基于Kriging插值方法的MODIS资料几何纠正方法

在讨论了MODIS中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)遥感图像几何畸变的成因后,文章引入了利用MODIS数据间的互补性去除这种"双眼皮"现象的概念,其后采用了Kriging插值的方法对数据进行重采样.在与其他几何纠正和插值方法进行比对后结果表明,该方法能较好地去除边缘重叠影响,并能保持原有云图的特征和信息,对MODIS资料数据在后续的反演工作中有一定意义.     

基于最优插值和贝叶斯最大熵的海表温度融合方法研究

海表温度(sea surface temperature,SST)是影响全球气候的重要因素,在海洋科学研究中占有关键位置。论文基于MODIS红外、AMSR-2和HY-2A微波辐射计数据,分别利用最优插值和贝叶斯最大熵方法对SST数据进行融合,并用i Quam实测数据和Argo浮标数据对2015年SST融合数据进行检验。MODIS、AMSR-2、HY-2A辐射计SST的年平均空间覆盖率分别为15.0%,21.6%,22.0%,最优插值和贝叶斯最大熵融合SST产品的年平均空间覆盖率提高到98.6%和99.4%,融合产品空间覆盖率明显提高。与i Quam实测数据对比,最优插值和贝叶斯最大熵融合产品年平均偏差分别为0.07℃,0.04℃,均方根误差皆为0.78℃,其中3-7月最优插值融合产品的精度略优于贝叶斯最大熵融合产品,其它月份则相反;与Argo浮标数据对比,两种融合产品的均值偏差分别为0.06℃,0.01℃,均方根误差分别为0.77℃,0.75℃。整体上,贝叶斯最大熵融合产品的精度略优于最优插值融合产品,但计算成本较高。     

SeaWiFS和MODIS叶绿素浓度数据及其融合数据的全球可利用率

对2001年Sea WiFS和MODIS叶绿素浓度数据的全球可利用率进行了定量分析，二者在全球范围的变化趋势一致，年平均可利用率分别为12．4％和13．6％，其中MODIS叶绿素浓度的可利用率略高于SeaWiFS。利用小波变换方法对二者进行数据融合，经分析：SeaWiFS／MODIS叶绿素浓度融合数据相对于单一传感器数据提高了全球可利用率，其年平均为20．50％；融合数据保持了较高空间分辨率MODIS数据的海洋特征；融合数据与实测值比较，差值的均值和标准偏差分别为0．16mg／m^3和1．07mg／m0（SeaWiFS：0．46mg／m^3和2．22mg／m^3，MODIS：0．13mg／m^3和0．82mg／m^3）。与MODIS和Sea WiFS相比。融合数据接近MODIS优于SeaWiFS。结果表明小波变换方法用于SeaWiFS和MODIS叶绿素浓度数据融合的有效性。     

黄、东海边界悬浮物输运量的卫星遥感估算

利用2002—2015年的中等分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)第4波段反射率产品对黄、东海边界的悬浮物输运情况进行了分析, 同时利用黄、东海2003年现场实测的悬浮物含量数据和这期间准实时的MODIS影像数据, 建立了基于MODIS第4波段遥感反射率的悬浮物含量遥感反演模型。基于该模型, 反演黄、东海表层悬浮物浓度, 并计算悬浮物扩散面积。利用反演得到的表层悬浮物浓度和悬浮物浓度垂向预测模型, 获取垂直方向上的悬浮物浓度, 同时结合水深、扩散面积数据, 计算特定时刻水体中的悬浮物含量。利用插值方法获得整个输运过程中各时刻水体中的悬浮物的含量, 计算各个时刻悬浮物含量的总和作为悬浮物的输送量。对2002年10月至2003年4月黄海向东海的悬浮输送量进行估算, 估算结果为153Mt。     

三角剖分有限元法在声呐图像重构中的应用

侧扫声呐原始数据经几何校正后会造成采样点分布不规则的现象,需要通过重采样获得规则网格数据,以满足海底地貌全覆盖显示的需求。重采样间隔与插值算法对重采样图像的质量具有直接影响。本文分析了侧扫声呐数据采样点的分布特点,在此基础上提出了基于扭曲网格三角剖分有限元插值技术的侧扫声呐图像重构方法。与多种插值方法重采样结果的对比实验表明,该方法不仅提高了计算效率,而且能很好地保留原始数据的信息。     

基于MODIS数据的东北地区土地覆盖分类的精度评价研究

遥感技术是进行全球及区域的大面积土地利用/土地覆盖研究中不可替代的信息获取方法,而MODIS数据是其重要信息源之一.随着MODIS数据在大面积土地覆盖分类的应用和发展,如何对其分类结果进行精度评价已引起广泛重视.利用东北地区100 a土地利用与土地覆盖数据库,建立适于应用目的且在实践中可行的评价方案,将高空间分辨率的遥感数据及其分类结果作为参考数据,对基于MODIS数据的东北地区土地覆盖分类结果进行分析和精度评价,并对相关问题进行了分析与探讨.     

粒度资料数据同化方法初探

本文从资料处理和应用等方面,对粒度数据的同化方法进行初步探讨,建立了粒度数据同化分类标准。从目前研究情况来看,可对不同分析精度粒度数据、不同空间分布范围数据和不同分析方法的数据进行数据同化。不同精度粒度数据同化方法的对比分析结果表明Spline插值效果较为理想。为了避免出现龙格现象,减小误差,将Spline插值和线性插值结合进行插值效果会更好。     

MODIS数据在海冰遥感中的应用

MODIS数据作为中国可见光遥感的重要数据源之一,目前已经在许多领域获得了重要应用.国家卫星海洋应用中心从2000年开始接收处理MODIS数据,并同时为海冰预报提供海冰遥感图像服务.本文利用MODIS卫星遥感的原始数据,通过对数据进行地理定位、辐射定标等处理,形成MODIS数据的一级产品,并利用海冰实验的实测数据和海冰光谱分析,对一级产品进行定量化处理,获得了海冰厚度、密集度和外缘线等海冰数值产品,逐步应用于海冰的预报服务.     

SST融合产品在渤黄海的质量评估与修正研究

为获取高空间分辨率与空间覆盖率的海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)产品,基于最优插值方法,对微波辐射计Wind Sat、AMSR-E、ASMR2、HY-2 RM和红外辐射计MODIS、AVHRR的SST观测数据进行融合,生成了一种0.1°空间分辨率的每日SST融合产品,利用浮标数据在渤黄海区域进行了精度评估和修正,并分析了该区域的SST时空分布特征。结果表明:SST融合产品的在中国近海的精度为1.1℃,利用浮标数据修正后的精度略有改善;利用修正的SST产品对渤黄海区域SST分布特征进行了分析,分析结果显示,渤黄海海域冬季海温最为均匀,春季在海水升温过程中海温不均匀性明显。     

基于Cressman优化算法的海洋矢量数据插值方法研究

随着海洋监测技术的发展,多源、异构、多维的海洋数据成指数激增。当前用于海洋数据的插值技术存在处理速度慢、读取效率低等问题,难以满足数据处理的需要。针对具有空间分布特性的海洋矢量数据,本文旨在研究一种高效的插值方法,首先基于Moran’s I对矢量数据进行空间相关性分析,根据数据间的聚类程度对数据集进行冗余度处理,然后基于Cressman插值算法对处理后的矢量数据进行插值展示。最后,以某区域的流场数据进行仿真,验证了基于Cressman插值优化算法的合理性和可行性。     

MODIS辅助的北京一号卫星影像近海Ⅱ类水体大气校正

利用空间分辨率为500 m的MODIS 1B数据及有关MODIS数据产品计算其近红外波段的气溶胶辐亮度,由此外推北京一号卫星多光谱影像各波段的气溶胶辐亮度,以实现对该影像的大气校正,取得了良好的效果.该方法克服了传统大气校正方法依赖于现场测量大气参数的缺陷,拓展了非水色传感器在水体监测领域的应用前景.     

MODIS和GOCI卫星遥感反射率产品在浑浊海区交叉检验分析

对Geostationary Ocean Color Imager(GOCI)和Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)传感器在中国渤海辽东湾海区的卫星大气校正算法开展评估工作。主要对比了GOCI和MODIS的412 nm,443 nm,488 nm,547 nm,678 nm波段的遥感反射率(Remote Sensing Reflectance:Rrs)。结果表明:GOCI的去云算法较严格,在卫星有效数据覆盖率方面差于MODIS;遥感反射率产品比对结果表明:GOCI和MODIS的遥感反射率产品有较好的线性相关,且GOCI反演值大于MODIS反演值;分区域的对比结果表明,MODIS和GOCI的遥感反射率差异随着水体的浑浊度增加而增大,GOCI需要开发适用于近岸水体的大气校正算法。     

基于薄板样条函数的HY-1B卫星 L1B 数据几何校正方法研究

将HY-1BL1B产品中已有的经纬度数据抽样作为控制点,根据控制点的图像坐标和经纬度坐标间的对应关系,基于薄板样条函数的坐标变换关系对HY-1BL1B数据进行了几何校正,并与陆地矢量边界进行了比较,结果表明该方法能较好地完成HY-1B卫星L1B数据的几何校正。     

Ocean color products retrieval and validation around China coast with MODIS

Waters along China coast are very turbid with high concentrations of suspended sediment nearly all the time,especially at the Hangzhou Bay,the Changjiang (Yangtze) River Estuary and the shoal along Jiangsu Province.In these turbid and optically complex waters,the standard MODIS ocean color products tend to have invalid values.Because the water-leaving radiances in the near-infrared (NIR) are significant resulting from the strong scattering of suspended particles,the standard MODIS atmospheric correction algorithm often gets no results or produces significant errors.And because of the complex water optical properties,the OC3 model used in the standard MODIS data processing tends to get extremely high chlorophyll-a (Chl-a) concentrations.In this paper,we present an atmospheric correction approach using MODIS short wave infrared (SWIR) bands based on the fact that water-leaving radiances are negligible in the SWIR region because of the extreme strong absorption of water even in turbid waters.A regional Chl-a concentration estimation model is also constructed for MODIS from in situ data.These algorithms are applied to MODIS Aqua data processing in the China coastal regions.In situ data collected in the Yellow Sea and the East China Sea in spring and autumn,2003 are used to validate the performance.Reasonably good results have been obtained.It is noted that water-leaving reflectance in the NIR bands are significant in waters along the China coast with high sediment loadings.The satellite derived and in-situ reflectance spectra can match in the turbid waters along China coast,and there is relatively good linear relationship between satellite derived and in-situ reflectance.The RMSE value of Rrs(λ) is 0.0031 sr ?1 for all the nine ocean color bands (412 to 869 nm).The satellite-derived Chl-a value is in the reasonable range and the root mean square percentage difference is 46.1%.     

Algorithm for estimating sea surface temperatures based on Aqua/MODIS global ocean data. 1. Development and validation of the algorithm

An algorithm for estimating global sea surface temperatures (SST) from data obtained from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) aboard the Aqua satellite has been developed empirically. Four atmospheric correction models for MODIS observations are examined, and the effects of ancillary data for corrections are discussed. A nonlinear (NLSST) model using high-temporal-resolution climatological SSTs as the first guess shows high accuracy and availability. The addition of a temperature-proportional term to the NLSST model effectively improves the estimate.     

基于Kongsberg EM多波束的Snippet数据处理方法

多波束声呐记录的海底后向散射片段(Snippet)数据处理成角度响应曲线和地理编码(Mosaic)图像可以 帮助识别海底底质类型和反映地貌形态,这一过程包括辐射校正、角度响应改正(AVG)和几何地理编码,但不同的多波束系统硬件在辐射校正和角度响应改正方法上存在差异且传统处理方法忽略了声呐系统本身的指向性模型随时间变化的事实。以声呐方程为基础,针对Kongsberg EM 多波束系统提出了一套完整的Snippet数据处理流程,并分析了各步骤中存在的可变性,给出了每一步的处理建议,最后将此方法应用于EM2040浅水多波束实测数据,并验证了该方法的有效性和实用性。     

基于大气参数拟合的GF-1多光谱影像大气校正

针对大气校正常使用的基于查找表的方法建表速度缓慢、查找精度低等问题,提出在6S大气校正模型的基础上,以气溶胶厚度为自变量对大气参数进行拟合的算法,使用该算法对GF-1多光谱影像进行大气校正研究。对半球反射率、路径辐射项等效反射率、大气透过率3个大气参数使用三次多项式进行拟合,拟合后的决定系数都达到了0. 999 8;根据拟合结果使用MODIS气溶胶产品作为输入,逐像元计算大气参数,并对影像进行大气校正,将校正结果与FLAASH模型校正结果进行对比。结果表明,该算法能有效校正大气对GF-1多光谱影像的影响,并与FLAASH校正结果具有很好的一致性。     

MODIS水色产品在中国黄、东海海域应用研究

An extensive study collected in situ data along the Yellow Sea(YS) and East China Sea(ECS) to assess the radiometric properties and the concentration of the water constituents derived from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS). Thirteen high quality match-ups were obtained for evaluating the MODIS estimates of Rrs(λ), chlorophyll a(Chl a) and concentrations of suspended particulate sediment matter(SPM). For MODIS Rrs(λ), the mean absolute percentage difference(APD) was in the range of 20%–36%, and the highest uncertainty appeared at 412 nm, whereas the band ratio of Rrs(λ) at 488 nm compared with that at 547 nm was highly consistent, with an APD of 7%. A combination of near-infrared bands and shortwave infrared wavelengths atmosphere correction algorithm(NIR-SWIR algorithm) was applied to the MODIS data, and the estimation accuracy of Rrs were improved at most of the visible spectral bands except 645 nm, 667 nm and 678 nm. Two ocean-colour empirical algorithms for Chl a estimation were applied to the processed data, the results indicated that the accuracy of the derived Chl a values was obviously improved, the four-band algorithms outperformed the other algorithm for measured and simulated datasets, and the minimum APD was 35%. The SPM was also quantified. Two regional and two coastal SPM algorithms were modified according to the in situ data. By comparison, the modified Tassan model had a higher accuracy for the application along the YS and ECS with an APD of 21%. However, given the limited match-up dataset and the potential influence of the aerosol properties on atmosphere correction, further research is required to develop additional algorithms especially for the low Chl a coastal water.