面向中国洪涝灾害应急监测的无人机空港布局

当前洪涝灾害对社会的经济发展和人民生命财产安全构成严重威胁。无人机机动、灵活,安全性高,可迅捷甚至实时获取灾区影像,对灾情的快速评估和应急救援决策意义重大。遥感无人机在洪涝灾害救援中能够发挥的重要作用已得到广泛共识,但是由于灾害的突发性,缺乏就近部署的资源制约了无人机遥感观测和救援作用的发挥。针对突发灾害,在区域和全国范围内建立起一定的无人机遥感应急体系成为国家面向未来正在考虑的选项。基于此,本研究提出了基于中国科学院的野外台站构建全国无人机遥感观测网的设想。本研究以中国防范洪涝灾害等级分布数据、行政区划数据、中国科学院野外台站分布数据和当前无人机性能数据库为数据源;以行政区划离散并提取的中心点作为需求点,台站作为设施点,不同洪涝等级区域内需要无人机进行应急观测的重要程度作为权重,利用最大覆盖选址模型进行空港选址布局;利用成本-效益曲线确定台站的最佳数量,最终从268个台站中选取出81个作为支撑全国洪涝灾害无人机遥感观测网络的无人机空港。无人机空港布局结果在理论上能够实现对中国绝大数突发洪涝灾害在2 h内初步完成洪涝观测,这对于构建中国空天地一体化的洪涝灾害监测体系具有重要意义。同时,本研究中的方法和成果对于进一步构建行业和综合性的全国无人机遥感观测网也具有一定借鉴和参照意义。     

基于遥感技术的近30年中亚地区主要湖泊变化

在全球气候变暖的背景下,研究中亚干旱半干旱地区主要湖泊的变化不仅对内陆水资源管理和可持续发展有着重要意义,也为进一步研究湖泊变化对气候变化和人类活动的响应提供基础。获取1978年MSS、1989年TM、1998年TM及2010年ETM的同季相4期遥感图像数据,通过人工解译提取中亚地区7个湖泊信息,获得近30 a的湖泊面积变化;利用T/P和Envisat雷达高度计提取1992—2012年的湖泊水位信息;基于湖泊面积和水位的时空变化特征分析了湖泊变化的影响因素。结果表明:近30 a来,由于湖泊类型的不同,除萨雷卡梅什湖外的其他6个湖泊均出现不同程度的面积缩减;其中,平原尾闾湖面积变化最显著,高山封闭湖相对平稳,吞吐湖泊的面积变化相对复杂;湖泊的水位变化模式因流域和湖泊类型而异;高山封闭湖泊受气候的影响较大,而吞吐湖泊受人为因素影响显著。     

玉米作物极化SAR数据模拟

通过重点研究玉米叶子的空间位置、指向角分布,分析玉米作物的结构特点,建立玉米的三维结构模型和场景,发展针对玉米作物的极化合成孔径雷达(synthetic apertureradar,SAR)数据模拟方法。利用该模拟方法和实地获取的玉米参数模拟极化SAR数据,通过与散射计实地测量的多极化、多角度后向散射系数进行对比,表明该模拟方法能够有效的模拟玉米作物的后向散射系数;通过分析模拟极化SAR数据获得的HH-VV、HH-HV、VH-VV之间的相位差,表明该模拟方法能够有效的模拟玉米作物散射的相位信息;通过分析模拟数据的极化响应图和Cloude H-α分类图,从散射类型角度验证了模拟极化SAR数据的有效性。     

基于双频多极化数据的农作物后向散射特性模拟分析及类型识别

以北京昌平地区为研究区域,获取了2007年该试验区C波段ENVISAT/ASAR数据和L波段ALOS/PALSAR数据,并提取了地物的后向散射系数。首先,利用MIMICS模型对该地区的春玉米、夏玉米和果木的后向散射特性进行模拟和分析;然后,将模拟结果同雷达实际观测数据进行对比;最后,利用不同作物之间的后向散射系数数值大小关系,建立分类二叉树,很好地区分了春玉米和夏玉米,总分类精度达86.66%。研究结果表明:双频多极化雷达数据能够提供有利于作物类型识别的多方面信息,对农作物遥感具有较大的优势和潜力。     

Improvement of scattering correction for in situ coastal and inland water absorption measurement using exponential fitting approach

The absorption coefficient of water is an important bio-optical parameter for water optics and water color remote sensing. However, scattering correction is essential to obtain accurate absorption coefficient values in situ using the nine-wavelength absorption and attenuation meter AC9. Establishing the correction always fails in Case 2 water when the correction assumes zero absorption in the near-infrared(NIR) region and underestimates the absorption coefficient in the red region, which affect processes such as semi-analytical remote sensing inversion. In this study, the scattering contribution was evaluated by an exponential fitting approach using AC9 measurements at seven wavelengths(412, 440, 488, 510, 532, 555, and 715 nm) and by applying scattering correction. The correction was applied to representative in situ data of moderately turbid coastal water, highly turbid coastal water, eutrophic inland water, and turbid inland water. The results suggest that the absorption levels in the red and NIR regions are significantly higher than those obtained using standard scattering error correction procedures. Knowledge of the deviation between this method and the commonly used scattering correction methods will facilitate the evaluation of the effect on satellite remote sensing of water constituents and general optical research using different scatteringcorrection methods.     

基于改进蚁群算法的无人机低空公共航路构建方法

日益增加的无人机数量和飞手自由规划航线给航空安全带来极大隐患。构建一个安全、高效的航空飞行环境,可以为无人机活动设立隔离空域,并在隔离空域内规划无人机低空公共航路,以提高低空空域利用率,为无人机交通管理提供决策依据。本研究充分考虑无人机近地表飞行及其即时通讯等特点,以天津市为例,基于地理信息技术构建以多源地理空间数据为基础的无人机低空飞行环境,包括低空蜂窝网络环境、大气环境和政策空域环境等,并改进传统蚁群算法以搜索无人机最优路径,得到该区无人机低空公共航路网。研究结果表明,改进的蚁群算法大大提高了路径搜索效率,满足无人机航路规划的高时效性、动态更新等要求;并且天津市航路长度符合市场上现有的无人机最远航程要求,基本满足现有的无人机运输要求。本研究描述的无人机低空公共航路研究的核心算法和关键技术,可以为无人机管控系统提供核心技术支撑。     

数字观测记录光盘归档管理的实践

地震观测数字化,地震观测资料的载体发生根本转变,数字观测记录光盘的归档与管理就成为科技档案管理部门目前急待解决的一个问题。新疆地震局在如何做好数字观测记录光盘管理工作中,探索了新的方法,进行科学的管理,保证了数字观测记录资料与模拟观测记录档案资料的衔接,并及时为科技人员提供了服务。     

基于神经网络方法的极化雷达地表参数反演

人工神经网络（Artificial Neural Network)是一个由独立处理单元以一定拓扑结构高度连接而成的并行分布式信息处理结构，适于解决各种非线性问题，积分方程（Integrated Equation Model)单散射模型可模拟各种地表参数条件下裸露地表后向散射系数，以IEM为基础生成训练数据，用L波段的C波段SIR-CHH，VV极化单散射后向散射系数数据为神经网络输入，通过后向反馈（BP）神经网络模型可同时反演得到裸露地表条件下地表介电常数，地表相关长度和均方根高度等地表参数。     

小波域多时相干涉SAR数据融合

大气因素和高斯白噪声对由星载干涉SAR系统获取的干涉图相位有很大的影响，可能会极大地降低结果DEM的精度，提出了一种对多时相干涉SAR数据生成的独立DEM进行权重融合的方法，该算法在小波域当中估计了大气和高斯噪声的误差功率，并对多时相DEM进行权重融合。用河北省尚义县地区的ERS-1和ERS-2数据的研究表明，此算法可以很好地提高由干涉SAR获取的DEM的精度。     

极化干涉SAR数据地表土地类型分类

基于新疆和田地区1994年10月9日和10日SIR-C-L波段全极化雷达数据。首先对极化干涉测量的基本原理和数据处理流程进行了详细的阐述，接着，用Cloude相干最优算法得到了与3种地物散射机制相对应的3个最优相干图。并且就地物相干性对极化的强烈依赖和3种散射机制中地物的最优相干特性进行了分析，具有最高相干值的相位图在提取DEM方面较有利，具有最低相干值的相干图在地物识别方面较有利。最后，在对最优相干系数。后向散射系数和熵进行数据相关性分析基础上，利用得到的最优相干系数，熵和后向散射系数数据进行了土地类型的识别和分类，得到了很好的效果。