GF-1卫星WFV影像几何定位稳定性研究

针对GF-1卫星WFV传感器高分辨率与大视场相结合的特点,本文将ZY-3卫星传感器校正产品作为参考,通过分析同名点对的地理信息,对北京地区WFV传感器4台相机影像相对几何定位精度进行长时间序列评价,分析其误差特征。试验结果表明,单景影像均出现了明显的系统几何定位误差,但是不同时相影像的几何定位误差方向并无明显规律。针对该现象本文基于相机成像原理,从理论上证明了仅利用某一时相影像的有理函数模型补偿参数是无法有效消除其他不同时相影像系统误差的。     

GF-4卫星不同成像状态下影像定位误差特性分析

高分四号（GF-4）卫星作为我国高分对地观测系统中一颗高分辨率面阵成像的静止轨道卫星,其在不同成像状态下的影像几何定位精度一直是科研人员和应用部门所关注的。本文以谷歌地球数据为几何参考,通过对比GF-4卫星影像和谷歌地球影像上同名点位置信息,分析了GF-4卫星在凝视、俯仰、滚动成像状态下的影像定位特性。结果表明,单幅影像内部均出现了明显的系统误差,凝视成像过程中同一点位的影像定位误差波动较小,俯仰/滚动姿态影像定位误差与俯仰角/滚动角成正比关系。该结论可为地面数据处理部门和用户在数据校正和应用时提供参考。     

GF-4卫星影像几何定位仿真分析

针对GF-4卫星静止轨道、高时间分辨率、面阵成像的特点,本文通过构建严格成像模型,实现了GF-4卫星影像几何定位仿真模拟。在对初始仿真定位结果进行分析后,建立了几何外检校模型,利用在轨真实成像影像和SRTM DEM对严格成像模型进行外检校处理,同时探讨了仿真控制点分布对相机姿态角常差检校的影响。试验结果表明,经过外检校处理后,构建的仿真模型能够有效模拟GF-4卫星在轨真实影像几何定位误差。     

GF-4卫星影像几何定位精度分析

几何定位精度是衡量卫星影像几何质量的一个重要参数。针对高分四号(GF-4)卫星静止轨道面阵成像特点,以Google Earth为参考基准,对在轨测试前后GF-4卫星多光谱相机影像几何定位精度进行评价。重点分析了影像几何定位精度与太阳方位角/高度角和卫星方位角/天顶角/姿态角之间的关系,同时探讨了卫星姿态角/成像时间对相机姿态角误差补偿参数的影响。研究结果可为进一步优化该类型卫星影像成像模型,实现高精度几何定位提供参考依据。     

大气折射对光学卫星遥感影像几何定位的影响分析

采用ISO国际标准大气模型和Owens大气折射系数算法,根据大气层内不同纬度和海拔高度处的大气折射系数分布规律,把地球大气简化为对流层和同温层的双层均匀球形大气,从在轨光学卫星CCD探元视线出发,使用视线跟踪几何算法,计算不同侧视角下大气折射产生的几何位置偏差。结果表明,大气折射几何偏差随卫星观测角的增加而非线性迅速增加。当卫星运行在650km的太阳同步轨道,侧视30°成像时,大气折射产生约2.5m的几何偏差;卫星侧视45°成像时,大气折射产生约9m的几何偏差。在高分辨率敏捷卫星成像和宽视场卫星遥感图像的严密几何定位处理中,使用本文提出的大气折射几何偏差算法和严密几何定位大气折射校正模型,在地心地固坐标系下补偿严密几何模型中存在的大气折射偏差,能够进一步提升高分辨率卫星遥感图像的无控几何定位精度,应用于我国高分系列卫星遥感图像地面几何定位处理。     

GF-4 PMI影像着火点自适应阈值分割

为探究具有单中波红外通道的高分四号卫星(GF-4)PMI数据在林火监测中的应用方法,通过对覆盖近年发生森林火灾的多景GF-4 PMI影像分析,采用"劈窗法"构建GF-4 PMI数据的着火点自适应阈值检测算法;在云南省玉龙纳西族自治县、俄罗斯阿穆尔州和俄罗斯外贝加尔边疆区等3个实验区进行了着火点检测应用,并以目视解译的着火点结果为参照资料,对该算法的着火点检测精度进行了评价。结果表明,该算法在这3个实验区的着火点检测准确率均高于80.0%,基于着火点检测精度验证设定的综合评价指标高于0.780,可应用于GF-4PMI影像着火点的检测。     

资源三号卫星安平地区立体定位的精度分析

考虑资源三号卫星轨道、姿态数据和光学传感器内部结构,构建合适的内方位模型和外方位模型描述内方位元素和外方位元素的误差变化,选取合适的平差模型进行自检校区域网平差。实验结果表明正确的平差模型能显著提高资源三号卫星的立体几何定位精度。     

利用半参数估计进行卫星影像定位

针对参数模型的局限性,提出了利用半参数模型的卫星影像定位方法。利用SPOT-5、IKONOS影像进行实验,分别采用严格成像模型和有理函数模型进行立体定位,实验结果表明:无控制点的情况下,采用半参数模型进行立体定位,SPOT-5的估计结果普遍优于参数估计,IKONOS的平面点位误差较小,其平面点位的半参数模型估计精度与参数模型基本相当,而高程的半参数模型估计精度要优于参数模型。     

基准影像数据辅助遥感影像几何定位

针对遥感卫星影像几何定位时实测控制数据不足的情况,提出利用影像范围内基准影像数据辅助定位提高精度的方法。由遥感影像匹配得到同名像点,利用高精度影像数据和高程数据获取物方平面和高程坐标后,将其视为精度较低的控制点参与区域网平差,从而实现在不额外增加实测控制条件的情况下提高定位精度。经过在国内外3个地区进行一系列试验,验证了方法的可行性和有效性,对提升线阵遥感影像几何定位精度效果显著。     

GF-4序列图像的云自动检测

以高分四号(GF-4)卫星L1级标准分幅数据产品提供高精度的云检测产品为目的,研究针对地球同步轨道卫星数据的云检测算法,改进自动阈值以适应同日不同时刻成像数据的辐射亮度与地表反射特性的变化差异。利用GF-4卫星凝视成像方式获取的同区域序列图像以及云在不同图像上的运动特性,结合自动阈值与SavitzkyGolay(SG)滤波修正检测结果中的误检。算法的两个关键预处理,一是通过自动的几何配准解决未经几何校正的分幅数据之间像素位置对应的问题,二是通过基于典型相关变换自动提取序列图像之间的伪不变特征点集,进而利用相对辐射归一减小了不同时刻成像数据之间的辐射差异。通过内蒙古自治区东部及长江中下游区域70余组数据对算法进行验证,整体上获得了稳定的结果与精度,并且基于序列图像的云检测算法在云边界、高亮地表及薄云区域的检测精度整体优于单幅自动阈值的检测结果。结果表明算法精度上满足GF-4云检测数据产品需求,且算法自动化程度高,便于工程化的数据生产。     

基于凸集投影的高分四号卫星影像超分辨率重建

基于凸集投影(projection on convex sets,POCS)对GF-4数据进行超分辨率重建处理。利用能量连续降减法构造参考帧以减少迭代次数,提高算法效率;利用Vandewalle配准法对图像块进行运动估计从而获取精确的运动参数有利于图像的分块处理。通过对GF-4真实数据进行试验与分析,表明超分图像结果的清晰度与序列影像帧数呈正相关;信噪比与帧数呈负相关。应用5帧数据进行超分重建,清晰度(平均梯度)从7.803提高到14.386;信噪比会略有下降,从3.411下降到3.336。试验表明该方法可以有效提高图像清晰度,增加图像细节信息,提升图像判别能力,扩展数据的应用范围。     

GF-1卫星WFV影像间匀色方法

影像匀色方法是决定拼接后影像能否进一步用于遥感定量化应用的重要环节之一。本文针对我国高分辨率对地观测系统的首发星——GF-1卫星宽覆盖WFV传感器4相机拼接成像特点,提出了一种基于交叉辐射定标的影像间匀色方法。该方法首先利用传统的交叉定标方法获取某一台WFV相机在轨绝对辐射定标系数,然后采用统计分析和仿真模拟方法建立了相邻相机影像间DN值、表观辐亮度的相关模型,在完成相机间绝对辐射性能传递的同时,实现了影像间匀色处理。试验结果表明利用本文获取的交叉辐射定标系数能够有效地消除相邻相机影像重叠区域辐射不一致性的问题,实现WFV影像间匀色。该匀色方法可为其他类似卫星传感器影像间匀色提供参考依据。     

基于高分一号与Landsat-8影像的水体浊度反演比较

为分析高分一号WFV传感器16 m遥感影像在水质反演方面的能力,本文选取南四湖为研究区,以高分一号卫星影像与Landsat-8卫星OLI影像为数据源,结合地面同步实测水体浊度数据,建立反演水体浊度的原始光谱反射率模型、归一化反射率模型和波段比值模型,并对各模型进行精度评价,分别比较两个传感器在浊度反演能力方面的差异。结果表明:利用高分一号WFV 16m遥感影像进行水质反演具有较高的精度,且具备更高的空间分辨率和更短的重访周期,可以替代Landsat-8多光谱数据。     

基于GF-1卫星数据的新增建设用地监测试验与分析

选择内蒙古包头市石拐区和江苏省徐州市贾汪区分别作为典型山地、平原试验区,开展了GF-1卫星数据的新增建设用地监测能力试验与分析。试验结果表明,基于GF-1卫星数据的新增建设用地监测图斑属性精度,新增建设用地占用耕地、非耕农用地图斑面积精度,以及最小可监测图斑面积,满足土地利用动态遥感监测业务相关规范要求。     

基于SVM的高分一号卫星影像分类

以辽宁阜新为研究区,运用支持向量机(SVM)的方法对高分一号8 m,16 m和Landsat8多光谱影像进行土地利用分类对比研究。实验表明,SVM的分类精度高于最小距离和最大似然方法,高分一号多光谱数据的分类精度高于Landsat8数据,可以应用于土地利用的分类。     

高分三号卫星总体设计与关键技术

高分三号(GF-3)卫星作为我国首颗自主研制的C频段多极化SAR卫星,突破了多项关键技术。卫星在明确SAR载荷的体制和基本配置的基础上,围绕SAR载荷的需求开展卫星平台适应能力的分析以及载荷与平台之间的匹配性研究,形成了一系列卫星特点和技术创新点,主要技术指标达到或超过国际同类卫星水平。