基于粗集均值滤波的Hyperion高光谱数据滤噪方法

高光谱图像滤噪处理直接影响后续分析结果的精确度乃至正确性,鉴于此,针对Hyperion高空间分辨率和高光谱分辨率的特征,在比较分析目前各种高光谱遥感数据噪声滤波方法的基础上提出一种基于粗集均值滤波的噪声滤除方法,即先用上下近似空间和门限值刻画边缘,再用均值滤波。将该方法的实验结果与常用的高光谱数据MNF噪声分离算法和低通滤波算法的结果进行比较,发现基于粗集概念的均值滤波具有较好的保边去噪效果,其误差小、光滑性好、自适应能力强以及能够较好的保留细节信息,但需要通过交互确定门限;在处理不完整性、不确定性等问题时,粗集算法比硬计算效果更好。     

多山地区合成孔径雷达数据预处理方法

多山地区SAR数据的预处理是实践应用中的关键。基于GAMMA平台,研究微波遥感数据的辐射定标、多视处理、滤波、正射校正和辐射校正等预处理方法和流程,为有关研究的进一步开展提供基础数据。辐射定标使SAR图像真实地反映地面目标后向散射特性;Gamma-map滤波既能很好地平滑图像去除斑点噪声,又能很好地保持边缘和纹理细节,目视效果较好;基于DEM模拟影像的正射校正方法原理清晰,效果较好;辐射校正可以消除因地形引起的辐射畸变。     

一种基于牛顿插值迭代的SAR影像滤波评价方法

针对SAR影像难以精确计算信噪比的问题,该文以滤波评价指标信噪比为依托,提出了一种基于牛顿插值迭代修正SAR影像近似信噪比的滤波质量评价方法:根据已知值通过牛顿插值得到更多的数据,再利用牛顿迭代法拟合非线性函数修正近似信噪比。以模拟影像和真实影像为数据源,选择目视效果较好的滤波结果作为真实影像的近似无噪声影像,人工对模拟影像和无噪影像进行降质,并使用5种滤波器对影像进行处理,分别利用基于牛顿插值迭代得到的修正近似信噪比、传统的峰值信噪比、等效视数和边缘保持指数评价滤波效果。结果表明:基于牛顿插值迭代修正的近似信噪比可作为衡量SAR影像滤波质量的评价指标,且无需参考原始无噪影像,对真实SAR影像的滤波质量评价有一定的可行性。     

基于LiDAR数据的流域水系网络提取方法研究

LiDAR技术能够提供高分辨率DEM数据,可用于准确提取流域水系网络信息。研究中针对LiDAR系统提供的高精度DEM数据中存在的噪声,提出采用各向异性扩散滤波算法进行噪声平滑,与常用的DEM滤波算法比较,该方法既能有效去除噪声,同时又能保留高梯度的地形信息。在DEM噪声去除的基础上,采用基于局部地形曲面几何分析的Peuker&Douglas算法初步提取水系网络原型,进一步利用改进的基于坡面流物理模拟分析的加权D8算法提取水系网络,构建了基于LiDAR数据水系网络提取的技术流程。通过鹤壁市某小流域的LiDAR数据水系网络提取试验证明了该方法准确提取水系网络的有效性。     

基于QA权重NDVI时间序列重建效果评价研究————以长江流域为例

通过计算质量频率和噪声比分析了长江流域MODIS NDVI质量情况,然后基于常用的S-G、A-G、D-L这3种重建方法设计了3种质量权重方案,对长江流域2001—2020年的时间序列MODIS NDVI数据进行重建,最后采用视觉对比、优质区域保真性和模拟加噪的方法对重建效果进行分析评价。结果表明：长江流域全年噪声比主要集中于75%~125%,其中冬季噪声对NDVI有较大的抑制效果,春秋季其次,而夏季噪声对NDVI有增强效果;基于质量权重方案三的S-G法对原始数据连续缺失的重建效果最好;在高质区域A-G法重建保真性较高,高质像元的R²和RMSE均值为0.9489和0.0245;在模拟加噪实验中,S-G法重建后数据丢失像元最少,与原始数据的R²平均值和标准差分别为0.8616和0.1848,RMSE为0.0035~0.4411,标准差为0.0383,表明在低质区域S-G法重建保真性较高。     

基于深度学习算法的冰雷达图像冰面与基岩界面提取

极地冰盖底部的冰-基岩界面记录了冰盖的历史演变,反映了冰层的几何特征和冰底环境属性,是推断冰盖动力学和解释冰下地貌的重要指标。机载冰雷达是一种有效的极地冰盖探测方法,但雷达数据受探测环境和仪器自身局限性的影响,会包含各类噪声。为了高效准确地提取冰雷达图像中基岩界面和冰面、降低噪声干扰,利用2015—2016年度中国第32次南极科学考察在伊丽莎白公主地的航空冰雷达观测数据,基于深度学习的pix2pix算法建立了一种自动化提取雷达图像冰面和基岩界面的模型。实验结果表明,该模型提取冰面/基岩界面的精确率为0.863/0.948,峰值信噪比为24.814 dB,均高于以往的K-SVD和CycleGAN同类算法,能更有效地去除噪声、提高图像质量,更高精度地还原现在通用的人工提取效果。     

基于正交多项式的平原城区机载LiDAR数据滤波算法

从机载LiDAR点云数据中分离地面点与非地面点生成城区DEM,是构建数字城市的首要工作。该文对机载LiDAR数据处理中的滤波关键算法进行了研究。首先,利用常用的区域增长方法对机载LiDAR点云数据进行了滤波处理,然后基于正交多项式分带滤波方法进行了点云滤波,比较了两种算法的运行效率,分析了二者的特点,并通过试验对比进行了阈值参数优选,试验表明该算法具有较好的滤波效果,在平原城区的数字城市三维建模中具有很好的应用价值。     

考虑全时间序列信息的NDVI变分重建方法

NDVI数据受云覆盖等因素影响,普遍存在信息缺失和噪声污染问题。传统基于滤波或曲线拟合的方法对NDVI时间序列的先验特征考虑不足,难以有效解决时间连续缺失的难题。该文在变分框架下,通过正则化方式对NDVI时间序列的局部平滑性和非局部年际相似性进行刻画,提出一种考虑全时间序列信息的NDVI重建方法;选取Savitzky-Golay(SG)滤波、时间序列谐波分析(HANTS)和Whittaker滤波3种方法作为对比方法,在长江经济带两个区域的MODIS NDVI产品上进行模拟实验和真实实验。结果表明：该文方法在随机缺失和时间连续缺失情况下的MAE、RMSE和CC均更优,且能有效滤除不平滑的原始NDVI时间序列曲线中的噪声,获得平滑曲线,在处理时间连续的云污染方面表现更好。     

基于数学形态学的遥感影像薄云处理方法

为解决在利用遥感影像制图时云层遮挡造成的影像信息缺损,提出基于数学形态学的滤波去薄云算法。首先利用数学形态学中的开、闭运算分离影像的高、低频成分,再对薄云所处的影像的低频部分进行滤波,以达到去除薄云的目的。利用SPOT影像进行实验,通过目视评价及对薄云处理前后影像统计指标的比较,证明该文提出的方法比传统的同态滤波去薄云方法效果有一定的改善和提高。     

基于MODIS 数据的长江三角洲地区土地覆盖分类

长江三角洲地区是我国经济最发达的地区之一, 人类活动对自然环境产生了很大影响。为了研究该地区人类活动与生态环境的相互作用, 利用250 m 分辨率MODIS 数据进行土地 覆盖制图研究, 采用的主要数据为增强型植被指数EVI 数据、反射率数据和DEM 数据。通过基于时间序列的滤波方法消除EVI 的噪声, 通过PCA 变换压缩数据量, 并计算均质度来表征空间维的纹理信息, 构造了一个综合性的分类数据矩阵, 依据高分辨率影像选取了训练区, 采用最大似然法进行分类, 并采用缓冲区分析技术进行分类修正, 得到长江三角洲地区的土地覆盖分类结果。利用高分辨率影像解译信息对分类结果进行了精度评价, 并将分类结果与 MODIS 土地覆盖产品进行了对比, 精度分析表明分类结果很好的反映了研究区的土地覆盖信息, 显示了本研究分类方法与技术处理在实践中的可行性及250 m 分辨率EVI 时间序列数据在区域尺度土地覆盖分类方面的优势与潜力。     

An ice drift series from the Fram Strait January-March 1992 based on ERS-1 SAR data

A time series of ERS-1 SAR images is used to estimate ice drift in the Fram Strait January-March 1992 (the ERS-1 mission first ice phase). The images all cover the same area. The sampling interval is three days. The paper shows examples of estimation of ice drift and divergence from this image time series. Divergence is an important quantity in order to estimate ice production and hence mixing of the ocean water masses.
A reference configuration of ice points is defined for each image. These ice points are identified in the successive image giving a set of point pairs. These point pairs are input for statistical analysis.
Upward looking sonars (ULS) and current meters are moored below the scene. A combination of the SAR derived dynamics and the ULS derived ice thickness series will give opportunities to estimate ice mass flux into the Greenland Sea, and to improve ice classification algorithms.     

哨兵卫星Sentinel-1A数据特性及应用潜力分析

Sentinel-1A是欧空局"哥白尼计划"发射的首颗对地观测卫星,其搭载的C波段SAR传感器有效地延续了ERS-1/2和ENVISAT ASAR对地观测任务。简要介绍了Sentinel-1A卫星的特点和轨道参数,并与ERS-1/2和ENVISAT ASAR进行了对比。详细介绍了Sentinel-1A的成像模式(SM,IW,EW,WV)以及每种模式下数据产品(Level-0,Level-1,Level-2)的特征。最后分析了Sentinel-1A数据在不同领域的实际应用,为其在对地观测中的广泛应用提供了参考。     

空间信息技术支持下的沿海风能资源评价

沿海地区是我国重要的风能资源区,由于近地面风场具有很强的时空变异性,给风能资源定量评价带来了很大困难.空间信息技术的发展为我们提供了新的视角和手段,近年来,利用星载合成孔径雷达(SAR)进行沿海风场信息遥感反演已从试验逐步走向成熟,它以布拉格原理为依据,建立合成孔径雷达后向散射系数与海面风场之间的关系,反演风速、风向等关键参数,并进而对研究区风能资源进行准确的定量评价.本文回顾了本领域国内外研究进展,重点阐述了风场要素反演的基本方法和校验手段,探讨了目前存在的一些问题和改进方法,并对本方法在我国的应用前景作了展望.     

SNB—SAR数据在大范围水稻种植面积调查中的应用：以广东省早稻调查为例

研究了在GSI支持下，Radarsat SNB-SAR数据用于广东省大范围水稻种植面积调查的方法与应用。首先，对SAR数据预处理，包括辐射校正、Frost滤波和几何精校正等；然后对预处理影像的后向散射值进行信息定量判断，结合GIS的辅助分析，剔除不可能是水稻信息的像元；最后对剔除非水稻信息后的影像进行最大似然法的有监分类，获取各区域水稻分布的影像并统计面积。结果表明，该方法对于大范围的水稻种植面积调查具有实用、快速的特点，其精度在平原地区具有较高的可靠性，山区因为地形的复杂性等原因尚需进一步研究以提高精度。     

利用SAR影像区域分割方法提取海洋暗斑特征

在SAR强度影像中,包括海洋溢油在内的许多海洋现象呈现为暗斑。为从诸多暗斑中辨识海洋溢油,需要在SAR影像中提取暗斑的几何和统计分布特征,以此作为进一步分类（辨识）海洋溢油的依据,将基于几何划分技术的区域分割方法应用于SAR影像暗斑特征提取。首先建立高分辨率SAR影像暗斑或然率模型,然后利用最大化期望值和M-H算法实现其几何及统计分布特征参数提取。实验结果表明,该方法不仅可以精准提取暗斑的几何形状,同时还能有效估计其统计分布参数。     

基于TerraSAR-X影像的格陵兰岛海岸水边线提取

海岸线是海洋与陆地的交界线,全球气候变化将引起海岸线的变迁,极地区域拥有最大的冰川,冰川的消融将导致全球海岸线的迅速变迁,因此研究极地海岸线具有重要的科学意义。由于潮汐等影响,卫星影像提取的海洋与陆地的交界线只是海岸水边线,本文以格陵兰岛海岸为实验对象,采用Gamma滤波方法对合成孔径雷达(SAR)数据的相干斑进行预处理,提出了应用支持向量机(SVM)和Canny边缘检测算子的海岸水边线提取方法,基于Terra SARX影像的实验结果表明,本文提取的格陵兰海岸水边线准确率都达60%以上。     

Combined use of field observations and SAR interferometry to study ice dynamics and mass balance in Dronning Maud Land, Antarctica

In the region of the Schirmacheroase (71 °S, 12°E) various geodetic and glaciological research activities have been carried out in the last decade. Several times three geodetic-glaciological traverses were undertaken to study ice velocity, accumulation and ablation, and ice surface height changes. Repeated ground surveys show a significant decrease in surface heights by about 15 cm/y for a large blue-ice area. This paper presents the first interferometrically derived ice velocity field of the inland ice close to the Schirmacheroase. The interferometric analysis of the synthetic aperture radar (SAR) data is performed in combination with ground-based information. Since only ERS-1&2 tandem mission image couples are available for this region a digital elevation model (DEM) is used to remove the effect of topography. Ice velocities up to 100 m/y are proved interferometrically for this part of the inland ice.     

基于G0分布的SAR图像水边线提取方法

为了更加精准地从合成孔径雷达（SAR）图像中提取水边线,提出基于G0分布的SAR图像水边线提取方法。首先,将SAR图像域划分为大小相等的子块,并假设每个子块内像素强度服从独立同一的G0分布;利用矩估计方法得到对应每个子块的粗糙度和散射性参数;根据设定的参数阈值,可划分出粗略的水域,并确定该区域的几何中心;以该几何中心为圆心,向四周做射线,保留经过陆地区域的射线;利用似然函数确定每条射线上的水-陆分界点,依次连接分界点,进而实现SAR图像水边线提取。采用本文方法,分别对模拟和真实SAR图像进行水边线提取实验。定性和定量结果表明：采用基于G0分布的SAR图像水边线提取方法能够有效地克服斑点噪声的影响。     

High-resolution mean sea surface computed with altimeter data of Ers-1 (geodetic mission) and topex-poseidon

The remote-sensing satellite ERS-1, launched in 1991 to study the Earth's environment, was placed on a geodetic (168-day repeat) orbit between 1994 April and 1995 March to map, through altimetric measurements, the gravity field over the whole oceanic domain with a resolution of 8 km at the equator in both along-track and cross-track directions. We have analysed the precise altimeter data of the geodetic mission, and, by also using one year of Topex-Poseidon altimeter data, we have computed a global high-resolution mean sea surface. The various steps involved in pre-processing the ERS-1 data consisted of correcting the data for environmental factors, editing, and reducing, through crossover analyses, the radial orbit error, which directly affects sea-surface height measurements. For this purpose, we adjusted sinusoids at 1 and 2 cycle rev⁻¹ along the ERS-1 profiles in order to minimize crossover differences between ERS-1 and yearly averaged Topex-Poseidon profiles. In effect, the orbit of Topex-Poseidon is very accurately determined (within 2–3 cm for the radial component), so Topex-Poseidon altimeter profiles can serve as a reference to reduce the ERS-1 radial orbit error. The ERS-1 residual orbit error was further reduced through a second crossover analysis between all ascending and descending profiles of the geodetic mission. The along-track ERS-1 and Topex-Poseidon data were then interpolated over the whole oceanic domain on a regular grid of 1/16°× 1/16° size. The mapping of the gridded sea-surface heights reveals the very fine structure of the marine geoid, up until now unknown at a global scale. This new data set will be most useful for marine geophysical and tectonic investigations.     

Geomorphological observations and related natural hazards using merged remotely sensed data: a case study in the Corinthos area (NE Peloponnese, S. Greece)

Natural hazards are mostly related to the activation of combined geomorphological and geological processes that control landform development. The study area is located in the NE part of Peloponnese (Corinthos prefecture). It is a typical agricultural area with intense relief, the result of active tectonics and important human intervention. This study demonstrates the benefits from the synergism of SAR data (ERS-2) and optical data (SPOT2-XS) in order to highlight the possible natural-hazardprone areas. These data give different and complementary information since the radar signal depends mostly on topography, surface roughness and soil moisture, whereas the visible/infrared channels provide spectral information mostly on vegetation and land use/cover. The application presented here was focused on the enhancement of the high erosion risk areas, the improvement of the terrain interpretation, the mapping and highlighting of the landform morphology, and a more accurate determination of the main factors that control the flooding risk of Corinthos town.