1979年—2019年兴凯湖湖冰物候变化的被动微波遥感监测

季节性冻结与消融的湖冰是气候变化的重要指示器。本文以兴凯湖为例,基于1979年—2019年的被动微波遥感数据获取了兴凯湖的冻融日期,用2000年—2019年的中等分辨率成像光谱仪MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)数据进行了验证,并用气候数据分析了湖冰物候变化的原因。结果表明被动微波与MODIS遥感数据在湖冰物候提取方面具有较好的一致性,也即MODIS的验证结果表明用低频被动微波亮度温度数据获取湖冰物候的方法是可行的,结果也是可靠的。平均而言,兴凯湖湖冰每年11-13左右开始冻结,11-23左右完全冻结,湖冰冻结持续时间9.80 d;次年04-23左右湖冰开始消融,04-30左右湖冰完全消融,消融持续时间8.03 d;湖冰完全封冻时间150.50 d,湖冰覆盖时间168.03 d。过去41 a,兴凯湖开始冻结日期没有明显变化,完全冻结日期平均推后了0.19 d/a,开始消融日期和完全消融日期分别提前了0.16 d/a和0.13 d/a,湖泊完全封冻时间和湖冰覆盖时间分别缩短了12.71 d和2.87 d。湖冰冻结日期推后与风速增大密切相关,消融日期提前和湖冰持续时间缩短与气温升高显著相关。     

青藏高原纳木错湖冰物候变化遥感监测与模拟

湖冰物候是反映区域气候变化的直观指标.由于青藏高原湖冰物候的地面观测不足,遥感与模拟成为动态监测湖冰物候变化并揭示其变化机理的重要途径.本文以纳木错为例,通过不同遥感方法获取了纳木错2000年-2015年湖冰物候的动态变化.在此基础上,将遥感与物理基础清晰的湖泊过程模型相结合,重建了纳木错1963年-2018年的湖冰物...     

利用等高线数据制作大规模3D遥感影像

把图像数据库的建库思想引入到大规模3D遥感影像的制作中。在此基础上，提出利用合并分割法制作大规模3D遥感影像。将经 过特殊处理的等高线数据制成小块DEM，采用两种模式将遥感影像与这些DEM进行纹理映射，从而制作成大规模3D遥感影像。这种方法提 高了大规模3D遥感影像的制作水平，进一步增强了大规模3D遥感影像的信息量与实用性。     

近20年西昆仑地区冰川动态变化遥感研究

依据西昆仑地区1991-2009年Landsat TM/ETM+遥感图像,获取近20 a西昆仑地区冰川及其冰川融水形成的郭扎错和阿克赛钦湖的动态变化信息,并结合气候资料,分区域综合分析冰川、湖泊变化与气候变化的关系.研究结果表明:①在1991-2009年间,西昆仑冰川有显著变化,但东、西区存在较大差异.其中东区处于先减少,后增加,再减少的波动状态,而西区则处于持续减少状态.与此同时,郭扎错具有先扩大,后缩小,再扩大的变化现象,而阿克赛钦湖则在不断地缩小.②西昆仑冰川与郭扎错、阿克赛钦湖之间,存在着重要的相互作用关系,在数量上成反比.③在2000-2005年间,西昆仑冰川与湖泊面积变化差异产生的主要原因是温度,随着温度的升高,冰川面积减少,湖泊面积增大,三者的变化具有线性关系.     

太湖遥感反射率变化特征及其影响因素分析

基于2010年10月4-8日在太湖全湖范围32个样点的水体光学参数和理论数值模拟结果,研究了太阳天顶角θ、散射系数和吸收系数的比值b/a及表征光场分布的参数Q对太湖遥感反射率变化的影响.结果表明,遥感反射率随θ的增大而增大,且当θ较小(0.～20.)或较大(80.～89.)时,其变化对遥感反射率增幅的影响较小;当b/a...     

地物波谱数据库研究现状与发展趋势

自90年代以来,国际上的遥感基础研究开始向深度和广度发展,波谱数据库涵盖波段范围更宽,地物类型更多,而且逐步实现网上在线共享。美国地质调查局、美国喷气推进实验室和澳大利亚的联邦工业科学组织于1990年协作开发了具有代表性的标准矿物波谱数据库,目前网上运行的是第4版(splib04a),已具备了相当强的管理和分析功能,且支持网上完全在线搜索并且能下载每个光谱数据。美国地质调查局已经拟订进一步发展地物波谱库的第5版本(splib05)和第6版本(splib06),除扩充该库的地物目标类型外,新版本将波谱涵盖范围延伸为150μm(远红     

基于MNDWI特征空间的水体追踪识别方法研究

水体作为国土资源的关键要素,其水体面积变化在水资源调查、变化检测及大型水利设施建设评估等方面具有非常重要的意义。由于区域山体阴影、建筑等因素的干扰影响,带来域内所有湖库水体进行一次性提取的难点,文中以landsat8为数据源,研究提出一种MNDWI+水体追踪识别的方法;并以京津冀区域为例,应用本方法在该区域湖库水体的提取精度达到97.5%以内,与常规方法相比,实现了大区域湖库水体的一次性快速精确提取。     

土地覆被变化对陆地碳循环的影响—以黄河三角洲河口地区为例

土地利用/土地覆被变化是全球变化研究的重点，是影响陆地碳循环的一个重要因子。该文对黄河三角洲河口地区1992年和1996年9月份的TM影像进行非监督分类，做出该地区土地覆被类型分布图，以及估算土地覆被类型的变化面积，计算结果显示1992年该研究地区植被碳库和土壤碳库分别为11.43×10     

摄影测量与遥感学

CH20110286利用控制点三维信息标定机载双天线干涉SAR参数=Using Control Points3D Information to Calibrate the Interferometric Parameters of Dual-antenna Airborne InSAR Systems/张薇,向茂生,吴一戎(中国科学院电子学研究所微波成像技术国家级重点实验室)∥测绘学报.-2010,39(4).-370~377采用基于敏感度方程的方法,研究基于三维重建模型下的机载双天线干涉SA     

遥感影像解译标志库的建立和应用

在遥感影像解译标志库中,全面、综合地总结了各种解译要素和常见的各种典型地物及其解译标志。该库具有全面性、综合性、开放性和包容性的特点。同时,结合该遥感影像解译标志库,成功地实现了对研究区的遥感地质解译。根据所建立的解译标志库系统地总结了研究区各种岩性的遥感影像特征;解译结果与1:200000地质资料相对比,共发现18处影像特征与其不一致的地方。经野外验证,根据解译标志库所建立的不同岩性的解译标志及解译结果是准确可靠的。     

Evaluation of a three-band model for estimating chlorophyll-a concentration in tidal reaches of the Pearl River Estuary, China

Accurate assessment of phytoplankton chlorophyll-a (Chla) concentration in turbid waters by means of remote sensing was challenging due to the optical complexity of turbid waters. Recently, a conceptual model containing reflectance in three spectral bands in the red and near-infrared range of the spectrum was suggested for retrieving Chla concentrations in turbid productive waters. The objective of this paper was to evaluate the performance of this three-band model to estimate Chla concentration in the Pearl River Estuary (PRE), China. Reflectance spectra of surface water and water samples were collected concurrently. The samples contained variable Chla (4.80-92.60 mg/m³) and total suspended solids (0.4-55.2 mg/L dry wt). Colored dissolved organic matter (CDOM) absorption at 400 nm was 0.40-1.41 m⁻¹; turbidity ranged from 4 to 25 NTU (Nephelometric Turbidity Units). The three-band model was spectrally calibrated by iterative and least-square linear regression methods to select the optimal spectral bands for the most accurate Chla estimation. Strong linear relationships (R²=0.81, RMSE=1.4 mg/m³, N=32) were established between measured Chla and the levels obtained from the calibrated three-band model [R⁻¹(684)-R⁻¹(690)]×R(718), where R(λ) was the reflectance at wavelength λ. The calibrated three-band model was independently validated (R²=0.9521, RMSE=6.44 mg/m³, N=16) and applied to retrieve Chla concentrations from the calibrated EO-1 Hyperion reflectance data in the PRE on December 21, 2006. The EO-1 Hyperion-derived Chla concentrations were further validated using synchronous in situ data collected on the same day (R²=0.64, RMSE=2 mg/m³, N=9). The spatial tendency of Chla distribution mapping by Hyperion showed gradually increased concentrations of Chla farther from the river mouths (although decreasing from east to west), which were disturbed by the combination of river outlets and tidal current in Lingding Bay of the PRE. This observation conformed to previous observations and studies, and could reasonably be explained by geographical changes. Also, results indicated that the slope of the three-band regression line decreased as the Chla concentration increased, resulting in the first sensitive band of the three-band model to move towards short wavelengths. These findings validated the rationale behind the conceptual model and demonstrated the robustness of this algorithm for Chla retrieval from in situ data and the Hyperion satellite sensor in turbid estuarine waters of the PRE, China.     

天空光遮挡法水体光谱测量便携版漂浮式光学浮标研发与应用

离水辐亮度Lw(Water-leaving radiance)是水色遥感现场观测中的关键物理量之一,由其计算获得的遥感反射率Rrs(Remote sensing reflectance)是水色遥感参数反演的最基本参数.天空光遮挡法SBA(Skylight-blocked approach)可以直接测量水体离水辐亮度,作...     

夏季太湖叶绿素a浓度的高光谱数据监测模型

本文依据2004年7月的实测数据构建了太湖夏季叶绿素a浓度的实测光谱数据估计模型,并使用2004年8月的数据对模型进行了验证。调查样点覆盖了太湖内的典型水域,水样数据由无锡太湖环境监测站采集。样点的光谱数据用ASDFieldSpec野外光谱仪获取,每个样点测量10次,测量结果被转换为遥感反射率。对不同的波段组合进行比较分析后,从可解释性出发,最终选择了归一化指数表达式作为最佳波段组合,所建立的模型为：Chla（μg/L）=EXP（2.478 ＋16.378＊N66）,其中,N66为（R696 -R661） /（R696 ＋R661）。模型的R^2为0.9051,显著性p〈0.0001。与其他模型相比,本文的模型比较稳健,用于估计8月的叶绿素a浓度具有较小的绝对误差。本文的工作同时表明,在太湖的夏季相邻月份,可以使用实测光谱数据模型进行水体叶绿素a浓度的估计。     

Estimation of higher chlorophylla concentrations using field spectral measurement and HJ-1A hyperspectral satellite data in Dianshan Lake,China

Based on in situ water sampling and field spectral measurements in Dianshan Lake, a semi-analytical three-band algorithm was used to estimate Chlorophylla (Chla) content in case II waters. The three bands selected to estimate Chla for high concentrations included 653, 691 and 748 nm. An equation, based on the difference in reciprocal reflectance between 653 and 691 nm, multiplied by reflectance at 748 nm as [R_rs⁻¹(653) − R_rs⁻¹ (691)] R_rs(748), explained 85.57% of variance in Chla concentration with a root mean square error (RMSE) of <6.56 mg/m³. In order to test the utility of this model with satellite data, HJ-1A Hyperspectral Imager (HSI) data were analyzed using comparable wavelengths selected from the in situ data [B₆₇⁻¹(656) − B₈₀⁻¹(716)] B₈₇(753). This model accounted for 84.3% of Chla variation, estimating Chla concentrations with an RMSE of <4.23 mg/m³. The results illustrate that, based on the determined wavelengths, the spectrum-based model can achieve a high estimation accuracy and can be applied to hyperspectral satellite imagery especially for higher Chla concentration waters.     

高分五号可见短波红外高光谱影像在轨几何定标及精度验证

高分五号可见短波红外高光谱相机(AHSI)作为一颗具有高光谱分辨率的对地观测载荷,对复杂地物具有精确的探测与分类能力,高精度的几何定标对于卫星影像应用至关重要。本文采用了基于探元指向角的几何定标模型,分步解算内外定标参数,并选取多景影像进行实验验证。结果表明:通过严格的在轨几何定标,可见短波红外高光谱影像在无控制点的条件下,平面定位精度优于60 m (2个像素),内部精度优于0.5个像素,波段配准精度优于0.3个像素。     

矿山遥感监测中ZY-102C影像融合方法对比研究

基于ZY-1 02C数据开展矿产资源开发多目标遥感调查与监测,运用PCA,HSV,Brovery和GramSchmidt等融合方法对ZY-1 02C影像进行融合,对每种融合方法的融合效果进行定性与定量分析评价。研究结果表明,Gram-Schmidt融合方法是一种适合于矿产资源开发多目标遥感调查与监测的ZY-1 02C数据融合方法。     

联合统计信息与散射模型的GF-5 AHSI可见光影像薄云校正

针对高分五号可见短波红外高光谱相机AHSI (visible-shortwave infrared Advanced HyperSpectral Imager)可见光波段存在的薄云干扰,本文提出了一种联合统计信息与散射模型的校正方法。利用AHSI影像邻近波段间地表与云雾辐射的统计差异,实现对不同场景下相对薄云辐射RCR (Relative Cloud Radiance)的准确估计。基于此,根据不同波段的散射特性,分别利用分级暗目标统计和散射模型约束策略,获取可见光波段的绝对云辐射强度,最终实现影像校正。通过设置模拟与真实实验对方法的有效性和鲁棒性进行目视和定量检验。模拟实验中,可见光波段内的薄云干扰均可被有效地去除,校正结果与真实地表十分一致;此外,RMSE (RootMean-Square Error),MAE (Mean Absolute Error)和SA (Spectral Angle) 3个评价指标的值分别为1.9891,1.6822和0.4901,远小于对比方法。真实实验中,不同场景内的薄云可被有效抑制,在较为准确恢复降质地表信息的同时保持晴空区光谱特征;Q指数,SSIM (Structural Similarity Index)和UQI (Universal Quality Index)的计算结果优于对比方法。综上,本文提出方法可用于不同场景下高分五号AHSI影像可见光波段的薄云校正,可得到目视效果良好且光谱保真度高的校正结果。     

ZY-3 MUX传感器数据的缨帽变换系数推导

缨帽变换是一种实用性都很强的遥感影像增强方法,已被成功地应用于各种遥感领域。然而,对于缺少中红外波段的4波段高分卫星传感器,采用常规的Gram-Schmidt正交化方法难以推导出缨帽变换的湿度分量,即便少量推导出湿度分量的算法也存在着结果失真的问题。因此,开展针对4波段传感器缨帽变换系数的推导,提出了先确定湿度分量、再确定亮度和绿度分量的逆推算法,并将其应用在ZY-3 MUX传感器数据上。实验结果表明:(1)逆推方法可以有效地推导出ZY-3 MUX缨帽变换的湿度分量,较好地解决了前人研究中出现的湿度分量失真问题;(2)新方法求出的3个分量的散点在其三维特征空间中呈现典型的"缨帽"特征,较于传统的GramSchmidt正交化方法,新方法的散点在水体、植被和建筑用地/裸土之间的空间分布位置可以更好地相互分离,不会造成不同地类之间的混淆;(3)采用新方法所得到的缨帽变换系数的精度好于传统的Gram-Schmidt正交化方法,体现在新方法具有较高的R值和较低的RMSE误差。本研究可为ZY-3 MUX数据提供一套有效的缨帽变换系数,同时也为缺乏中红外波段的高空间分辨率遥感影像提供一种新的缨帽变换系数推导方法,解决了常规GramSchmidt正交化方法无法准确表示湿度分量的问题。     

Remote determination of chromophoric dissolved organic matter in lakes,China

Chromophoric dissolved organic matter (CDOM) strongly influences the water-leaving radiance from aquatic ecosystems. In most inland waters, the remote determination of CDOM absorption presents a central challenge due to their complex optical conditions. However, identifying the temporal and spatial variability of CDOM is fundamental to the understanding of aquatic biogeochemical dynamics. In the present study, semi-analytical and empirical modeling approaches were used to examine CDOM absorption in four, shallow, inland water bodies using the spectral bands and sensitivities of major satellite observational systems. Of the models examined, an empirical multiband model was found to provide the highest correlation with measured CDOM absorption. The spectral characteristics of the MERIS sensors yielded the best results with respect to the other available satellite sensors. High detrital load was observed to be a major impediment to estimating CDOM absorption, while lakes with elevated phytoplankton biomass did not present similar problems.     

鲁棒多特征谱聚类的高光谱影像波段选择

传统谱聚类的高光谱影像波段选择模型中,采用的波段相似矩阵受到噪声或异常值的影响且仅能表征波段的单一相似特征,导致波段子集的选取结果受到限制.本文从波段选择的目的 出发,提出鲁棒多特征谱聚类方法,整合多个特征的波段相似矩阵来形成综合相似矩阵以解决上述问题.该方法假设4种相似性度量包括光谱信息散度、光谱角度距离、波段相关性...