。
以下是基于modis l2数据生成的叶绿素浓度a 专题图。数据时间2021年10月2日，地理范围115.079~145.440,23.652~44.965。叶绿素a浓度通常结合水体中的总氮、总磷、氨氮、硝酸盐氮、ph、总有机碳等，用于水体富营养化评估。中国国家环境保护标准《地表水环境质量标准》中规定了湖泊和水库叶绿素a的限值，分别为10μg/l和25μg/l。美国环保总署（usepa）也发布了相关标准，具有一定的参考意义：叶绿素浓度a低于4mg/m^3,水体贫营养化；叶绿素浓度a低于10mg/m^3,高于4mg/m^3，水体中营养化；叶绿素浓度a高于10mg/m^3，水体富营养化。图中近海地区叶绿素a浓度偏高，符合人类活动与海洋的作用影响机制。
▲叶绿素a浓度专题图
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提供水色数据的数据可视化功能
软件界面友好便捷
pie-basic为水色数据提供了便捷高效的可视化平台支持。支持科学数据集(.nc,.hdf)的加载，可查看数据集和波段的元数据信息。支持用户自定义添加波段到数据面板，快速加载与浏览相关数据。软件支持用户根据影像的像素值范围自定义分类区间和渲染方案，进行成果数据的伪彩色渲染，以提升数据分析和应用效率。还具备亮度、对比度等显示控制和自动拉伸等功能，可提升对图像的渲染效果。
▲modis 加载与显示
▲seawifs 加载与显示
▲默认加载效果
▲伪彩色加载效果
支持多种水质因子反演
水色水温反演模块提供多种水色反演工具进行业务化的水色产品生产，包括叶绿素a（chlor_a）、490nm漫反射衰减系数（kd490）、颗粒有机碳（poc）、颗粒无机碳（pic）、光合有效辐射（par）、瞬时光合有效辐射（ipar）、表观可见光波长（avw）、归一化荧光线高度（nflh）、水质指数多项式分数（qwip）、固有光学特性（iop）、浮游植物碳浓度(carbon_phyto)、pic-颜色指数（calcite_ci2）。其中，固有光学特性产品包括：所有可见波长的总体吸收系数（a）、可见光波长下的总后向散射系数（bb）、浮游植物在443nm处的吸收系数（aph）、443nm处非藻类物质及cdom的吸收系数（adg）、443nm处粒子的后向散射系数（bbp）、adg的指数光谱斜率（sdg）、bbp的幂律斜率(sbp)等固有光学特性产品。
支持海洋表面温度反演
水色水温反演模块提供了海洋表面温度的反演功能。海洋表面温度反演精度受到云检测精度、水汽含量、海表状态以及反演算法等多方面因素的影响。该功能采用改进的云检测算法和nlsst(nonlinear least squares spectral tuning),较大程度提高了海洋表面温度的反演精度。
▲11µm海表面温度产品
提供了多种海洋水色
水温数据的分析工具
该分析模块包括直方图统计工具、时间序列分析工具等。可用于分析水色水温数据的分布情况和变化趋势。时序数据趋势率计算器通过输入同一地区多时相的水色产品，可综合计算该时间范围内某项水色因子的变化率，变化率的正负指示参量的增长或减少，数值大小可指示变化的速率，因此基于变化率可为该地区的水质监测提供科学依据。例如针对叶绿素a浓度显著增加的地区，有可能存在水华爆发现象。
▲某地区叶绿素a浓度趋势率计算图
支持反演成果快速制图及导出功能
pie-basic 具备大量的制图工具可为水色反演模块做专题制图的支撑，通过增加标题、格网以及图例等多种制图要素，可用于水色、水温相关产品的专题地图制作。
以下是基于modis l2数据生成的叶绿素浓度a 专题图。数据时间2021年10月2日，地理范围115.079~145.440,23.652~44.965。叶绿素a浓度通常结合水体中的总氮、总磷、氨氮、硝酸盐氮、ph、总有机碳等，用于水体富营养化评估。中国国家环境保护标准《地表水环境质量标准》中规定了湖泊和水库叶绿素a的限值，分别为10μg/l和25μg/l。美国环保总署（usepa）也发布了相关标准，具有一定的参考意义：叶绿素浓度a低于4mg/m^3,水体贫营养化；叶绿素浓度a低于10mg/m^3,高于4mg/m^3，水体中营养化；叶绿素浓度a高于10mg/m^3，水体富营养化。图中近海地区叶绿素a浓度偏高，符合人类活动与海洋的作用影响机制。
▲叶绿素a浓度专题图
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