应用GA-SVM的渭河水质参数多光谱遥感反演

建立了基于支持向量机的遥感水质参数反演模型, 构建了基于浮点数编码的遗传算法优选模型参数。以渭河为研究对象, 基于高分辨率多光谱遥感SPOT-5数据和水质实地监测数据, 分别建立了一元和多元经验模型进行渭河水质参数的反演。在样本数目有限的情况下, 提出的GA-SVM方法的反演结果比神经网络和传统的统计回归方法好, 且各方法的多元回归结果均好于一元回归的结果。SVM具有强的非线性映射能力, 适合小样本情况, 由GA实现了模型参数的自动优选, 使GA-SVM用于解决回归问题表现出优势。将机器学习和全局优化智能     

Remote estimation of water quality parameters of Himalayan lake (Kashmir) using Landsat 8 OLI imagery

The overarching aim of this study was to derive simple and accurate algorithms for the retrieval of water quality parameters for the Wular Lake using Landsat 8 OLI satellite data. The water quality parameters include pH, COD, DO, alkalinity, hardness, chloride, TDS, total suspended solids (TSS), turbidity, electric conductivity and phosphate. Regression analysis was performed using atmospherically corrected true reflectance values of original OLI bands, images after applying enhancement techniques (NDVI, principal components) and the values of the water quality parameters at different sample locations to obtain the empirical relationship. Most of the parameters were well correlated with single OLI bands with R² greater than 0.5, whereas phosphate showed a good correlation with NDVI image. The parameters like pH and DO showed a good relation with the principal component I and IV, respectively. The high concentration of pH, COD, turbidity and TSS and low concentration of DO infers the anthropogenic impact on lake.     

精密单点定位中对流层延迟参数的相关性研究

为了确定对流层延迟参数的自相关性及其与坐标参数的互相关性,本文研究采用随机卡尔曼滤波进行精密单点定位解算。根据自相关原理计算出对流层天顶延迟误差的自相关函数,采用4种经验函数模型分别对自相关函数进行拟合,结果表明exponential-cos为最佳拟合模型;对对流层天顶延迟误差与坐标垂直分量误差的互相关性进行了分析,结果表明二者显著负线性相关;坐标垂直分量误差波动幅度是对流层天顶延迟误差波动幅度的4倍左右;卫星截止高度角越低,参数相关性越强。     

北京地区GPS水汽变化与雾霾的相关性

针对北京地区雾霾频发的现状,该文基于雾霾与GPS水汽共有的影响因素,以具体季节为背景,对北京地区2014年1—11月对流层干延迟ZHD、GPS可降水量与大气中PM2.5含量的一致性做了分析。研究结果表明:雾霾过程中盛夏季节表现为大气中PM2.5含量与GPS可降水量具有很好的正相关性,而在冬季则表现为大气中的PM2.5含量与对流层干延迟含量具有很好的正相关性,并发现结合两者的变化在一定程度上可用于雾霾天气的监测与预警。     

光合有效辐射遥感产品质量控制与评价

定量遥感产品的质量控制和质量评价是产品生产过程的重要环节,生成的产品质量信息对用户具有重要的参考价值。对于算法较为复杂,涉及诸多输入数据和计算环节的遥感数据产品,质量控制和质量评价是一个难点。本文以一个极轨卫星与静止卫星结合的光合有效辐射(PAR)产品算法为例,分析了定量遥感产品质量控制和质量评价的方法。在确定总体技术框架的基础上,详细描述了数据输入及产品输出质量控制标识体系的建立、质量控制方法实施以及产品质量评价具体方案。光合有效辐射估算需要多源遥感数据和较多空间数据,导致最终产品不确定性的来源较多。本研究通过算法解析、产品的不确定性分析以及建立质量标识体系等方法来确定质量控制方案,从而可以利用质量控制标识追溯到输入数据和每一个中间处理过程的质量或者误差,并最终生成产品的总体质量等级。最后简要介绍了利用地面实测数据和产品质量标识对产品进行质量评价的方法。     

利用氧气和水汽吸收波段暗像元假设的MERIS影像二类水体大气校正方法

摘 要:MERIS数据以其更为合理的水色波段设置和300m较高的空间分辨率,在内陆湖泊水环境遥感监测中有较大的应用潜力, 对其进行有效的大气校正则是水环境参数定量化反演的前提。以太湖为研究区, 研究基于氧气和水汽吸收波段的暗象元假设, 改进传统的近红外波段暗像元假设的大气校正方法。采用MERIS L2p数据辅助获取湖区气溶胶参数, 并利用2007年11月11日、2008年11月20日以及2009年4月25日三景MERIS影像进行方法验证。结果表明, 该方法能够快速、有效地完成MERIS影像的大气校正, 与地面准同步实测数据相比, 三次校正的RMSP都在25%以下; 与BEAM自带的二类水体大气校正算法、气溶胶厚度辅助的6S大气校正以及改进的暗象元算法进行精度比较, 表明该算法校正精度较高。由于该算法不需要同步实测气溶胶数据, 因此具有一定的适用性。     

GPS天顶对流层延迟与可降水量的相关性

针对水汽含量在短时间内变化快、影响因素多,目前精确测定其含量仍是一个难点的现状,该文采用GAMIT软件,利用两次暴雨发生过程中香港地区6个连续运行参考站系统参考站数据,计算天顶对流层总延迟(ZTD)和大气可降水量(PWV),并与实际降雨量进行对比。研究结果表明,暴雨发生前后的1~2h或者更长时间内,天顶对流层延迟、大气可降水量和实际降水量一直保持着较好的对应关系,天顶对流层延迟和大气可降水量会出现骤增和骤降现象,而且天顶对流层延迟和可降水量的变化速度越快,说明大气环境越不稳定,降水概率也就越高。     

FY-3C VIRR大气可降水产品生成和检验

风云三号C星(FY-3C)可见光红外扫描辐射计(VIRR)两个红外分裂窗通道数据生成的晴空大气可降水(TPW)产品已投入业务使用。本文介绍了该产品的生成方法,并从产品精度和稳定性两个方面评价产品质量。与MODIS Terra TPW的月平均数据对比,FY-3C VIRR TPW能正确反应大气可降水的全球分布。与2015年3月—4月的全球探空数据对比,FY-3C VIRR TPW均方根误差为5.36 mm,相对误差在水汽值大于30 mm时在20%以内,并且夜间产品精度优于白天。相比于MODIS红外TPW产品与探空数据的误差,FY-3C TPW精度略好。计算2015年1月至2016年7月FY-3C VIRR TPW产品相对探空数据的月均方根误差,19个月均方根误差的标准差是0.54 mm,小于同期MODIS Terra TPW均方根误差的标准差,说明FY-3C VIRR TPW产品在检验时期内更稳定。FY-3C VIRR TPW产品精度较高且质量稳定,具备广泛应用能力。     

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。     

京津冀陆地水储量变化与区域降水相关性分析

针对京津冀地区水资源灾害频发、水储量监测手段存在局限性的问题,本文利用该地区2015年1月至2017年6月的重力场恢复与气候实验（GRACE）月重力场模型数据反演陆地水储量变化信息,结合区域降水、全球陆地资料同化系统（GLDAS）模型数据,对研究区域内水储量变化时空特征进行相关性分析。结果表明：GRACE监测的陆地水储量变化滞后降水2个月达到强相关性,监测到2016年春旱灾害的发生,扣除季节项影响后,GRACE&GLDAS相关系数为0.88,研究区陆地水储量上升速率为0.118 mm/a。研究结果可为该区域水储量时空调配、旱涝灾害防治提供理论依据。     

智能手机影像支持的水质监测算法与应用EI北大核心CSCD

智能手机为基于公众科学的水质监测提供了新的手段,但是目前还缺乏基于智能手机拍摄的水体影像的水质参数反演的系统性研究。针对这种情况,本文首先构建了基于水面数码照片的典型水质参数反演和水体污染识别模型,包括水色指数、透明度、营养状态等级、蓝藻水华、黑臭水体;然后,基于这些模型开发了基于智能手机安卓系统的“观水色”app,并在一些典型研究区对“观水色”app进行了应用及评价,获得了较好的水质监测精度;最后,分析了白平衡、不同数码相机设备、照片存储格式对于基于智能手机的水质监测的影响及其应对策略。本文的研究成果将有利于推动智能手机在水质监测中的广泛应用。     

Intercomparison and quality assessment of MERIS,MODIS and SEVIRI FAPAR products over the Iberian Peninsula

The fraction of absorbed photosynthetically active radiation (FAPAR) is a key variable in productivity and carbon cycle models. The variety of available FAPAR satellite products from different space agencies leads to the necessity of assessing the existing differences between them before using into models. Discrepancies of four FAPAR products derived from MODIS, SEVIRI and MERIS (TOAVEG and MGVI algorithms), covering the Iberian Peninsula from July 2006 to June 2007 are here analyzed. The assessment is based on an intercomparison involving the spatial and temporal consistency between products and a statistical analysis across land cover types. In general, significant differences are found over the Iberian Peninsula concentrated on the temporal variation and absolute values. The MODIS and MERIS/MGVI FAPAR products clearly show the highest and lowest absolute values, respectively, along with the lowest intra-annual variation. When considering individual land cover types, the largest FAPAR disagreements among the analyzed products were found between MODIS-MERI/MGVI and MERIS/TOAVEG-MERIS/MGVI over broadleaf and needleaf forests, with discrepancies quantified by RMSE higher than 0.30 and absolute bias higher than 0.25. These discrepancies can lead to relative gross primary production differences up to 65%.     

自检校光束法区域网平差的相关分析和附加参数显著性检验

本文选用正交的附加参数组对自检校光束法区域网平差进行相关分析和附加参数的显著性检验。主要讨论了区域网平差坐标的理论精度、附加参数的理论精度、附加参数之间及其与坐标未知数之间的相关系数,以及如何由附加参数显著性检验结果决定附加参数的取舍。所有这些讨论均在附加参数取不同的权时进行的。得到的主要结论有:(i)自检校区域网平差中平差坐标和附加参数的理论精度,以及附加参数与坐标未知数之间的相关均与附加参数所选择的权有关。(ii)正交的附加参数组,在一定的几何图形下,它的某些参数也可能与坐标未知数产生强相关。(iii)针对区域网平差的几何图形和所用的附加参数组,采用模拟数据进行相关分析,就可以找出其中可能存在的对权敏感、不易测准的或引起未知参数强相关的附加参数。只要将这些参数剔除或给予一个较大的权,则可保证自检校平差获得可靠的精度改善。此时平差结果对附加参数的权变得不敏感了。(iv)反过来,如果能精确地按照信噪比确定附加参数的权,在不考虑对系统误差的拟合误差时,可免去对平差结果的相关分析和显著性检验,而获得有效的精度改善。文章最后结合文献[1]、[2]的研究结果,对实际生产中如何使用自检校平差提出了具体的建议。     

基于水体光学分类的二类水体水环境参数遥感监测进展

二类水体主要包括内陆及近岸水体,受浮游植物、悬浮颗粒、有色可溶性有机物等多种因素影响,光学特性复杂多变,难以建立统一的水环境参数遥感定量估算模型.针对水体的光学特征,进行水体光学分类,进而反演水环境参数的方法,不仅能够提高参数估算精度,而且便于模型在同类水体中推广应用.水体光学分类方法主要包括基于固有光学特征的光学分类...     

基于BDS精密星历产品的水汽探测性能分析

研究北斗卫星导航系统（BDS）反演大气可降水量的性能有利于推动BDS在数值天气预报、气象学研究等方面的应用. 基于武汉大学发布的BDS最终精密星历产品(WUM)、快速精密星历产品(WHR)和超快速精密星历产品(WHU),利用MGEX站和单基站连续运行参考站（CORS）提供的全球卫星导航系统（GNSS）多模观测数据,在验证三种BDS精密星历产品解算对流层天顶延迟的精度达到要求后,将基于三种BDS精密星历产品解算的大气可降水量分别与GPS水汽探测结果、ERA-5再分析资料和探空站数据进行对比,分析基于三种精密星历产品的BDS水汽探测性能. 实验结果表明:基于BDS最终精密星历产品的大气水汽探测精度高于快速星历产品和超快速星历产品,三种BDS星历产品反演大气可降水量的相对精度和可靠性与GPS相当,满足中小尺度数值天气预报和气象学研究等要求.      

GPS/MET中水汽转换参数本地化研究与时空特性分析

随着全球定位系统(GPS)的高速发展,它在测绘科研领域的应用范围不断扩大,在GPS气象方向,可以通过地基GPS技术计算得到水汽转换参数,从而计算大气可降水量.使用本地化的水汽转换参数能有效提高GPS水汽反演的精度.本文利用中国西南地区2015-2018年12个探空站点数据,计算得到中国西南地区的年、季度、月和每日水汽转换参数,实现了水汽转换参数本地化研究.分析发现,在一定范围内,水汽转换参数Π随着站点高度的增加而逐渐增加,且我国西南地区的水汽转换参数Π的时空分布具有明显的气候分布特点和纬度地带性.     

Monitoring of protected bands of Terkos drinking water reservoir of metropolitan Istanbul near the Black Sea coast using satellite data

In this study, remote sensing (RS) with computer-based geographic information systems (GIS) techniques are used as a tool for monitoring the water basin area and water quality in Istanbul's relatively less polluted and comparatively less destroyed catchment of the metropolis drinking water dam reservoir named Terkos. It is necessary to work with recent data to be able to identify the effects of urbanization on the water quality of the Terkos dam catchment area that supplies drinking water to the metropolis. RS is an important tool to monitor water quality and urban terrain. For this aim, a project has been initiated at the Technical University Remote Sensing Laboratory, under the Istanbul Water and Sewerage Administration (ISKI) sponsorship in Istanbul. The project uses SPOT-PAN, XS and IRS-1C/D PAN and satellite data of 1993 and 2000 for urban analysis and Landsat-TM and LISS-III satellite data of 1992 and 2000 for water quality. For calibration and validation, ground truth samples are collected from the experimental area. The RS data was converted into the UTM coordinate system and image enhancement and classification techniques are used. Raster data is converted to vector data to assess the study area for analyzing in GIS for the purpose of planning and decision-making on protected water basin zones. As a result of monitoring land use and water quality changes, recommendations are made for planning and management of the protected environment of the Terkos catchment protected area. Measuring land use change is a very important issue for controlling the future development of the basin, GIS techniques are performed and results are illustrated in established models on the four protected zones of Terkos water basin.     

Prioritization of watersheds using morphometric parameters and assessment of surface water potential using remote sensing

In the present study, prioritization of sub-watersheds was carried out on the basis of sediment production rate. Further, basic hydrologic information such as peak rate of runoff and annual surface water potential were also assessed for the study watersheds and these are essential requisites for effective watershed management. The 10 sub watersheds of Tarai development project area are selected for the present study. Morphometric parameters pertaining to study area are used in the estimation of sediment production rate. The sediment production rate in the study area varies between 2.45 to 11.0 ha-m/100 km²/year. The remote sensing data has been utilized for generating land use/land cover data which is an essential prerequisite for land and water resource planning and development. The remote sensing data can especially play significant role in collection of real time information from remote areas of river basins for generation of parameters required for hydrologic modeling.     

扩展多波长偏振测量的太阳—天空辐射计观测网

太阳辐射和大气气溶胶的地基遥感观测在气候变化、大气环境和对地观测等领域有重要意义。结合多波长偏振测量技术在气溶胶观测中的应用,本文介绍了在中国典型区域建立的太阳—天空辐射计观测网SONET(Sunsky radiometer Oberservation NETwork)。主要内容包括:(1)多波长偏振太阳—天空辐射计的参数、基本原理和功能,以及据此建立的中国区域太阳—天空辐射计观测网及其站点的基本情况;(2)太阳直射、太阳主平面和平纬圈几何条件下,太阳—天空辐射和偏振的观测模式及其测量参数;(3)针对气溶胶、水汽等大气成分观测发展的太阳直射辐射、天空光辐亮度、线偏振度等观测量的定标和数据处理方法,并给出在晴朗和灰霾等天气下的SONET观测结果示例;(4)基于在SONET典型站点连续的较长期遥感观测,初步建立了城市、乡村和灰霾情况下的整层大气气溶胶参数模型。在扩展多波长偏振测量的基础上,SONET还发展了自动观测、快速数据处理、定期标定和维护等观测网运行关键技术,可为典型大气气溶胶模型构建、卫星气溶胶产品反演和验证、大气环境遥感监测等应用提供支撑。