环境星CCD数据大气校正研究

利用6S模型和同步气象资料,对国产环境与灾害监测预报小卫星HJ-1 A的CCD1传感器数据进行了大气校正和反射率反演。同时对CCD1传感器1～4波段大气校正前后的反射率变化进行了对比研究,发现大气校正后的1～3波段的地面反射率明显降低,4波段的地面反射率升高;利用同步野外实测地面数据对大气校正后的反射率数据进行了检验,两者结果基本一致;此外,还进行了定量化误差分析,以同步野外实测地面数据作为标准,将大气校正后的反射率数据与之对比,分析了可能带来误差的原因。结果表明,利用6S大气校正方法能够有效去除HJ-1 A星CCD图像的大气影响,获取地物绝对反射率。     

HJ-1A/B卫星CCD影像的武汉市东湖水色三要素遥感研究

以武汉市东湖为研究区域,利用同步的MODIS-Terra气溶胶光学厚度数据为输入参数,采用FLAASH模型对2010年3月11日HJ-1A/B卫星CCD影像进行大气校正处理,并利用多年实测数据建立叶绿素a浓度、悬浮泥沙浓度、黄色物质吸收系数三要素神经网络反演模型,对水色三要素进行反演。通过对反演结果与实测数据的对比分析可知,悬浮泥沙浓度、黄色物质吸收系数和叶绿素a浓度的平均相对误差分别为28.052%、17.628%和35.621%,表明HJ-1A/B卫星CCD传感器基本能满足II类水体水色要素的遥感监测需求。     

鄱阳湖HJ-1A/B卫星CCD影像大气校正研究

以准同步的Terra/MODIS反演的气溶胶为辅助,采用FLAASH模型对2009-10-24鄱阳湖HJ-1A/B卫星CCD影像进行大气校正处理。结果表明,大气影响可以被有效去除,在水体遥感反射率较高的红、绿波段,大气校正精度较高,平均相对误差分别为13.4%和9.8%;而在水体遥感反射率较低的近红外、蓝波段,大气校正精度较低,这可能与波段不同的信噪比和陆地邻近像元效应有关。     

HJ-1A/B卫星CCD影像辅助的MODIS水色大气校正产品质量改进

针对我国近岸高浑浊水体区域MODIS短波红外波段大气校正产品中存在的信号饱和及条带问题,利用神经网络模型,采用准同步的HJ-1A/B卫星CCD影像及实测遥感反射率数据对MODIS/Terra水色遥感大气校正产品进行了质量改进。改进后结果与MODIS/Terra遥感反射率产品相比,平均相对误差为13.3%,信号饱和区域修复结果与实测数据各波段平均相对误差为28.2%。结果表明,该方法在保证结果精度的情况下,能有效地修复MODIS/Terra水色波段因为信号饱和而产生的数据空白区域,同时也能较好地解决MODIS/Terra大气校正产品中的条带问题。     

Water body mapping method with HJ-1A/B satellite imagery

This paper proposes an integrated water body mapping method with HJ-1A/B satellite imagery, the CCD (charge coupled device) data of the Chinese environmental satellites that were launched on September 6th, 2008. It combines the difference between NDVI and NDWI (NDVI–NDWI) with SLOPE and near-infrared (NIR) band. The NDVI–NDWI index is used to enhance the contrast between water bodies and the surrounding surface features; the topographic SLOPE is used to eliminate the mountain shadow; and the NIR band is used to reduce the effects of artificial construction land. The objectives are evaluating the potential of the HJ-1A/B imagery on water body monitoring, and proposing ideally mapping method. The test study results indicated that the NDVI–NDWI index is superior to the single index of NDVI and NDWI to enhance the contrast between water bodies and the rest of the features. On the basis of the accurately mapped water bodies in the HJ-1A/B CCD images of the study area, we conclude that the HJ-1A/B multi-spectral satellite images is an ideal data source for high spatial and temporal resolution water bodies monitoring. And the integrated water body mapping method is suitable for the applications of HJ-1A/B multi-spectral satellite images in this field.     

HJ-1A CCD与TM数据及其估算草地LAI和鲜生物量效果比较分析

基于地面实测和PROSAIL模型模拟数据,研究了新型传感器HJ-1ACCD与TM数据一致性问题,分析了传感器天顶角和光谱相应函数差异的影响,对比两种传感器数据估算草地LAI和鲜生物量的效果,得出以下结论:(1)HJ-1ACCD和TM反射率数据的拟合系数R2在0.7322和0.9205左右,在反射率较小时,两种传感器数据一致性较好;随着反射率增大,HJ-1ACCD数值逐渐高于TM。总体而言,在可见光和近红外波段,两种传感器较为接近,其中红波段最接近。(2)两种传感器的NDVI数据一致性非常高,且受传感器天顶角和光谱响应函数影响作用较小(相对误差约为0.34%—0.53%),而反射率的相对差别在3.34%—9.54%。(3)传感器天顶角较光谱响应函数对反射率影响更大。(4)基于HJ-1ACCD反射率数据估算草地LAI和鲜生物量效果较好,其中以CCD2传感器估算效果最好。     

环境减灾卫星CCD影像精纠正方法研究

针对环境减灾卫星配备的CCD传感器宽幅侧视观测特点,构建了一种在线阵传感器共线方程基础上的扩展几何模型。用多项式和分段Hermite插值拟合卫星外定向参数,用高次多项式拟合成像畸变,应用谱修正解法克服系统病态造成的不收敛问题。针对该模型对图像控制点分布的特殊要求,提出一种基于二分图匹配算法的控制点自动搜索策略。实验表明,本文模型对于环境减灾卫星CCD影像的几何纠正精度以及对求解所需条件数的要求,都优于现有的通用模型方法。     

图像分层匹配的HJ-1A/B CCD影像自动几何精校正技术与系统实现

环境与灾害监测预报小卫星星座(环境一号卫星,HJ-1A/B)自发射以来,在环境监测、灾害评估、土地资源调查等领域发挥了重要的作用。但是HJ-1A/B卫星CCD图像的2级产品(HJ-1 CCD图像)几何精度低,实际应用中需要进行几何精校正。HJ-1 CCD图像具有宽覆盖、大视场角、几何变形复杂的特点,几何精校正难度大。针对该问题,本文提出了一个以Landsat TM全球拼接图像为基准,基于Forstner算子和模板匹配的分层配准方法。该方法使用分层匹配获得的大量高精度且分布均匀的控制点构建Delaunay三角网,有效地解决了HJ-1 CCD图像的几何精校正问题。在配准技术研究的基础上,研发了HJ-1 CCD图像几何精校正系统,系统具有全球HJ-1 CCD图像的自动批量处理能力。实验结果表明,本文提出的几何精校正方法精度高,实现了环境星图像的自动批量处理。     

Landsat TM/ETM+与HJ-1A/B CCD数据自动相对辐射处理及精度验证

全球地表覆盖遥感制图与关键技术研究项目要求对两个基准年度(2000年,2010年)的全球覆盖30 m分辨率遥感数据进行辐射处理,转换到地表反射率,数据以Landsat TM/ETM+为主,HJ-1A/B CCD数据为补充。海量数据中有些不适宜进行绝对大气校正,为了保证全球覆盖,对这些数据设计开发了一套自动的相对辐射处理及精度验证流程算法,利用相邻数据重叠区域进行相对辐射校正的方式,将数据由Oigital Number(DN)值直接转换为地表反射率,精度验证以MODIS地表反射率产品MOD09GA作为参考,比较对应波段数据的相对一致性,算法采用了图像分块处理技术及OpenMP加速技术提高效率,实际应用结果表明该算法流程可以满足项目对辐射处理精度、速度及自动化程度的要求。     

环境一号卫星高光谱数据水体信息提取方法

环境一号卫星A星上的超光谱成像光谱仪(HSI)是中国第一个高光谱成像光谱仪.为充分利用HSI数据的高光谱特性,本文以2009年10月5日的影像为研究区,得到HSI数据影像反射率,分析水体等地类光谱特征差异及选择各地类敏感波段;利用传统指数NDVI和NDWI,构建新的基于指数的水体指数IWI,试验得出,IWI指数增加了各...     

基于HJ-1A/B CCD影像的神农架巴山冷杉森林地上生物量估算

神农架林区气候复杂,森林类型多样,巴山冷杉林生境复杂,生物量估算难度较大。本研究首先将神农架林区植被细分类,提取出研究区巴山冷杉林分布范围,然后使用换算因子连续函数法对外业调查的研究区22块巴山冷杉样地进行样地生物量估算;最后利用逐步多元回归分析方法,估算巴山冷杉生物量。回归方程的拟合优度检验R值为0.851,决定系数R2为0.725,显著性检测值F为11.20。主要结论有:1)研究区提取出巴山冷杉面积为8 347.41 hm2,巴山冷杉生物量总量为102.51×104t,平均值为122.8 t/hm2。与前人的研究成果相比,估算平均值基本一致,实验结果可信。2)巴山冷杉林生物量出现了从边缘向内部的递减现象,巴山冷杉在林区呈现"离散化"分布,生物量也存在空间上的"退化"现象。     

Mapping crop phenology using NDVI time-series derived from HJ-1 A/B data

With the availability of high frequent satellite data, crop phenology could be accurately mapped using time-series remote sensing data. Vegetation index time-series data derived from AVHRR, MODIS, and SPOT-VEGETATION images usually have coarse spatial resolution. Mapping crop phenology parameters using higher spatial resolution images (e.g., Landsat TM-like) is unprecedented. Recently launched HJ-1 A/B CCD sensors boarded on China Environment Satellite provided a feasible and ideal data source for the construction of high spatio-temporal resolution vegetation index time-series. This paper presented a comprehensive method to construct NDVI time-series dataset derived from HJ-1 A/B CCD and demonstrated its application in cropland areas. The procedures of time-series data construction included image preprocessing, signal filtering, and interpolation for daily NDVI images then the NDVI time-series could present a smooth and complete phenological cycle. To demonstrate its application, TIMESAT program was employed to extract phenology parameters of crop lands located in Guanzhong Plain, China. The small-scale test showed that the crop season start/end derived from HJ-1 A/B NDVI time-series was comparable with local agro-metrological observation. The methodology for reconstructing time-series remote sensing data had been proved feasible, though forgoing researches will improve this a lot in mapping crop phenology. Last but not least, further studies should be focused on field-data collection, smoothing method and phenology definitions using time-series remote sensing data.     

基于HJ-1A/1B数据的高寒草地牧草营养动态监测模型

为了掌控高寒草地全年的营养状况与更好地利用草地和草畜平衡,该文基于HJ-1A/1B多光谱CCD数据,通过监测草地牧草全年4期营养动态和分析对应时期的遥感指数,建立了直接和间接的遥感动态对比模型,获得了草地牧草4期生物量和粗蛋白含量.结果表明:基于HJ-1A/1B多时相、多光谱数据,利用间接模型反演4期草地牧草生物量和粗蛋白是一种可行的方法,尤其在枯草期和返青期;草地牧草全年营养状况变化很大,最大相差约9倍.     

A simple two-band semi-analytical model for retrieval of specific absorption coefficients in coastal waters

A non-linear iterative method is used to replace the traditional spectral slope technique in initializing the total absorption decomposition model. Based on comparison of absorption coefficient by QAA and two-band semi-analytical model (TSAA) models with field measurements collected from the West Florida Shelf waters and Bohai Sea, it is shown that both models are effective in estimating absorption coefficients from the West Florida Shelf waters, but the TSAA model is superior to the QAA model. Use of the TSAA model in estimating absorption coefficient in the West Florida Shelf and Bohai Sea decreases the uncertainty of estimation by 1.3–74.7% from the QAA model. The TSAA model’s sensitivity to the input parameters was evaluated by varying one parameter and keeping the others fixed at their default values. Our results indicate that the TSAA model has quite a strong noise tolerance to addressing the field data of the total absorption coefficient.     

联合HJ-1/CCD和Landsat8/OLI数据反演黑河中游叶面积指数

目前制约30 m分辨率地表参数遥感提取的主要因素是有限的观测个数,而联合多传感器观测是提高单位时间观测频次的一个有效途径。本文以黑河中游为研究区,利用HJ-1/CCD和Landsat 8/OLI传感器构建多传感器观测数据集。对多传感器观测数据集在观测周期内的有效观测个数、观测角度和双向反射分布函数BRDF分布特征、以及经过预处理后的多传感器数据一致性等问题进行分析。不同传感器观测数据质量差异是多传感器联合反演的主要问题,因此本文首先制定了多传感器数据质量控制方案,然后利用统一模型查找表反演单传感器叶面积指数LAI结果,对10天观测周期内经过质量筛选的单传感器反演结果采用平均方法合成LAI产品。结果表明,LAI有效反演像元占总反演像元比例由单传感器的6.4%—49.7%提高到多传感器的75.9%。利用地面测量数据进行验证分析,LAI反演结果与地面实测数据的均方根误差RMSE均值为0.71。利用30 m分辨率的HJ-1/CCD和Landsat 8/OLI传感器数据可以生产精度可信、时间分辨率连续的LAI产品。