利用交叉验证的小麦LAI反演模型研究

叶面积指数(leave area index,LAI)是表征植被冠层结构和生长状况的关键参数,采用遥感技术进行LAI反演是遥感反演领域的热点和难点之一。利用小麦关键生育期的高光谱数据,计算其一阶和二阶导数,并构建植被指数(RVI,NDVI,EVI,DVI和MSAVI)及三边变量参数等高光谱变量;将上述参数与小麦LAI数据进行相关性分析,并利用交叉验证法进行多种回归分析,确定反演小麦LAI的敏感参数,选择反演模型;最后使用敏感参数构建所有样本的小麦LAI反演模型,并比较其拟合效果。研究结果表明:经过交叉验证的反演建模,其拟合结果的均方根误差(RMSE)整体上较未经交叉验证反演建模结果的RMSE小;在用敏感参数构建的回归模型中,RVI立方回归模型是用遥感数据反演小麦LAI的最优模型。     

小麦生物量和真实叶面积指数的高光谱遥感估算模型

利用大田小麦的参数数据和冠层光谱数据,基于光谱一阶微分技术和光谱响应函数,构建等效MODIS植被指数,建立小麦生物量(本文指总干生物量,下同)和真实叶面积指数的高光谱遥感估算模型.结果表明:①小麦生物量与冠层光谱在552 nm,721 nm处呈现最显著相关关系,叶面积指数与冠层光谱的相关性在400～1100 nm范围内较显著;②红边位置与生物量的关系最为显著,相关系数R为0.818;③6种等效MODIS植被指数中,增强型植被指数对生物量最为敏感;④红边位置估算小麦总生物量的指数模型最优,决定系数R2为0.829;⑤增强型植被指数与小麦叶面积指数的指数模型拟合度最强,决定系数R2为0.94.利用实测光谱模拟MODIS等效反射率构建植被指数反演小麦参数的方法,可为利用卫星数据进行大面积、无破坏和及时获取地面植被信息研究提供重要手段.     

森林地上生物量遥感反演方法综述

森林地上生物量反演对理解和监测生态系统及评估人类生产生活的影响有着重要作用,日益发展的遥感技术使全球及大区域的生物量估算成为可能。近年来,不同的遥感技术和反演方法被广泛用于估算森林生物量。本文首先总结了现有的全球及区域生物量产品及其不确定性,然后综述了3类方法在森林地上生物量遥感反演中的应用,即基于单源数据的参数化方法、基于多源数据的非参数化方法和基于机理模型的反演方法,阐述了各类反演方法的特点、优势及局限性。最后从机理模型研究、多源遥感数据协同、生物量季节变化研究和遥感数据源不断丰富4个方面对今后的生物量遥感反演研究进行了展望。     

基于WOFOST模型与UAV数据的玉米生长后期地上生物量估算

地上生物量能够有效反映作物的生长状态,其信息的实时估算对产量预测和农田生产管理都有重要意义。作物生长模型因其详尽的生理生化基础和对生长过程数字化描述能力,成为生物量估算的理想模型。近年来,研究人员利用数据同化算法将时间序列遥感数据同化到作物生长模型中,实现了作物模型由基于气象站的点模拟到区域尺度面模拟的外推,使生物量模拟结果同时具备大范围和机理性两个方面的特点。这一模式下,时间序列的遥感数据质量将对生物量模拟精度产生直接影响,作物生长后期受到光谱饱和的影响,遥感数据的作物冠层信息获取能力会出现明显下降,因此有必要对该阶段遥感数据和作物模型的结合方式进行优化,提升生物量模拟精度。本文针对东北地区春玉米生物量遥感估算存在的问题,提出了利用WOFOST作物模型结合无人机（UAV）遥感数据实现作物生长后期生物量准确估算的新思路。新思路首先利用多光谱遥感数据获取WOFOST模型具备较高空间异质性的土壤速效养分参数以提升模型的空间信息模拟能力,使其能在一定程度上摆脱点尺度模拟的限制。同时,结合集合卡尔曼滤波算法将生长前期无人机（UAV）遥感数据同化到模型中,以缩短模型单独运行时间,减少模型运行过程中的参数误差累积,实现无遥感数据参与下的短期作物生长模拟,并输出生长后期相应的生物量模拟结果。最后,本文利用地面实测数据对新方法的生物量模拟精度进行了评价。结果表明,与全生育期数据同化相比,新方法的生物量估算精度有了明显的提升（全生育期同化：R² = 0.45,RMSE = 4254.30 kg/ha;新方法：R²= 0.86,RMSE = 2216.79 kg/ha）。     

基于被动微波遥感技术的玉米冠层叶面积指数反演

基于玉米冠层结构参数实测数据和Matrix-Doubling(MD)模型构建了玉米出苗期至抽穗期的冠层多波段、双极化微波辐射特性模拟数据库;通过对模拟数据的回归分析得到了玉米冠层在各波段的微波发射率及其与透过率之间的经验关系,并将经验关系应用于0阶微波辐射传输模型;结合土壤发射率模型构建了玉米冠层覆盖地表的微波辐射亮温参数化计算模型,并基于该参数化模型、利用玉米样地微波亮温观测试验数据,采用迭代方法进行了玉米叶面积指数(LAI)的反演.研究表明,LAI反演值与实测值的相关系数r＞0.9,说明多波段被动微波遥感数据在植被冠层LAI反演方面具有较大的应用潜力.     

不同分辨率影像反演植被覆盖度的参数确定与尺度效应分析

选择新疆古尔通班古特沙漠南缘的石河子地区作为研究区,针对统计回归模型需要大量实测数据,而像元二分模型(dimidiate pixel model,DPM)参数难以确定的缺点,提出了利用统计回归的结果反推像元二分模型参数来建立研究区遥感反演植被覆盖度的方法。运用该方法研究了利用TM和MODIS遥感影像数据分别反演植被覆盖度的参数化方案;同时,还研究了采用不同遥感数据源和不同反演模型时研究区植被覆盖度信息提取中存在的尺度效应。     

微波兰被动遥感相关特性的数值模拟和实验对比

本文采用一层具有粗糙界面的连续随机介质模型，计算双站散射系数和后向散射系数，由互易性定理计算热发射率。数值模拟了植被在整个生长过程中后向散射和热发射的变化，以及它们的相关特征。理论结果与几种植被的主被动遥感实验数据作了比较和讨论，阐明了微波主被动遥感的一些相关的数值特征。     

基于CBERS的黄河湿地生物量反演研究

本研究以黄河湿地郑州段为研究区,利用RS与GIS技术,基于2009年5月7日获得的CBERS 2B卫星CCD多光谱遥感影像和地面实测植被生物量信息,采用回归算法构建反演模型,经对比分析得到最优计算模型。结果表明,反演模型计算精度达到86.32%,利用CBERS 2B卫星CCD多光谱遥感影像可满足植被生物量的反演需要。     

利用主被动微波遥感结合反演土壤水分的理论模型分析

为了更好地进行土壤水分反演,发展了一种基于热带降雨观测计划(TRMM)的主被动微波结合反演裸露地表土壤水分的算法.为了提高反演精度,同时利用TRMM搭载的测雨雷达(PR)和微波成像仪(TMI)进行观测.另外,针对PR/TMI数据,还建立了包含大范围的土壤水分和粗糙度参数的AIEM模型数据库.通过分析AIEM模型对地表后...     

利用AMSR-E数据反演华北平原冬小麦单散射反照率

首先,基于冬小麦不同生育期的地面实测参数,构建了组成冬小麦冠层的、包括不同尺寸和含水量的介电散射体模拟数据库,并在此基础上建立冬小麦单散射反照率和光学厚度分别在C(6.925 GHz)和X(10.65 GHz)波段之间的依赖关系。然后,根据一阶参数化模型推导得到的微波植被指数MVIs(Microwave Vegetation Indices)的物理表达式,结合AMSR-E被动微波亮温数据,反演了华北平原地区冬小麦不同生育期的单散射反照率。与MODIS日归一化差异植被指数NDVI的对比结果显示:冬小麦单散射反照率与NDVI随时间的变化趋势大致相同,但在冬小麦的抽穗期到乳熟期,NDVI呈现饱和趋势,而单散射反照率对小麦的生长变化仍旧比较敏感,在指示冬小麦生长方面具有一定优势。     

精密单点定位估计GPS卫星的P1-C1码偏差及稳定性分析

给出了利用精密单点定位（PPP）技术估计GPS卫星P1-C1码偏差的数学模型,并以BRUS、GODE、SHAO和NIST四个跟踪站2010年10月份一个月的观测数据为例,采用PPP方法计算了所有GPS卫星的P1-C1码偏差,并与欧洲定轨中心提供的P1-C1码偏差进行了比较,结果表明：四个站估计的P1-C1码偏差精度均可达到几个厘米。一个月的计算结果表明：卫星的P1-C1码偏差在一个月内变化平缓。     

A new differential code bias (C1–P1) estimation method and its performance evaluation

The current satellite clock products are computed using the ionosphere-free phase (L1/L2) and code (P1/P2) observations. Thus, if users conduct undifferenced positioning using these clock products together with C1 and P2 observations, the differential code bias (DCB) (C1–P1) should be properly compensated. The influence of DCB (C1–P1) on the undifferenced ambiguity solutions is investigated. Based on the investigation, we propose a new DCB (C1–P1) estimation method. Using it, the satellite DCB (C1–P1) can be computed. A 30-day (DOY 205–234, 2012) dual-frequency GPS data set is processed to estimate the DCB (C1–P1). Comparing the estimated results with that of IGS DCB products, the accuracy is better than 0.13 m. The performances of DCB (C1–P1) in the code-based single-point positioning, precise point positioning (PPP) convergence and wide-lane uncalibrated phase delay (UPD) estimation are investigated using the estimated DCB (C1–P1). The results of the code-based single-point positioning show that the influence of DCB (C1–P1) on the up direction is more evident than on the horizontal directions. The accuracy is improved by 50 % and reaches to decimeter level with DCB (C1–P1) application. The performance of DCB (C1–P1) in PPP shows that it can accelerate PPP convergence through improving the accuracy of the code observation. The computed UPD values show that influence of DCB (C1–P1) on UPD of each satellite is different, and some values are larger than 0.3 cycles.     

天绘一号03星三线阵/多光谱载荷影像质量评价

2015年10月26号发射的天绘一号03星是中国传输型立体测绘卫星天绘一号系列的第3颗卫星。三线阵和多光谱影像数据是天绘一号卫星的重要数据,用于立体测绘、彩色融合、遥感观测等多种用途。因此,为了推动天绘一号03卫星影像数据早日为相关领域提供服务,本文采用客观评价的方法,对天绘一号03星的三线阵和多光谱影像质量进行了全面的评价分析。评价结果显示(天绘一号)03星的清晰度、对比度、细节能量、边缘能量、功率谱、信息容量指标值远高于天绘一号01、02星。说明天绘一号03星三线阵/多光谱影像在地物细节和边缘纹理特征的描述上优于天绘一号01、02星,同时载荷接收的信息量远高于天绘一号01、02星。天绘一号03星较高的信噪比指标说明其载荷抑制噪声的能力优于天绘一号01、02星。边缘辐射畸变和增益调整畸变表明在辐射均匀程度上,天绘一号03星三线阵/多光谱影像介于天绘一号01和02星之间。因此,与同类天绘一号01,02星的三线阵与多光谱影像相比,天绘一号03星影像质量有着显著的提高。     

K-GM（1，1）模型在岩体变形监测中的应用

传统GM （1,1）模型存在着长期预测效果差、模型精度不高等问题,卡尔曼滤波能够排除建模过程中随机干扰因素,滤波值能够反映更真实的数据情况。为了能更好地提高变形监测的预测精度,基于传统GM （1,1）模型和卡尔曼滤波,提出K‐GM （1,1）模型,利用该模型对岩体变形监测数据进行建模预测,并与传统GM （1,1）模型预测结果进行对比分析,结果表明,K‐GM （1,1）模型具有较高的预测精度,可作为变形监测的一种新方法。     

多源高分辨率卫星影像监测黑臭水体的适用性研究

高分辨率卫星的幅宽一般很小,受云雨和轨道回访周期影响,单颗卫星的短时段内覆盖能力有限,因此,单一高分辨率卫星常常无法满足一定时段内的黑臭水体监测需求,需要多源卫星协同监测黑臭水体。为了分析多源高分辨率影像对黑臭水体遥感监测的适用性,本文基于地物光谱仪实测的水体遥感反射率数据,以GeoEye-1、WorldView-2、北京二号(DMC3)、高景一号SV1(SuperView-1)以及GF-PMS系列(GF-1/1B/1C/1D、GF-2、GF-6)传感器波段进行等效计算,结果表明:(1)采用反射率比值模型——BOI(Black and Odorous water Index)模型,GeoEye-1、WorldView-2、SuperView-1和GF-1/1B/1C/1D/2/6影像识别黑臭水体正确率均较高,分别为89.5%、89.5%、92.1%和92.1%。(2)BOI模型不适用于DMC3,这里采用了归一化水体指数NDWI≤0.55判别黑臭水体,识别正确率为89.5%。(3)BOI模型应用于仅有的2景同步卫星影像——GF-2影像,经实测数据验证,识别精度为83.3%,精度较高。针对通州区内的某重叠区,2016年—2021年10颗多源卫星影像协同观测的结果一致性较好,表明了多源遥感影像监测黑臭水体的适用性较好。综合考虑卫星影像空间分辨率和采购成本,给出了合理的协同观测建议。     

利用HJ-1A/1BCCD数据进行黄河凌汛监测

利用HJ-1A/1B卫星CCD数据进行黄河凌汛监测,提出了基于主成分分析和决策树的冰凌提取方法。实验结果显示,利用HJ-1A/1B卫星CCD数据能有效地提取出黄河的冰凌范围,对黄河凌汛监测具有较大的应用潜力。     

利用空间自相关的中国内陆甲型H1N1流感疫情分析

为了获得对中国大陆地区2009年爆发的甲型H1N1流感疫情的时空分布的认识,以中国省级甲流疫情的逐月时空数据（时间序列为2009年5月至2010年3月）为研究对象,采用空间自相关方法对其进行了分析。结果发现,甲流传播的集聚性是由弱到强变化的,疫情大致经历了三个阶段：早期的随机分布、中期的扩散以及后期的集中控制;广东、北京、浙江是疫情最为严重的地区,但高高疫情相邻的省份不多;统计学上显著的疫情爆发热点集中在中东部的浙江、江苏、上海、福建等地,聚集重心并未随着时间发生转移。     

基于 Markov 理论的加权非等距GM（1，1）预测优化模型

背景值的构造方法是影响加权非等距GM(1,1)预测模型的精度和适应性的关键因素。文中通过等分函数法构造新的背景值对传统的加权非等距GM(1,1)模型进行优化,优化后的模型使其同时适应于高增长指数序列和低增长指数序列,提高传统模型的预测精度和适应性能力。但是优化后的模型依然易受建模数据随机扰动影响。马尔科夫(Markov)模型具有削弱建模数据的随机扰动性的优势。基于此,将优化的加权非等距GM(1,1)模型和Markov理论有机结合,构建优化的加权非等距Markov-GM(1,1)预测模型。最后,结合秀山湖二期工程的变形实测数据,运用新陈代谢的计算模式进行预测验证。结果表明:优化的加权非等距Markov-GM(1,1)预测模型的拟合和预测精度都优于传统的加权非等距GM(1,1)预测模型,新的预测模型的适用性更强,具有实际的参考价值。     

基于小波分析的灰色-神经网络组合模型在大坝变形预测中的应用

监测序列经小波分解后可以得到各层分量。对低频分量采用灰色GM(1,1)模型进行建模预测,对高频分量采用BP神经网络进行建模预测,最后将各分量进行小波重构,得到监测序列的预测值。将预测值分别与没有进行小波分解直接用GM(1,1)模型预测的值和经小波分解的低、高频系数都采用GM(1,1)模型预测的值进行对比,发现经小波分解的灰色-神经网络组合模型预测精度更高。     

时变参数PGM(1, 1)变形预测模型及其应用

在GM(1，1)模型的基础上，考虑参数随时间的变化，用多项式逼近模型参数，同时针对GM(1，1)模型背景值取值方法的不足，引入背景值最佳生成系数，建立了时变参数PGM(1，1)变形预测模型。多项式中的待定系数采用最小二乘法确定，背景值最佳生成系数采用搜索法确定。实例计算表明，时变参数PGM(1，1)变形预测模型具有较高的模拟精度和预测精度，适合用于变形体的变形预测。