黑体辐射定律遥感教学改革设计与实践

普朗克黑体辐射定律是遥感类课程教学的重点和难点,本文以定律分析为核心,从数值模拟大气层顶太阳光谱辐照度曲线、卫星传感器光谱响应函数卷积计算、地物行星反射率计算及地表温度反演4个方面入手,对黑体辐射定律理论教学和实践教学内容进行优化设计和教学实现。实践证明,该教学改革不仅可以使学生更容易理解和掌握黑体辐射定律揭示的基本规律,而且以此为基础,能够使学生通过实践加深对地物两大特性(反射特性和热辐射特性)的理解,提高学生对遥感类课程的兴趣。     

中国区域植树造林对地表温度的影响

近些年随着中国植树造林计划的持续进行,植被覆盖不断增长,进而影响中国地表环境。地表温度是表征地表物理过程的重要参数,是地表—大气能量交换中的驱动因子,广泛应用于气候、水文、生态及气象等研究中,是众多基础学科研究的关键参数之一。为了分析植树造林战略对局地和区域尺度的影响,以指导相应政策的制定,本文采用IBM（Intrinsic Biophysical Mechanism）方法研究了中国区域植树造林对地表温度的影响,并讨论了辐射效应与非辐射效应以及不同林地类型对地表温度的影响。结果表明：（1）植树造林对地表温度的影响在高纬度地区的寒冷季节表现为增温作用,而在温暖季节各纬度均表现为降温作用。（2）寒冷季节高纬度地区植树造林对地表温度的辐射效应较为强烈,而在其他季节各纬度植树造林对地表温度的非辐射效应占主导作用,辐射效应较为微弱。（3）开阔地转为林地时,不同林地类型对地表温度有不同的影响特征。开阔地转为落叶阔叶林时对地表温度的影响与植树造林对地表温度的总体影响变化具有相似特征,表现为在寒冷季节高纬度地区为增温作用,在低纬度地区均表现为降温作用,开阔地转为常绿针叶林、常绿阔叶林时对地表温度的影响均表现为降温作用。     

《遥感概论实验》课程教学改革与实践

本文结合"遥感概论实验"课程的具体实践,以突出地物反射特性、地物热辐射特性和后向散射特性三条主线为出发点,基于互联网免费卫星遥感数据,建设遥感教学资源数据库,并科学构建实践教学内容体系,开展以项目教学为引导的遥感课堂教学方法和新的考核方式改革等手段,促进学生创新思维和综合运用遥感能力的培养,提高遥感实践课程的教学质量。     

高光谱红外传感器在轨光谱定标

高光谱红外传感器高精度在轨光谱定标是红外遥感定量反演及应用的重要前提。本文针对大气红外探测仪AIRS（Atmospheric Infrared Sounder）的观测数据,分析传感器等效入瞳亮温与大气透过率光谱中的吸收线特征,基于NODD和包络线去除的光谱归一化处理,融合多种光谱匹配算法构建非线性代价函数,提出了一种无需地表实测数据支持的高光谱红外传感器光谱定标方法。与JPL官方定标结果相比,中心频率定标精度优于0.0154 cm^-1,中心频率及半峰全宽的偏移量分别在±0.02 cm^-1及±0.1 cm^-1以内,相对偏移量分别在0.2%—1.9%与0.5%—12.0%。最后,本文详细分析了大气上行辐射、下垫面类型及空间采样点数量对定标算法的影响。     

ENDSI增强型雪指数提取积雪研究

快速、准确、客观地提取积雪覆盖信息,获得积雪覆盖时空分布资料,是资源生态环境变化研究中的基本问题,卫星遥感技术为有效解决这个问题提供了技术支持。归一化差值雪指数(normalized difference snow index,NDSI)法利用积雪在绿光波段(0.53~0.59μm)高反射和短波红外波段(1.57~1.65μm)强吸收特征,可实现遥感自动提取积雪区。以Landsat8 OLI影像为数据源根据积雪的光谱特征,在加入波段B1(0.433~0.453μm)和B2(0.450~0.515μm)特征的基础上,运用提出的增强型雪指数(enhanced normalized difference snow index,ENDSI),从OLI影像上进行积雪自动提取。研究结果表明,对积雪厚度变化ENDSI敏感度强于NDSI;在裸土、薄雪及厚雪区,随着积雪厚度的增加,ENDSI值变化幅度强于NDSI,能有效增大雪与非雪的差异;当ENDSI阈值取0.3时,可以有效区分雪与非雪,提高积雪提取精度。     

Google Earth Engine云平台下的遥感实验教学改革与实践

以Google Earth Engine作为遥感实验教学平台,对遥感实验教学内容和方法进行全面改革,教学实践表明教学改革弥补了桌面平台不足,增强了学生的专业兴趣,提升了学生自主学习、应用开发和创新研究能力.     

地物光谱反射率测量与行星反射率计算联合教学设计与实践

地球表面物体反射特性是遥感科学研究和教学的重要组成部分,本文立足于地物自身的反射特性,从野外光谱反射率测量和卫星遥感数据行星反射率计算两方面,提出星地一体的地物反射特性联合教学模式,为开展遥感类实践教学提供一定的参考和借鉴.实践证明,该教学模式不仅可以使学生更容易理解和掌握地物和行星反射率的基本概念,而且能够进一步加深...     

田块尺度作物辐射温度获取方法对比研究

热像仪的优势在于可以获得组分辐射温度,常用于地面温度同步测量实验中,其数据与植被覆盖度联合还可以得到作物田块尺度的平均辐射温度。以黑河流域进行的星—机—地遥感综合观测试验加密观测——盈科绿洲玉米地的热像仪和手持式红外辐射计温度测量数据为基础对不同采样方式获得的地面辐射温度进行对比。对于热像仪数据:①采用阈值法对热像仪影像中的玉米和土壤背景两组分进行分离,获得了各自辐射温度的平均值;②利用LAB彩色变换法处理同步拍摄的真彩色照片,获得每块玉米样地的植被覆盖度;③最终结合组分温度和植被覆盖度求得地块平均的辐射温度。经过实验对比发现,由热红外图像计算获得的地面平均辐射温度与手持式红外辐射计垂直垄或顺垄条带采样获得的地面平均辐射温度差值较小,基本在±1℃以内,而3种测量方式的最大值、最小值相差较多。还模拟了几种常见尺度下利用手持式红外辐射计进行随机采样时,其采样平均值以不同的置信度处于真实温度±0.5℃之间所对应的采样次数。分析表明,基于点测量的采样方案难以仅利用1~2台手持式红外辐射计实现对田块或更大尺度平均辐射温度的准确测量,高时空采样频率是保障地面辐射温度测量精度的前提,与遥感像元尺度相匹配的地面真实性检验需要...     

FY-3D MERSI-II地表温度遥感反演与验证

地表温度是是决定地表辐射能量收支的重要变量,在岩石圈、水圈、生物圈和大气圈的能量平衡和水量平衡研究中起着重要作用。利用热红外遥感技术可实现区域和全球尺度地表温度的快速获取,其受到了研究者的广泛关注。目前,FY-3D是国内光谱分辨率最高的对地观测卫星,极大的提高了对地观测能力,其搭载的中分辨率光谱成像仪（MERSI-II）经过大幅升级改进,性能有了显著提升,热红外数据的空间分辨率达到了250 m。本文使用大气辐射传输模型MODTRAN 5模拟了MERSI-II传感器热红外通道星上观测数据。在此基础上,构建了通用劈窗地表温度反演模型,结合ASTER GED全球地表发射率产品以及MERSI-II自身大气水汽反演算法,发展了地表温度遥感反演方法。最后,利用2019-08内蒙古乌海沙漠地区及美国SURFRAD多个站点的实测地表温度数据对本文提出的方法进行了验证。研究结果表明,相较地表实测数据,构建的劈窗算法反演的地表温度RMSE在1.6—2.6 K,反演精度达到了预期目标,还具有较高的空间分辨率,可以用于业务化的地表温度的反演,同时也说明其辐射定标精度有了一定保证,有效满足了区域和全球尺度地表温度遥感监测应用需求。     

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。