HJ-1B的积雪参数反演研究

积雪参数如雪盖、雪深是标示气候变化的敏感因子,具有较高时空分辨率的HJ-1B卫星是专门用于灾害监测与评估业务的国产卫星之一,开展以HJ-1B为主的积雪参数反演对于我国国产卫星的理论研究与深入应用具有重要意义。本文针对积雪参数反演,根据HJ卫星CCD和IRS传感器的数据特征,深入分析积雪等典型地物的光谱特性,而后针对同时具有HJ-1B/CCD、IRS数据和只有CCD或者IRS传感器数据3种情况展开积雪信息提取方法研究;在进行浅雪区雪深反演时,利用两种不同的统计回归模型进行交叉验证、研究对比。研究结果表明,3种情况下提取出的积雪精度都达到了80%以上,以第1种情况提取精度最高,两种统计模型反演出的浅雪区雪深的一致度达到83%左右,说明HJ星数据能较好地反演雪盖及浅雪区的雪深,能满足实际应用的需要。     

基于HJ–CCD数据的海面溢油提取方法研究

快速、准确地获取溢油污染信息,对海洋的动态监测、保护和可持续利用具有重要意义。环境与灾害监测预报小卫星星座一号(HJ–1)是我国针对生态环境污染和灾害监测发射的新型卫星平台,但HJ–1 CCD多光谱数据的光谱波段较少,仅依赖光谱信息获取海面溢油范围的精度较低。因此,以墨西哥湾溢油事件为研究对象,在分析不同地物光谱特征的基础上,采用灰度共生矩阵,选择合适的纹理结构因子,提取HJ–1 CCD图像中影响溢油识别的地物纹理特征;建立光谱特征和纹理特征相结合的决策树模型,提取海面溢油信息,并与只考虑光谱信息的传统分类方法进行精度对比。结果表明,与最大似然分类法相比,决策树方法的油膜提取用户精度和制图精度分别提高了11.85%和4.28%。     

应用HJ CCD传感器指数的鄱阳湖TSM浓度遥感监测

分别于2008年10月、2009年10月和2011年7月对鄱阳湖地区开展三个航次的科学调查,在分析实测数据基础上,利用TSM浓度应用HJ卫星CCD传感器数据,提出一种TSMI遥感反演的新方法,并与传统基于实测光谱与TSM浓度建立的方法对比分析,模型反演平均相对误差分别为17.5%和20.01%。实验结果显示,利用TSMI指数方法反演结果较优,不仅可以提高TSM浓度遥感反演精度,而且有利于解决内陆浑浊水体遥感监测中水色大气校正算法研究不足的问题。     

基于YOLOv2的船只检测算法及其在横琴环岛监控系统中的应用

船只的实时检测对于维护海上航运安全十分重要。基于监控视频数据构建了针对船只检测的数据集,将YOLOv2网络架构应用于船只检测,并结合船只宽高比特点,聚类选取初始候选框。对比实验结果表明,该检测方法能在保证检测精度的同时达到90帧/s的检测速度,满足实际应用需求。珠海市横琴新区已将该检测模型应用于环岛视频监控系统中,并与GIS地图和无人机影像进行集成,实现了环岛海域的实时船只监测。     

基于HJ星亮度温度数据的海冰监测方法

针对我国渤海海冰灾害,本文选取HJ星多光谱和热红外数据作为海冰遥感监测数据源,研究适合HJ星热红外特点的亮度温度算法,并建立算法模型反演亮度温度。按照Bayes分类准则,以海冰和海水亮度温度分布曲线交点对应的亮温值作为冰水识别的阈值提取海冰信息。最后对提取结果与CCD目视解译结果进行比较。结果表明:利用HJ星亮度温度数据提取海冰信息方法可行、精度可靠,可应用于渤海海域业务化的海冰灾害监测预警。     

卫星测高技术在鄱阳湖水面高获取中的应用

卫星测高作为空间大地测量的前沿发展技术,可以精确获取海平面高、湖泊水面高和平坦地高程。以ICESat激光卫星测高为例,提出利用ICESat卫星测高技术获取鄱阳湖水面高的数据处理方法和技术路线,首次采用EGM 2008模型和江西省二等水准拟合模型相结合的数据处理方法,将卫星测高获取成果转换至1985国家高程基准,与水文站实测水位数据相统一,提高了卫星测高的精度,并通过与其他方法获取的水面高数据进行比对,证明该方法的正确性和技术路线的可靠性,为鄱阳湖水面高获取提供了精确的检核数据和多源数据。     

融合多源时序遥感数据大尺度不透水面覆盖率估算

不透水面信息是监测城市扩张及区域生态环境变化研究的重要指标，基于遥感技术对地表不透水面信息进行快速提取具有重要意义。传统大范围不透水面覆盖率估算模型主要基于单一遥感信息与不透水面比例之间的相关性，通过单因子回归模型实现不透水面覆盖率的估算。受限于单一遥感信息的信息量及普适性等影响，这类方法在大尺度不透水面提取中具有较大局限性，估算结果的区域适应性存在较大差异。针对该问题，本文提出基于多特征遥感信息进行不透水面估算的方法，以弥补单一特征在大范围不透水面提取中的不确定性。该方法首先以多时相MOD13Q1、MOD09A1产品、夜间灯光数据（NPP-VIIRS）和Landsat 8 OLI为遥感数据源，从不同角度构建突出不透水面信息的多个指数特征；在此基础上利用多元回归模型建立多因子不透水面覆盖率估算模型，进而实现大尺度不透水面覆盖率的遥感估算。本研究选择分布于全国范围内13个典型城市作为主要研究区对提出的模型进行了验证，结果表明：该方法能够适应不同区域不透水面覆盖率的估算，在复杂城市区域表现出较传统方法更好的效果，明显改善了城市内部不透水面覆盖率的估算精度。     

杭州湾HJ CCD影像悬浮泥沙遥感定量反演

利用环境小卫星CCD(HJ CCD)影像对杭州湾悬浮泥沙浓度(SSC)进行了反演研究。通过对杭州湾水体遥感反射率(Rrs)与SSC进行相关性分析发现,在690nm和830nm左右出现显著的反射峰,分别位于HJ CCD影像的第3和第4波段范围内;大于700nm波长处的Rrs与SSC相关性较好。基于实测Rrs和SSC之间的相关关系,利用第4和第3波段比值作为遥感因子建立SSC反演模型,模型决定系数达到0.90。借鉴近红外-短波红外(NIR-SWIR)结合的大气校正方法反演出的准同步MODIS气溶胶数据,实现了HJ CCD影像的大气校正,第3、第4波段的大气校正结果相对误差分别为5.54%和6.97%。结果显示,HJ CCD影像反演的SSC相对误差为7.12%;杭州湾悬浮泥沙浓度要显著高于长江口,且内部差异明显。研究表明,通过适当的大气校正方法和反演算法,HJ CCD影像可用于杭州湾悬浮泥沙浓度的估计。     

基于引力场增强的SAR图像舰船检测方法研究

船只检测是实现船只航行安全的重要措施之一,利用SAR图像可实现船只检测。然而,传统的一些方法一般容易受到SAR图像斑噪的影响,在检测结果中产生大量的虚警。为解决这一问题,本文提出了一种基于引力场增强的舰船检测方法。该方法利用像素与其邻域内像素的相互作用可对目标像素增强的效应,有效地抑制了斑噪像素和背景像素的强度,凸显了目标。由于增强后的像素已经不满足对海面区域的均质性假设,因此直接使用恒虚警检测算法对图像进行全局检测并不能够得到很好的效果,据此本文引入了一个基于均质区域自适应分割的改进的K-CFAR检测算法,将图像分割为不同大小的一系列均质区域,并分别对各个均质区域使用一个改进的K-CFAR检测器对船只目标进行检测。最后,使用Radarsat-1数据和Envisat ASAR数据对本文算法进行了验证。实验表明,本文提出的方法能够有效地凸显弱目标,增加检测准确性,降低检测的虚警概率。     

面向对象的遥感影像隐性地物信息提取

针对传统遥感影像提取方法中仅使用光谱像元信息的缺陷,本文使用Landsat 8遥感影像数据,探究面对地形复杂区域进行多种地物信息提取充分挖掘影像隐性信息的情况,使用面向对象的分类方法实现地物信息提取.结果 表明该方法分类精度较传统监督分类有所提高,且符合人类认识客观事物的思维模式,对于准确提取地物信息、提高提取精度具有很大帮助.     

A new differential code bias (C1–P1) estimation method and its performance evaluation

The current satellite clock products are computed using the ionosphere-free phase (L1/L2) and code (P1/P2) observations. Thus, if users conduct undifferenced positioning using these clock products together with C1 and P2 observations, the differential code bias (DCB) (C1–P1) should be properly compensated. The influence of DCB (C1–P1) on the undifferenced ambiguity solutions is investigated. Based on the investigation, we propose a new DCB (C1–P1) estimation method. Using it, the satellite DCB (C1–P1) can be computed. A 30-day (DOY 205–234, 2012) dual-frequency GPS data set is processed to estimate the DCB (C1–P1). Comparing the estimated results with that of IGS DCB products, the accuracy is better than 0.13 m. The performances of DCB (C1–P1) in the code-based single-point positioning, precise point positioning (PPP) convergence and wide-lane uncalibrated phase delay (UPD) estimation are investigated using the estimated DCB (C1–P1). The results of the code-based single-point positioning show that the influence of DCB (C1–P1) on the up direction is more evident than on the horizontal directions. The accuracy is improved by 50 % and reaches to decimeter level with DCB (C1–P1) application. The performance of DCB (C1–P1) in PPP shows that it can accelerate PPP convergence through improving the accuracy of the code observation. The computed UPD values show that influence of DCB (C1–P1) on UPD of each satellite is different, and some values are larger than 0.3 cycles.     

北斗三号三频组合观测值特性分析研究

北斗三号卫星导航系统今年已步入全球组网阶段,预计到2018年底BDS-3的服务区域将覆盖“一带一路”国家及周边国家.目前BDS-3已发布B1I、B1C、B2a和B3I四个信号的用户接口控制文件,本文利用函数极值法给出了特定波长和电离层延迟影响系数下的噪声最优线性组合系数,分析得出BDS-3最优超宽巷组合为三频信号(B1C,B1I,B2a)和(B1C,B1I,B3I)中的线性组合(1,-1,0),最优宽巷组合为三频信号(B1I,B3I,B2a) 和(B1C,B3I,B2a)中的线性组合(1,-3,2),这三个组合也是BDS-3、BDS-2和GPS中的最优组合.利用北斗三号的实测数据进行长短基线下宽巷／超宽巷双差模糊度解算,验证了BDS-3最优宽巷与超宽巷组合的结论的同时,还得出三频信号(B1I,B3I,B2a)和(B1C,B3I,B2a)中的宽巷组合(1,-3,2)与超宽巷组合(1,-4,3)和(0,1,-1)在长／短基线情况下均适用,而筛选得到的较优三频信号(B1C,B1I,B2a)和(B1C,B1I,B3I)中的宽巷／超宽巷组合仅在短基线场景下均适用.      

K-GM（1，1）模型在岩体变形监测中的应用

传统GM （1,1）模型存在着长期预测效果差、模型精度不高等问题,卡尔曼滤波能够排除建模过程中随机干扰因素,滤波值能够反映更真实的数据情况。为了能更好地提高变形监测的预测精度,基于传统GM （1,1）模型和卡尔曼滤波,提出K‐GM （1,1）模型,利用该模型对岩体变形监测数据进行建模预测,并与传统GM （1,1）模型预测结果进行对比分析,结果表明,K‐GM （1,1）模型具有较高的预测精度,可作为变形监测的一种新方法。     

基于 Markov 理论的加权非等距GM（1，1）预测优化模型

背景值的构造方法是影响加权非等距GM(1,1)预测模型的精度和适应性的关键因素。文中通过等分函数法构造新的背景值对传统的加权非等距GM(1,1)模型进行优化,优化后的模型使其同时适应于高增长指数序列和低增长指数序列,提高传统模型的预测精度和适应性能力。但是优化后的模型依然易受建模数据随机扰动影响。马尔科夫(Markov)模型具有削弱建模数据的随机扰动性的优势。基于此,将优化的加权非等距GM(1,1)模型和Markov理论有机结合,构建优化的加权非等距Markov-GM(1,1)预测模型。最后,结合秀山湖二期工程的变形实测数据,运用新陈代谢的计算模式进行预测验证。结果表明:优化的加权非等距Markov-GM(1,1)预测模型的拟合和预测精度都优于传统的加权非等距GM(1,1)预测模型,新的预测模型的适用性更强,具有实际的参考价值。     

Soil Survey Scale and its Effect on Land use Planning

Soil survey maps compiled at a variety of scales (1:5,000; 1:100,000; 1:500,000) were incorporated into a GIS and compared in terms of the number of soil classes (and discrete soil units belonging to these classes) that could be identified on the basis of the System of Analysis for Agricultural Planning (SAMPA). Significant differences in the number of soil classes were observed between the detailed (1:5,000) survey and the two others. The semi-detailed (1:100,000) and the recognition (1:500,000) maps did not differ in terms of the number of soil classes depicted, but there were nonetheless differences in soil classification, which has a direct bearing on their utility for land use planning.     

利用包络线消除法反演黄绵土水分含量

采集2014年陕西省乾县黄绵土土壤样本129个,风干过程中进行光谱反射率及水分含量测定,采用包络线消除法提取水分吸收特征参数,进行黄绵土水分含量反演。在对土壤水分含量和光谱吸收特征参数进行相关分析的基础上,运用一元线性回归、对数、指数、幂函数分析法,建立了土壤水分含量定量反演模型。结果表明,相关性较好的为最大吸收深度（D）、吸收总面积（A）、吸收峰右面积（R_A）和吸收峰左面积（L_A）,1 900 nm的光谱吸收特征参数相关性优于1 400 nm。以D_{1 900}、R_{A1 900}为自变量建立的一元线性模型和A_{1 900}、A_{1 400}为自变量建立的对数模型是最佳预测模型,其建模和验证模型的决定系数R2分别大于0.92和0.95,相对分析误差值大于4,预测均方根误差小于1.5%。     

新陈代谢GM(1,1)模型在大坝边坡沉降监测中的应用

针对传统GM(1,1)模型存在数据序列的初始值过旧使预测意义减弱的问题,文中采用更新数据序列初始值的新陈代谢GM(1,1)模型对传统模型进行改进;以南方某大坝边坡监测点的沉降位移为例,分别使用两种模型对该监测点沉降位移进行拟合预测并与实际值进行比较。实验证明,新陈代谢GM(1,1)模型精度明显高于传统模型,更接近于真实值。     

时变参数PGM(1, 1)变形预测模型及其应用

在GM(1，1)模型的基础上，考虑参数随时间的变化，用多项式逼近模型参数，同时针对GM(1，1)模型背景值取值方法的不足，引入背景值最佳生成系数，建立了时变参数PGM(1，1)变形预测模型。多项式中的待定系数采用最小二乘法确定，背景值最佳生成系数采用搜索法确定。实例计算表明，时变参数PGM(1，1)变形预测模型具有较高的模拟精度和预测精度，适合用于变形体的变形预测。     

利用最小一乘法改进的灰色模型的导航卫星钟差预报

在卫星钟差波动较大的情况下，为了克服基于最小二乘法估计灰色模型参数对卫星钟差预报精度的不足，本文利用最小一乘法对传统灰色模型进行了改进。在建模的过程中，采用以误差绝对值之和最小为优化原则，针对目标函数不可微的特点，运用线性规划的方法对灰色预报模型的模型参数进行了估计。此外，将改进后的预报模型应用到卫星钟差波动较大情况下钟差的预报中，并将预报结果与传统灰色模型的预报结果进行了对比分析。结果表明：在卫星钟差波动较大的情况下，该方法相比传统灰色模型的预报结果有显著改善，为高精度的卫星钟差预报提供了一种新思路。     

基于小波分析的灰色-神经网络组合模型在大坝变形预测中的应用

监测序列经小波分解后可以得到各层分量。对低频分量采用灰色GM(1,1)模型进行建模预测,对高频分量采用BP神经网络进行建模预测,最后将各分量进行小波重构,得到监测序列的预测值。将预测值分别与没有进行小波分解直接用GM(1,1)模型预测的值和经小波分解的低、高频系数都采用GM(1,1)模型预测的值进行对比,发现经小波分解的灰色-神经网络组合模型预测精度更高。