内陆水体藻类叶绿素浓度与反射光谱特征的关系

通过研究内陆水体反射光谱特征与藻类叶绿素浓度之间的关系,建立藻类叶绿素高光谱定量遥感模型。在实验地太湖地区,采用高分辨率地物光谱仪实地测量了湖水在可见光和近红外波段（３００－１１００ｎｍ）的反射光谱曲线,并且同时采样分析叶绿素、总悬浮固体物质浓度等水质参数。研究发现在叶绿素浓度较高时（〉５μｇ／Ｌ）,水体光谱反射比Ｒ７０５ｎｍ／Ｒ６７５ｎｍ、叶绿素在７００ｎｍ附近反射峰的位置等与叶绿素浓度有较好的     

内陆水体叶绿素a浓度反演的区域化三波段模型研究

以太湖和石头口门水库为例,建立了一种可直接计算水体叶绿素a浓度的区域化三波段模型。该模型通过对研究水体的光学特性分析,明确三波段组合与叶绿素a浓度间的函数关系参数,不仅可较好指示研究水体叶绿素a浓度水平,而且大大减小了回归算法所带来的模型不确定性。利用高精度、长时间序列的水体光学特性观测数据,建立针对不同研究水体的区域化三波段模型可为实现内陆水体叶绿素a浓度遥感监测业务化运行提供方法借鉴。     

水体叶绿素a浓度遥感反演方法研究进展

针对水体叶绿素a浓度反演问题,从反演所需的遥感数据源、主要研究区、主要研究单位以及反演模型4个方面,系统介绍了叶绿素a浓度遥感反演的发展现状,分析了现有水体叶绿素a遥感反演方法的优缺点,提出了目前存在的问题,并对水体叶绿素a浓度反演研究进行了展望。     

资源一号02D卫星高光谱数据黄河三角洲湿地景观分类

资源一号02D卫星(ZY-1 02D)于2019年成功发射,2020年10月正式投入使用,是中国自主建造并成功运行的首颗民用高光谱业务卫星,具有广泛的应用前景。本研究以黄河三角洲湿地为研究区,以ZY-1 02D高光谱(AHSI)影像为数据源,结合无人机和地面调查数据,开展湿地景观分类研究。首先通过ZY-1 02D AHSI获取地物反射率波谱曲线,分析不同地物波谱曲线的差异,作为地物识别和分类的依据;充分考虑研究区植被覆盖度的差异,结合无人机影像制定研究区7类基本地物和9类精细地物两种湿地景观分类体系;利用随机森林算法进行分类,并引入Tree SHAP方法进行波段重要性排序和选择;探究影响ZY-1 02D AHSI分类的重要波段,选取与Landsat 8 OLI多光谱波段相重叠的波段进行分类,并与Landsat 8 OLI分类结果进行比较。结果表明：(1) ZY-1 02D AHSI数据能够较好地反映不同地物类型光谱曲线的差异;(2)对于两种分类体系,仅用前40个重要波段的总体分类精度达到最高,7类基本地物分类和9类精细地物分类的分类精度分别为92.18%和90.76%,这40个波段大多...     

基于欧比特高光谱影像的滇池叶绿素a浓度遥感反演研究

水体叶绿素a,即Chla (chlorophyll-a)浓度是表征水体富营养化程度的关键性指标,对于水环境评估和水质遥感监测具有重要意义。欧比特高光谱卫星是中国于2018年发射的新一代高光谱卫星,然而其在内陆水体水质遥感监测的适用性仍有待验证。本研究以高原富营养化湖泊滇池为研究区,以叶绿素a浓度为反演指标,利用滇池两次野外现场实测数据和欧比特高光谱OHS (Orbita Hyperspectral)影像,通过分析滇池水体的光学特性,构建了适用于欧比特高光谱影像的滇池水体叶绿素a浓度遥感反演模型,并通过星地同步数据验证了反演模型的有效性与可行性,获得了滇池叶绿素a浓度的空间格局。结果表明：（1）波段比值模型（B17/B9）适合于基于欧比特高光谱影像的滇池水体叶绿素a浓度的遥感反演,模型反演精度较高,决定系数（R2）为0.804,均方根误差（RMSE）和平均绝对误差百分比（MAPE）分别为6.99μg/L和6.32%;(2) 2019年4月2日滇池水体叶绿素a浓度呈现出由湖岸向湖泊中心逐渐降低的趋势,东北部与东南部呈幂函数型递减,西北部呈线性递减;（3）滇池欧比特高光谱影像的近岸4个水体像...     

基于实测光谱估测密云水库水体叶绿素a浓度

水中叶绿素a浓度是衡量水体初级生产力和富营养化程度的最基本的指标。利用野外便携式地物光谱仪对密云水库水体进行反射光谱测量并同步采集水样。通过分析叶绿素a浓度与光谱反射特征的相关关系,建立了叶绿素a反演模型。结果表明,利用单波段光谱反射率、光谱比值指数或微分光谱比值能够可靠反演叶绿素a浓度;但微分光谱与叶绿素a浓度相关性更高,更适用于密云水库水体叶绿素a浓度的高光谱反演。     

基于高光谱遥感反射比的太湖水体叶绿素a含量估算模型

旨在寻找叶绿素a的高光谱遥感敏感波段并建立其定量估算模型。通过对太湖水体的连续监测，获得了从2004年6月到8月3个月的太湖水体高光谱数据和水质化学分析数据。利用实测的高光谱数据分析计算太湖水体的离水辐亮度和遥感反射比；然后，通过相关分析寻找反演叶绿素a浓度的高光谱敏感波段，进而建立反演太湖水体叶绿素a浓度的高光谱遥感定量估算模型，并用相关数据对模型进行精度分析。研究发现，水体的遥感反射比光谱在719nm和725nm存在两个峰，其中719nm处的峰更明显且稳定。通过模型的对比分析，发现用这两个峰值处的遥感反射比参与建模可以提高叶绿素a的估算精度；并且认为由反射比比值变量R719／R670所建立的线性模型对叶绿素a浓度的估算精度最理想。     

内陆水体藻蓝蛋白遥感反演研究进展

藻蓝蛋白(PC),作为蓝藻的标志性色素,通常被用作进行蓝藻水华遥感监测的标志物.近年来,内陆水体水质恶化,富营养化加剧,藻华频发,PC遥感反演研究越来越受到关注.本文从PC光学特性、反演算法开发、卫星传感器应用等方面难点及干扰因素,综合梳理了过去30 a PC遥感反演研究的发展历程和趋势,以期理解国内外相关研究的新思路...     

基于GF-1卫星数据的水库叶绿素a浓度联合反演研究

探明不同区域及不同营养状况下水库叶绿素a的共同敏感波段,基于G F-1号卫星16 m分辨率的多光谱WFV传感器影像构建叶绿素a浓度普适性反演模型.文中以湖南省3种不同营养状况的水库为研究对象,在实测高光谱及GF-1/WFV影像预处理基础上,对比实测高光谱数据与GF-1/WFV影像数据,采用相关性分析筛选叶绿素a敏感波段...     

资源一号02D卫星在基础性地理国情监测中的应用

作为我国首颗自主建造并成功运行的民用高光谱卫星,资源一号02D同时搭载可见近红外相机和高光谱相机.为更好地验证其在基础性地理国情监测业务工作中的应用效果,本文根据基础性地理国情监测相关行业标准和规范,选择覆盖试验区范围内的资源一号02D卫星影像数据作为监测数据源,探讨利用资源一号02D卫星数据开展地表覆盖数据更新的技术流程与方法,结果表明:资源一号02D卫星影像数据的几何纠正精度较高,数据的光谱信息丰富,解译标志可清晰地显示和区分不同地表覆盖类型,完全可以满足基础性地理国情监测业务工作对卫星数据源的要求.     

基于ZY-102C星数据的遥感地质解译——以塔吉克斯坦帕米尔地区为例

为了对境外地质矿产勘查开发提供遥感信息支持,在综合前人研究成果及野外验证基础上,对塔吉克斯坦帕米尔地区的地质和构造特征进行深入分析和研究;根据不同地质体的特征影像,对照"资源一号"(ZY-1)02C星遥感图像中所显示的地貌景观、色调及纹形等,建立了塔吉克斯坦南部地区主要沉积岩、变质岩和侵入岩以及断裂构造、褶皱构造和环形构造等的遥感解译标志;通过对ZY-1 02C星的全色/多光谱相机(P/MS)和全色高分辨率相机(HR)数据的遥感地质解译效果对比,认为P/MS数据中地质体的色调差异更为明显,易于建立区域构造格架、开展岩石大类解译;而HR数据所反映地质体的微地貌、纹理及细节更为清晰,易于进一步识别各类岩性及小型构造,尤其对碎屑岩的粒度、层状构造类型、第四系、矿业活动以及特殊成分的岩石等具有较好的反映。     

资源三号02星激光测高数据质量分析

近几年来,中国的对地观测卫星激光测高技术发展较快,资源三号02星上搭载了国内首台对地观测的卫星激光测高试验载荷,在后续的高分七号、陆地生态系统碳监测卫星上均装备业务化应用的激光测高仪,开展国产对地观测卫星激光测高数据质量分析研究非常必要,能有效填补国内空白并推动相关技术发展。本文对资源三号02星载荷的激光测高数据进行了严密几何处理,重点从夜间观测、卫星小角度侧摆、海面区域等不同条件下的数据质量进行了分析,对数据的平均可用率进行了统计分析。试验表明,资源三号02星激光测高仪能获得约30%有效测高数据,在夜间数据有效利用率略有提高,在大型水面也能获得有效数据,经后处理后在平坦地区验证的绝对高程精度优于1.0 m,部分点高程精度优于0.5 m,硬件本身的测距精度和卫星姿态测量误差是主要的误差源。相关结论对于后续国产卫星激光测高载荷的研制以及数据后处理和应用具有参考价值。     

矿山遥感监测中ZY-102C影像融合方法对比研究

基于ZY-1 02C数据开展矿产资源开发多目标遥感调查与监测,运用PCA,HSV,Brovery和GramSchmidt等融合方法对ZY-1 02C影像进行融合,对每种融合方法的融合效果进行定性与定量分析评价。研究结果表明,Gram-Schmidt融合方法是一种适合于矿产资源开发多目标遥感调查与监测的ZY-1 02C数据融合方法。     

资源一号02C卫星数据在北京岩溶水资源勘查评价工程中的应用

以资源一号02C(ZY1-02C)卫星数据为数据源,以GIS为数据处理平台,以遥感地质理论和水文地质理论为指导,将遥感技术应用于北京岩溶水资源勘查评价工程中。通过水文地质遥感解译和综合分析,优选了一处新的供水水源地,建立了适用于北方岩溶区的含水岩组和泉点的遥感解译标志,提出了基于GIS的水文地质分析方法,扩展了国产资源卫星数据的应用领域。     

ZY-102C星数据在矿山遥感监测中的应用研究与分析

利用资源一号(ZY-1)02C卫星(以下简称02C星)全色高分辨率相机(HR)和多光谱相机(MUX)数据,以河北承德多金属矿区和江西寻乌稀土矿区为实验区,开展了1∶5万矿山遥感监测应用研究;分析了应用过程中存在的问题,提出了解决方案和建议,对02C星数据在矿山遥感监测中的规模化应用起到了示范效果。研究结果表明:在数据处理流程上,对空间分辨率为2.36 m的02C星全色HR1与HR2数据需先进行正射纠正再拼接,对空间分辨率为10 m的多光谱数据MUX可采用假彩色合成方法进行模拟真彩色合成;在矿山地物识别上,与SPOT5图像比较,02C星图像可更好地反映出开采面、开采点、中转场和矿山建筑等矿山地物类型,不足之处是纹理信息较平滑、矿山地物的边界相对模糊,因而增加了室内解译的难度;在经济效益上,02C星数据的性价比优势明显。因此,尽管02C星数据处理和解译工作量较大,但其能满足1∶5万矿山遥感监测要求,总体经济效益显著。     

基于Sentinel-2卫星数据的内陆湖泊水体大气校正

利用Acolite、FLAASH和C2RCC 3种大气校正算法,参考内陆湖泊历史实测遥感反射率数据,开展针对Sentinel-2卫星数据的内陆湖泊水体大气校正研究.试验结果表明:在数值方面,C2RCC校正结果和实测结果位于相同数量级,Acolite和FLAASH校正结果高估;在光谱曲线变化趋势方面,C2RCC校正结果与...     

高光谱图像相对含水量反演引导的精细分类

深度学习在高光谱图像处理领域的研究应用不断深入发展,基于深度学习的高光谱图像分类达到了较高的分类精度。目前的分类模型多利用高光谱的图谱特征,但对光谱的诊断性特征及先验信息利用不足,对空谱特征提取过程难以实现有效协同,因而导致分类类别即类内分类不够精细。为了解决以上问题,本文提出一种以多标签数据为输入的共生神经网络模型,在高光谱图谱特征提取的基础上融合光谱诊断特征,实现相对含水量反演及精细分类。首先,通过构建一种新的红边斜率光谱指数实现高光谱图像相对含水量的表征,利用本文提出的自适应分级算法完成相对含水量反演并建立对应的等级标签,与地物种类标签共同构成多标签高光谱数据集。然后,构建共生神经网络架构及内部变维特征提取模块,利用多标签数据提取高光谱图像中空间、光谱和相对含水量的融合特征,提高深度模型对不同含水量地物的区分能力和对所提取特征的协同表达能力,降低模型的复杂度与计算量,完成基于多标签数据集的相对含水量反演引导分类的过程,在扩大传统类间距离的基础上进一步扩大类内距离,从而实现高光谱图像的精细分类。最后,使用实验室采集数据和4个公开的高光谱数据集Lopex、Indian Pines、Pavia University和Salinas进行实验验证。结果表明,本文提出的红边斜率光谱指数可以有效表征地物的相对含水量信息;相对含水量反演引导的分类模型对类内分类精度有较明显的提升,对总体分类结果有一定的改善;与其他机器学习和深度学习分类算法相比,本文算法取得了较好的分类结果,提高了深度分类模型的分类性能和精细程度,实现了精细分类。     

高分五号高光谱图像自编码网络非线性解混

针对高光谱非线性混合模型中的共线性问题,提出了一种非监督的增强型非线性自编码网络方法 ENAE(Enhanced Nonlinear Autoencoder)。通过结合自编码网络在挖掘数据内在结构、提取特征方面的优势,引入端元正则项减弱端元间的共线性效应,从而提高高光谱混合像元分解精度。ENAE方法的实现步骤主要包括两部分:一是网络结构初始化,二是非线性分解。网络结构初始化是确定编码器的节点数以及端元和丰度的初值;非线性分解则主要是实现损失函数的最小化。通过模拟数据、城市区域真实数据和高分五号卫星高光谱数据的实验,得到了相较于传统非线性分解方法更高的精度,证明了ENAE方法的鲁棒性。     

海表温度对SMOS盐度遥感反演精度的影响

利用星载微波辐射计对全球海表盐度的卫星遥感探测,其精度会受到多种环境因子的影响。采用广义加性模型GAM和偏最小二乘法PLS分析了水温对海表盐度遥感反演精度的影响,同时,利用ARGO观测数据对SMOS卫星反演的赤道太平洋和西北太平洋海表盐度进行精度检验。结果表明,水温对海表盐度反演精度具有显著影响,且Stokes矢量第一参数(总辐亮度)是海表盐度反演的最佳亮温参数。在平均水温约16℃时的均方误差约为0.9 psu,23℃水温下的均方误差约为0.7 psu,30℃水温下的均方误差约为0.4 psu,即高水温下盐度反演精度相对较高。     

湖泊营养状态遥感评价及其表征参数反演算法研究进展

湖泊富营养化由于其可导致藻类水华暴发,引发生态系统灾变和饮用水风险,是中国乃至全球湖泊面临的主要生态环境问题.湖泊营养状态精准、实时、大范围的同步监测是准确掌握湖泊水环境变化特征,开展富营养化成因分析、评价评估、治理修复和管理考核的重要基石.相比地面调查的传统手段,遥感具有快速、大范围、周期性等优点,已经广泛应用于叶绿...