全球30m分辨率多光谱影像数据自动化处理的实践与思考

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)全球30 m分辨率的多光谱遥感数据进行辐射处理和几何精纠正处理,为地表覆盖制图完成数据准备。数据以Landsat TM/ETM+为主,HJ-1A/B CCD数据为补充,共计2万多景影像需要进行辐射处理,有1000多景HJ-1A/B CCD影像需要几何精纠正。如此大规模的数据处理,自动化处理是必然的选择。本文介绍了HJ-1A/B CCD图像几何精纠正自动化实现中关键问题的解决方法和精度评价结果,Landsat TM/ETM+和HJ-1A/B CCD图像自动化辐射校正中关键问题的解决方法和精度评价结果,以及大规模的数据处理活动引发的一些思考。     

ASTER和TM/ETM+遥感数据融合监测土地覆盖变化

在人们纷纷选择IKONOS、QUICKBIRD、SPOT-5等高分辨率影像监测土地利用/覆盖变化之际,以北京海淀区为例,尝试采用Brovey变换和主成分分析(PCA)法融合ASTER、TM/ETM+中等分辨率影像,充分利用ASTER、TM/ETM+数据的多光谱和较高空间分辨率特性,挖掘其在土地覆盖变化监测中的潜力,为大规模监测土地利用/覆盖变化提供科学参考。研究将2003年ASTER多光谱3N、2、1波段与1999年ETM+PAN波段进行Brovey变换;1992年TM543与1999年ETM+PAN波段进行PCA融合,快速发现土地覆盖变化信息。经验证,变化发现精度达92.50%,符合项目精度要求。试验表明:在缺乏高分辨率影像的地区,选择价格相对便宜的AS-TER和TM/ETM+数据,采用Brovey变换和主成分分析(PCA)法进行融合,可有效监测土地覆盖变化,节约动态监测成本,二者具有很大的应用价值,值得推广。     

基于多时像TM/ETM+影像的兖州市土地利用/覆盖变化

本文利用多时相Landsat TM/ETM+影像分析了兖州市1998年和2002年的土地利用/覆盖变化。综合考虑波段间相关系数和OIF指数,选择最佳波段组合进行图像解译,并在此基础上运用最大似然分类器(MLC)和支持向量机(SVM)的分类方法对遥感影像进行分类。进而利用SVM分类结果进行土地利用遥感动态监测,获取兖州市土地利用/覆盖变化信息,并与社会经济统计资料的统计结果进行比较。最后提取TM/ETM+影像的RDVI,基于线性混合像元分解模型分析了植被覆盖的变化。结果表明,基于多时相TM/ETM+影像分析的土地利用/覆盖变化与实际统计数据较吻合,适合动态监测土地利用变化,且精度较高。     

中巴地球资源一号卫星CCD图像质量评价和交叉定标研究

使用定量分析方法评价了中巴地球资源卫星CCD相机遥感数据质量 ,在此基础上利用LANDSAT 7ETM 对CCD的对应波段进行交叉定标计算 ,得到了一组CCD的参考定标系数。在遥感数据质量评价研究中 ,使用统计分析方法计算得到了CCD相机图像数据的条纹强度 ;应用结构函数方法计算获得了CCD的噪声数据 ;通过功率谱计算 ,对比分析了CCD和LANDSAT 7ETM 对应波段图像空间纹理特征。该文通过交叉定标计算 ,得到了CCD相机前 4个波段的参考定标系数、动态范围和噪声等效反射率等参考指标 ,并对这组定标系数进行了验证 ,从验证结果中发现CCD1,2 ,3和LANDSAT 7ETM 对应波段反射率最大相差 1 98% ,最小0 0 3% ,平均差要低于 1 31% ,而波段 4最大也仅相差 4 4 1% ,平均差 3 0 2 % ,证明计算得到的交叉定标系数具有较高的参考价值     

HJ-1卫星CCD图像信噪比评估

采用基于边缘块剔除的局部方差法对我国HJ-1环境卫星CCD图像的信噪比进行了评估,选取满足噪声评估环境的图像,分析了HJ-1/CCD影像各个波段的信噪比特征。结果表明,HJ-1/CCD影像第3波段信噪比最高,第4波段相对较低;与美国Landsat/TM图像相比,HJ-1/CCD图像信噪比整体上更高。     

基于TM/ETM和DEM数据的BRDF特征提取

巴丹吉林沙漠地区地物类型单一,地形起伏,形成了天然的二向反射数据集;因此,本研究利用巴丹吉林沙漠地区的ASTER GDEM产品提供的地面高程数据,计算出每个坡元所对应的太阳-观测几何信息(包括太阳天顶角与方位角和观测天顶角与方位角),假设沙丘上每个坡元的表面结构不随其坡度和坡向变化,加上Landsat-TM/ETM+对地观测的信息,就形成了对同一地物的多角度观测数据集,从而可以提取该地区的BRDF特征。为了检验该方法,利用该方法获取的BRDF特征信息模拟了25景Landsat-TM/ETM+数据,并与实际的Landsat-TM/ETM+图像进行对比分析。结果表明, Landsat-TM/ETM+前4个波段的模拟图像与真实图像地表平均反射率相比,平均误差分别为2.80%、1.92%、2.68%和2.32%,高于一般辐射定标中5%—7%的误差要求,因此本研究方法可为高分辨率数据的交叉辐射定标等应用提供参考。     

CBERS02B卫星CCD传感器数据反演陆地气溶胶

研究利用CBERS02B卫星的CCD传感器数据反演陆地气溶胶的方法。采用的方法是暗像元法。具体步骤为: 根据地面采集的植被光谱数据, 结合CCD传感器特点, 建立浓密植被(暗像元)红蓝波段(CCD传感器的第三和第一波段)反射率与地表反射率之间的关系, 确定了暗像元识别的阈值, 讨论气溶胶光学厚度对暗像元识别的影响以及消除这种影响的方法; 利用6S进行辐射传输运算, 构建查找表; 根据CBERS02B卫星的CCD传感器数据, 从查找表插值得到气溶胶光学厚度, 并进行了算法的误差分析。用广西南宁市及北京地区附近的两景数据进行了实际的反演试验, 使用MODIS的气溶胶产品与反演结果进行比对。结果显示, CBERS02B卫星的CCD传感器数据能够较好的反演陆地气溶胶。     

HJ-1CCD与Landsat ETM+在土地利用中的应用比较

为研究环境一号(HJ-1)CCD影像在土地利用中的应用能力,选取HJ-1 A/B CCD和Landsat ETM+作为数据源,在遥感影像土地利用要素识别、土地利用计算机分类精度、土地利用信息提取二级分类精度和土地利用分类等方面,对HJ-1A/B CCD数据和Landsat ETM+数据在土地利用分类中的应用能力进行对比研究,结果表明土地利用分类应用中,HJ-1 A/B CCD基本可以替代Landsat ETM+,且HJ-1 A/B CCD数据光谱敏感性更强,反映地物细节的能力更强,比Landsat ETM+数据更有优势的结论。     

敦煌场地CBERS-02 CCD传感器在轨绝对辐射定标研究

对资源一号卫星02星（CBERS-02）,为深入其定量化分析,定期在敦煌绝对辐射校正场地进行了地面同步测量,开展了更新在轨绝对辐射定标研究。另外,运用地表反射率和大气光学特性参量数据,计算出CBERS-02CCD传感器4个波段的绝对辐射标定系数。同时,利用2004年8月25目的Landsat-5 TM图像数据对CBERS-02 CCD传感器的辐射特性进行交叉定标,验证分析了CBERS-02 CCD传感器场地绝对辐射定标的基本特性及其可靠性。另外,为CBERS后续星的传感器改进,提供了分析参量。     

美国陆地卫星三代光学传感器的辐射转换方程——以鄂尔多斯地区MSS/TM/ETM+影像为例

以鄂尔多斯地区的Landsat MSS/TM/ETM+3种不同影像数据为对象,利用伪不变特征(PIF)法建立辐射归一化方程,对3种传感器红光波段和近红外波段的反射率数据进行辐射归一化处理,并对辐射同化结果从均方根误差、NDVI差值以及动态范围3个方面进行了分析和验证。研究表明,3种传感器对应的波段具有极强的线性相关性(R20.92),利用研究得到的转换关系方程实现3种传感器对应波段的高精度转换(RMSE0.041),校正结果有效地减小了非地物变化引起的辐射差异,实现了多时相、多传感器数据的反射率同化,改善了动态监测效果。     

基于OSG的火星形貌3维建模与绘制

开展了基于开源3维渲染引擎OSG(OpenSceneGraph)的火星形貌3维建模与绘制的研究.使用地形数据库创建工具VPB(VirtualPlanetBuilder)创建了整个火星的分页数据库,并利用基于OSG的仿真平台实现了火星形貌数据的3维可视化.实验结果证明,该方法能很好地处理海量地形数据,完成火星形貌的3维重...     

三重加权变形监测预测模型及应用

针对GM(1,1)建模过程存在背景值、时间因素和初始条件3方面的不足,该文提出三重加权TPGM(1,1)预测模型。通过对背景值进行加权生成新的背景值,建立PGM(1,1)模型;在PGM(1,1)基础上考虑到时间因素,在求解灰参数时进行第2次加权建立DPGM(1,1)模型;最后考虑到初始条件对预测模型的影响,在DPGM(1,1)基础上进行第3次加权,建立TPGM(1,1)模型。通过实例分析,比较GM(1,1)、PGM(1,1)、DPGM(1,1)、TPGM(1,1)4种模型在变形监测数据处理中的拟合和预测结果,表明三重加权TPGM(1,1)模型拟合效果更好、预测精度更高;该模型具有前3种模型的优点,同时弥补了传统GM(1,1)存在的不足。     

Retrieval of effective leaf area index (LAIe) and leaf area density (LAD) profile at individual tree level using high density multi-return airborne LiDAR

As an important canopy structure indicator, leaf area index (LAI) proved to be of considerable implications for forest ecosystem and ecological studies, and efficient techniques for accurate LAI acquisitions have long been highlighted. Airborne light detection and ranging (LiDAR), often termed as airborne laser scanning (ALS), once was extensively investigated for this task but showed limited performance due to its low sampling density. Now, ALS systems exhibit more competing capacities such as high density and multi-return sampling, and hence, people began to ask the questions like—“can ALS now work better on the task of LAI prediction?” As a re-examination, this study investigated the feasibility of LAI retrievals at the individual tree level based on high density and multi-return ALS, by directly considering the vertical distributions of laser points lying within each tree crown instead of by proposing feature variables such as quantiles involving laser point distribution modes at the plot level. The examination was operated in the case of four tree species (i.e. Picea abies, Pinus sylvestris, Populus tremula and Quercus robur) in a mixed forest, with their LAI-related reference data collected by using static terrestrial laser scanning (TLS). In light of the differences between ALS- and TLS-based LAI characterizations, the methods of voxelization of 3D scattered laser points, effective LAI (LAIe) that does not distinguish branches from canopies and unified cumulative LAI (ucLAI) that is often used to characterize the vertical profiles of crown leaf area densities (LADs) was used; then, the relationships between the ALS- and TLS-derived LAIes were determined, and so did ucLAIs. Tests indicated that the tree-level LAIes for the four tree species can be estimated based on the used airborne LiDAR (R² = 0.07, 0.26, 0.43 and 0.21, respectively) and their ucLAIs can also be derived. Overall, this study has validated the usage of the contemporary high density multi-return airborne LiDARs for LAIe and LAD profile retrievals at the individual tree level, and the contribution are of high potential for advancing forest ecosystem modeling and ecological understanding.     

Review on InSAR based displacement monitoring of Indian Himalayas: issues,challenges and possible advanced alternatives

Natural and man-made disasters like earthquakes, landslides, avalanches, unplanned mining are some of the most serious factors responsible for earth surface displacement. These incidences can be harmful for the society due to loss of life and also threatful for future urban development. Therefore, continuous monitoring of disasters in terms of displacements is of fundamental importance in a modern well-organized society to understand its effects on the social and economic fabric. Availability of SAR data has been proved to be an excellent source for estimation of surface displacements with high accuracies. However, in India, SAR interferometry-related displacement measurement has still not gained appreciable momentum. More rigorous research needs to be carried out for the efficient use of this new generation technique. This review article is an attempt to discuss the issues related to SAR-based displacement studies so far conducted on Indian Himalayan region and possible advanced alternatives.     

Low-low satellite-to-satellite tracking: a comparison between analytical linear orbit perturbation theory and numerical integration

Low-low satellite-to-satellite tracking (ll-SST) range-rate observations have been predicted by two methods: one based on a linear perturbation theory in combination with the Hill equations, and one based on solving the equations of motion of two low-flying satellites by numerical integration. The two methods produce almost equivalent Fourier spectra of the range-rate observations after properly taking into account a few resonant terms. For a typical GRACE-type configuration, where the two satellites trail each other at a distance of 300 km at an altitude of 460 km, and in the presence of the EGM96 gravity field model, complete to spherical harmonic degree and order 70, the agreement between the Fourier spectra is about 1 mm/s compared to a root-mean-square (RMS) value of more than 220 mm/s for the range-rate signal. The discrepancy of 1 mm/s can be reduced significantly when not taking into account perturbations caused by the J₂ term. Excluding the J₂ term, the agreement between the two methods improves to 0.4 mm/s compared to a RMS value of 6 mm/s for the range-rate signal. These values are 0.01 and 2.3 mm/s when ignoring the spectrum for frequencies below two cycles per orbital revolution, reducing the discrepancy even further to about 0.5% of the signal. The selected linear perturbation theory is thus capable of modeling gravity field induced range-rate observations with very high precision for a large part of the spectrum.     

从GPS推算大气水汽的误差分析

讨论了从GPS观测数据推算大气水汽值的各种误差，分析了这些误差对大气水汽值的影响。     

浅谈基于ADS80数据在像素工厂中制作正射影像的流程

像素工厂是当今世界一流的遥感影像自动化处理系统,集成自动化、并行处理和开放的架构,可以自动处理多种传感器的海量数据,生产各种制图终端。本文结合实际生产介绍了像素工厂批量生产数字地表模型(DSM)和正射影像的关键技术及工艺流程。     

基于非参数回归的交通事件影响范围预测

基于非参数回归方法,创新性地利用拥堵信息建立模式库,解决了传统分类、回归、神经网络等预测方法的事件特征选取限制及训练样本不足等问题,提高了预测结果的准确性。     

基于高斯过程的高分辨率遥感图像变化检测

本文首先通过理论分析,探讨了高斯过程分类器在高分辨率遥感图像变化检测应用中的优势与不足,并针对高斯过程分类器的不足给出了相应的解决方法;其次,提出了一种基于空间上下文相关的高斯过程变化检测方法;最后,通过多个高分辨率遥感实验数据集上的实验设计与分析,验证了高斯过程分类器在高分辨率遥感图像变化检测中的应用能力,并证明了本文提出的解决方法的有效性.     

黑龙江省位置服务中心建设与服务模式探讨

对黑龙江省位置服务现状进行了分析,提出了建立的黑龙江省位置服务中心的框架。位置服务中心的建立是以手机、PDA及各种移动手持终端定位服务、车辆监控等为主的服务体系,并通过WMS方式对外提供地图服务。文中对位置服务中心的设计理念、体系结构及服务模式进行了详细描述,并对其具体应用进行了探讨,最后对未来3G时代位置服务中心的应用前景进行了展望。