时空遥感云计算平台PIE-Engine Studio的研究与应用

随着遥感大数据时代的到来,为快速处理和分析海量遥感数据,国内外涌现了众多遥感云计算平台,使得全球尺度、长时间序列遥感数据的快速分析和应用成为可能。本文在分析国内外遥感云计算平台现状的基础上,针对大数据时代国内缺少功能完备的遥感云计算平台,且国外遥感云计算平台对国产卫星数据支持不足等问题,基于容器云技术,构建了包含国产卫星数据且集数据、算力和技术于一体的时空遥感云计算平台PIE（Pixel Information Expert）-Engine Studio,实现了脚本驱动的遥感数据的按需获取以及海量数据的快速处理。采用Landsat 8数据,以生长季植被指数NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）的计算为例,对比了本平台与GEE（Google Earth Engine）的数据处理能力。结果表明,由于计算资源的限制,本平台的计算和导出时间均比GEE稍长,但计算结果的空间分布一致,其中近68%的值均分布在（0.48,0.77）,且二者差值的95.33%集中在（-0.13,0.13）,结果较为可信。因此,本文构建的基于共享、开放的中国自主遥感云计算平台PIE-Engine Studio,可为地球科学领域的研究提供数据和算力支持,将有助于推进中国遥感云计算平台的发展进程,推动国产卫星数据在云计算平台上的应用。     

遥感云计算平台相关文献计量可视化分析

在遥感大数据时代背景下,遥感云计算平台的出现改变了遥感数据处理和分析的传统模式,极大地提高了运算效率,使得全球尺度的快速分析成为可能.国内外已有众多学者利用遥感云计算平台开展研究,然而相对缺乏对遥感云计算平台发展和应用的客观性综述.本文基于Web of Science (WoS)和中国知网CNKI(China Nati...     

Google Earth Engine云平台对遥感发展的改变

近年来,随着遥感技术的快速发展,积累了海量的对地观测遥感数据.传统桌面端遥感处理平台(例如ERDAS和ENVI等)无法满足当前遥感大数据的应用需求.作为领先的遥感云计算平台,GEE (Google Earth Engine)的出现改变了传统遥感数据处理和分析模式,为海量数据快速处理与信息挖掘带来了新的契机.截止目前,科...     

Google Earth Engine云平台及植被遥感案例研究

植被物候是全球变化的敏感指示器,对陆表物质和能量交换产生显著影响.植被物候遥感分析存在数据收集困难、提取方法实现复杂等问题,谷歌地球云计算平台(Google Earth Engine,GEE)为基于遥感大数据的物候分析提供了有利条件.本文分析了GEE平台的数据源、开发接口和应用场景,然后基于GEE中的长时序植被指数数据集NDVI3g,在像素级别采用导数法提取分析了中国东北地区的植被物候变化情况,发现该区域春季返青期推迟,秋季衰落期提前.实验说明了基于GEE进行复杂地学计算的可行性和适用性,但是在算法验证方面存在改进的空间.     

发刊词

第一颗人造卫星的升空,标志着人类进入了太空时代。从此,人类以崭新的角度重新认识自己赖以生存的地球。遥感科学技术的形成与发展,它与全球定位系统和地理信息系统科学的融合、渗透和统一,形成了新型的对地观测系统,为地学研究提供了新的科学方法和技术手段,导致了地学的研究范围、内容和方法的重要变化,标志着地学信息获取和分析处理方法的一场革命。二十多年来,遥感科学技术在我国得到了极大的发展,形成了航天、航空遥感信息获取、信息提取与处理、遥感信息应用一套完整的遥感科学技术体系。我国遥感科学技术在国民经济建设和社会发展中发挥了重要作用,我国的遥感科学技术已在国际上占有一席之地。     

遥感大数据智能监测平台研究及应用

如何融合云计算、大数据、人工智能等先进技术手段,开展对遥感大数据的研究,进行遥感影像智能化处理,为空间智能应用提供更加精准、高效的数据支撑已成为必然,并具有广泛的应用前景。本文介绍了遥感大数据基本特征及研究现状,并运用深度神经网络等算法进行特征提取和目标识别,提出一种基于遥感大数据的智能监测方法,该方法结合了遥感技术和人工智能算法,通过对地表和大气信息的获取、分类和分析,实现了对城市环境、自然资源和生态系统的全面监测和管理。此外,开发了一套基于云计算和分布式处理的智能监测平台,该平台支持灵活的数据集成、可视化展示和实时预警功能,并已成功应用于城市的监测和管理任务中。     

论地球数据科学与共享

地球科学大数据的到来,迫切需要通过地球数据科学系统对地学数据机理、采集处理、存储管理,特别是集成共享与挖掘分析等进行研究,以便通过大数据资源,发现和揭示数据背后隐含的地学规律和知识,促进地学科技创新。本文首先分析了地球数据科学的内涵特征,提出了地球数据科学的基础理论方法和技术体系。然后基于国家地球系统科学数据共享实践,重点研究了大数据时代下,面向地球数据科学的地学数据共享新发展。     

基于软硬件一体化无人机遥感影像快速处理的技术研究

随着测绘科学技术和地理信息产业的发展,遥感影像信息快速处理的需求越来越大,其中无人机遥感技术日益成熟。为了进行无人机遥感影像数据实时接入快速处理与分析,针对无人机遥感影像信息快速处理关键技术,使用基于基准图快速匹配和逐行带并行空三的无人机数据快速处理系统。本文主要对无人机遥感影像处理系统的飞行平台、飞控系统、硬件设备以及灾害、测绘方面应用进行了探索性的技术研究。     

全球遥感实时监测与定点更新云平台设计与实现

卫星遥感是人类观测地球的主要途径,随着遥感技术商业化,全球商业遥感卫星数量快速增长,涌现出许多高分辨率遥感卫星和全球遥感星座,使用卫星对地球进行更全面、更精确、更实时的监测成为可能,但目前卫星遥感数据获取存在重复、盲目、不及时,与用户需求脱节、大量数据闲置等一系列问题,缺乏一个有效的平台和应用模式,搭起卫星数据提供商和...     

遥感云计算平台原型系统设计与实现

针对现有的云计算平台成本和系统复杂度高、不适于在普通台式电脑进行部署的问题,结合系统设计思想和云计算相关理论,构建了遥感影像云计算平台原型系统。该系统框架结构划分为系统依赖库、物理资源层、系统实体层、应用支持层、遥感应用层和用户界面层,包括云存储、云计算和数据可视化等三个子系统。实验结果表明:该系统可以在普通桌面电脑上进行部署,并且支持遥感影像的存储和处理,验证了基于云计算的海量遥感影像存储和处理关键技术,为遥感影像高效存储与快速处理提供了必要的现实支撑和理论参考。     

面向应用的航天遥感科学论证研究

为适应中国民用航天遥感从科学试验向业务服务模式转变,更好地探索、了解与解决应用需求与航天遥感系统对接等方面遇到的技术问题,促进航天遥感统筹协调可持续发展,中国适时于2004年成立了国家航天局航天遥感论证中心。10余年来,论证中心以航天遥感系统为研究对象,系统开展了面向应用的航天遥感科学论证概念、理论方法、技术工程与应用研究。本文是论证中心团队长期从事航天遥感科学论证研究与实践的系统总结,介绍了遥感论证初步认知、遥感论证关注问题、遥感论证理论体系与模型方法集、遥感论证能力建设及遥感论证实践等方面内容,给出了遥感论证定义并详细分析了研究范围和内容,提出了由知识维、进程维和逻辑维所组成的遥感论证作用域3维空间结构,指出社会发展加快和信息化水平提高,带动整个航天遥感数据信息链向更大规模、更短响应时间周期、更综合数据集成、更高数据质量、更加智能化方向发展,航天遥感系统将进入新的"智慧遥感"发展阶段。得益于十余年来中国民用航天快速发展,我们经历了风云三号新型载荷校飞、多角度多光谱偏振遥感器论证、环境星应用工程论证等实践,取得了多方面理论方法的突破,并应用到2030民用航天发展规划、高分辨率对地观测系统、国家自然灾害空间信息基础设施、国家民用空间基础设施中长期发展、2030中国综合地球观测系统规划等论证当中。经过不断实践,快速迭代,形成了遥感论证理论体系及相应的十大模型方法,包括遥感信息流模型、遥感信息特征模型、遥感信息应用模型、遥感信息量分析模型、遥感数据工程模型、航天遥感系统结构模型、航天遥感系统状态描述模型、航天遥感系统质量模型、航天遥感系统发展动力模型及能力体系模型。这些模型方法全面反映了航天遥感系统特征、结构、状态、发展动力、条件等,可广泛用于对航天遥感系统进行顶层设计、规划、考察、分析、评价、预测,并开展实践探索。     

跨时空观下的遥感应用新视野

遥感是一门应用性极强的现代地球信息学科,在总结分析遥感学科理论发展与遥感应用新特征基础上,进行遥感学科发展与应用理论探索,是推动遥感学科与应用迈上新台阶的重要任务。本文通过对现有遥感学科组成及分类体系的分析,首先提出了一种基于方法论的遥感学科分类新方法,在分析遥感应用中普遍存在的跨时空特征基础上,从遥感应用新视野提出了跨时空遥感的理论,最后结合典型案例剖析了跨时空遥感的应用。跨时空遥感理论的建立顺应遥感学科发展的需要,遥感应用时空观的提出对今后遥感应用具有参考价值。     

气溶胶激光雷达的国内外研究进展与展望

大气气溶胶具有显著的环境与气侯效应,而定量评估上述效应需要准确了解气溶胶物理化学光学性质的时空分布特征。过去几十年,激光雷达已被国内外学者广泛应用于气溶胶探测研究,主要依赖于其在探测范围、时空分辨率等方面具有独特的技术优势。本文主要总结激光雷达在探测气溶胶方面的国内外研究进展,首先简要介绍可用于探测气溶胶的主要激光雷达类型,然后分别根据气溶胶大小、组分、浓度、形状、光学性质等关键信息介绍相关研究进展,最后进行总结并对气溶胶激光雷达发展进行了展望。     

Global operational land imager Landsat-8 reflectance-based active fire detection algorithm

A global operational land imager (GOLI) Landsat-8 daytime active fire detection algorithm is presented. It utilizes established contextual active fire detection approaches but takes advantage of the significant increase in fire reflectance in Landsat-8 band 7 (2.20?μm) relative to band 4 (0.66?μm). The detection thresholds are fixed and based on a statistical examination of 39 million non-burning Landsat-8 pixels. Multi-temporal tests based on band 7 reflectance and relative changes in normalized difference vegetation index in the previous six months are used to reduce commissions errors. The probabilities of active fire detection for the GOLI and two recent Landsat-8 active fire detection algorithms are simulated to provide insights into their performance with respect to the fire size and temperature. The algorithms are applied to 11 Landsat-8 images that encompass a range of burning conditions and environments. Commission and omission errors are assessed by visual interpretation of detected active fire locations and by examination of the Landsat-8 images and higher spatial resolution Google Earth imagery. The GOLI algorithm has lower omission and comparable commission errors than the recent Landsat-8 active fire detection algorithms. The GOLI algorithm has demonstrable potential for global application and is suitable for implementation with other Landsat-like reflective wavelength sensors.     

中国高光谱遥感的前沿进展

高光谱成像技术具有光谱分辨率高、图谱合一的独特优势,是遥感技术发展以来最重大的科技突破之一。中国的高光谱遥感发展与国际基本同步,在国家和省部级科研项目的支持下,解决了高光谱遥感信息机理、图像处理和多学科应用等方面多项世界性难题,有效解决了高光谱遥感理论研究与多领域应用中的关键技术瓶颈,实现了在农业、地矿、环境、文物保护等多领域的成功应用,产生了显著的社会经济效益。本文回顾了中国高光谱遥感技术的前沿研究进展,总结分析了取得的主要创新性成果。     

高分辨率遥感测绘嵩山实验场的设计与实现——兼论航空航天遥感定位精度与可靠性的基地化验证方法

以高精度地面基准为参照对遥感定位各种可能的影响要素进行整体性、定量化的验证、分析与评估,显然是一种合理、有效、可信、可行的方式。这里针对实际应用需求,重点介绍嵩山高精度遥感测绘综合实验场的设计思路与实现情况,并对遥感定位精度与可靠性实验场验证的基地化方法进行了探讨与分析。     

基于遥感数据的哈尔滨土地利用/覆被变化研究

以哈尔滨市为例,基于Landsat数据,利用遥感技术和GIS技术对2000和2015年的遥感影像数据进行解译分类,通过对分类结果的统计分析,定量研究哈尔滨市15年间的土地利用变化过程,结果显示:哈尔滨市土地综合利用程度较高,区域内耕地面积减少;相反,城市建成区面积大幅增加,区域内绿地面积逐年减少,应注意生态环境维护保持。     

近海岸悬浮泥沙遥感反演模型的分析探讨

简要介绍了国内外近海岸悬浮泥沙定量化遥感反演的研究进展及悬浮泥沙遥感反演模型的建立方法,通过对国内外近年研究的部分悬浮泥沙遥感反演模型进行简单分类、对比分析得出其优缺点,并针对部分悬浮泥沙遥感反演模型的不足和目前遥感技术在悬浮泥沙定量反演中的应用提出了一些肤浅见解。     

线性混合光谱模型高光谱压缩感知

高光谱压缩感知(HCS)对于解决机载或星载高光谱数据的存储与实时传输具有重要意义。目前,线性混合模型(LMM)已被成功应用于HCS;然而,由于光照条件、地形变化以及大气作用等的影响,所获取的地物光谱会发生扰动,从而限制了HCS重建质量的提高。在LMM基础上,通过引入光谱修正项来修正光谱扰动,提出了光谱扰动修正的LMM (SPC_LMM);在此基础上,进一步提出了基于SPC_LMM的HCS (HCS_SPC_LMM)方法。该方法在采样端仅对原始高光谱图像进行光谱维压缩采样,基于压缩采样数据,将SPC_LMM应用HCS的重建,利用交替方向乘子法(ADMM)分别估计SPC_LMM中各分量的最优值,以获得最优的高光谱图像重建质量。实验结果表明,HCS_SPC_LMM能够获得优于其他典型HCS方法的重建质量。     

土壤调查地区级汇总的遥感制图试验研究

本研究的目的是探讨利用遥感影像数据,对县级土壤调查资料进行地区级汇总的制图工作方法。我们依据的制图综合原则是:(1)以现有的土壤图为基础,充分尊重原图上的界线,主要以土层界线重新综合;(2)研究并搞清各种土壤分布规律和它们之间的组合规律,然后进行归并和区分;(3)参照卫星影像特征和判读标志,对某些明显与实地不符之处,以影像和实地调查资料进行修正,有些土壤类型以组合形式表达。本文对利用遥感数据进行制图综合的工作方法进行了详细描述,其中包括:制图单元的综合和比例尺的改变,底图的制作和利用卫星影像对综合后的土壤图进行编制等。研究结果表明,此种方法与常规方法比较,特别是对有一定物质和技术条件的单位(如省级),不仅在土壤调查中,而且在资源调查中皆可采用此种编图技术,收到节省人力、物力和时间的效果。