火星Eberswalde撞击坑三角洲矿物丰度反演

矿物的种类与含量可限定其形成时特定的地质环境,因此火星表面矿物识别和丰度反演研究对了解火星的地质构造及历史演变过程具有重要意义。Eberswalde撞击坑具有复杂的水文系统,是火星探测的热点地区,而对该地区大范围矿物反演则鲜有研究。基于紧凑型侦查成像光谱仪(CRISM)目标探测模式数据和CRISM光谱库,首先,通过高光谱数据子空间识别算法(Hysime)分析CRISM数据信号子空间,并将光谱库所有矿物光谱投影到子空间上,保留投影误差较小的光谱作为约简后的端元光谱库;然后,使用协同稀疏解混对Eberswalde撞击坑西北部三角洲地区的矿物丰度进行定量反演,得到5种原生矿物:辉石、橄榄石、斜长石、菱铁矿、硬水铝石和1种蚀变矿物透闪石,并从矿物光谱、分布分别对反演结果进行验证;最后,从矿物学的角度对可能成因做出解释,推测该区域存在接触变质作用。     

勇气号火星车六年探测征程及科学发现简述

勇气号火星车2004年1月4日成功着陆古谢夫撞击坑。2009年5月1日,勇气号陷入一个命名为“特洛伊”的松软的沙坑。由于多次尝试从深陷的沙坑中解救勇气号失败,2010年1月26日NASA宣布勇气号不再行使而变成静止科学观测站。.在6年的探测征程中,勇气号行驶了7.73.km并且取得了诸多科学发现,例如发现了只有在水环境才能生成的盐类沉积物以及含有硫和蛋白石的矿物质沉积。本文简要综述勇气号6年漫游火星表面的征程以及重大的科学发现,特别展示了行星制图与遥感技术在实现火星车探测的科学和工程任务中发挥的重要作用。     

热红外遥感火星矿物填图方法初步研究及应用

利用热辐射光谱仪（TES）数据,对火星进行热红外遥感矿物填图。通过对几种典型填图方法的简要介绍,结合火星环境及方法的使用条件,对填图结果进行简单比较,初步分析了填图方法的差异性,为火星矿物填图的进一步研究提供了基础,并为方法和模型的进一步改进提供了依据。     

火星Evros Vallis与塔里木盆地开都河流域河网形态和水文特征比较

从比较行星学的角度,开展火星典型河网和地球类比区河网对比研究,对深入理解火星表面河网产生、发展和消亡的时空演变过程,甚至对探索火星古老生命遗迹均具有重要意义。分别基于MOLA和ASTER GDEM高程数据,提取了火星Evros Vallis和新疆塔里木盆地开都河流域的河网水系,定量计算并比较了各级河流平均长度、各级河流平均弯曲系数、河网密度、河道密度、河道比降、河网分维数等河网形态与水文特征参数。结果显示:(1)Evros Vallis流域各级河流平均长度是开都河流域长度的1.4—2.5倍,说明Evros Vallis流域河流的规模普遍较大;(2)Evros Vallis流域各级河流平均弯曲系数为1.19,为平直河流;开都河流域各级河流平均弯曲系数均值为1.35,为弯曲河流;(3)Evros Vallis和开都河流域的河网分维数分别是1.63和1.70,表明这两个流域的地貌发育均处于幼年期刚刚结束,壮年期才开始的阶段,但前者的河网密度和河道密度均远小于后者,说明其整体发育程度小于后者;(4)Evros Vallis干流纵剖面整体呈现下凹趋势,河道相对平缓,比降为1.63‰;整个开都河干流的河道比降为3.74‰,其纵剖面整体形态可划分为两部分,河源这一段为下凹型,河道较平缓,比降为2.54‰,河口这一段为上凸型,河道较陡峭,比降为5.18‰。Evros Vallis的流域形态与水文参数与地球上自然形成的流域的形态与水文特征参数非常相似,并且其干流河道内还能观察到心滩等典型河流地貌、河流干涸过程中形成的泥裂以及表明水/冰曾存在的壁垒撞击坑,这些特征强烈显示该流域是长期水流冲刷侵蚀形成。     

火星探测巡航段与捕获段光学自主导航方案与关键技术

火星探测是国家深空探测重大专项的重要组成部分,无线电导航受通讯延时与天体遮挡等问题的影响,在导航精度和实时性方面存在问题。光学自主导航作为对地面无线电导航的重要辅助,是火星探测任务顺利完成的重要技术支撑。针对火星探测任务,设计了火星探测巡航段与捕获段的导航方案,并对两个阶段中光学自主导航的关键技术进行了总结与研究,为进一步利用深空天体摄影测量的理论与方法深入开展火星探测光学自主导航关键技术的研究提供参考。     

“萤火一号”火星探测计划进展和Mars-SST火星卫星重力测量计划研究

本文回顾了国际火星探测计划的历史进程和科学意义,介绍了中国"萤火一号"火星探测计划的基本参数、发射过程、科学目标、核心载荷和关键技术,并且提出了中国将来Mars-SST火星卫星重力测量计划的实施建议:①基于探测精度较高、技术需求较少、测定速度较快、定轨要求较低、可借鉴GRACE的成功经验等优点,采用SST-LL-Doppler-VLBI系统观测模式;②先期开展高精度激光干涉星间测距仪、非保守力补偿系统等关键载荷和地面Doppler-VLBI系统的研制;③卫星轨道高度和星间距离分别设计为50～100 km和100±50 km;④先期开展仿真模拟研究。     

矿山开发及矿山环境遥感探测研究进展

从矿山开发和矿山环境遥感探测目标出发,紧密结合矿山地物遥感图像特征,针对高空间分辨率、高光谱、微波和热红外遥感等不同数据对多类型矿山目标的可探测程度,全面总结了矿山开发和矿山环境遥感探测的应用现状、存在问题、研究重点和需要进一步深入研究的关键技术问题,并初步提出了解决的思路.     

火星表面亮温的时空变化特征分析

利用3个火星轨道器获取的热红外波段探测数据,分析了火星表面亮温在时间维上的年际和季节性变化规律,以及空间维上随地形和纬度的变化特征。研究结果表明:(1)5个火星年的表面亮温年际变化幅度均未超出轨道器热红外波段探测数据的精度范围。(2)火星南半球表面亮温的季节性变化幅度大,远日点时期表面亮温随季节的变化基本符合正弦规律且年际差异小,而近日点则有多处明显偏离正弦规律且年际差异较大;北半球表面亮温的季节性变化幅度远小于南半球,且季节特征不明显,受全球性尘暴影响而引起的夜间升温要大于夏季太阳辐射能增加引起的升温。(3)在同一时段,盆地、峡谷等低海拔地形的表面亮温较高,而山峰、高原、台地等高海拔地形的表面亮温一般较低;Olympus Mons地区的表面亮温与高程之间存在相关系数为–0.9072的负相关关系,线性拟合的结果表明该区域海拔每上升1 km,表面亮温下降约1.4 K。(4)表面亮温随纬度的变化总体上满足低纬度高于高纬度的规律,但受到地形等因素的影响,表面亮温最大值出现在偏离赤道的35°S位置,而赤道附近纬度的表面亮温最小值要小于临近稍高纬度位置的最小值;从赤道到两极同纬度表面亮温的差异逐渐减小。     

关键陆表参数遥感产品真实性检验方法研究进展

遥感产品真实性检验是定量遥感基础研究的重要环节,是客观评价遥感产品精度、稳定性和一致性的重要手段,对于提高遥感定量化水平、推动和扩展遥感产品的深化应用具有重要的意义。本文基于当前陆表参数遥感产品真实性检验研究的相关成果,归纳总结了陆表参数遥感产品真实性检验方法,并就其中的5种真实性检验方法,即基于地面单点测量检验、基于地面多点采样检验、基于高分辨率数据的检验、交叉检验和间接检验,阐述了各方法的特点、局限性、适用条件。文章在最后探讨了陆表关键参数遥感产品真实性检验评价指标和验证中影响精度评价的关键因素。本文对于遥感产品真实性检验工作的开展和真实性检验系统研发具有重要的指导意义。     

海表温度对SMOS盐度遥感反演精度的影响

利用星载微波辐射计对全球海表盐度的卫星遥感探测,其精度会受到多种环境因子的影响。采用广义加性模型GAM和偏最小二乘法PLS分析了水温对海表盐度遥感反演精度的影响,同时,利用ARGO观测数据对SMOS卫星反演的赤道太平洋和西北太平洋海表盐度进行精度检验。结果表明,水温对海表盐度反演精度具有显著影响,且Stokes矢量第一参数(总辐亮度)是海表盐度反演的最佳亮温参数。在平均水温约16℃时的均方误差约为0.9 psu,23℃水温下的均方误差约为0.7 psu,30℃水温下的均方误差约为0.4 psu,即高水温下盐度反演精度相对较高。     

一种极干旱区水热通量遥感模型反演

针对极干旱的土壤水热通量遥感估算研究少和缺乏模型验证分析的不足,该文选取新疆塔克拉码干沙漠东南缘米兰绿洲,借助2010年8月7日TM影像数据,结合地面观测数据和土地覆盖类型解译,利用SEBAL模型反演了研究区地表通量。结果表明:该方法在极干旱区的模拟精度较高,研究区地表能量平衡各分量具有明显的时空分布特征。地表通量参数的遥感反演估算对极干旱区的生态保护、灾害监测和地区水资源管理具有重要现实意义。     

高光谱遥感异常目标探测方法性能对比分析

本文利用高光谱遥感异常目标探测理论,探讨了目前已有的几种异常目标探测方法;通过对3组数据进行试验,并从探测率和虚警率、ROC曲线及其下的面积及算法的运行时间,对几种异常检测算法的检测性能进行对比分析;最后基于统计模型和基于表示模型对3组数据的检测效果进行对比分析,从而得出适合于不同数据的检测方法,为高光谱遥感异常目标探...     

Change detection of surface mining activity and reclamation based on a machine learning approach of multi-temporal Landsat TM imagery

Being able to quantify land cover changes due to mining and reclamation at a watershed scale is of critical importance in managing and assessing their potential impacts to the Earth system. In this study, a remote sensing-based methodology is proposed for quantifying the impact of surface mining activity and reclamation from a watershed to local scale. The method is based on a Support Vector Machines (SVMs) classifier combined with multi-temporal change detection of Landsat TM imagery. The performance of the technique was evaluated at selected open mining sites located in the island of Milos in Greece. Assessment of the mining impact in the studied areas was based on the confusion matrix statistics, supported by co-orbital QuickBird-2 very high spatial resolution imagery. Overall classification accuracy of the thematic land cover maps produced was reported over 90%. Our analysis showed expansion of mining activity throughout the whole 23-year study period, while the transition of mining areas to soil and vegetation was evident in varying rates. Our results evidenced the ability of the method under investigation in deriving highly and accurate land cover change maps, able to identify the mining areas as well as those in which excavation was replaced by natural vegetation. All in all, the proposed technique showed considerable promise towards the support of a sustainable environmental development and prudent resource management.     

构造地理要素趋势面的尺度转换普适性方法探讨

当前的遥感科学面临着遥感数据获取能力与数据应用能力之间突出的供需矛盾。尺度问题作为遥感科学中的关键问题,既限制了遥感作为一门科学向系统性、普适性的发展,又限制了遥感应用能力的发展。本文对定量遥感中的尺度问题进行了梳理,包括:遥感与传统站点观测之间的不一致、不同尺度遥感产品之间的不一致、机理模型的尺度适用问题,以及遥感产品与用户需求时空尺度间的不一致。对遥感中的尺度转换方法展开了讨论,总结了尺度转换的关键问题在于原数据信息量不足时引入额外信息和保留关键信息两方面。提出了构造地理要素趋势面的基本构想,搭建了一个具有普适性的尺度转换方法框架。核心内容是充分利用地表环境要素时间、空间上的信息作为先验知识,通过关联遥感观测新信息和先验趋势面生成指定时空尺度的地表要素产品。     

高分五号热红外传感器多通道SST反演

2018-05高分五号（GF-5）卫星发射升空,其上搭载的全谱段成像仪在热红外8—13 μm谱段范围内具有4个温度反演通道（B09,B10,B11,B12）,空间分辨率设计优于40 m,在国内民用传感器领域实现了由单通道向多通道、中空间分辨率向高空间分辨率的跨越式突破,使得GF-5卫星热红外数据在地表热环境遥感领域具有极其重要应用价值。本研究基于GF-5的4个热红外通道的通道响应函数,利用全球742条TIGR（Thermodynamic Initial Guess Retrieval）探空廓线数据,进行不同观测角度、水汽含量和海表发射率条件下的MODTRAN4.0（Moderate resolution atmospheric Transmittance and Radiance code4.0)辐射传输过程模拟,基于模拟结果分别对两通道、三通道和四通道劈窗算法海表温度SST（ Sea Surface Temperature）反演系数进行修订,并分析观测角度、水汽含量和海表发射率对不同通道组合的精度影响,并通过GF-5卫星实际反演的SST结果进行验证。GF-5全谱段成像仪SST反演两通道劈窗算法组合共有6种,即B09-B10、B09-B11、B09-B12、B10-B11、B10-B12、B11-B12;三通道劈窗算法组合共有4种,即B09-B10-B11、B09-B10-B12、B09-B11-B12、B10-B11-B12;四通道劈窗算法组合1种,即B09-B10-B11-B12。通过对不同通道组合形式研究发现,水汽含量对SST反演精度有较大的影响,且温度反演的精度随着水汽含量的增加而降低;其次是观测角度,SST反演精度随着观测天顶角的增大而降低;最后是发射率的影响,两通道、三通道和四通道劈窗算法SST反演精度随着发射率的变化总体在0.1 K以内变化。最后以大亚湾核电站周围海域为验证区,用GF-5热红外遥感影像进行SST的反演并做误差分析,结果表明B09-B10通道SST反演实际误差为0.57 K,反演精度较高,实际误差与理论模拟误差相差0.24 K,差异的来源主要包括辐射定标和传感器噪声等要素影响,其他通道形式反演精度有待于传感器响应稳定后进一步验证。     

2019年中国陆表定量遥感发展综述

为了更好地了解中国定量遥感的发展态势和加强同行之间的信息交流,根据中国学者2019年发表的SCI检索论文和部分中文论文,对陆表定量遥感的核心进展进行了总结,涉及数据预处理（云及其阴影识别,大气与地形校正）、陆表辐射传输建模、不同变量的反演方法、产品生产评价与精度验证,以及相关应用等内容。陆表变量产品较多,本文概要介绍了反射率、下行太阳辐射、反照率、地表温度、长波辐射、总净辐射、荧光遥感、植被生化参数、叶面积指数、光合有效辐射比、植被覆盖度、森林高度、森林生物量、植被生产力、土壤水分、雪水当量、雪盖、蒸散发、地表与地下水量等最新进展,也一并介绍了2019年与定量遥感相关的科研项目、学术交流会与暑假培训班等内容。     

定量遥感升尺度转换方法研究进展

尺度效应是地理科学中普遍存在的现象,制约着遥感等空间科学的发展。发展合理的尺度转换方法以促进遥感技术的全面应用迫在眉睫。本文分别从面—面升尺度转换、点—面升尺度转换两个角度对目前定量遥感领域存在的升尺度转换方法进行综述。其中,面—面升尺度转换方法按照转换原理可分为先反演后聚合、先聚合后反演两种;点—面升尺度转换方法依据定权策略可分为简单平均法、经验回归法、地统计方法、贝叶斯方法等。不同的升尺度转换方法具有各自的特点和优势,本文分别从模型构架、基本原理、特点、局限性和适用条件等方面对现有升尺度转换方法进行分析和讨论,并从离散型与连续型、统计型与物理型、普适型与针对型以及先验知识有和无4个方面总结了现有研究中存在的不足,剖析了升尺度转换研究中存在的问题与挑战,并预测了可能的发展方向。     

单窗算法结合Landsat8热红外数据反演地表温度

Landsat热红外系列数据一直是地表温度反演重要的遥感数据源,目前用于地表温度反演的单窗算法主要针对Landsat TM/ETM+第6波段数据(TM 6)建立的,Landsat 8热红外传感器(TIRS)与TM 6相比有很多变化,因而其单窗算法也需要改进。本文以Landsat 8 TIRS第10波段(TIRS 10)为数据源,提出了针对TIRS 10的单窗算法(TIRS10_SC),并对研究区地表温度进行反演研究,确定了研究区不同类型地表的温度值。研究结果表明:(1)TIRS10_SC算法可以较好地应用于Landsat 8数据的地表温度反演,平均反演误差为0.83℃,相关系数为0.805,反演温度与模拟数据和实测数据都具有较好的一致性;(2)通过对单窗算法中的地表发射率、大气水汽含量和大气平均作用温度等参数敏感性分析发现,TIRS10 SC算法能够获得较为可靠的反演结果;同时,TIRS10 SC算法对大气水汽含量和地表发射率敏感性较高,对大气平均作用温度敏感性稍弱。该算法对于利用Landsat 8 TIRS数据快速反演地表温度具有应用价值。