面向实时应用的遥感服务技术

当前中国卫星事业正面临着难得的发展机遇,以应用需求为牵引,着力提升卫星遥感的服务能力,充分发挥卫星的应用效益,突破通信、导航、遥感卫星的系统壁垒,构建通导遥一体化的天基信息实时服务系统,提供全天时、全天候、全地域的面向实时应用的服务.本文首先分析了天空地海对地观测传感网实时服务能力,接着阐述了遥感技术实时应用服务需求(...     

面向星群的遥感影像智能服务关键问题EI北大核心CSCD

全天时、全天候和全球的遥感信息实时智能服务是对地观测系统建设的目标。近几年来,随着我国高分专项和商业卫星的发展,在轨卫星数量急剧增加,对地观测能力得到极大增强,使得传统的单星和星座卫星系统的运控、接收、处理和应用服务模式面临严峻挑战,亟须统筹规划卫星应用各环节资源,充分发挥多星协同优势,构建统一的遥感影像实时智能服务体系和系统。本文针对遥感星群卫星体系特点和对地观测用户需求特征,开展面向星群的遥感影像智能服务关键问题研究。提出了面向任务的全球多尺度语义描述网格,统筹全球动静态的任务语义描述,在此基础上重点分析了面向星群的自主任务管理、精准动态规划和协同智能处理等关键技术问题,形成集任务描述、任务管控、任务规划、在轨处理、终端分发一体化的星群智能服务技术体系。通过充分发挥星群协同的优势,结合在轨处理和人工智能技术来降低各环节时间延迟,提高数据处理精度,从而实现完全自动化和智能化的近实时星群智能服务,为对地观测的全天时、全天候快速高效智能服务奠定基础。     

智能遥感卫星系统

：分析了当前遥感卫星系统存在的一些不足,论述了新一代“智能遥感卫星系统”的概念及其主要特点,对其 中自适应遥感成像和星上数据实时处理两个核心部分进行重点介绍,并对其涉及的关键科学问题和关键技术进行阐 述。设计了一套具有自适应成像和应用模式优化能力的智能高光谱卫星有效载荷系统。该系统由用于区域背景信息获 取的前视预判遥感器、用于地表详细观测的主遥感器以及星上数据实时处理和分析3部分组成。对智能高光谱卫星的工 作原理和流程进行介绍,并呼吁中国尽快围绕智能遥感卫星系统开展一些前沿性的科学理论和关键技术研究,以实现 中国在卫星遥感领域的跨越式发展。     

新一代智能测绘遥感科学试验卫星珞珈三号01星

光学测绘遥感卫星的性能不断提升,种类日益丰富,已经成为获取全球精准测绘遥感信息的重要支撑。当前光学测绘遥感卫星已具备亚米级的空间分辨能力,但测绘遥感信息服务存在严重的滞后问题,亟须发展智能测绘遥感卫星,向实时智能服务转型升级。本文首先基于光学测绘遥感卫星3种成像体制及其实现方式和应用特点,分析智能测绘遥感卫星的适用体制,进一步面向实时化、智能化和大众化的应用需求,提出通导遥(通信、导航、遥感)一体化智能遥感卫星的设计构想,重点分析智能遥感卫星的服务方式及一体化功能组成;然后,阐述新一代智能测绘遥感科学试验卫星珞珈三号01星的性能与特点;最后,对智能测绘遥感卫星的发展和使命进行总结与展望。珞珈三号01星集遥感与通信功能于一体,探索了从数据获取到应用终端的测绘遥感信息高效智能服务模式,为遥感数据基于天地互联网的在轨处理与实时传输提供了真实的服务验证平台,对我国空间信息网络的建设具有重大意义。     

浅论航空摄影测量中的卫星遥感影像

随着卫星遥感技术的发展,高清晰遥感卫星影像以拍摄重复周期短、可直接获取更可靠和丰富的自然及人文景观信息等特点,直接带来了很多测绘作业方法上的变化和进步。测绘生产中是否能够真正消化和利用好新技术带来的卫星影像,＂影像处理及应用＂等方面的研究已成为测绘生产中迫切需要解决的新课题。     

多源卫星影像的摄影测量遥感智能处理技术框架与初步实践

回顾并分析了摄影测量与遥感学科的发展历程,并针对大数据和智能化测绘新时代的多源遥感影像精准快速智能处理的迫切需求,本文提出摄影测量遥感的科学概念.全新的摄影测量遥感主要由摄影测量和遥感两个学科的交叉融合而形成,致力于研究解决同步探测被摄目标的几何位置、物理属性、语义信息和时序变化关系的理论方法及技术问题,其理论基础和支撑学科包括摄影测量、遥感、人工智能、大数据处理与高性能计算等,将突破目前摄影测量侧重几何处理、遥感侧重语义信息提取反演的相对独立现状和串行技术路线,通过几何模型与光谱辐射反射信息的深度交叉融合形成几何语义一体化处理机制.本文在阐述摄影测量遥感基本概念的基础上,初步探讨了其涉及的主要科学问题及相关研究应用领域,并以多源遥感卫星影像为例构建了一体化摄影测量遥感智能处理技术框架,通过语义信息提取与精准几何处理的交叉闭环融合,显著提升了高分辨率多源遥感卫星影像精准快速处理的自动化和智能化水平,多个应用实践初步验证了相关理论方法的正确性和有效性.     

面向任务的高分辨率光学卫星遥感影像智能压缩方法

随着对地观测系统以及空间信息网络的快速发展,中国已经建成星地一体化的对地观测系统。高分辨率遥感影像数据从GB级转向TB级,轻小型智能遥感卫星有限的带宽容量和存储空间都严重限制了遥感信息的智能实时服务,由此提出了一种面向任务的智能压缩方法。首先,基于遥感影像的数据特点以及轻小型智能遥感卫星星地数传的瓶颈,分析了传统在轨压缩算法的局限性,论述了面向任务的高分辨率光学卫星遥感影像智能压缩处理的重要性;其次,提出了基于珞珈三号01星平台面向任务的智能压缩方法,通过星上高质量成像和高精度几何定位获取观测区域;然后,根据不同的任务需求,利用信息提取模型获取感兴趣目标/区域;最后,利用压缩模型对该区域进行自适应码率分配来实现高倍率压缩任务,并生成码流文件回传到地面。针对不同的任务需求,合理分配码率,可通过该方法有效实现遥感影像的高倍率智能压缩。     

卫星影像服务中国

中国科学家日前通过理论分析、遥感实验和实地验证否认了太空中肉眼看长城的真实性,同时也证实高分辨率卫星影像能较清晰地显示长城的存在。卫星影像产品再次引起我国社会各界的普遍关注。     

摄影测量与遥感学的发展展望

笔者从1957年步入武汉测绘学院航测系至今,已过去51年。在这50多年中,笔者经历了摄影测量向遥感的发展,并与GIS和GPS相集成,形成了地球空间信息科学。在21世纪,新一代互联网、Web2.0、网格计算、智能传感器等技术的出现,使得摄影测量与遥感学跃上了一个新的台阶。本文对摄影测量与遥感学科的发展趋势和发展重点作了一个展望。     

遥感卫星区域覆盖实时分析与可视化

空间对地观测需求的增长和任务的多样性导致卫星区域覆盖分析变得越来越复杂。当前的遥感卫星区域覆盖算法与应用无法提供实时响应和应对高并发请求的在线服务,并且分析结果不能做到实时可视化,增加了数据的认知难度。针对于此,本文结合流式处理技术,提出一种高效的遥感卫星区域覆盖实时分析方法与可视化服务。首先,采用一种多模式判断策略,实现遥感卫星区域覆盖相关参数的高效计算;然后,对持续流入的数据进行实时分块,实现数据实时处理;最后,结合流式处理技术,提供实时响应和可视化的在线服务。利用多星多地面区域数据进行试验验证,结果表明,本文方法在保证传感器任意指向下遥感卫星区域覆盖参数计算精度的同时,效率得到较大提升,并且能够及时高效地通过数据流的方式,实现分析结果的实时可视化。     

中国遥感卫星地面站卫星地面系统的发展

成立于1986年的中国遥感卫星地面站是中国重大科技基础设施,也是国际资源卫星地面站网的重要成员.历经30余年的建设和运行,中国遥感卫星地面站形成了以北京总部为中心,拥有密云、喀什、三亚、昆明、北极5个卫星接收站的体系,实时数据接收覆盖中国全部领土和亚洲70％陆地区域,并初步具备了全球数据的快速获取能力.2020年,地面...     

基于RFM的高分辨率卫星影像三维重建方法

随着高分辨率卫星遥感成像技术的快速发展,基于卫星影像的三维重建技术研究已成为当前国内外研究的热点,但由于种种因素的制约,实现自动化、高精度的三维重建仍然存在很大困难.鉴于此,提出一种基于同源高分辨率卫星影像的三维信息提取方法,其步骤包括利用影像匹配技术获取同名点,通过影像同名点解算像对间几何转换模型,最终基于有理函数模型获取地物点的三维坐标.结果表明,利用文中方法可以实现影像的三维重建,精度上能够满足一定的生产需求.     

多源遥感数据管理与远程处理集成实现

针对目前对多源遥感影像数据管理与远程处理的集成应用研究较少的现状,文章基于FTP、关系数据库和空间数据库引擎设计多源遥感影像数据及其元数据与快视图数据的一体化管理方案,基于Web Service与PCI-EASI设计遥感影像远程处理服务,并对多源遥感影像数据管理与远程处理功能进行集成,通过综合运用FTP和Web Service技术,提高了数据管理效率和应用的灵活性。最后以"粤港澳水质遥感监测系统"为例,实现了对多源遥感影像数据的有效管理及水质监测业务的系统化,验证了研究成果的可行性和实用性。     

附加傅里叶补偿项的卫星遥感影像RFM平差方法

卫星光学遥感影像的几何畸变是制约其定位精度的重要原因。采用一般系统误差补偿模型难以从根本上消除影像复杂畸变。本文在有理函数模型RFM平差方案基础上,根据傅里叶级数的逼近特性,提出用二元傅里叶多项式代替一般多项式作为系统误差补偿项,以适用符合连续条件的任意形式畸变。仿真和实际数据平差试验结果表明,本文方法能够有效补偿由于影像内外方位元素误差造成的像方定位系统误差及不同大小的畸变。在控制点充足的条件下,附加3阶傅里叶补偿项的RFM平差定位精度显著优于附加一般多项式补偿项的常规方法,其中SPOT-5异轨立体像对平差后平面和高程定位精度可分别达到3.34 m和2.48 m,QuickBird同轨立体像对平差后平面和高程定位精度分别达到0.77 m和0.54 m,均达到了子像素精度水平。二元傅里叶多项式可作为一种通用的影像系统误差补偿模型,拓展应用于航空和近景影像的畸变校正。     

基于随机森林的国产小卫星遥感影像分类研究

近年来随着小卫星数量与传感器类型的快速增加,急需研究和发展快速可靠的小卫星遥感影像分类方法。针对分类方法各具局限性、具体应用中最优分类器选取困难等问题,本文基于多分类器集成学习的思路,引入随机森林(Random Forests)方法用于小卫星遥感影像分类。采用灾害监测预报小卫星(HJ-1)、北京1号小卫星(BJ-1)两种国产小卫星多光谱遥感影像进行试验,并与传统分类方法进行比较,结果表明,随机森林比最大似然分类器(MLC)、支持向量机分类器(SVM)等具有更好的稳定性、更高的分类精度和更快的运算速度,具有很好的适用性。     

结合二维EMD与自适应高斯滤波的遥感卫星影像去噪

传统的遥感影像去噪方法在去除影像噪声时,往往会造成去噪后影像细节信息丢失和模糊的问题。本文将二维EMD去噪理论用于遥感影像的去噪,提出了二维EMD与自适应高斯滤波相结合的遥感影像改进去噪算法。在去噪时能够保留低频信息不变,只对影像高频信息进行二维EMD分解后的不同频率IMF分量图作自适应高斯滤波去噪,从而更好地对含噪影像进行去噪。两组试验对比分析表明：本文算法具有较大的峰值信噪比、平均梯度和结构相似性,具有较小的均方根误差;并且边缘检测结果也表明,噪声在被滤掉的同时,经本文算法去噪后的影像能较多和更好地保留原始影像的细节信息和边缘轮廓信息,具有更好的去噪效果。     

Sentinel-2遥感图像的细小水体提取

基于卫星遥感的水体提取算法对面积较大的水体效果较好,应用于细小水体时受混合像元、异物同谱等因素影响,容易出现误判。Sentinel-2卫星多光谱遥感数据空间分辨率为10 m、20 m、60 m,双星时间分辨率5 d,时间和空间分辨率较高,因此本文采用了Sentinel-2绿光波段（560 nm）、红边波段（705 nm）、近红外波段（842 nm、865 nm）和短波红外波段（2190 nm）的遥感反射率,提出了一种植被红边水体指数算法RWI（Vegetation Red Edge based Water Index）。对比分析了植被、阴影、建筑物、混合像元、裸土、水体6种地物的归一化遥感反射率,从机理上解释了为什么RWI比其他水体指数具有更好的提取细小水体的效果。本文对比了常用的几种水体提取算法,包括改进的归一化差异水体指数MNDWI（Modified Normalized Difference Water Index）、多波段水体指数MBWI（Multi-Band Water Index）、自动水提取指数AWEI（Automated Water Extraction Index）,以人工目视解译的水体结果为准,对比以上几种算法得到的水体提取结果,得出RWI、MNDWI、MBWI、AWEI_sh、AWEI_nsh的面积提取差异分别为3.6%,4.2%,12.2%,8.8%,19.8%。从结果可以看出RWI算法精度最高。从影像提取结果来看,本文提出的RWI算法提取的水体边界效果更佳,而且能够一定程度上消除山体和建筑物阴影、云阴影以及混合像元的影响。同时,在2016-01—2018-12时间范围内筛选选取了共43景无云的Sentinel-2影像,利用本文提出的算法对雄安新区、神东矿区、永城矿区3个区域的细小水体分布开展了多时相分析。观察后发现每个时相的结果均十分良好,细小水体的边界区分度较高,基本没有错提、漏提,算法具有良好的适用性和稳定性。