对地观测高光谱激光雷达发展及展望

对目标空间三维—光谱信息的高分辨一体化获取与应用,是对地观测技术发展的前沿科学问题。结合高光谱成像与激光雷达测距的技术优势,对地观测多光谱/高光谱激光雷达遥感技术手段应运而生,并成为遥感技术未来发展的重要方向。本文分3个阶段详细回顾了对地观测高光谱激光雷达系统的发展历程,并针对其独有数据类型阐述了数据处理研究方面的探索研究。最后,重点分析了高光谱激光雷达在测绘领域、农林业领域的重大应用潜力,展望了未来对地观测高光谱激光雷达发展面临的机遇和挑战。     

小光斑激光雷达全波形数据递进分解与相对辐射校正

小光斑全波形激光雷达作为新一代对地观测主动光学遥感技术,近年来得到了广泛关注与应用.波形数据分解与辐射校正是波形数据处理的重要环节,它直接影响着信息提取和波形数据进一步应用.本文以高斯混合模型为数学基础,采用逐级递进分解的策略,建立小光斑激光雷达波形数据的高斯分解方法;考虑激光雷达系统获取数据过程中激光初始发射脉冲和不同观测角度大气程辐射的差异,在高斯拟合模型的基础上,建立波形数据的相对辐射校正模型.采用小光斑激光雷达波形数据对提出的递进高斯分解与相对辐射校正方法进行验证,结果表明递进分解能够准确的确定波形数据峰值个数、位置与宽度,在波形分解基础上进行的相对辐射校正能够提高相同地物波形数据的相似性.     

基于中性集对北川羌族自治县新城人工建设用地的识别

人工建设用地(包括建筑物、道路、广场等社会服务设施)的识别一直是用来监测地区发展速度的一个有效途径。针对目前在人工建设用地识别领域中对在建建筑物的忽视问题,利用中性集、均值漂移以及绿度因子等概念将在建建设用地信息进行增强,进而将其成功识别出来。实验证明,该方法对高分辨率遥感影像的人工建设用地识别是可行的。通过分析2009—2013年期间北川新城的建设工地面积及分布的变化情况可以看出,北川新城在2010—2013年期间完工面积占2009—2010年新建工程总面积的98.17%,在北川新城拓展区又新建0.6 km2的工程,施工迅速,为受灾居民提供了良好的居住和生活保障。     

基于MODIS数据的2002～2006年中国陆地NPP分析

对2002～2006年MODIS数据进行处理,统计得出5 a间全国年均陆地植被净初级生产力(NPP)为1.5 PgC;5 a全国NPP组成分析显示,NPP绝大部分集中在0～300 gC/m2区间,所占比例约为70%～85%;全国大部分地区年NPP呈现出减少的趋势,受城市扩张、新增工业用地等人类活动影响显著。     

“一带一路”区域可持续发展生态环境遥感监测

2013年9月和10月,习近平主席在出访中亚和东南亚国家期间,先后提出了共建"丝绸之路经济带"和"21世纪海上丝绸之路"(简称"一带一路")的重大倡议。要全面保护"一带一路"区域生态环境,实现2030年可持续发展目标,是一个具有挑战性的问题。遥感技术对生态环境监测与评价发挥着十分重要的作用。本研究利用多尺度、多源遥感数据,对2015年"一带一路"区域的生态环境状况进行监测和分析,旨在提供可持续发展目标生态环境遥感监测的本底。本文选取了几个重要的生态环境方面开展监测与分析,主要包括宏观生态系统结构和植被状况、太阳能资源分布、水资源平衡、主要生态环境限制因素对经济走廊建设的影响、主要城市生态环境质量等。监测区域覆盖亚洲、非洲、欧洲和大洋洲的陆上区域。研究结果为生态环境评价与保护提供了有效的决策依据,有助于"一带一路"建设积极推进。     

亚洲大洋洲区域综合地球观测系统计划进展

亚洲大洋洲区域综合地球观测系统是为实现国际地球观测组织总体战略目标而设立的区域地球观测合作计划,旨在面向亚大区域国家对地球观测技术的应用需求,保障亚大区域地球观测空间信息的精准获取与主动服务,增强地球观测技术支撑区域可持续发展的综合能力。该计划由地球观测组织亚大区域成员国共同提出,并对亚大地区的所有国家和参与组织开放。通过国际地球观测组织亚大区域政府间合作机制,在国家、区域和全球层面建立有效的合作框架,积极协调区域内的地球观测资源设施的互联互通、技术合作与共享服务,促进亚大区域国家在社会经济关键领域的应用,共同应对可持续发展、全球变化和重大灾害的挑战。     

基于经验模型的Hyperion数据植被叶绿素含量反演

对于反演植被叶绿素含量而言,基于Hyperion等高光谱传感器数据、利用经验方法建模是一种快速准确的方法。利用多种植被的实测数据以及Hyperion模拟数据,分析植被反射率及其变化形式与叶绿素含量的相关性,并进一步针对红边参数、植被指数等分析植被反射率与叶绿素含量的关系,选取最准确的经验建模方法。经过对比,改进的简单比值指数(modified simple ratio,MSR)与叶绿素含量相关性最高,其回归模型能比较准确地反演出叶绿素含量。通过Hyperion图像、利用MSR指数与实测叶绿素含量得到回归模型,建立区域叶绿素含量分布图;并对张掖地区植被叶绿素含量进行了反演,反演结果具有较高精度,相对误差低于5%。     

用模糊ARTMAP算法对CBERS-2数据进行分类

用模糊ARTMAP（fuzzy adaptive resonance theorymap）神经网络算法对CBERS-2数据进行了分类实践。首先介绍了模糊ARTMAP神经网络的算法原理和具体训练分类过程；然后用2004年9月新疆石河子地区的影像数据进行土地利用分类试验，并将分类结果与基于统计的最大似然法（MLC）、反向传播神经网络（BP）的分类结果作比较，总分类精度比MLC和BP算法分别提高9．9％和4．6％。结果表明，模糊ARTMAP对试验区CBERS-2影像上的裸地识别能力很强，对高分辨率的CBERS-2影像可获得很好的分类结果。     

MODIS 1B影像几何纠正方法研究及软件实现

MODIS影像是一种新型和重要的数据。对MODIS 1B影像几何畸变原因进行了深入分析，选择了一种合适的纠正方法。对于1km分辨率MODIS 1B影像，直接采用1km分辨率的空间坐标进行几何纠正；对于250m和500m分辨率的MODIS 1B影像，先用三次样条曲线对坐标进行插值生成同分辨率的坐标，然后利用坐标插值结果对其进行几何纠正。由于MODIS影像在空问分布上的特殊性，采用前向和后向映射相结合的方式确定纠正后某一像素点在原始影像中的位置。根据该位置的条带重叠度，可以确定参与计算像素个数、搜索窗口的大小以及窗口的精确位置；采用归一化反距离加权插值法计算纠正后像素点的属性值。上述优化算法不仅保证了纠正后影像的质量，而且提高了数据处理速度。作者在Visual C 6．0环境下开发实现了上述算法。从坐标插值和几何纠正结果分析，无论是数据处理速度还是纠正后的影像质量和精度均达到要求。