考虑目标光谱差异的机载离散激光雷达叶面积指数反演

利用间隙率模型反演LAI（Leaf Area Index），需要同时获取冠层间隙率和消光系数，后者与冠层叶倾角分布有关。基于点云数量构建激光雷达穿透指数LPI （LiDAR Penetration Index），用以代替冠层间隙率GF （Gap Fraction），并利用间隙率模型反演冠层LAI是利用LiDAR PCD（LiDAR Point Cloud Data）数据反演冠层LAI主要思路。冠层和背景的光谱差异是影响PCD数据中冠层和背景点云数量的重要因素，因此从LPI到GF的校正需要获取背景和冠层的后向散射系数比（μ=ρg/ρv）。本文基于PCD数据中点云强度进行μ值获取，用以实现LPI到GF的校正；在假设区域内叶倾角满足椭球形叶倾角分布的基础上，利用样地尺度下的多角度GF，采用有约束的非线性最优化方法获取椭球形叶倾角分布参数χ，实现冠层消光系数的获取；最后利用间隙率模型实现基于PCD数据的LAI反演。本文探讨了基于PCD数据进行冠层LAI反演时，样地尺度Rxy_Tile、样方尺度Rxy_Plot以及进行背景和冠层分割的高度阈值Ht对模型的影响。结果显示，由于区域内地衣植被广泛覆盖，基于点云强度的μ 值接近1，符合区域特点；经过μ值校正后的GF对冠层间隙率具有较好的反映能力（R2=0.78,RMSE=0.09）；对于优势种明显的区域，基于样地尺度内多角度GF的χ值反演受样地内冠间大间隙的影响，选择合适的样地尺度能够减小LAI反演过程中的系统性误差；结合地面参考数据，确定的最优Rxy_Tile、Rxy_Plot和Ht分别为950 m、10 m和2.6 m，在此基础上反演的LAI与地面测量数据具有高度的一致性（R2=0.84,RMSE=0.51）；与Rxy_Plot相比，基于间隙率模型的LAI反演对Ht的选择更为敏感。     

基于遥感数据的多年平均物候不确定性研究

多年平均物候能够反映植被生长发育节律的均衡状态，是植被物候模拟与预测的关键参数之一。遥感已广泛用于地表物候监测，是空间多年平均物候信息的重要来源。然而，基于遥感的多年平均物候存在不同计算方法，如先确定每年时序曲线的物候点再求平均值（平均法），以及先求多年平均时序曲线再确定物候点（参考曲线法）。上述方法的结果可能存在差异，但目前尚缺乏对这一不确定性及其影响的认识。针对该问题，本研究利用2001年—2016年遥感植被指数数据，分别在平均法和参考曲线法下提取中国森林生长季起始时间的多年平均值（SOSˉ），比较SOSˉ的差异（△SOSˉ）及其空间异质性；进一步选取物候研究中常用指标，即以SOSˉ为基础的温度“季前时长PD（Preseason Duration）”，分析SOSˉ不同计算方法对物候—气候关系的潜在影响。结果表明，（1）不同方法下的SOSˉ差异显著，总体上平均法小于参考曲线法（-2.6±2.2 d，占88%），其中存在8.0%和6.0%的有效像元其动态平均法和固定平均法小于参考曲线法超过7 d，主要分布在东南丘陵地区。（2）△SOSˉ具有显著的空间异质性，主要表现为随年均温的升高而减小（Slope=0.07 d/℃，P<0.01），随年均降水的增加而增大（Slope=-0.0005 d/mm，P<0.01）。（3）不同方法下的PD存在差异，约40%有效像元的差异（△PD）超过5 d（其中近50%的像元△PD超过15 d），主要分布在东南丘陵和西南山区。研究结果将为遥感地表物候的模型空间参数化应用提供有益参考。     

“一带一路”沿线国家1992年—2015年土地覆盖变化的时空格局及其驱动力分析

土地覆盖变化影响局域的能源和水平衡，并在全球范围内促进碳的净排放。基于欧空局气候变化倡议项目最新发布的1992年—2015年300 m分辨率的全球土地覆盖数据集，本文分析了1992年—2015年“一带一路”沿线主要土地覆盖类型变化的时空特征及其驱动力。研究结果表明：1992年—2015年沿线耕地、草地和建设用地面积分别增加190.00×10³ km²、57.97×10³ km²和260.39×10³ km²，森林、灌木、湿地和水体面积分别减少61.14×10³ km²、34.22×10³ km²、74.28×10³ km²和44.41×10³ km²。2000年—2015年与1992年—2000年相比，沿线土地覆盖变化的区域空间格局基本一致，但区域变化呈现了新的特征。东南亚区建设用地扩张明显加速，耕地面积增速下降，森林面积减速上升，灌木面积减速下降明显；东亚区建设用地持续高速扩张，耕地面积持续减少，森林面积减速明显下降，草地面积持续增加；中东欧区建设用地扩张速度明显下降，耕地面积减速上升；俄罗斯建设用地扩张持续缓慢，森林面积稳中有升，草地和灌木面积增速下降。分析进一步显示人口增长、气候变化、社会经济发展和政府相关政策是造成沿线国家土地覆盖变化的主要驱动因素。     

组合表面Bragg散射模型共极化SAR海表面风速反演

组合表面布拉格散射模型CSBS（Composite Surface Bragg Scattering）由布拉格（Bragg）散射模型和几何光学模型组成，是海洋微波散射的经典模型，可用于星载合成孔径雷达SAR（Synthetic Aperture Radar）海表面风场反演。研究指出，Bragg散射模型仅适用于中等入射角条件，几何光学模型则更适用于小入射角情形。然而，如何确定中等和小入射角的阈值，即CSBS模型最优入射角的选取目前尚无定论。基于142景成像于美国东西海岸和中国东海的RADARSAT-2精细四极化SAR影像数据和海洋浮标数据，本文提出了一种最优局地入射角查找算法，分别对VV和HH极化SAR数据进行最优入射角阈值的选取。结果显示，局地入射角14°和16°分别为VV和HH极化影像CSBS模型反演风速最优入射角。基于最优入射角的选取，本文在0—15 m/s海况区间内利用CSBS模型对VV和HH极化SAR影像开展风速反演实验，并将反演风速与浮标风速进行对比。结果显示，基于VV和HH极化数据的CSBS模型反演风速与浮标风速均方根误差分别为2.15 m/s和2.32 m/s，相关系数分别为0.79和0.75，两者具有良好的一致性。本文研究结论表明基于最优入射角设置后的CSBS模型在海面风速小于15 m/s条件下具有良好的应用性，后续研究将更加关注CSBS模型在高海况以及交叉极化SAR数据情况下的应用。     

SAR与光学遥感影像的玉米秸秆覆盖度估算

秸秆是农田生态系统的重要组成部分。秸秆覆盖度（CRC）的遥感估算可以大范围、快速地获取地面秸秆覆盖信息，对保护性耕作的推广具有十分重要的意义。基于Sentinel-1 SAR影像和Sentinel-2光学影像分别构建了雷达指数与光学遥感指数，结合吉林省梨树县春秋两期实地采样数据，探究遥感指数与玉米秸秆覆盖度的相关性。为进一步提升玉米秸秆覆盖度的估算精度，结合雷达指数与光学遥感指数，采用最优子集回归的方法建立玉米秸秆覆盖度的估算模型，完成研究区的玉米秸秆覆盖度估算制图。结果表明：土壤质地分区建模可有效解决土壤异质性问题，提升反演精度。各遥感指数在秋季高覆盖时期的表现均优于春季低覆盖时期。STI和NDTI指数在光学遥感指数中表现最好，R²分别为0.701和0.697，而在雷达指数中，基于余弦矫正法的γVH0指数与实测CRC的相关性最高，R²为0.564。结合雷达指数与光学遥感指数能够有效地提高秸秆覆盖度估算精度，在最优子集回归法下基于结合指数构建的回归模型最优，R²为0.799，RMSE为13.67%，达到了较高的精度。研究结果为秸秆覆盖度估算的精度提升提供了一种新思路。     

超体素约简和谱聚类结合的机载LiDAR点云单木分割

为提高机载LiDAR点云数据的单木分割精度和效率，本文提出了一种基于Nystr?m的谱聚类算法。该算法基于谱聚类方法，同时引入了mean shift体素化和Nystr?m方法，在保持谱聚类算法优越表现的同时，大幅降低了谱聚类算法的空间和时间复杂度。首先，用mean shift方法将点云数据转换到体素空间以合理压缩数据量，使用带有体素权重的高斯相似度函数在体素空间中构造相似图。然后，使用Nystr?m方法计算相似度矩阵的近似特征向量和特征值。接下来，使用K-means方法在特征空间中进行聚类，并将结果映射回原始点集以获得单木的聚类点。最后，直接从单木聚类中获取单木参数。在黑龙江省孟家岗林场的实验结果表明：本算法有效改进了谱聚类算法，以牺牲5%的分割精度为代价将分割效率提升了约96倍；与K-means方法相比，本算法在分割精度和计算效率方面均表现更优；从分割结果中提取的树高参数具有较高的精度，R2和RMSE值分别为0.86和1.62 m。本文提出的基于Nystr?m的谱聚类算法是一种有效的机载LiDAR点云分割方法，可以用来进行单木点云分割和单木因子提取。     

Dense RFB和LSTM遥感图像舰船目标检测

针对当前遥感图像舰船目标检测精度不佳问题，本文构建舰船目标数据集STAR，提出基于Dense RFB和LSTM多尺度舰船目标检测算法。该算法首先在SSD网络基础上设计了浅层特征增强模块，基于人眼视点图采用Dense RFB特征复用和膨胀卷积增大感受野的尺度和种类，增强浅层网络对细节特征的提取能力；其次设计了深层多尺度特征金字塔融合模块，采用FPN和LSTM思想，基于反卷积和残差网络对深层不同尺度特征进行融合，增强网络结构非线性和特征层的表征能力；最后加入聚焦分类损失函数进行联合训练，有效避免了正负样本失衡问题。在遥感图像舰船数据集上实验，本文所提舰船目标检测算法精度均值达到81.98%，检测速度达到29.6帧/s。此外，遥感图像中成像模糊、被遮挡、部分被裁剪等舰船目标的检测效果也优于原有经典算法，实验结果表明该算法对遥感图像舰船目标检测的泛化能力较强，有效地提高了遥感图像舰船目标检测的精度。     

海洋一号卫星水色水温扫描仪红外信息获取

对海温分布与变化的探测是海洋一号卫星主载荷水色水温扫描仪（简称水色仪，COCTS）的主要任务之一。考虑到对海冰和海洋上空台风等气象要素的同时探测，实际水温探测通道的动态范围要求涵盖200—320 K的温度区间。由于某些洋面区域微弱温度的变化将会导致严重天气灾害的发生，因此海温探测通道还需满足探测灵敏度与定量化的精度要求。本文旨在依据技术指标要求，设计水色仪红外通道的信息获取电路，包括对探测器微弱信号进行放大的前置放大电路，消除基础电平以提高动态范围的交流放大器，以及实现信号的直流恢复与动态范围调整的通道放大电路。基于对所使用的光导型红外探测器工作机理的研究，结合水色仪的系统组成与特性，为确保同时满足高动态范围与高灵敏度这一对相互矛盾的指标要求，通过理论分析计算、电路仿真等方法，确定各级放大电路的形式及参数。在真空环境模拟实验室对水色仪的系统性能进行测定，以验证信息获取电路设计的合理性。在实验室进行的红外辐射定标结果表明和在轨测试结果均表明，水色仪两个红外通道的动态范围和噪声等效温差（NETD）均能较好的满足技术指标要求。红外通道能够实时跟踪星上黑体信号随时间与周围环境的变化，可据此来对红外通道的定标系数进行即时修正，从而达到预期的在轨实时辐射定标的目的，为定量化反演海温奠定了基础，并能获取且制作出高质量的全球海温产品。     

混合稀疏表示模型的超分辨率重建

超分辨率重建是当前卫星遥感数据空间分辨率提升的重要技术，但目前现有的超分辨率重建方法在处理具有复杂地物特征的影像时效果往往不佳。当遥感影像中包含有各种非均匀地物信息时，难以构建一种通用的模型来解决遥感影像的病态问题。基于此，本文结合图像稀疏表达与非凸高阶全变分理论，提出了一种混合稀疏表示模型的新型超分辨率重建方法（MSR-SRR）。这种方法以遥感图像在多重变换域的稀疏性表达作为先验概率模型，通过正则化方法来完成超分辨率重构，不仅保留了超分重建结果影像的边缘信息，而且对影像中产生的“阶梯效应”进行了适当的平滑处理。该方法利用迭代重加权l1交替方向乘子方法进行求解，提高了算法的运行效率，改善了影像质量。为了证明所提出方法的有效性，MSR-SRR结果与非均匀插值、POCS和IBP等传统超分方法的重建结果进行了对比验证。结果表明，MSR-SRR方法的图像清晰度平均提升了31.74%，PSFs半峰宽度最大，高斯方差值达到1.8415，效果明显优于其他方法。为进一步评估MSR-SRR结果的实用性，本文以高分四号卫星（GF-4）影像作为样例，利用支持向量机（SVM）分类方法对超分重建前后的影像进行了分类试验和精度验证。结果表明，超分辨率重建后的影像结果相对于原始影像的分类结果，Kappa系数提升了9.7%，OA值提升了5.96%。这表明MSR-SRR方法可以有效提升影像清晰度，丰富影像纹理细节，增强图像质量，有效提升影像分类精度。     

基于IKONOS的植被提取前的校正

探讨了植被信息提取中的图像预处理,重点是阴影区的提取和校正,实验证明,具有较好的效果.     

GF-5 AIUS切高校正算法研究与反演验证

利用红外掩星获取温压及其大气成分廓线,需要获得精确的指向信息,针对高分五号大气环境甚高分辨率探测仪（GF-5 AIUS）一级光谱信息,本文首先分析了不同切高的光谱变化情况,在此基础上,利用查找表方法进行切高校正。在低切高段（10—20 km）,选取N₂吸收波段,模拟6—40 km高度上的透过率光谱,通过查找表校正方法对一级数据中的低层切高进行校正。在高切高段（20—100 km）,模拟6—90 km切高上的透过率光谱,利用O₃吸收波段（20—90 km）进行校正。校正算法采取全局最小均方根误差的方法进行统计实验,确定最小校正半径为15 km。最后选取O₃、HCl、N₂O共3种大气成分的反演波段,进行校正后的透过率数据对比验证与反演产品精度的验证。结果表明：在O₃、HCl、N₂O共3种成分的反演通道上,校正后的观测透过率与模拟的透过率数据一致性较好,两者最大偏差小于0.1,切高校正算法得到的结果与模拟透过率吻合度较好;同时基于Aura MLS（Microwave Limb Sounder）、ACE-FTS（Atmospheric Chemistry Experiment Fourier-Transform Spectrometer）Level 2产品进行了O₃、HCl、N₂O单廓线交叉验证。结果表明：GF-5 AIUS反演的单廓线O₃与MLS、ACE-FTS相对偏差在30 km以下小于50%,在30—60 km小于20%;单廓线HCl与MLS、ACE-FTS相对偏差整体小于20%;单廓线N₂O与MLS、ACE-FTS相对偏差30 km以下小于20%,30—60 km相对偏差较大。     

资源三号卫星影像纠正的方法研究

影像的应用前提是影像处理,大气校正可消除大气和光照等因素对地物发射的影响。在此基础上,介绍几种常用的几何纠正方法,可消除系统和非系统因素引起的影像几何变形。本文通过对资源三号卫星的基本参数信息和相对应影像数据特点的介绍,先通过大气校正,校正后的影像分别使用几何纠正的几种方法,并通过各种方法的计算量、实用性以及相应的精度,对比分析各种方法在处理这种数据时的优越性。     

地形抹平与半经验模型的Landsat TM/ETM+地形校正方法

地形校正可以减小地形起伏对地物光谱的影响,提高计算机分类在山区的精度。设计了针对全球土地覆盖分类的Landsat TM/ETM+数据地形校正方法 SCOS(Smoothed COS余弦),首先对地形的坡度角进行抹平处理,很大程度上削弱了地表非朗伯性对地形校正的影响,然后利用简单有效的余弦校正去除地形效应。该方法与其他常用地形校正算法的对比分析是通过对全球不同区域、不同地表覆盖的有代表性的6景Landsat TM/ETM+数据的试验,采用统计分析与目视判读的方式,从过度校正和类内均一性两个方面进行的。结果表明,该方法在目视效果和统计结果上优于常规方法,并且更加简单有效,无需复杂的大气参数及传感器参数,满足全球地表覆盖分类对地形校正的需求。     

全国高分辨率格网地形和均衡改正的确定

在分析现有多种方法计算地形及均衡改正特点的基础上 ,在国内首次提出采用组合法确定格网地形及均衡改正的方案 ,并编制一套实用化的计算软件 ,且应用该软件确定全国 30″× 30″格网地形与均衡改正。通过采用严格积分法 (四棱柱体法 )检验 ,证明地形改正的计算误差最大不会超过 1mGal( 1Gal=1cm/s2 ) ,均衡改正的计算误差最大不会超过 2mGal,是目前确定地形及均衡改正分辨率高、计算精度好、速度快的方法 ,值得在相关领域广泛推广与使用     

浅水多波束系统SONIC 2024在码头测深中的应用

文中介绍浅水多波束系统SONIC 2024的技术优点,从姿态参数校正、潮汐改正、声速改正、测线滤波及曲面滤波等方面探讨多波束数据处理的关键技术。以码头实测数据验证该系统在水深测量应用中的便捷性和可靠性。     

精确高程异常的确定

本文在顾及局部地形改正、椭球改正及大气改正的情况下,采用实测数据,应用Meissel方法和Wenzel频谱分析方法,对某盆地边缘的高程异常进行了实际计算。并将计算结果同多普勒高程异常进行了比较,证明结果是良好的。此外还对我国精确高程异常的确定提出了一些建议。     

遥感影像相对辐射校正方法及适用性研究

遥感影像相对辐射校正是一项基础的数据预处理工作,用于去除影像整体的辐射不均匀性、条带噪声、坏线等辐射问题,经过30多年的发展,已形成几十种不同的相对辐射校正方法和算法。面对种类众多的相对辐射校正方法,它们之间的区别和关联是什么,每种方法的特点是什么,如何选择合适的校正方法,是3个亟需解决的问题。围绕这3个问题,第一,本文以相对辐射校正系数获取的不同方式为原则,将现有的相对辐射校正方法分为3大类:定标法、统计法和综合法,使该分类体系能够反映各类校正方法的区别和关联。第二,在新的分类体系下,给出了定标法、统计法、综合法的数学模型表达,详细介绍了3类方法包含的每种具体的校正方法和算法,比较分析了每种方法的基本思想、原理和优缺点。第三,从影像辐射不均匀特征、影像几何特征、传感器定标、影像综合特征4个方面,对各种校正方法的适用性进行综合分析,给出了科学合理地选择相对辐射校正方法的建议,同时结合具体应用实例进行了实验验证。最后,分析了相对辐射校正研究的发展趋势和存在的问题,有效信息和噪声的计算机判定准则、相对辐射校正效果的评价体系、相对辐射校正对于后续的绝对辐射校正结果的影响是下一步需要深入研究的问题。     

基于华浩超算平台遥感影像几何校正研究——以资源一号02C数据为例

对多源遥感影像进行几何校正是遥感影像应用的重要环节,以往的遥感影像利用人工或半自动的方式进行几何校正时,存在校正结果难以预料,控制点精度不可控,二次校正过程中控制点利用效率较低等问题。本文基于以上问题,利用华浩超算平台,对资源一号02C卫星10 m多光谱影像和2.36 m全色影像进行几何校正。试验证明华浩超算平台的实时几何校正模块,可以对每一个精校正后控制点的精度进行实时控制,并有效地解决了控制点利用效率低的问题。     

利用InSAR技术分析昆明城区地面沉降对重力异常的影响

首先利用重力归算原理推导高程变化对重力观测值的影响，计算因高程变化导致重力布格异常改正、空间改正和层间改正。然后利用昆明市多年的InSAR影像资料，计算城区地面沉降变化量，在重力数据处理过程中结合InSAR技术得到地表沉降变化量，以及因地质密度变化引起的精确的重力值，进而计算得到该部分变化对昆明地区重力异常的影响情况。本文结合重力异常在地震方面的应用，说明提高重力测量精度在地质灾害中的意义。