利用EDS／MODIS交叉定标FY1D／VIRR可见光-近红外通道

以EOS/MODIS的星上定标结果为标准,采用交叉定标方法标定FY1D/VIRR的可见光-近红外通道。先获得两个传感器的配对通道,然后利用6S模式计算出他们的匹配因子,根据EOS/MODIS的观测敦煌辐射校正场扫描计数值和星上定标结果以及它和FY1D/VIRR的匹配因子计算出FY1D/VIRR同时观测敦煌辐射校正场时的表观辐亮度和表观反射率,最后将得到的表观辐亮度和表观反射率与FY1D/VIRR观测敦煌辐射校正场的计数值进行比较,就得到了FY1D/VIRR通道的绝对定标系数。将本次定标结果与敦煌场地定标试验的定标结果比较,定标结果一致性较好,并可用于对发射前定标偏差进行校正。     

基于准不变目标物的天绘一号多光谱数据交叉定标

为拓展天绘一号多光谱数据定量化应用,本文采用基于准不变反射率目标物的交叉定标法,以HJ1ACCD2作为参考传感器,对天绘一号多光谱数据进行交叉定标处理。首先利用大气辐射传输模型(MODTRAN)对已知辐射定标系数的HJ1A-CCD2数据进行反射率反演,计算待定标数据相同准不变目标物的辐亮度,建立待定标数据辐亮度与DN值之间的线性关系得到辐射定标系数,并利用MODTRAN对天绘一号多光谱数据进行大气校正。对比准不变目标物光谱曲线,水体在红、近红外波段差异较大,裸露地和建筑物屋顶在4个波段吻合较好。误差分析结果表明除蓝波段外,准不变目标物在其他几个波段的相对误差均小于5%。     

TM传感器辐射定标参数精度分析

以2007年4月26日北京地区TM图像为例,对美国地质调查局(USGS)和中国遥感卫星地面站(RSGS)提供的传感器辐射定标参数进行精度评价。首先,根据不同来源的辐射定标参数,采用对应的定标系数计算公式得到相应的定标系数,采用不同的定标系数分别对DN值进行反演,得到不同辐射定标参数下的表观辐亮度数据;然后,将两种表观辐亮度反演结果输入FLAASH大气校正模型,反演图像获取时的气象视距和地表反射率;最后,通过同步气溶胶观测数据和高分辨率遥感影像对所反演的气象视距和地表反射率分类精度进行评价,得到传感器定标参数精度评价结果。研究表明:USGS提供的辐射定标参数能更为精确地反映TM传感器的辐射特征。     

基于Landsat影像的NDVI与RVI反演结果实验与分析

为研究归一化植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI)的特点,选取德阳市旌阳区作为实验区,以2007年、2014年和2018年的Landsat影像为数据源,反演得到实验区NDVI和RVI的分布状况.结果表明,二者均能较客观地反映地表植被覆盖的整体情况;通过剖面分析发现,当NDVI值在0.5左右时,RVI反映的地表植被覆盖状况变化非常显著,当NDVI值在0.2左右时,部分RVI反映的地表植被覆盖状况与实际存在一定的差异,个别低植被覆盖区域RVI值在1附近.     

不同传感器的模拟植被指数对水稻叶面积指数的估测精度和敏感性分析

本研究利用水稻冠层高光谱数据,模拟NOAA-AVHRR,Terra-MODIS和Landsat-TM的可见光波段反射率数据,计算各传感器的多种植被指数(NDVI,RVI,EVI,GNDVI,GRVI和Red-edge RVI),比较植被指数模型对水稻LAI的估测精度,分析不同植被指数对LAI变化的敏感性.相对于红波段植被指数,红边比值植被指数(Red-edge RVI)和绿波段指数GRVI与LAI有更好的线性相关关系,而GNDVI和LAI呈现更好的对数相关关系.MODIS的Red-edge RVI指数不仅模型拟合的精度最高,还有独立数据验证的估测精度也最高,而且它的验证精度较拟合精度下降幅度最小;其次是绿波段构建的GNDVI和GRVI植被指数的估测精度,再次是NDVI和EVI的估测精度,而RVI的估测精度最差.敏感性分析发现,13个植被指数对水稻LAI的估测能力都随着LAI的增加而下降,但归一化类植被指数和比值类植被指数对LAI变化反应的差异明显,归一化类植被指数在LAI较低时(LAI<1.5)对LAI变化的反应开始非常敏感,但迅速下降,而比值类植被指数在LAI较低时,明显小于归一化类植被指数,之后随着LAI的增大(LAI>1.5)比值类植被指数对LAI的变化敏感性,则明显高于归一化类植被指数.Red-edge RVI和绿波段指数GRVI和LAI不仅表现了很好的线性相关关系,而且在LAI大于2.9左右保持较高的敏感性.     

CBERS-02 CCD和SPOT-4 HRVIR1两个传感器的敦煌场地在轨绝对辐射定标及对比分析

中国资源卫星应用中心于2005年8月，利用敦煌场地分别对CBERS-02CCD和SPOT-4 HRVIR1两个传感器进行在轨绝对辐射定标。本文对此次地面同步测量数据进行了处理分析，基于反射率法计算出了CBERS-02CCD和SPOT-4HRVIR1两个传感器各波段的定标系数。其中，SPOT-4HRVIR1的定标结果与法国官方8月份提供的定标系数相比，差异在6％内，满足法方对绝对辐射定标精度的要求。此外，应用定标系数分别将两个传感器的图像数据反演成地表反射率图像，对它们进行了对比分析。     

最小反射率法的资源三号影像大气校正

针对目前资源三号卫星数据缺少短波红外波段难以采用暗目标方法进行地表反射率反演的问题,该文提出一种基于最小反射率法获取大气参数结合6S辐射传射模型建立查找表进行大气校正的方法,并从校正前后影像值与地面实测反射率数据对比和归一化植被指数(NDVI)两个方面对校正效果进行了探讨。结果表明:①与5%、20%、40%、60%靶标的实测值对比,地表反射率值比表观反射率值更加接近靶标的真实测量值,反演的地表反射率与实测值绝对误差最大值为11.83%,最小值为0.21%,大气校正效果非常明显;②大气校正一方面增大了居民地与裸地的NDVI值,使水体与居民地、裸地易于区分,另一方面增大了植被与其他地物的NDVI差值,突出了植被信息,提高了提取植被的能力。     

AVHRR NDVI和MODIS NDVI一致性评估

以AVHRR传感器和MODIS传感器为研究对象,以冠层辐射传输模型模拟植被多种状况下的冠层反射率为基础,得到对应于AVHRR和MODIS红光和近红外波段的反射率,计算并比较这两种传感器提取的NDVI结果。研究表明,这种方法从新的角度评估了AVHRR NDVI和MODIS NDVI产品之间的一致性,并提供了对应的校正系数。     

顾及多积分时间特性的GF-4卫星PMS传感器交叉辐射定标

针对GF-4卫星PMS传感器具备5个积分时间的成像特性,提出一种基于辐射区域网平差的交叉辐射定标方法。首先,利用敦煌辐射校正场地区时间序列有效MODIS影像集,构建该区域高精度BRDF模型。其次,考虑BRDF和SBAF校正,从该地区Landsat-8卫星OLI影像和PMS影像中提取辐射控制点。然后,设置DN值和CV限制条件,在凝视成像状态下从不同积分时间PMS影像中提取辐射连接点。最后,利用新建定标模型计算各积分时间状态下的定标系数。验证结果表明,不同积分时间的各波段平均绝对定标精度均优于5.18%,且不同积分时间影像间各波段辐射差异最高降低36.64%。同时,探讨了辐射控制点分布、BRDF、SBAF和辐射连接点筛选条件对定标结果的影响,为进一步优化PMS传感器交叉辐射定标流程提供重要参考。     

SPOT地面场定标与星上定标结果的比较分析

本文研究是在遥感辐射定标场选择的基础。利用６Ｓ大气辐射传输模型进行ＳＰＯＴ遥感数据的定标和地物的光谱反射率反演,即在遥感器飞越辐射定标场上空,在定标场选择若干像元区,测量遥感器对应的各波段地物的光谱反射率和大气光谱参量,并利用大气辐射传输模型给出遥感器人瞳处各光谱带的辐射亮度,最后确定它与遥感器对应输出的数字量化的数量关系,求解定标系数。然后,对相应的研究训练区的遥感数据进行大气辐射校正,进而反演训练区内的地物光谱反射率。最后,通过将反演值与实地测量的地物光谱反射率进行对比分析,来估算定标不确定度,并比较说明两种不同方式定标差异及优势和限制。     

MODIS辐照度法定标试验研究

利用内蒙古二连浩特实验场对Terra卫星MODIS传感器开展辐照度基定标方法研究。定标结果表明,辐照度法定标系数和MODIS的星上定标、反射率基法定标系数非常接近,相对差异3.3%,证明辐照度基定标方法正确。定标系数之间的差异说明,漫射辐射与总辐射辐照度比测量的精度对辐照度法结果影响很关键。不同气溶胶模式下得到的结果说明辐照度法可以减小因气溶胶模式的假设产生的误差。     

Monitoring growth of built-up areas in indo-gangetic plain using multi-sensor remote sensing data

This paper provides an approach for rapid and accurate estimation of built-up areas on a per pixel-basis using a integration of two coarse spatial resolution remote sensing data namely DMSP-OLS and MODIS NDVI. The DMSP-OLS data due to its free availability, high temporal resolution and wide swath was used for regional level mapping of built-up areas. However, due to its low radiometric resolution, the built-up areas cannot be estimated accurately from the DMSP-OLS data. In present study, the DMSP-OLS data was combined with MODIS NDVI data to develop an Human Settlement Index (HSI) image, which estimated the fraction of built-up area on a per pixel basis. The resultant HSI image conveys more information than both the individual datasets. These temporal HSI images were then used for monitoring urban growth in Indo-Gangetic plains during the 2001–2007 time period. Thus, the present research can be very useful for regional level monitoring of built-up areas from coarse resolution data within limited time and minimal cost.     

基于CBERS-02卫星数据的参数定量反演算法及软件设计

针对中巴资源(CBERS-02)卫星数据的定量化处理技术进行比较概括的阐述.在中国卫星应用中心已有的产品体系基础上,考虑CBERS卫星多波段摄像机、宽视场成像仪及红外多光谱扫描仪数据定量化的特点,建立了CBERS-02卫星数据定量化产品体系.并对其中的主要定量化过程与产品反演算法进行描述,具体包括CBERS-02数据的场地辐射定量标和交叉辐射定标结果、云监测算法、大气校正算法、地表反射率和反照率以及以此为基础的得到的植被指数等相关定量化产品算法.介绍了定量化处理CBERS-02卫星数据的软件,为CBERS-02数据的应用提供了技术支撑.     

Estimation of regional evapotranspiration over the North China Plain using geostationary satellite data

Data from the first operational Chinese geostationary satellite Fengyun-2C (FY-2C) satellite are applied in combination with Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite products for the assessment of regional evapotranspiration over the North China Plain. The approach is based on the improved triangle method, where the temperature–vegetation index space includes thermal inertia. Two thermal infrared channels from FY-2C are used to estimate surface temperature (Ts) based on a split window algorithm originally proposed for the MSG-SEVIRI sensor. Subsequently the high temporal resolution of FY-2C data is exploited to give the morning rise in Ts. Combined with the 16 days composite MODIS vegetation indices product (MOD13) at a spatial resolution of 5 km, evaporative fraction (EF) is estimated by interpolation in the ΔTs–NDVI triangular-shaped scatter space. Finally, regional actual evapotranspiration (ET) is derived from the evaporative fraction and available energy estimated from MODIS surface albedo products MCD43. Spatial variations of estimated surface variables (Ts, EF and ET) corresponded well to land cover patterns and farmland management practices. Estimated ET and EF also compared well to lysimeter data collected for the period June 2005–September 2007. The improved triangle method was also applied to MODIS products for comparison. Estimates based on FY-2C products proved to provide slightly better results than those based on MODIS products. The consistency of the estimated spatial variation with other spatial data supports the use of FY-2C data for ET estimation using the improved triangle method. Of particular value is the high temporal frequency of image acquisitions from FY-2C which improves the likelihood of obtaining cloud free image acquisitions as compared to polar orbiting sensors like MODIS.     

Fusing MODIS with Landsat 8 data to downscale weekly normalized difference vegetation index estimates for central Great Basin rangelands,USA

Data fused from distinct but complementary satellite sensors mitigate tradeoffs that researchers make when selecting between spatial and temporal resolutions of remotely sensed data. We integrated data from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor aboard the Terra satellite and the Operational Land Imager sensor aboard the Landsat 8 satellite into four regression-tree models and applied those data to a mapping application. This application produced downscaled maps that utilize the 30-m spatial resolution of Landsat in conjunction with daily acquisitions of MODIS normalized difference vegetation index (NDVI) that are composited and temporally smoothed. We produced four weekly, atmospherically corrected, and nearly cloud-free, downscaled 30-m synthetic MODIS NDVI predictions (maps) built from these models. Model results were strong with R² values ranging from 0.74 to 0.85. The correlation coefficients (r ≥ 0.89) were strong for all predictions when compared to corresponding original MODIS NDVI data. Downscaled products incorporated into independently developed sagebrush ecosystem models yielded mixed results. The visual quality of the downscaled 30-m synthetic MODIS NDVI predictions were remarkable when compared to the original 250-m MODIS NDVI. These 30-m maps improve knowledge of dynamic rangeland seasonal processes in the central Great Basin, United States, and provide land managers improved resource maps.     

MODIS NDVI和AVHRR NDVI 对草原植被变化监测差异

以草地作为研究载体,对比分析草原植被AVHRR NDVI和MODIS NDVI两种NDVI序列的年内、年际变化特征,讨论两种NDVI序列对降水量、平均气温和水汽压3种气候因子的响应差异,为合理选择NDVI序列对植被进行监测研究提供参考。结果表明：(1)两种NDVI序列所反映的草原植被年内变化趋势相似,但MODIS NDVI对各类草原的区分度优于AVHRR NDVI;(2)两种NDVI序列所反映的2000年—2003年草原植被年际变化差异明显。较之于MODIS NDVI,AVHRR NDVI变化趋势分类图表现出更强的植被改善趋势,植被改善面积在AVHRR NDVI变化趋势分类图中占94.25%,在MODIS NDVI中为83.33%;两种NDVI变化趋势分类图反映的植被变化趋势吻合度为52.88%。(3)两种NDVI序列与水汽压、降水量相关性差异显著。MODIS NDVI与各站点平均气温的相关系数均大于GIMMS NDVI;而MODIS NDVI与水汽压的相关系数83%(10个站点)小于GIMMS NDVI,与降水量的相关系数67%(8个站点)小于GIMMS NDVI。     

不同时相MODIS L1B数据间定量关系研究

由不同时相和不同传感器所导致的遥感数据非一致性是定量监测地表长期变化所必须面对的一个重要问题。用于消减遥感数据非一致性的归一化辐射校正和传感器交叉定标,多采用统计方法,难以满足定量遥感发展的需求。本文针对MODISL1B光学波段产品数据,推导了不同时相非变像元灰度值(SI)之间的数学表达式,并利用MODIS的可见光-短波红外波段L1B数据对该定量关系进行了验证。研究表明,在可见光-短波红外波段,L1B非变像元在不同时相间的定量关系分为乘性和加性两部分,主要与太阳光照条件、大气状态以及传感器自身等变化因素有关。虽然基于MODIS非变像元时相关系的检验结果与理想状态下的结果存在偏差,但总体趋势仍然较好。     

HJ-1 CCD数据大气校正方法研究

本文开展了HJ-1CCD相机数据大气校正方法的研究工作。基于辐射传输模型构建了不同大气条件下的大气校正系数查找表;大气校正中用到的气溶胶光学厚度数据基于浓密植被区域红蓝波段地表反射率之间的关系反演得到。与对应当天的MODIS地表反射率数据的对比分析表明,本文提出的大气校正方法具有较高的精度。本文还从气溶胶光学厚度的反演精度、大气水汽含量的变化、辐射定标精度、海拔高度等方面对大气校正的不确定性进行了分析。