机载多角度热红外图像的相关分析与自动配准

为了从一系列多角度遥感图像中提取同一目标的方向信息,首先需要进行图像的几何配准与校正.在进行热红外多角度遥感图像相关分析的基础上,提出一个适合于机载多角热红外图像自动配准与几何校正的方案,结果表明自动配准精度优于1个像元,满足热红外多角度信息提取的需要.     

红外遥感技术的进展与展望

本文通过对机载和星载典型红外遥感器的技术性能、特点和主要应用以及成像光谱仪的叙述,概述了红外遥感技术的发展现状,展望了90年代红外遥感技术(特别是红外成像技术)在资源调查、环境监测、大气和海洋观测、地球辐射测量和天文观测以及军事等方面的应用前景,介绍了未来红外遥感技术的科学前沿及航天飞机和空间站实验计划,并提出了我国可能建立的红外遥感应用系统工程和研究方向。     

高光谱热红外遥感：现状与展望

高光谱热红外数据中蕴含着丰富的长波光谱信息,可以更精细的揭示地气耦合过程导致的辐射变化,反映热红外谱段特有的地物诊断特征,同时高光谱特性也可以为热红外关键特征参数的病态反演问题提供更合理的假设和约束条件,具有重要的研究价值和应用前景。高光谱热红外遥感技术自诞生起,在吸纳多光谱热红外遥感技术的基础上迅速发展,成为热红外遥感领域的重要研究方向和突破点。然而,当前高光谱热红外遥感存在着可用数据不足,处理方法传统,反演精度有限,应用难以有效实施等问题。为进一步明晰高光谱热红外遥感的研究进展和现存挑战,本文在高光谱热红外相关文献深入分析的基础上,梳理了高光谱热红外研究的发展脉络和热点,介绍了现有国内外主要的高光谱热红外传感器,分析了高光谱大气效应校正、地表温度和发射率分离以及地气关键特征参数一体化反演的现状和问题,总结了相关典型行业应用,展望了高光谱热红外的发展方向,以期为未来高光谱热红外研究工作的开展提供借鉴和帮助。     

城市三维遥感信息的快速获取与数据处理

三维遥感信息的快速获取和处理一直是遥感对地观测的目标之一。机载三维成像仪就是能够准实时地获取地面三维遥感信息的技术系统。在国家 86 3计划的支持下 ,经过原理样机和实验样机的研制及飞行实验 ,表明三维成像仪已经完全可以快速同步获取地面目标的地学编码图像和数字地面模型 (DEM) ,效率要比常规技术高很多。2 0 0 0年 10月我们利用机载三维成像仪在北京中关村科技园区进行了三维遥感飞行试验 ,获取了原始数据 ,经过数据的检查和规格化同步 ,用开发的三维遥感信息处理软件进行了快速处理 ,最终生成了测区的 DEM和地学编码图像 ,最终得到中关村地区的建筑物三维信息     

机载高光谱热红外数据的地表温度和发射率反演与应用

机载高分辨率遥感是高分对地观测的重要部分,其中高分辨率高光谱热红外数据的光谱发射率可以用于矿物识别,是对可见光遥感地物识别的有效补充。机载高光谱热红外传感器TASI（Thermal Airborne Hyperspectral Imager）在8—11.5 μm范围内设置了32个波段,在国内外常被用于地表热辐射信息、矿产资源探测等领域。本文利用2018-10在新疆富蕴县研究区的TASI航空飞行数据,首先基于再分析大气廓线NCEP数据与MODTRAN实现了TASI高光谱热红外数据的大气校正,并在基础上发展了温度与发射率分离方法TES（Temperature and Emissivity Separation method）反演研究区地表温度与发射率,采用多波段热辐射计CE312测量的地面发射率对反演结果进行了有效验证,结果表明波长大于9.6 μm的波段的发射率误差约为0.01。最后,结合反演的TASI发射率光谱曲线,采用光谱角度匹配方法提取了研究区高岭石的空间分布。研究工作涉及的相关算法与应用成果可为星载高分辨率热红外载荷数据的应用提供了相关参考。     

多角度光学定量遥感

随着遥感技术的发展,出现了从两个或两个以上的方向对同一目标进行观测的方式,即多角度遥感。多角度遥感有助于提高植被生物物理参数的反演精度,可为生态环境和气候变化研究提供更好的数据支持。本文围绕多角度光学遥感,总结了多角度遥感的发展、特点与优势,回顾了相关概念,系统总结了从地面到航空、航天的多角度观测手段,以及辐射传输模型、几何光学模型、混合模型、计算机模拟模型等多角度遥感模型的发展。在此基础上,梳理了多角度遥感在反照率、植被参数、气溶胶反演及冰冻圈遥感中的应用。最后,对多角度光学定量遥感的发展趋势及研究方向进行了展望。与单一角度遥感相比,多角度遥感提供了角度维信息,提高了遥感对地球表层参数的获取能力。随着星机地不同平台的多角度遥感观测手段越来越丰富,未来多角度遥感的主要研究方向集中在发展复杂地表多角度反射/辐射模型,增强多角度遥感数据预处理能力和提高多源数据综合应用能力等方面。     

机载光学全谱段遥感林火监测

森林火灾是一种危害极大的自然灾害，是森林扰动的主要类型之一，直接影响森林生态系统结构、碳循环甚至全球气候的变化。近年来，航空平台和传感器的技术进步有效地提升了机载遥感系统探测和监测森林火灾的能力，推动了机载遥感在森林可燃物调查及载量评估、火险测报预测、火场态势及火情监测、灾害损失评估以及火烧迹地生态修复治理等方面的应用。本文首先介绍了中国林业科学研究院机载光学全谱段遥感系统CAF-LiTCHy（Chinese Academy of Forestry’s LiDAR，Thermal，CCD and Hyperspectral airborne observation system），描述了激光雷达扫描仪、热红外相机、CCD相机和高光谱传感器等传感器的参数；然后，阐明了集成方案和观测数据的处理方法；最后，以四川省西昌市“3.30森林火灾”作为该系统火后灾情遥感调查和灾情评估应用示例，综合多传感器数据特征，进行森林火烧程度评价，分析该系统采集的正射影像、冠层高度模型、高光谱影像、热红外影像在森林火灾监测评价中的潜力。研究结果表明CAF-LiTCHy机载遥感观测系统能有效获取森林火灾的灾情信息、火场及火环境参数，可为预防、预报预警、扑救指挥、灾害评估和生态修复提供支持。     

高光谱成像仪发展简况

高光谱遥感由于"图谱合一"的技术特点,能够提供更加丰富的对地观测信息,是一种较为先进的探测技术,目前已应用到地球科学的各个方面.本文首先介绍了高光谱成像仪的成像特点,进而从航空高光谱和航天高光谱两个角度分别介绍了成像仪的工程应用概况.最后,根据近几年国内外的有关论文及研究报告,综述了国内外高光谱成像仪最新发展态势,重点介绍了天宫一号高光谱成像仪的研制技术情况,与目前国际上的在轨运行的卫星高光谱仪相比,其在空间分辨率、波谱范围和波段数目等成像技术参数上具有相当优势,是我国光谱仪技术发展的里程碑.     

最新的遥感仪器──CASI

轻便机载光谱成像仪(Compact Airborne Spectrographic Imager,缩写为CASI)是新发展 起来的第二代成像光谱仪。CASI工作于400-900nm光谱范围内, 它具有1.8nm的光谱分辨率和能形 成横向为578个像元的图像。CASI是一种运用灵活而轻便的遥感仪器, 它既可用于实验室, 也可 用于野外工作。 本文简要地介绍CASI的基本结构和工作方式, 以及它的独特的性能。     

利用AMTIS数据反演植被和土壤温度

遥感陆面温度 (LST)是目前遥感界面临的重要课题 ,组分温度反演则为LST反演的主攻目标。如果混合像元组分间的温度及发射率存在明显差别 ,就可以从多角度热辐射亮度变化中分离出组分温度的信息。在热辐射矩阵模型的基础上 ,讨论了确定可反演参数和反演组分温度的方法 ,并以AMTIS多角度热红外图像为数据源 ,在进行几何和大气纠正后 ,尝试利用矩阵反演方法分解混合像元中的植被和土壤温度。误差分析表明土壤温度反演结果较好 ,但植被温度的反演精度不高     

热红外图像钾盐异常信息解释

应用不同类型和不同时相的热红外遥感图像,对罗布泊盐湖区内几种主要地物和钾盐异常区的热信息特征进行了分析、提取,探讨了盐湖区内热场变化及其意义,解释了热红外影像表征钾盐异常信息的机理,进而提出了钾盐异常信息的成因模式,认为热红外遥感技术是寻找现代盐湖钾盐异常的一种新方法     

一种多角度观测系统几何精度的评估方法

多角度观测系统用于地面遥感实验中测量地物的双向反射特性。配合高光谱分辨率遥感卫星影像,可以反演得到地物的三维结构信息。多角度观测系统的几何精度直接影响到观测地物的范围及采集数据的准确性。对其进行评估,不仅为实验人员选择实验设备提供精度参数,而且有助于实验人员确定观测范围。以激光脚点最小包络圆半径作为评估参数,提供了一种评估多角度观测系统几何精度的方法;对自主研发的多角度观测系统的几何精度进行了计算与评估。对不同光谱仪视场下的理论观测范围与考虑系统几何精度后的实际观测范围进行了计算,并给出了参考。     

基于机载三维成像仪快速获取数字地面模型

机载三维成像仪是集成GPS、姿态测量装置、激光测距仪和光谱成像仪的新型航空遥感系统，它能同步获取地面目标的定位、定性数据。本文简要介绍了机载三维成像仪系统，在计算出扫描激光测距点三维坐标的基础上，着重分析了DTM快速生成算法，包括DTM的快速内插和航带间的自动无缝拼接。     

利用3维成像仪快速生成遥感地学编码图像

机载３维成像仪是集成了ＧＰＳ、姿态测量装置、扫描激光测距仪和扫描光谱成像仪的 一代航空遥感系统,它能利用飞行所获取的原始数据直接生成数字正射影像图,而无需任何地面控制点,本文首先简要介绍了机载３维成像仪系统的基本原理,然后在计算出扫描激光要样点３维坐标的基础上,着重分析了快速生成遥感地学编码影像的算法,包括利用激光测路点坐标精确纠正原始图像,图像的灰度快速内插和各航带间的全自动无终拼接等算法,经过试验研究,该方法切实可行,可以满足种种上实时,准实时的遥感应用要求。     

对于定量热红外遥感的一些思考

作者根据在热红外遥感工作中的长期实践经验,介绍了热红外遥感的现状,特别指出了定量反演地表温度的难点---地物比辐射率的测定和区域范围内的比辐射率估算。文中提出了定量热红外遥感研究中常见的一些问题。最后,讨论了定量热红外遥感的未来发展趋势和目前现实工作的对策,旨在抛砖引玉,以求得热红外定量遥感的发展。     

热红外遥感器温度灵敏度提升手段简析

热红外遥感器主要使用遥感手段感应地物热红外辐射信息,可用于识别地物和反演地表温度参数。由于热红外遥感器在夜间的工作工作能力优于可见光,且环境适应性好,已广泛应用于资源调查、生态环境监测、灾害评估以及军事目标探测识别等领域。随着工程应用及科学研究的不断深入,提升热红外遥感器的探测灵敏度需求日益迫切。热红外遥感器的温度灵敏度与遥感器自身收集目标能量的能力和遥感器系统噪声特性相关。其中,遥感器系统噪声由光子噪声（景物辐射和遥感器本体背景辐射共同到达焦平面处的光子的波动）、探测器组件噪声、电路噪声共同组成。在成像谱段、积分时间、探测器及视频电路参数固定的条件下,光学系统降温能够减小其自身背景辐射,降低光子噪声,提升系统的温度灵敏度。本文通过仿真分析量化了光学系统辐射与光路设计、光学系统工作温度以及探测器冷屏设置的关系,并以某热红外遥感器为例验证了光学系统温度对热红外遥感器温度灵敏度的影响。文中的仿真分析方法和验证情况对于热红外遥感器的设计研制有参考意义。     

基于机载多光谱遥感数据的溢油信息提取方法

为研究应用紫外-可见光-近红外-热红外遥感数据识别海上溢油的方法,利用机载多光谱溢油监测设备获取了舟山海域多光谱遥感数据,并利用野外地物光谱仪获取了水体和油膜的反射光谱。通过提取并分析机载多光谱遥感图像上多目标的影像特征和光谱响应特征,利用决策树分类法对海上油膜相对厚度的分布进行分类和制图。研究表明,基于机载多光谱遥感数据的溢油信息提取方法总体分类精度达93.7%,能够准确区分薄油膜和厚油膜,可有效提取海洋溢油污染信息,完全能够满足海洋溢油污染遥感监测需求。     

热红外目标的多标度分形识别模型

利用机载热红外成像光谱仪（TASI）获取的热红外图像,进行了温度与比辐射率分离,然后采用多标度分形模型进行阈值分割,建立了一种新的热红外影像目标探测方法。实验结果表明,温度的空间分布具有多标度分形特征,即对lgL（r）与lgr进行分段拟合。利用多标度分形模型提取的温度阈值进行城市热红外影像的精细目标识别,并成功提取了建筑物目标。     

核电站近岸温度场航空热红外遥感测量数据处理研究

核电站运行过程中需要向附近海域排放大量的冷却水,冷却水是否影响周边环境及核电站的运行,温排水数学模拟和物理模拟验证都需要获取不同季节和潮汐状况下的核电站附近区域海面温度场分布特征,而航空热红外遥感技术可以获取高精度海面温度数据。对核电站近岸温度场航空热红外遥感测量数据的处理方法进行了研究,为核电温排水遥感测量提供可以借鉴的方法和思路。     

利用ASTER热红外遥感数据开展岩石化学成分填图的初步研究

ASTER遥感成像仪的发射提供了廉价的多光谱热红外数据,是热红外遥感数据的一个重要来源。ASU热红外光谱库提供了多种矿物的热红外发射率波谱的同时,还提供了矿物的化学成分即氧化物含量的分析结果。把ASU波谱库的矿物波谱重采样至ASTER各热红外波段,对矿物的波谱进行波段比值处理,与各矿物成分进行相关分析,选择波段比值与各氧化物含量最大相关系数,进行对数模拟,从而可以确定出发射率光谱与化学成分的数值关系。本文分别对SiO2,MgO,Al2O3,CaO,K2O,Na2O进行了数值分析及公式模拟。统计是根据各矿物做出的,模拟公式同样适用于岩石,进而可以在遥感热红外数据中得以应用。在四川省西范坪矿区利用模拟公式对SiO2,Na2O,K2O三种氧化物进行了岩石填图,在野外大部分得到了证实;利用SiO2进行了硅化蚀变带填图,在异常带内发现了砂岩型铜矿化。