基于分形插值技术的MODIS资料几何纠正方法

在讨论了MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨率成像光谱仪）遥感图像几何畸变的成因后,引入了利用MODIS数据间的互补性去除这种“双眼皮”现象的概念,其后采用了分形插值的方法对数据进行重采样。在与其它几何纠正和插值方法进行对比的结果表明,该方法能较好地去除边缘重叠影响,并能保持原有云图的特征和信息,对MODIS资料数据的后续反演工作有一定意义。     

遥感影像融合中的四元数插值方法研究

利用四元数来整体描述多光谱遥感影像,采用四元数插值算法对影像进行重采样,并通过对重采样后的影像进行融合处理来分析比较遥感影像的四元数插值和现有插值方法的效果和区别。实验验证了四元数插值算法的可行性和优越性,为遥感影像的重采样提供了一条新的技术途径。     

一种用于海洋层化数据的插值方法改进

海洋环境调查数据的客观分析图像是调查结果的直观体现,也是进一步科学研究的基础。在环境要素空间分布复杂的近海海域及陆架坡区,我们发现利用现有插值方法得到的结果有时会出现之前没有被关注到的局部异常,如常用的Kriging方法或三角网线性插值方法插值得到的图像有时会出现或轻或重的"藕"状或"台阶"状的层化结构异常。本文提出一种针对原始数据采用坐标变换方法,并联合使用三角网线性插值法和Kriging法两种方法进行数据插值,从而有效地避免了类似"藕"状或"台阶"状的层化结构假象,解决了插值方法在海洋环境调查数据插值过程中遇到的一个实际问题,也是对现有插值方法的一种补充。     

基于Kriging 算法的海底地形插值设计与实现

针对目前海底地形构建方面存在的问题与不足,基于普通Kriging的计算公式,以渤海海域采集的离散高程点数据为例,对构建海底地形高程模型的空间插值方法——Kriging方法进行了研究。针对海底地形建模的具体实现,重点对Kriging算法的数据分布检验、数据分组、球形模型拟合、网格化插值以及结果显示等模块进行研究。最后,基于Visual C++6.0平台对海底地形高程的插值过程进行了编程实现和可视化表达,从而成功构建出渤海局部海域的海底地形特征,为海洋科学研究和工程建设提供了参考和依据。     

基于最优插值和贝叶斯最大熵的海表温度融合方法研究

海表温度(sea surface temperature,SST)是影响全球气候的重要因素,在海洋科学研究中占有关键位置。论文基于MODIS红外、AMSR-2和HY-2A微波辐射计数据,分别利用最优插值和贝叶斯最大熵方法对SST数据进行融合,并用i Quam实测数据和Argo浮标数据对2015年SST融合数据进行检验。MODIS、AMSR-2、HY-2A辐射计SST的年平均空间覆盖率分别为15.0%,21.6%,22.0%,最优插值和贝叶斯最大熵融合SST产品的年平均空间覆盖率提高到98.6%和99.4%,融合产品空间覆盖率明显提高。与i Quam实测数据对比,最优插值和贝叶斯最大熵融合产品年平均偏差分别为0.07℃,0.04℃,均方根误差皆为0.78℃,其中3-7月最优插值融合产品的精度略优于贝叶斯最大熵融合产品,其它月份则相反;与Argo浮标数据对比,两种融合产品的均值偏差分别为0.06℃,0.01℃,均方根误差分别为0.77℃,0.75℃。整体上,贝叶斯最大熵融合产品的精度略优于最优插值融合产品,但计算成本较高。     

不同插值方法在海域气象参数估算中的可靠性评价

海域条件下的气象观测具有数据稀少、变化大且观测站点分布不均的特点,其插值精度受插值方法影响较大。首先对常规插值方法进行理论分析,进而选取了反距离加权法、克里金法和样条函数法三种插值方法进行了插值实验和精度分析。根据渤海湾某区域的气象历史数据,采用不同方法绘制了温度、压强和湿度的插值平面图,并基于交叉验证的方式对各插值方法进行了对比,给出了不同方法的插值估算可靠性评价。结果表明:温度、压强和湿度的插值精度均是基于反距离加权法的插值结果最优(MAE_(温度)=2.42,RMSE_(温度)=1.92,MAE_(压强)=2.05,RMSE_(压强)=1.30,MAE_(湿度)=11.394, RMSE_(压强)=6.43),同时基于反距离加权法的图形绘制可视化效果也要优于其他两种方法。研究结果可为海域气象参数估算提供理论和实践依据。     

底栖生物生物量空间插值方法研究

在地统计学和地理信息系统支持下,采用反距离加权(Inverse distance weighting,IDW)、径向基函数(Radial basis functions,RBF)、普通克里格(Ordinary Kriging,OK)3种插值方法对2007年4月获得的大亚湾人工鱼礁区及附近海域底栖生物生物量数据进行空间插值方法研究,并对插值精确度进行交叉验证。结果显示,经对数转化后的数据呈正态分布,而且3种插值方法对其进行插值,所得的等值面图效果比原始数据所得等值面图效果好。交叉验证显示,对数转化数据插值精确度OK﹥RBF﹥IDW。观察插值结果等值面图,发现3种方法均能较客观地模拟出底栖生物生物量的总体分布趋势,在对局部趋势的模拟上,OK的表现效果最好。     

基于MODIS数据的东北地区土地覆盖分类的精度评价研究

遥感技术是进行全球及区域的大面积土地利用/土地覆盖研究中不可替代的信息获取方法,而MODIS数据是其重要信息源之一.随着MODIS数据在大面积土地覆盖分类的应用和发展,如何对其分类结果进行精度评价已引起广泛重视.利用东北地区100 a土地利用与土地覆盖数据库,建立适于应用目的且在实践中可行的评价方案,将高空间分辨率的遥感数据及其分类结果作为参考数据,对基于MODIS数据的东北地区土地覆盖分类结果进行分析和精度评价,并对相关问题进行了分析与探讨.     

黄海渔业资源密度空间插值方法的比较研究

空间插值是渔业生态学研究,特别是海洋生态系统模型构建中的常用工具。为找到适合黄海渔业资源密度的插值方法,本文对四种常用的空间插值方法进行了比较研究。四种插值方法分别为反距离加权（Inverse distance weighted,IDW）、全局多项式（global polynomial interpolation,GPI）、局部多项式（local polynomial interpolation,LPI）和普通克里格（ordinary kriging,OK）。采用交叉验证分析（cross-validation diagnostic）确定不同插值方法的准确度。同时,结合渔业资源密度空间分布的可视化表达,比较不同插值方法结果的优劣。结果表明,原始的生物学数据具有典型的非正态分布特征,对数转化方法能让其显著地接近或符合正态分布。四个调查阶段中,指数模型在2014年8月和10月为最佳半方差函数,2015年1月和5月数据具有明显的纯块金效应。配对样本T检验表明,预测数据和实测数据之间没有显著差异（P>0.05）。交叉验证结果表明,OK在2014年10月插值效果最好,IDW在剩余的三个航次表现最佳,GPI和LPI表现效果不佳。OK在空间分布的可视化表达方面效果最好,既不像IDW一样有较多的“牛眼”效应,也不像GPI和LPI一样具有过多的平滑效果。然而,纯块金效应的存在有时会影响OK的应用。综上所述,我们推荐操作简单且处理快速的IDW作为黄海渔业资源密度常规的插值方法。     

海洋盐度分布的插值方法应用与对比研究

空间插值在海洋环境评价中有着广泛的应用,常用的插值方法有:线性插值、最近邻点插值、自然邻点插值、三次多项式插值、反距离权重插值、克里金插值等。盐度是海水重要的环境因子,基于2012年8月份的北海区盐度监测数据,采用空间插值分析表层盐度分布,并通过开展不同插值方法的插值实验,对插值结果进行曲面分析和误差分析,对比各插值方法的特点与适用性。结果显示:基于本次海洋环境监测的站位与盐度数据,克里金插值、自然邻点插值曲面趋势符合较好,而且相对其他插值方法误差也较小,是相对适用于海水盐度的空间插值方法。     

MODIS辅助的北京一号卫星影像近海Ⅱ类水体大气校正

利用空间分辨率为500 m的MODIS 1B数据及有关MODIS数据产品计算其近红外波段的气溶胶辐亮度,由此外推北京一号卫星多光谱影像各波段的气溶胶辐亮度,以实现对该影像的大气校正,取得了良好的效果.该方法克服了传统大气校正方法依赖于现场测量大气参数的缺陷,拓展了非水色传感器在水体监测领域的应用前景.     

基于大气参数拟合的GF-1多光谱影像大气校正

针对大气校正常使用的基于查找表的方法建表速度缓慢、查找精度低等问题,提出在6S大气校正模型的基础上,以气溶胶厚度为自变量对大气参数进行拟合的算法,使用该算法对GF-1多光谱影像进行大气校正研究。对半球反射率、路径辐射项等效反射率、大气透过率3个大气参数使用三次多项式进行拟合,拟合后的决定系数都达到了0. 999 8;根据拟合结果使用MODIS气溶胶产品作为输入,逐像元计算大气参数,并对影像进行大气校正,将校正结果与FLAASH模型校正结果进行对比。结果表明,该算法能有效校正大气对GF-1多光谱影像的影响,并与FLAASH校正结果具有很好的一致性。     

基于Kongsberg EM多波束的Snippet数据处理方法

多波束声呐记录的海底后向散射片段(Snippet)数据处理成角度响应曲线和地理编码(Mosaic)图像可以 帮助识别海底底质类型和反映地貌形态,这一过程包括辐射校正、角度响应改正(AVG)和几何地理编码,但不同的多波束系统硬件在辐射校正和角度响应改正方法上存在差异且传统处理方法忽略了声呐系统本身的指向性模型随时间变化的事实。以声呐方程为基础,针对Kongsberg EM 多波束系统提出了一套完整的Snippet数据处理流程,并分析了各步骤中存在的可变性,给出了每一步的处理建议,最后将此方法应用于EM2040浅水多波束实测数据,并验证了该方法的有效性和实用性。     

基于薄板样条函数的HY-1B卫星 L1B 数据几何校正方法研究

将HY-1BL1B产品中已有的经纬度数据抽样作为控制点,根据控制点的图像坐标和经纬度坐标间的对应关系,基于薄板样条函数的坐标变换关系对HY-1BL1B数据进行了几何校正,并与陆地矢量边界进行了比较,结果表明该方法能较好地完成HY-1B卫星L1B数据的几何校正。     

南海岛礁遥感影像大气校正算法研究

针对目前传统大气辐射传输模型使用时难以确定气溶胶光学厚度的问题,提出一种仅依靠影像自身信息的大气校正算法,该算法针对南海水域清澈的特点,将暗像元法和大气辐射传输模型相结合,通过暗像元匹配和迭代运算确定气溶胶.实验结果表明:该算法与Sen2cor算法相比大气校正后的地物剖面光谱曲线基本一致,校正后影像能够反映出水深与蓝绿...     

可视化编程用于建立成像光谱仪海洋遥感资料处理系统

利用可视化编程语言ＶＢ开发出一套成像光谱仪资料处理系统，用于海面叶绿素浓度信息提取，具有操作方便的图形用户界面，大大简化了各种振兴中华，去了众多参数值的反复输入。图像处理模块可加入许多常用的图像处理功能。并可调入一些商业化软件，寿命完成许多图像处理功能。     

近海水体悬浮物HJ-1 号小卫星CCD 定量反演研究

基于H J-1号小卫星CCD数据,开展近海水体悬浮物含量监测研究.采用邻近清洁水体和同日MODIS气溶胶产品的方法对CCD辐亮度数据进行较精准的大气校正;利用得到的水体遥感反射率,结合地面准同步实测悬浮物含量数据建立悬浮物反演模型,获得研究区悬浮物的空间分布.模型的相关系数R2为0.849,平均误差为33.0％,反演结果较为理想.结果表明,HJ-1号小卫星作为中国首个灾害监测小卫星星座,能够实现定量反演近海水体的悬浮物含量,对中国近海水体水质的监测和治理具有重要意义.     

MODIS和GOCI卫星遥感反射率产品在浑浊海区交叉检验分析

对Geostationary Ocean Color Imager(GOCI)和Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)传感器在中国渤海辽东湾海区的卫星大气校正算法开展评估工作。主要对比了GOCI和MODIS的412 nm,443 nm,488 nm,547 nm,678 nm波段的遥感反射率(Remote Sensing Reflectance:Rrs)。结果表明:GOCI的去云算法较严格,在卫星有效数据覆盖率方面差于MODIS;遥感反射率产品比对结果表明:GOCI和MODIS的遥感反射率产品有较好的线性相关,且GOCI反演值大于MODIS反演值;分区域的对比结果表明,MODIS和GOCI的遥感反射率差异随着水体的浑浊度增加而增大,GOCI需要开发适用于近岸水体的大气校正算法。     

Ocean color products retrieval and validation around China coast with MODIS

Waters along China coast are very turbid with high concentrations of suspended sediment nearly all the time,especially at the Hangzhou Bay,the Changjiang (Yangtze) River Estuary and the shoal along Jiangsu Province.In these turbid and optically complex waters,the standard MODIS ocean color products tend to have invalid values.Because the water-leaving radiances in the near-infrared (NIR) are significant resulting from the strong scattering of suspended particles,the standard MODIS atmospheric correction algorithm often gets no results or produces significant errors.And because of the complex water optical properties,the OC3 model used in the standard MODIS data processing tends to get extremely high chlorophyll-a (Chl-a) concentrations.In this paper,we present an atmospheric correction approach using MODIS short wave infrared (SWIR) bands based on the fact that water-leaving radiances are negligible in the SWIR region because of the extreme strong absorption of water even in turbid waters.A regional Chl-a concentration estimation model is also constructed for MODIS from in situ data.These algorithms are applied to MODIS Aqua data processing in the China coastal regions.In situ data collected in the Yellow Sea and the East China Sea in spring and autumn,2003 are used to validate the performance.Reasonably good results have been obtained.It is noted that water-leaving reflectance in the NIR bands are significant in waters along the China coast with high sediment loadings.The satellite derived and in-situ reflectance spectra can match in the turbid waters along China coast,and there is relatively good linear relationship between satellite derived and in-situ reflectance.The RMSE value of Rrs(λ) is 0.0031 sr ?1 for all the nine ocean color bands (412 to 869 nm).The satellite-derived Chl-a value is in the reasonable range and the root mean square percentage difference is 46.1%.