辐射传输模型模拟与深度学习结合的高分一号卫星植被光合有效辐射吸收比例产品反演算法

植被光合有效辐射吸收比例FPAR (Fraction of absorbed Photosynthetically Active Radiation)是碳循环光能利用率模型中的关键参数之一。高分系列卫星的发射，为反演定量遥感产品提供了高时空分辨率的卫星遥感数据，基于高分数据的植被光合有效辐射吸收比例产品能够为生态系统碳循环的分析评估提供更加精细、精度更高的输入参数产品。本文发展了一种基于深度学习的光合有效辐射吸收比例反演方法。该方法利用SAIL(Scattering by Arbitrarily Inclined Leaves)模型模拟多种太阳入射角度、观测角度、大气条件下的植被冠层光合有效辐射吸收比例及冠层反射率，形成海量输入—输出模拟数据集，具有鲁棒性及更好的普适性；基于深度信念网络对数据集进行训练，得到高分一号（GF-1）卫星光合有效辐射吸收比例遥感反演模型。利用中国科学院怀来遥感综合试验站及黑河流域地表过程综合观测网FPAR地面站点连续观测数据对玉米作物、芦苇草地等下垫面反演的FPAR进行了对比验证，RMSE分别为0.15和0.17。本方法以辐射传输模型模拟的多维大气及地表输入...     

高分遥感共性产品生成和真实性检验技术体系

随着高分辨率对地观测系统重大专项的成功实施，GF-1—GF-7七型卫星共19种主要载荷发射升空，形成了中国遥感卫星多谱段、多模式的观测能力，可为各种科研和行业遥感应用提供源源不断的高空间、高时间和高光谱分辨率的高质量遥感数据。如何打通高分卫星遥感数据到信息的转换链，降低高分卫星数据应用门槛、提升高分卫星应用服务成效已成为急需破解的迫切问题。遥感定量产品的误差来源包括传感器成像、几何与辐射定标、数据预处理、定量反演与产品检验等各个环节，提高定量遥感产品精度是一个复杂的系统工程，各行业应用部门和多领域用户难以独立完成全流程数据处理、产品生产和检验。本文在分析高分卫星遥感产品体系的基础上，针对多用户共同需求，梳理了7大类共45种共性定量遥感产品；从全链条误差溯源和质量检验需要出发，提出了高分遥感共性产品生成和检验的技术体系，分析了算法测评—算法优化—产品生产—真实性检验等环节面临的关键技术；进而提出了高分遥感共性产品真实性检验平台与产品定型分系统的初步设计方案，并介绍了系统研发的最新进展；最后对高分共性产品应用前景进行了展望，构建高分遥感共性产品生成与真实性检验技术体系，对于保障高分卫星遥感...     

基于IDL的ETM＋大气校正与反射率反演

卫星遥感数据的大气辐射校正是定量遥感的基础。目前大气辐射校正方法的局限性已经严重影响了定量遥感科学的发展。本文详细阐述了黑暗像元原理及其算法、模型参数的确定及处理流程,利用IDL语言完成成都地区ETM＋卫星遥感数据大气辐射纠正,同时实现了地表反射率反演。     

融合高分一号、风云四号及葵花-8的光合有效辐射遥感方法及产品研究

光合有效辐射是植被生产力模型的重要输入参数，也是陆地生态系统模型及生物地化模型等的重要特征参量。目前的全球或区域尺度光合有效辐射产品在起伏地表情形的精度及可用性尚存在不足，高分系列卫星的发射，为高空间分辨率光合有效辐射遥感产品反演提供了可能。本文结合高分一号卫星(GF-1)反演的地表反照率产品，气溶胶光学厚度产品，日本新一代静止卫星Himawari-8及国产风云四号卫星(FY-4)的云光学厚度产品及美国的SNPP卫星反演的气溶胶光学厚度产品(用于填补GF气溶胶产品的空值区)，发展了一种基于参数化模型的光合有效辐射遥感反演方法。晴空条件下，主要考虑气溶胶和瑞利散射对光合有效辐射的衰减；云天情形，则主要考虑云光学厚度参数对入射辐射的影响，以球形粒子的Mie散射理论和平面平行大气辐射传输原理计算总透过率；针对起伏地表，分别计算地形对坡面入射角度的影响、对直接辐射的遮蔽以及对散射辐射的增强/衰减效应，从而得到高分卫星光合有效辐射遥感反演模型及产品。利用河北怀来试验站、西南大学柑研所及黑河流域地表过程综合观测网的连续观测数据对光合有效辐射产品进行了对比验证，其相关系数为0.87，平均偏差为1.5...     

国产高分卫星遥感影像融合方法比较与评价

选择适宜的融合方法有利于卫星遥感影像融合产品更好地服务于生产实践及科学研究。本文在总结现有影像像素级融合算法原理的基础上，选用Pansharp、Gram-Schmidt、HPF、Ehlers、Subtractive、Modified IHS、Brovey、PCA、NNDiffuse等多种常用的影像融合方法对国产高分影像的全色和多光谱数据进行了融合处理，并从定性和定量的角度对融合结果进行了详细评价，试图寻找适用于国产高分卫星遥感影像的最佳融合方法。结果表明：针对国产高分一号卫星遥感数据，超分辨率贝叶斯算法融合效果在视觉效果与影像质量定量评价指标中综合表现最佳；Gram-Schmidt、NNDiffuse、Subtractive和HPF融合结果地物边界最为清晰；Modified IHS、PCA、Brovey融合影像色彩失真较为明显；NNDiffuse在可见光波段表现较突出；Gram-Schmidt在近红外波段表现效果最佳。     

自然光辐射各分量卫星遥感图像的计算机生成原理与方法

本文讨论了利用卫星遥感数据和与之匹配的数字地面模型以及它们和光辐射各分量之间的定量关系，使用计算逐点分解遥感数字图像以生成成像瞬间直、散射辐射光照射下相应的卫星遥感图像的原理、方法。最后，阐述了生成的辐射各分量遥感图像特点和应用前景。     

2019年中国陆表定量遥感发展综述

为了更好地了解中国定量遥感的发展态势和加强同行之间的信息交流，根据中国学者2019年发表的SCI检索论文和部分中文论文，对陆表定量遥感的核心进展进行了总结，涉及数据预处理（云及其阴影识别，大气与地形校正）、陆表辐射传输建模、不同变量的反演方法、产品生产评价与精度验证，以及相关应用等内容。陆表变量产品较多，本文概要介绍了反射率、下行太阳辐射、反照率、地表温度、长波辐射、总净辐射、荧光遥感、植被生化参数、叶面积指数、光合有效辐射比、植被覆盖度、森林高度、森林生物量、植被生产力、土壤水分、雪水当量、雪盖、蒸散发、地表与地下水量等最新进展，也一并介绍了2019年与定量遥感相关的科研项目、学术交流会与暑假培训班等内容。     

1∶50000卫星遥感（SPOT 5）数字正射影像数据生产的基本环节及质量控制

数据质量控制提供了1∶50000卫星遥感(SPOT 5)数字正射影像数据生产的质量保证,1∶50000卫星遥感(SPOT 5)数字正射影像数据生产过程包括许多中间重要的环节,每个环节都决定着卫星遥感(SPOT 5)数字正射影像产品的最终质量。     

遥感影像时—空融合的“点”—“线”—“面”质量评价

遥感影像时—空融合可集成多源数据高空间分辨率和高时间分辨率互补优势,生成时间连续的高空间分辨率影像,在遥感影像的动态监测与时序分析等方面具有重要应用价值。然而,现有多数研究往往基于单一数据产品对时—空融合算法进行评价,而在实际生产应用中,需要验证算法在多种遥感产品数据的融合表现;此外,目前研究大多基于"单点时刻"进行评价,忽略了时—空融合在"时间线"上的有效验证。本文提出遥感影像时—空融合的"点"—"线"—"面"多角度综合质量评价策略,基于Landsat TM和MODIS影像,建立了时—空融合系列数据集,包括地表反射率、植被指数和地表温度,并在此基础上从单时相("点")、时间序列("线")、多种数据产品("面")多个角度对4种典型融合算法进行定性和定量的综合评价。结果表明,基于不同产品类型的数据集更能充分验证算法性能,且结合单点时刻和时间序列的评价更加客观。     

遥感卫星几何产品真实性检验方法与应用

遥感影像产品的几何精度是评价遥感卫星影像质量的一个重要指标,反映卫星传感器的技术水平,对遥感影像数据的应用具有重要影响。基于当前遥感卫星几何产品真实性检验研究相关成果,从检验数据源的角度,将几何产品真实性检验方法分为基于地基数据的检验方法和基于参考影像数据的检验方法,并介绍两种方法的基本原理、操作步骤和流程、优缺点以及研究现状。最后,应用基于参考影像数据的真实性检验方法对国产GF-1卫星WFV1相机影像的定位精度进行检验。对今后遥感卫星几何产品的真实性检验具有参考与指导意义。     

结合变化向量分析和直觉模糊聚类的遥感影像变化检测方法

针对多时相遥感影像变化检测存在数据不确定性、检测精度不高等问题，提出了一种结合变化向量分析（CVA）和直觉模糊C均值聚类算法（IFCM）的多时相遥感影像变化检测方法. 首先通过CVA构建两个时相遥感影像的差异影像；然后采用直觉模糊C均值聚类算法对差异影像进行聚类得出变化区域和未变化区域；最后对变化检测结果进行二值化处理并进行精度评价. 选取两个时相的高分一号遥感影像和Szada数据集影像作为实验数据. 实验结果表明，采用提出的方法可有效解决传统方法存在的数据不确定性问题，变化检测精度达到了95.92%和92.70%，是一种可行的遥感影像变化检测方法. 研究结果可用于森林动态变化监测、土地复垦利用规划变化分析以及灾损评估.      

遥感图像质量等级分类的深度卷积神经网络方法

遥感图像应用发展对图像质量的要求越来越高,不同质量的遥感图像往往需要不同的处理方法和参数。通过遥感图像质量等级分类研究,不仅能够为遥感图像的处理提供先验信息,还能够对遥感图像的客观质量评价和传感器的成像效果进行评估。为了克服现有的遥感图像质量等级分类方法计算参数获取困难、等级数量少的缺点,利用深度学习方法的分类机能,通过改进特征提取网络和等级分类设计,建立了一种基于深度卷积神经网络的遥感图像质量等级分类模型。通过质量等级分类预处理后,利用经典的深度学习方法进行目标检测实验。结果表明,所提方法在西北工业大学遥感图像数据集上质量等级分类的准确率、召回率、精确率和F1最高能达到0.976、0.972、0.974和0.973, 优于传统算法。利用卷积神经网络实现遥感图像质量等级分类,既拓展了深度学习的应用领域,又为遥感图像质量评估提供了一个新方法。     

遥感数据模糊不确定性来源及其处理方法的探讨

近年来遥感信息的应用越加广泛,数据不确定性表现也较明显。本文主要是对遥感数据的质量也就要作进一步的分析:遥感信息本身固有的不确定性,遥感数据的分析与处理过程中所引入的不确定性。在总结不确定性存在原因的基础之上,对不确定性的处理方法作进一步的归纳。     

多源遥感数据支持下的城市生态状况评价

城市生态环境监测具有数据来源广泛、监测要素复杂、服务对象多样等特点,整合可用的资源进行城市生态的综合监测成为目前关注的热点。本文利用高分辨率遥感影像,以及地表覆盖、城市边界等遥感产品,在现有遥感生态指数的基础上,结合黑臭水体指数,构建适合综合评估城市生态状况的集成遥感监测模型,实现对城市生态环境状态的多维度监测。该方法能够较准确客观地反映城市的生态环境质量,理论上补充了基于遥感数据的城市生态环境监测方法,可为城市生态环境监测的信息化建设提供技术支撑。     

Accuracy assessment of the global forest watch tree cover 2000 in China

Inaccurate information on forest resources could hamper forest conservation, reforestation and sustainable management. Remote-sensing products have emerged as key tools in forest cover monitoring. The Global Forest Watch (GFW) dataset as an interactive remote sensing product, is now applied by more than 2 million users including researchers, conservationists and local communities for analyzing forest cover changes. The quality of this product varies spatially, and local validations are recommended before using the data for inventory and management tasks. Our study evaluated the accuracy and suitability of the GFW dataset for analyzing China’s forest cover. We conducted a validation based on a streamlined visual interpretation procedure using high-resolution optical imagery on Google Earth to map the uncertainties and inaccuracies of GFW Tree Cover 2000 in China. We then estimated China’s forest area after considering the data uncertainty, made a comparison with the data reported by the National Forest Inventory of China (CNFI) to understand where and how the land-based inventory differs from the presence/absence-based remote sensing data. The results showed that the overall accuracy of the GFW Tree Cover 2000 data reached 94.5 %. The user’s and producer’s accuracy of forest classification was 89.26 % and 82.13 %. The sample-based area estimation using GFW showed a larger forest area than the figure reported by CNFI in mainland China, while data discrepancy varied at provincial levels. The study provides a detailed performance assessment of GFW in terms of accuracy of defining forest, and we advise the consideration of data uncertainty in forest cover estimates for future forest management.     

地理国情监测遥感数据源比选方法研究

随着遥感技术的快速发展，遥感新设备、新方法不断出现，遥感数据来源不断扩大、种类不断增加、质量不断提升，遥感数据在地理国情监测中的应用也更加广泛。但由于遥感数据源过于复杂且数据量庞大，地理国情监测数据源的选取成为一个难题。基于地理国情监测的主要目标，选择遥感数据源的主要质量因子，采用一定的赋权方法对其进行评价比较，可实现数据源的最优选取。本文提出了一种结合主观专家评价和客观熵值计算的比选方法，归纳数据源的主要质量因子，构建指标体系，并对各因子赋权计算评价值，实现了对地理国情监测数据源的评价比选，试验证明了本文方法的有效性。     

遥感数据融合研究进展与文献定量分析(1992—2018)

近年来,遥感应用的快速发展推动了遥感载荷指标性能的不断提升。但由于遥感传感器的硬件技术瓶颈,遥感数据无法同时具有高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率的指标特性。遥感数据融合是解决该问题的有效方法。为了深入了解目前遥感数据融合技术的研究进展情况,本文对国内外1992年—2018年间在该领域有一定影响力的相关成果进行了调研、分析与归纳总结。首先对遥感数据融合相关论文的年发文量、发文国家与机构、发表刊物以及关键词等进行了统计,梳理其发展历史及趋势;系统性的总结了各类数据融合算法,将其分为面向空间维提升的融合算法、面向光谱维提升的融合算法以及面向时间维提升的融合算法3类,并对各类算法的优势与适用性进行了分析;归纳总结了遥感数据融合的质量评价指标,包括有参考影像的融合评价指标以及无参考影像的融合评价指标;最后对遥感数据融合进展进行了总结与展望。     

基于图像匹配的机载遥感影像质量自动检查方法研究

航空遥感平台和技术的发展,促进了航空遥感影像在基础地理信息获取、国土监测、环境监测、应急救灾等各个领域中的应用。同时,航空遥感系统对飞行环境、气候气象反应较为灵敏,遥感影像质量的检查十分重要。本文系统地阐述了航空遥感影像质量中旋转角、航向重叠率、旁向重叠率、航带生成等参数的计算理论与方法,该方法是适应数字遥感影像的现状上提出的,并且通过自行开发的系统对算法的可行性和有效性进行验证。本文利用2009年6月机载遥感系统拍摄的1400多张影像进行实验。实验结果表明技术方法、软件系统都较为有效,达到机载遥感影像质量自动检查要求。     

考虑人类视觉特征的融合图像评价方法

图像质量评价是遥感图像融合必不可少的环节，对融合图像的客观评价具有较好的研究价值，好的客观评价指标应尽量与主观评价一致。针对全色图像和多光谱图像的融合质量评价，在考虑人类视觉系统的多通道分解和对比度敏感特性的基础上，首先修改颜色失真和结构相似度来分别评价光谱信息和空间信息，然后综合两者作为融合图像的整体评价。以SPOT5图像和高分二号卫星图像为原始数据，对7种融合图像的质量进行了评价。实验表明，对于高分辨率的遥感图像，这种引入了人类视觉特征的融合评价方法与主观评价有很好的一致性。