SPOT数据反演地物辐射亮度和反射率的基础研究

以往用户对于SPOT卫星数据的应用主要针对其高空间分辨率的特性,但是因SPOT卫星传感器的波段数和波长范围有限,故利用SPOT数据进行定量遥感分析(如地物辐射亮度及反射率)的应用研究较少。然而,利用SPOT数据进行地物辐射亮度和反射率的测量也有其高空间分辨率的优势,可以更精细地分辨各类地物的细节,降低混合像元对于定标分析的影响,提高定量遥感分析的准确度。本文将就SPOT数据的辐射校正原理及其在反演地物辐射亮度和反射率方面的应用开展基础性研究,对于SPOT卫星数据的定标参数读取提供了相应的方法,选取了几种比较典型的地物进行数据分析,并利用Landsat-7数据作为参考,评价SPOT数据测量地物辐射参数的可靠性和应用效果。     

多源多时相遥感影像相对辐射归一化方法研究

为满足多源、多时相遥感影像定量化信息提取的应用需求,本文发展了一种半自动化的相对辐射归一化方法。将多源遥感影像的相对辐射归一化分为传感器辐射校正与针对光照等外部因素的辐射归一化2个过程。首先,基于晴空影像,采用分类回归的方式获取传感器辐射校正系数;然后,利用样本传递再分类的方法实现多源影像的半自动分类和传感器辐射偏差校正;最后,基于NDVI差值直方图和类别约束的PIFs自动选取方法,实现影像的相对辐射归一化。采用准同期的GF1-WVF1和Landsat8-OLI影像以及多源时序影像对方法进行了验证,结果表明,本文方法可以对传感器间的辐射偏差进行有效纠正,并在整体上获得比传统方法更好的辐射归一化精度;同时,多源时序影像的辐射校正结果也表明,本文方法能够有效地消除时序影像间的辐射特征波动,使植被等地类的季相变化信息得到更准确地表达,为多源时序影像的协同利用提供了借鉴方法。     

GRACE-FO卫星星间指向定标与性能评估北大核心CSCD

由于KBR相位中心、星敏感器安装矩阵在卫星入轨后可能发生变化,这将导致GRACE-FO卫星星间指向存在常偏。为了修正该常偏,需要对卫星姿轨控系统上注星间指向定标参数。推导星间指向定标和星间指向精度评估的相关算法,提出基于在轨路径的星间指向定标流程和实现策略,并基于地面路径对GRACE-FO卫星自发射以来的星间指向性能进行评估。星间指向角的标准差和RMS表明,GRACE-FO星间指向满足KBR正常工作所需的俯仰(pitch)和偏航(yaw)方向1 mrad、横滚(roll)方向10 mrad星间指向要求;卫星姿轨控系统的磁力矩器和姿控推力器能够配合完成姿控需求。     

基于灰色-最小二乘法的无人机交叉定标方法

无人机交叉定标中,时间匹配、空间匹配、观测几何、光谱匹配以及观测设备都会对数据点对的质量产生影响,从而降低传统最小二乘法计算定标系数的有效性.将灰色模型引入无人机交叉定标研究中,利用灰色模型的任意非线性函数逼近能力对数据点对中各辐射基准值的不确定度进行分析,同时将灰色模型与传统最小二乘法相结合确定定标系数的权重.基于无人机多光谱影像和高分4号卫星影像开展试验,结果表明,所提方法的定标结果相对于传统最小二乘法更优,并且具备更强的噪声鲁棒性.     

高分遥感图像相对辐射校正中的伪不变地物自动提取和优化选择

相对辐射校正是遥感变化检测中重要的预处理过程,伪不变地物（Pseudo-Invariant Features,PIF）是多时相影像中相对不变的地物,是相对辐射校正中的重要依据。针对高分遥感图像变化检测中相对辐射校正的要求,本文提出了一个自动提取和优化选择PIF的流程和方法：首先计算两期图像的亮度、光谱特征和空间特征的变化向量,然后对各变化向量的像元值从低到高进行排序,经多数投票后提取PIF,最后使用“迭代线性回归—去除异常值”方法选择获得最终PIF。以2016年11月27日和2017年7月18日的2期“北京二号”高空间分辨率多光谱影像为例,选择地物占比不同的两个实验区对流程和方法进行了验证,并与多元变化检测和迭代加权多元变化检测的PIF提取方法进行了比较。使用两期WorldView-2影像和Landsat-8 OLI影像对方法的适用性进行了验证。结果表明：① 2个实验区提取的PIF精度分别为98.74%和98.71%,PIF像元合理分布于未变化区域、包括了影像中主要的地物类型;② 使用本文方法提取的PIF建立的相对辐射校正模型具有显著的线性拟合效果（p<0.000 1）;③ 本文方法考虑了图像亮度、光谱信息以及空间信息的差异,使用参数少,可操作性高;④ 与多元变化检测和迭代加权多元变化检测方法相比,本文方法提取的PIF更为合理,建立的辐射校正方程拟合效果更佳;⑤ 本文方法适用于具有相同波段设置的中、高空间分辨率光学遥感影像。     

资源三号卫星在轨测试与应用分析

资源三号卫星是我国首颗民用高分辨率三线阵立体测绘卫星,卫星在轨运行至今一年多,卫星影像产品在测绘及其他行业得到了广泛的应用。本文主要阐述资源三号卫星发射后的总体运行状态及卫星数据的应用情况,并在此基础上提出发展我国后续光学测绘卫星的建议与思考。     

高精度姿轨参数卫星影像在1∶50000数据库更新工程DOM生产中的应用

针对1∶50 000数据库更新工程中高分辨率卫星影像几何纠正的情况进行总结,在充分利用缺少控制卫星影像几何纠正研究成果的基础上,通过大量的生产实验,提出常用传感器高分辨率卫星影像工程生产中的控制点数量和分布要求。对同轨同时相影像拼接后纠正和多源卫星影像联合区域网平差进行研究实验,并在控制困难区域的正射影像生产中进行验证应用。本文研究内容可用于指导同等精度要求的卫星正射影像工程生产。     

光学航天传感器几何建模与DEM生成新进展

高分辨率光学卫星成像系统正越来越多地应用于遥感和摄影测量领域.根据新型的高分辨率卫星影像系统主要特点及高分辨率卫星测图的关键技术的发展趋势,以第21届国际摄影测量与遥感大会"光学航天传感器几何建模与DEM生成"专题中的51篇文章为参考,总结了目前典型的光学卫星影像(主要是IRS-P5和ALOS/PRISM)的几何建模方法,影像匹配与DEM提取方法以及光学航天传感器在其他方面的应用.     

双线阵推扫成像光学遥感卫星在轨动目标检测方法

动目标检测是从时序图像中获取时间维度动态变化信息的有效手段,通过快速获取、分析和利用卫星遥感数据中的现势信息,将遥感数据中时空域运动和变化信息表征为对象和知识,可以有效提升卫星数据的利用效率,实现“现势数据、即时传输”的应用要求。现有的卫星视频和多光谱遥感图像用于动目标检测领域,无法满足大范围动目标发现、运动速度适应性以及硬件加速兼容性等应用需求。本文以利用光学遥感卫星实现大范围动目标快速感知为目标,通过双线阵推扫光学遥感相机采集包含时域动目标信息的双条带图像,以船舶目标为例,经过在轨处理形成动目标关键信息。相机原理样机已经搭载“泰景四号01星”于2022年2月27日成功发射,验证了大范围动目标检测的技术路线。本文在提出双线阵推扫成像方法以及动目标时空特性数学模型基础上,构建基于显著性区域建议的动目标检测方法,利用时空域变化信息表征和提取动目标显著性区域,基于深度学习目标检测技术实现动目标判别,获取动目标检测结果。利用在轨拍摄的双条带图像,验证了算法精度,对比传统算法,本文方法在单体目标分割方面提升明显,动目标分割结果较为完整、清晰,有效提升了动目标两个时刻间的匹配精度。结果表明,算法...     

机载SAR干涉定标参数分离式解算方法研究

机载干涉合成孔径雷达（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）是获取地面数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）的重要手段之一。InSAR系统参数误差会影响生成DEM的精度,利用干涉定标技术可以校正系统参数,补偿系统误差。目前,机载SAR干涉定标解算方法多采用天线基线长度、基线倾角,以及干涉相位偏置3个参数共同构建敏感度矩阵解算干涉定标参数偏差（参数耦合式解算方法）。由于机载InSAR系统对干涉相位偏置参数的敏感度较小,与基线长度、基线倾角的敏感度存在数量级差异,3个参数共同构建敏感度矩阵病态严重,易将微小的参数扰动传播扩大为较大的解向量误差,影响干涉定标精度,同时增大算法对干涉定标外场实验中角反射器布设高程的敏感度。本文提出一种机载SAR干涉定标参数分离式解算方法,在干涉定标解算过程中,对基线长度、基线倾角及干涉相位偏置3个参数进行分离,选取基线长度与基线倾角2个参数构建敏感度矩阵进行解算,对干涉相位偏置参数进行单独拟合解算,最终获得3个参数的综合定标结果。经机载双天线InSAR系统获取的真实数据验证,与参数耦合式解算方法相比,利用参数分离式解算方法构建得到的敏感度矩阵条件数由1.07E+06下降至5.02,系统参数定标后生成DEM与高精度参考DEM的平均高程偏差由14.98 m下降至6.51 m,干涉定标精度显著提高。另外,根据角反射器布设高程数值仿真模拟分析结果,与参数耦合式解算方法相比,参数分离式解算方法对角反射器布设高程变化的敏感度显著降低,对角反射器布设高程的普适性较高,且算法解算精度在角反射器布设高程起伏较小时不受明显影响,有助于减轻机载SAR干涉定标的野外工作强度。     

Landsat遥感影像正规化处理的模型比较研究

卫星遥感影像在接收的过程中由于受到许多因素的干扰,使影像的质量受到一定程度的影响。而不同时相的影像也会因为成像时光照和大气条件的不同而出现差异。因此,在使用遥感影像之前往往需要进行必要的辐射校正。目前,主要用于辐射校正的两种基于影像的正规化模型分别是Markham和Irish等人提出的校正日照差异的正规化模型(ICM)和美国尤他州立大学遥感和地理信息系统实验室新近提出的日照大气综合校正模型(IACM/IACMt)。本文以三对不同时相的Landsat TM/ETM+影像为例,利用不变特征地物法求出各影像的相对噪音、RMSE和斜率,并用这些指标来对模型进行定量对比和评价。结果表明,当不同时相影像之间的季相、太阳天顶角和大气条件有较大差别时,经过正规化处理的遥感影像的噪音和RMSE比未经正规化处理的影像得以明显降低,且斜率更接近于1,镶嵌接缝淡化,效果更好。但如果遥感影像之间的季相一致、成像时的太阳天顶角接近,且影像晴空无云的话,则经过正规化处理的影像和未经该处理的影像之间的区别并不大。就正规化模型之间的对比而言,当影像无明显的大气影响时,ICM要好于IACM;但当受到明显的大气影响时,带有τ值的IACMt模型更好。     

基于遥感影像的卫星颤振探测分析的关键技术与实现

姿态颤振是高分辨率卫星普遍存在的复杂现象,随着卫星的复杂性和敏捷性的提高,故其对成像质量的影响机制和相应的探测与补偿方法,成为高分辨率卫星对地观测研究的关键问题。本文介绍了基于遥感影像的卫星颤振探测原理和关键技术,利用传感器的构造特点,通过不同波段的多光谱影像,以及不同视角的全色立体影像间的密集匹配精确量测和获取影像视差差异值,反演卫星姿态颤振的规律和特性,从而对规律性的颤振现象进行建模和补偿。鉴于上述理论,在Visual C++的平台下,研制了卫星颤振探测分析系统,设计了以计算机性能优化的图像分块并行算法。测试结果表明,该软件能有效探测出0.1像元偏移的卫星姿态颤振,并可对规律性颤振进行建模和补偿,有较好的稳定性和并行效率。其已成功应用于资源三号卫星地面应用系统,并可扩展于其他卫星系统的颤振探测分析。     

空三加密在数字摄影测量中的精度分析

该文结合章丘市1∶2000地形图绘制项目的具体实践,认为航空摄影测量产品误差来源主要为空三加密这一重要工序,影响空三加密精度的因素主要为:影像质量(分辨率、清晰度、重叠度)、像控点选取及精度、加密点的选取及加密解算方法、加密人员的经验等。找出影响空三加密精度的主要因素及解决办法,结合生产实践解决了1∶2000地形图绘制空三加密精度问题。     

Comparison and error analysis of remotely measured waveheight by high frequency ground wave radar

High frequency ground wave radar (HFGWR) has unique advantage in the survey of dynamical factors, such as sea surface current, sea wave, and sea surface wind in marine conditions in coastal sea area. Compared to marine satellite remote sensing, it involves lower cost, has higher measuring accuracy and spatial resolution and sampling frequency. High frequency ground wave radar is a new land based remote sensing instrument with superior vision and greater application potentials. This paper reviews the development history and application status of high frequency wave radar, introduces its remote-sensing principle and method to inverse offshore fluid, and wave and wind field. Based on the author's "863 Project", this paper recounts comparison and verification of radar remote-sensing value, the physical calibration of radar-measured data and methods to control the quality of radar-sensing data. The authors discuss the precision of radar-sensing data's inversing on offshore fluid field and application of the assimilated data on assimilation.     

海面溢油光学卫星遥感监测能力分析

 海面溢油对海洋生态的影响具有频率高、范围广和危害大的特点。卫星遥感已成为海面溢油监测的重要手段。本文从海面油膜光谱特性出发,与常用的光学卫星传感器建立对应关系,根据对不同光学遥感卫星的空间分辨率、时间分辨率、幅宽和波段数等主要物理参数的对比分析认为,MODIS传感器和HJ-1卫星有较强的海面溢油监测能力。故此,采用MODIS、BJ-1、HJ-1和FY-3光学卫星影像,对2006年3月和2011年6月渤海海面溢油污染事故进行了遥感监测。MODIS遥感图像可以清晰反映出2006年和2011年这2次溢油污染事故中海面油膜信息,HJ-1卫星遥感影像则能反映出2011年溢油污染事故中海面油膜信息,而BJ-1和FY-3卫星遥感影像不能反映出海面油膜信息。HJ-1、BJ-1和FY-3卫星在波段设置上相似,但是,BJ-1和FY-3卫星不能反映出油膜信息,所以,本文进一步对这2次溢油事件中的MODIS遥感影像的油水光谱反差和海水光谱方差进行计算,并对结果进行比较分析,实验结果表明,当MODIS某一波段的海水光谱方差小于油水光谱反差时,则该波段可以显示出油膜信息;而当油水光谱反差小于或接近海水方差时,则不能反映出海面油膜信息。从波谱响应、空间分辨率和时间分辨率,以及监测实例中说明MODIS传感器有较强的海面溢油监测能力。     

鄱阳湖南矶湿地景观信息高分辨率遥感提取

鄱阳湖南矶湿地是亚热带典型过水性湿地,由于该区域水文情况复杂,且泥滩、沼泽和疫水（血吸虫）分布较广,导致野外考察验证工作困难,使用传统的遥感信息提取方法很难保证该地区湿地景观的提取精度。本文以高分一号影像为数据源,综合运用数字高程模型（DEM）、归一化植被指数（NDVI）、归一化水体指数（NDWI）等辅助数据,采用面向对象分类方法,对鄱阳湖南矶湿地景观信息进行提取研究,并取得了较好的分类效果。研究结果表明：（1）基于国产高分辨率影像的面向对象分类,既兼顾了国产高分辨率影像光谱、空间、结构、纹理信息,又综合利用多源辅助数据参与到分类计算中,分类精度得到明显的提升;（2）基于面向对象与多源数据分类方法对湿地混合像元有较好地识别能力,可获得较高的总体分类精度（94.3275%）和Kappa系数（0.9324）,说明利用多源数据的面向对象方法提取湿地信息是可行的,其分类结果具有较高的准确性和可信度,较好地解决了过水性湿地景观分类问题;（3）该分类方法弥补了单一遥感影像分类方法的不足,对研究国产高分卫星在提取过水性湿地景观信息方面具有重要的参考和实际意义。最后,分析了多源数据面向对象分类尚待解决的问题和下一步的研究方向。