基于高分一号对资源三号卫星交叉定标的研究

为了研究在不依靠国外辐射基准卫星为参考的情况下,基于国产高分辨率卫星对资源三号(ZY-3)卫星交叉定标的可行性,该文提出了一种基于国产高分辨率卫星高分一号(GF-1)的交叉定标方法。实验对ZY-3多光谱传感器MUX进行了两次交叉定标实验:第一次以GF-1PMS为参考传感器;第二次以GF-1 WFV2传感器为参考。两次交叉定标结果与MUX场地定标系数对比,以PMS为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为-1.16%、3.19%、1.62%和5.64%;以WFV2为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为2.83%、17.30%、20.85%和7.54%。采用Landsat-8数据作为验证参考,利用PMS-MUX交叉定标结果反演辐亮度值,在4个波段的最大相对误差为-6.88%。经过分析讨论,PMS-MUX交叉定标结果的不确定度为6%。     

高光谱红外谱段交叉定标与近海遥感应用试验

以MODIS红外谱段数据为基准,对高光谱红外谱段数据进行辐射交叉定标试验,同时运用高光谱红外谱段数据对近海海表水温进行了评估试验.交叉定标数据选取2012年—2013年冬、夏两季各一幅代表性图像,MODIS与高光谱红外谱段数据成像时间均为同一天白天.实验结果表明,天宫一号高光谱红外谱段数据与MODIS数据具有极好的相关性,相关系数R大于0.95;在此基础上建立了基于MODIS 32波段的辐亮度线性回归校正方程,并用于海表温度反演、检测自然与人工扰动造成的海表温度异常.基于校正数据反演的中国南北典型冬、夏代表性季节的海表温度与常识较为一致.由此表明,基于MODIS交叉定标的天宫一号数据可用于实际的业务化定量评估;同时,由于空间分辨率较高,天宫一号高光谱红外谱段数据在海水精细空间动态变化检测上表现出极好的性能.     

GF-1WFV与Landsat8OLI的NDVI交互比较与定量关系研究

为弥补、修正构建Landsat 8归一化植被指数(normalized differential vegetation index,NDVI)长时间序列中因云层覆盖、影像质量与重访周期导致的数据缺失问题,交互比较高分一号(GF-1)与Landsat 8两类传感器的植被探测能力,并对其植被指数的定量关系进行研究,探讨以GF-1局部镶嵌或全局替换Landsat 8缺失数据构建时序NDVI的可行性。结果显示,Landsat 8与GF-1具有NDVI差异性,具体表现为Landsat 8探测地物信号更强,而GF-1获取地物信息量更多;相同空间分辨率(30 m)下两传感器NDVI数据呈现高度线性相关,经方程转换后,GF-1的NDVI拟合数据与Landsat 8的NDVI关系增强;同时,两传感器的NDVI数据存在区域差异性,且拟合数据可以有效减少差异程度。实验表明,此方法可实现Landsat 8高分辨率时序NDVI的构建,具有一定应用价值。     

基于三维随机辐射传输模型的高分一号中国叶面积指数产品算法

叶面积指数LAI (Leaf Area Index)是研究植被生态系统结构和功能的核心参数之一,遥感是获取大范围动态LAI的一个主要技术手段。目前国际上没有高分辨率的LAI标准化产品。本文基于三维随机辐射传输（3D-SRT）模型查找表算法研究了适用于国产高分辨率卫星高分一号宽幅相机（GF-1 WFV）的叶面积指数反演算法。模型中单次散射反照率和不确定性等参数与波段设置和波段稳定性相关。算法在全国范围内选取不同植被类型的均质样点,统计地表反射率的差异特征,调整全国6种植被类型各波段的单次散射反照率、不确定性等算法参数,进而构造适用于GF-1 WFV传感器的查找表以进行LAI的反演。研究中使用新疆维吾尔自治区石河子地区、内蒙古自治区四道桥包含农作物、森林等共359组实测地面数据开展LAI验证。验证结果表明,和调整参数前的反演结果相比,优化后的算法均方根误差RMSE可由算法优化前的1.209下降至0.804,决定系数R2由0.659提高至0.883,反演成功率RI可由25.3%提高至73.8%,算法精度和稳定性较高,更适用于GF-1叶面积指数的反演。将其应用于GF-1卫星影像上,生产了201...     

基于高分一号影像的两种地表覆盖分类方法对比研究

以高分一号影像为数据源,分别应用最大似然分类法和面向对象分类法对影像进行遥感分类,比较不同影像分割尺度,对分类结果进行精度评价,结果显示:面向对象分类方法综合利用多类遥感指数,提高了分类精度,可以有效应用于遥感影像快速分类。面向对象分类方法中分割尺度对分类精度影响较大,但如何设置最优分类尺度仍需进一步研究定量确定方法。     

应用随机辐射传输模型反演云南松林分郁闭度

随机辐射传输模型可用于模拟水平分布不均一森林的辐射传输过程。本文以云南松林分为研究对象，提出一种应用随机辐射传输模型的郁闭度反演方法。该方法以随机辐射传输模型中参数与林分郁闭度的定量关系为基础，提出了针对云南松的冠型等效模型，构建了郁闭度和卫星反射率（GF-1和Landsat 8卫星影像）的查找表，并实施了反演。基于野外实测的30个样地进行了郁闭度数据验证，并和基于NDVI回归模型的反演方法进行对比。结果表明，反演结果能够较准确反映云南松林分郁闭状况（R²=0.8345，RMSE=0.0688），通过冠型修正能够降低反演误差，冠型等效模型是合理的。反演方法机理清晰且适用范围广，研究成果可为大面积森林郁闭度反演提供模型和方法支持。     

基于像素工厂的海量遥感卫星影像处理方法

像素工厂是当今世界一流的遥感影像自动化处理系统,具有超强的影像处理能力,可以自动处理多种传感器的海量数据,生产各种基础地理信息成果。高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的第一颗卫星,为经济社会发展建设提供丰富的影像资源。本文以国产高分一号卫星影像数据为基础数据源,结合实际生产,探索了一套基于像素工厂系统的高效处理高分一号卫星影像的关键技术及工艺流程。     

基于多分辨率分析的GF-5和GF-1遥感影像空—谱融合

针对空间分辨率比率较大尺度差异下的高分五号(GF-5)与高分一号(GF-1)卫星影像的空—谱融合问题,提出多传感器影像融合策略:一方面,通过现有空—谱融合方法的分步融合得到融合影像;另一方面,在分步融合理论基础上,推导得出一体化融合基础框架,并进一步提出基于多分辨率分析的多传感器一体化融合方法,缓解现有方法因空间分辨率比率过大导致影像空、谱互补信息难以有效集成的问题。其中,提出的一体化融合方法基于调制传递函数MTF (Modulation Transfer Function)滤波对多传感器影像空间(高频)和光谱(低频)分量进行分解提取,并充分考虑多传感器高空间分辨率影像与高光谱分辨率影像之间的关系,以及高光谱分辨率影像波段间关系,设计合理的融合权重,最终可得到具有最高空间分辨率和最高光谱分辨率的融合影像。通过GF-1全色影像、GF-1多光谱影像、GF-5高光谱影像数据对提出方法进行实验验证,结果表明:本文方法可有效集成多传感器影像间的空、谱互补信息,得到较优融合结果。     

基于辐射传输模型的Hyperion光谱重建应用评价

光谱重建是高光谱数据定量分析的前提,大气校正是光谱重建的关键环节。对于缺少地面同步测量的高光谱数据,大气辐射传输模型是最可行的大气校正方法。应用当前流行的大气辐射传输模型MODTRAN 4.0和6S,分别对试验区EO-1 Hyperion高光谱数据进行大气校正和光谱重建。通过对植被、粘土矿及水体3类地物光谱重建结果的对比分析,并利用统计方法计算光谱重建精度,评价大气辐射传输模型校正的效果和模型的适用性。最后,通过FLAASH模型的试验体现了高光谱数据大气校正集成化处理的优越性。     

基于同步观测的高分一号卫星影像辐射质量评价

针对高分一号卫星(GF-1)影像进行辐射特征的质量评价研究。通过设计同步观测实验,得到目标区域的同步观测卫星影像数据、大气与太阳光照数据和地面光谱数据;利用值域、均值和标准差等灰度特征指标以及对比度、清晰度、信息熵和角二阶矩等纹理特征指标评价GF-1影像的整体质量。实验结果表明:GF-1影像能较好地区分不同的地物类别,反映不同地物的空间特征和结构差异;整体信息的丰富程度和地物特征表现能力上能满足一般的使用需求,使用时可根据需求选用不同波段的影像来满足实际需要。     

高分一号遥感卫星影像融合及质量评价方法研究

遥感技术正在突飞猛进的发展,影像融合技术得到了深入研究,本文在像素级融合的基础上,以高分一号卫星影像为实验数据源,并用主成分变换、Brovey变换、Gram－Schimdt变换、HSV变换等方法,进行试验研究,并以主客观相结合的方式,对实验结果进行评价,最后得出结论,本文研究成果可对高分一号影像进一步应用提供借鉴。     

利用EDS／MODIS交叉定标FY1D／VIRR可见光-近红外通道

以EOS/MODIS的星上定标结果为标准,采用交叉定标方法标定FY1D/VIRR的可见光-近红外通道。先获得两个传感器的配对通道,然后利用6S模式计算出他们的匹配因子,根据EOS/MODIS的观测敦煌辐射校正场扫描计数值和星上定标结果以及它和FY1D/VIRR的匹配因子计算出FY1D/VIRR同时观测敦煌辐射校正场时的表观辐亮度和表观反射率,最后将得到的表观辐亮度和表观反射率与FY1D/VIRR观测敦煌辐射校正场的计数值进行比较,就得到了FY1D/VIRR通道的绝对定标系数。将本次定标结果与敦煌场地定标试验的定标结果比较,定标结果一致性较好,并可用于对发射前定标偏差进行校正。     

高分一号多光谱影像正射精度验证与分析

为了验证和分析高分一号卫星影像的正射精度,填补相关研究的空白,该文采用有理函数模型对高分一号卫星PMS传感器多光谱影像进行正射校正,采集检查点检验多光谱影像的几何正射精度。实验结果表明,高分一号卫星PMS相机多光谱影像正射精度能够满足1:25 000比例尺地形图的更新要求,为相关研究提供参考。     

高分一号卫星遥感影像提取冰川堰塞湖水体方法比较

快速准确地从遥感影像提取冰川堰塞湖水体信息,是研究冰坝遥感监测与应急监测的核心热点问题.以GF-1卫星遥感影像为主要数据源,采用归一化差分水体指数(NDWI)、改进阴影水体指数(ENDWI)和面向对象(SVM)对克亚吉尔冰川堰塞湖水体进行定量提取.比较分析3种水体判识方法,3种方法均可以提取完整的水体边界,并且抑制了9...     

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。     

利用青海湖水面辐射校正场对FY—1C气象卫星热红外传感器进行绝对辐射定标

利用青海湖水面场FY-1C气象卫星热红外窗区通道进行绝对辐射定标,由CE312野外热红外辐射计在水面测得辐亮度经大气订正传递到卫星入瞳处,考虑到大气吸收削弱影响,同时卫星观测路径大气产生热发散,这两部分对卫星信号的贡献由探空廓线和卫星观测几何输入MODTRAN37计算出来,同时进行CE312野外辐射计与卫星通道光谱响应匹配计算,最终得到卫星入瞳处的表观亮度.这个辐亮度与卫星通道的计数值比较得到该通道绝对定标系数.结果表明利用辐射校正场辐射定标与星上定标相差5%左右,相当于3K的亮温差.     

ERS—1／ATSR海表温度在热带太平洋和西北太平洋的印证与分析

海表温度是气候变化研究的关键参量。ERS／ATSR的设计目标是提供高精精度的海表温度，以满足气候研究的要求。利用美国海洋大气局太平洋海洋环境实验室在热带太平洋的浮标数据和日本气象厅在西北太平洋的浮标数据对1991年至1992年间ESR－1／ATSR数据反演的海表温度进行了印证。在热带太平洋，三通道双观测角算法反演的ATSR海表温度与热带浮标海表温度的平均偏差为－0．22K，标准偏差为0．25K；在西北太平洋，平均偏差为－0．51K，标准偏差为0．61K。结果表明，即使在火山气溶胶的影响下，ATSR海表温度在热带太平洋仍具有较高的精度，可以满足其设计目标。利用大气辐射传输模式LOWTRAN－7，对印证结果进行了分析。     

国产高分数据在草原露天煤矿植被监测中的应用

利用高分一号卫星数据建立小尺度CASA－NPP估算模型,反演及监测草原露天煤矿区草地NPP空间分布格局,以及煤矿区内部复垦植被的NPP与表层土壤之间的关系。利用归一化植被指数、归一化水体指数等获取CASA模型有效光辐射参数、水分胁迫系数等,从而简化并改进小尺度CASA模型,遥感反演数据与实测样点数据拟合度达到0．94。结果表明,该模型能够高精度地完成小区域NPP估测。从利用CASA模型反演得到的NPP空间格局可以看出,这一地区的植被退化以采矿、放牧等人类活动为主导,原地貌区域围栏的典型草甸草原NPP在300～400 gC／m2· yr 之间,高于放牧区域 NPP,矿区内 NPP 空间变化显著,矿区内部 NPP 低于100 gC／m2· yr,明显低于周边原地貌地区。对于矿区复垦排土场区域,复垦年限和表土的养分是决定植被生长和NPP的主要因素。研究得出国产高分卫星数据可以高精度地完成小尺度NPP的估测,从而为其在草原地区以及矿山环境中监测提供了研究基础。     

Comparison of SARAL and Jason-1/2 altimetry-derived geoids for geophysical exploration over the Indian offshore

Satellite with ARgos and ALtika (SARAL) altimeter includes the ALTIKA payload, a 35.75 GHz Ka band radar altimeter. High pulse repetition frequency of SARAL (4 KHz) satellite provides better along-track information. Jason-1/2 data have been extensively utilized as a follow-up of TOPEX/Poseidon altimeter data for its accurate measurements of the sea surface heights, particularly for geodetic mission of Jason-1. In this study, we have compared SARAL and Jason-1/2 altimetry-derived classical and residual geoids over the Indian offshore using Rapp’s, EGM96 and EGM08 gravity model coefficients, which are of interest for better understanding of geological and structural evolution/interpretation. SARAL and Jason-1/2 data have also been used over the two prominent geological features over the Indian offshore, namely the Bombay High in the western offshore and the 85°E Ridge in the Bay of Bengal. The SARAL altimetry-derived geoids could delineate these major geological/structural features with distinct residual geoidal lows.