哨兵1号影像在南极触地线提取中的应用与分析

冰川触地线是内陆冰盖和漂浮冰架的分界线,其位置的准确界定对南极冰川物质平衡计算、冰川动力学建模、冰川变化和海平面变化研究具有重要意义。本文针对Sentinel-1A/B雷达影像数据在南极触地线大规模提取中的应用,基于2020年Sentinel-1A/B雷达影像数据,采用DDInSAR方法对南极触地线进行了大范围的提取,提取触地线约23 472 km,结合MEaSURE＿GL、MOA＿GL2009、MEaSUREs冰流速等数据对触地线提取结果进行综合分析。结果表明：利用DDInSAR方法和Sentinel-1A/B雷达影像数据可以实现对南极触地线长期、高效且较全面的提取,南极不同地区的触地线具有不同的变化特征,存在稳定、回退、前进、消失和冰升等多种变化现象。南极半岛和西南极可以完全应用6 d的Sentinel-1A/B雷达影像数据提取触地线,东南极大部分区域只能应用12 d的Sentinel-1A/B雷达影像数据提取触地线。潮汐运动的强弱影响触地线的提取质量,在西南极的强潮汐区域触地线提取质量较高,在东南极冰盖周围的弱潮汐区域触地线提取质量较差或者结果空缺。南极触地线的提取受冰流速影响较...     

基于哨兵一号影像海岸线自动提取方法研究

通过研究近年来边界提取方法,提出一种适用于Sentinel-1的算法,结合形态学处理的海岸线自动提取方法,并在原有方法的基础上做了部分改进.然后利用该方法对基于Sentinel-1多年的连云港海岸线进行提取及分析,并进行了实测数据的验证比较,精度较高,效果比较理想.     

对比多源遥感数据在滨海湿地提取中的差异

Landsat 8与Sentinel-2数据是当前遥感分类最典型、常用的光学数据源,但这两种数据源在滨海湿地分类中的差异性仍有待进一步研究。基于Landsat 8、Sentinel-2和Sentinel-1数据,采用随机森林（random forest,RF）算法对南沙区湿地进行分类,并探讨光学数据源、主成分变换融合方法以及各特征变量对南沙区滨海湿地RF分类精度的影响。结果表明：(1) Sentinel-2数据参与的方案分类精度均优于Landsat 8数据参与的方案,其分类精度分别为90.24%（单一光学数据参与分类）、85.89%（光学数据与雷达数据融合参与分类）。(2)主成分变换融合方法对分类精度的提高不大,融合数据使滨海湿地总体分类精度下降（p<0.05）,但融合数据在一些滨海湿地类型提取中具有一定优势。融合Sentinel-2与Sentinel-1数据减小了沿海滩涂与浅海水域之间的错分现象;融合Landsat 8与Sentinel-1数据更有利于库塘、红树林湿地信息提取以及湿地与非湿地信息的区分。     

Sentinel-1卫星数据产品应用探讨

以Sentinel-1卫星的特点、传感器的特点、数据产品以及潜在应用为逻辑主线,介绍了Sentinel-1卫星的基本参数、C波段传感器的参数特性以及Sentinel-1的数据产品,为Sentinel-1的进一步应用提供参考。     

城市地表形变的双极化Sentinel-1数据极化时序InSAR技术监测

利用双极化Sentinel-1数据有望得到较单极化数据更好的城市地表形变监测结果。以典型受地表沉降灾害影响的两座超大城市（墨西哥的墨西哥城和中国北京市）为研究区,分别基于长时序单、双极化Sentinel-1数据,利用时序合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar, InSAR）技术和极化时序InSAR技术对两城市近年地表形变进行监测研究。结果表明,利用双极化Sentinel-1数据对干涉图进行极化优化后,干涉图相位质量得到提升,高质量像元比例明显增加。使用双极化数据后,形变监测点密度有显著提升,相比于单极化数据结果,墨西哥城和北京市监测点密度分别提升88%和50%;更高的监测点密度使部分区域双极化数据反演地表形变的准确性更高。与单极化Sentinel-1数据相比,利用双极化Sentinel-1数据进行城市地表形变监测可得到监测点密度更高、可靠性更好的结果。     

基于Sentinel-1A与Sentinel-2A融合的土地利用/覆盖分类研究——以昆明市呈贡区为例

为提高土地利用/覆盖分类精度,本文以昆明市呈贡区为例,融合Sentinel-1A(S1A)与Sentinel-2A(S2A)遥感数据,采用支持向量机(SVM)的监督分类方法对土地利用/覆盖进行分类。对比分析了Sentinel-1A与Sentinel-2A数据在不同组合情况下所有分类结果的总体精度,结果表明:将Sentinel-1A的强度数据、纹理数据与添加植被指数的Sentinel-2A数据融合时分类精度相对较高,总体精度可达93.60%。采用雷达数据与光学数据融合的方法可以在一定程度上提升土地利用/覆盖分类精度。     

GF-3与Sentinel-1洪灾淹没信息提取

以斯里兰卡2017-05-25开始的洪灾为研究对象,利用灾中和灾后GF-3和Sentinel-1获取的多期数据,采用符合研究区域特征的最优提取方法,提取了多期洪水淹没范围。并利用同时期的光学卫星哨兵2号(Sentinel-2)观测数据、研究区高程数据以及当地官方公布的受灾面积进行了结果验证分析。结果显示Sentinel-1比GF-3噪点更多且误提取了更多山区阴影,因而导致Sentinel提取洪水面积偏大,GF-3提取的洪水面积更接近于官方公布的受淹面积。本研究通过斯里兰卡的GF-3和Sentinel-1应用对比,显示了GF-3在洪涝灾害信息提取中具有较为准确的精度,对GF-3在洪水灾害动态监测的应用精度提供了应用实例。另外一方面,通过GF-3与Sentinel-1协同校正应用,可以得到更多的洪水过程信息,为防灾减灾领域提供可靠的数据支持。     

利用光学和SAR遥感数据的若尔盖湿地植被分类与变化监测

湿地植被在固碳过程中扮演重要角色。作为高寒湿地生态系统的典型代表，若尔盖湿地的植被分类与变化监测对于研究其碳汇功能具有重要意义。光学遥感和微波遥感在植被监测中各有其优缺点，因此本研究提出结合Sentinel-2光学数据和Sentinel-1合成孔径雷达SAR (Synthetic Aperture Radar)数据的若尔盖湿地植被分类与变化监测方法。基于动态时间归整算法DTW (Dynamic Time Warping)提取Sentinel-1 SAR数据的时间序列物候特征，结合Sentinel-2多光谱数据的光谱特征，以2020年实地获取的植被样本及使用样本迁移得到的2017年样本，通过随机森林算法分别对两个时期的若尔盖湿地植被进行分类并对其变化进行分析。研究表明：(1)结合Sentinel-1和Sentinel-2数据，充分发挥各自多时相、多光谱的优势对若尔盖湿地植被进行分类得到可靠的分类结果，总精度达到了97.43%,Kappa系数为0.96。(2)基于样本迁移原理，本研究通过将2020年实地采集的样本迁移至2017年，解决了历史时期实地样本不可得的问题，并针对SAR数据的特点提...     

基于Landsat-8和Sentinel-1A辽东湾海冰分类研究

为研究辽东湾海冰类型特征,文中基于2016年2月9日的Landsat-8和Sentinel-1A数据,结合多光谱、归一化植被指数(NDVI)构建CART自动决策树(CART Automatic Decision Tree),并用灰度共生矩阵(GLCM)统计Sentinel-1ASAR数据的纹理信息特征,对比传统监督分类并验证两种遥感图像海冰分类精度。研究指出:对Landsat-8数据,基于CART自动决策树的分类精度最高,总精度达81.68%;而Sentinel-1ASAR数据,基于最大似然分类的总精度为73.88%,相比于CART自动决策树,其能获得更高的海冰分类精度。分析本研究可知,基于光学数据的CART自动决策树在海冰类型识别中占优,而最大似然分类在SAR数据中对海冰类型的识别度较好,本文为辽东湾海冰监测与预报提供了一种有希望的技术手段。     

升降轨Sentinel-1数据在滑坡形变识别中的适用性研究

针对采用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术开展滑坡灾害大区域调查和普查时,Sentinel-1雷达数据源升降轨模式难以恰当选用,或应用场景不适宜,从而否定InSAR技术在滑坡形变识别及监测的优势等问题,本文采用时序InSAR技术,结合升降轨的Sentinel-1雷达数据源,开展不同坡向滑坡形变的识别,研究Sentinel-1雷达数据源升降轨道模式在不同坡向滑坡灾害形变识别与监测中的适用性情况,分析Sentinel-1雷达数据源不同轨道模式对不同坡向滑坡识别与监测的优势。研究结果表明,Sentinel-1雷达数据源对大型及以上的滑坡灾害进行InSAR滑坡表面形变识别及监测结果较佳;Sentinel-1降轨数据源更适用于识别和监测西坡向、南坡向的滑坡,Sentinel-1升轨数据源更适用于识别和监测东坡向的滑坡;采用Sentinel-1升降轨数据联合的方式,更有利于东、西、南坡向滑坡识别和监测,可以更全面识别潜在滑坡灾害。     

Sentinel-2A卫星数据处理分析及在干旱河谷提取中的应用

哨兵2A(Sentinel-2A)作为一颗新型光学遥感卫星,具有大宽幅、多光谱、高时空分辨率与免费共享等优点,已广为光学遥感应用领域关注。选取欧空局提供的Sentinel-2A遥感卫星数据,以四川省黑水河流域部分区域为研究区,通过对Sentinel-2A数据参数、组织形式、产品等级与格式分析,利用SNAP软件中sen2cor处理模块将L1C级别数据转换成L2A级别数据,分别获取研究区气溶胶厚度分布图、水汽分布图、场景分类图及植被生物量因子数据图层;通过对生物物理量因子分析,利用研究区叶绿素含量生物量因子和数字高程模型,结合专家决策分类法提取出研究区内干旱河谷分布面积。研究结果表明,Sentinel-2A遥感卫星数据质量较好,丰富了遥感技术应用领域,其L2A级别数据将会对全球生态植被环境变化的监测与评价产生积极的应用价值。     

一种利用哨兵1号数据提取南极接地线方法

针对因IW工作模式数据在南极地区覆盖不全面导致对南极接地线的全面提取造成影响的问题,提出利用双差干涉测量提取接地线的基本原理,分别利用工作模式为IW和EW的Sentinel-1雷达卫星数据,对东南极毛德皇后地沿岸冰川接地线进行提取,将提取结果分别与MEa-SUREs接地线产品进行对比,同时再将这两种模式下的提取结果进行对比分析。结果表明,双差干涉测量可以去除冰流相位的影响,使用EW工作模式的Sentinel-1数据进行南极接地线提取可以忽略其地面分辨率较低这一缺陷,同时,这一模式的Sentinel-1数据在幅宽、南极覆盖范围等方面更具优势。因此,综合利用IW和EW工作模式的Sentinel-1数据,对南极接地线的全面、高效、长期动态监测具有重要意义。     

基于植被指数的Sentinel-1失相干评估

Sentinel-1数据自全球免费开放以来已被广泛应用于合成孔径雷达干涉测量及相关应用领域，但是其短波长的特性使其容易在部分低相干区域，特别是在植被覆盖区产生失相干现象，因而目前主流的干涉后失相干评估策略可能会造成Sentinel-1数据的浪费和研究成本的提升。针对此情况，本文在顾及极化方式的前提下，分别建立了光学遥感植被指数NDVI和VV/VH极化下Sentinel-1相干系数的定量模型，并在邻近的验证区对模型精度进行了验证，证明了模型的可靠性。基于建立的模型，可以在Sentinel-1数据干涉前对失相干进行定量评估，以克服上述干涉后评估策略的缺点，提高干涉测量的效率并降低研究成本。     

Sentinel-1卫星数据提取同震形变场:最新技术及震例

高分辨率同震形变数据对地震学研究十分重要。欧州空间局哨兵一号A/B星(Sentinel-1 A/B)自2014年、2016年在轨运行以来,在板块交界地带获取了大量数据,成为研究地震的主要雷达遥感系统之一。本文通过简要介绍Sentinel-1A/B数据获取模式和最新数据处理技术,结合2014年加州纳帕山谷地震,2015年尼泊尔地震,2016年日本熊本地震和新西兰地震4个典型震例,综述全面利用Sentinel-1数据中的相干及非相干信息提取远场和近场、方位向和距离向同震形变数据的最新进展。相关研究成果表明,从Sentinel-1数据中不但能够通过传统InSAR技术提取地震远场形变梯度较为平缓的形变,也能够获取靠近地表破裂,形变梯度较大的形变。这些新方法和最新震例研究表明Sentinel-1系统在地震学领域将会发挥越来越重要的作用。     

联合时变重力数据与测高数据反演全球海平面变化及其分量贡献

理解全球海平面变化具有十分重要的意义,它间接反映了地球系统中气候性相关因素的变化。本文基于一组海平面指纹和比容经验正交函数,联合时变重力数据和卫星测高数据反演了2002年4月至2020年2月的全球海平面变化,将全球海平面变化分解成南极冰盖融化、格陵兰冰盖融化、陆地冰川融化、陆地水储量变化、冰川均衡调整和海水比容效应这6个分量的贡献。联合反演结果显示,全球平均比容海平面变化为1.08±0.05 mm/a,与相关文献的结果相吻合。研究发现,联合测高数据和时变重力数据的反演方法能够一定程度上减弱GRACE Follow-On卫星时期海水质量变化被低估的现象。本文利用联合反演的结果研究了区域海平面变化,在大部分近海区域反演效果较好,这表明该方法可用于区域海平面变化的研究。     

双极化Sentinel-1数据极化时序InSAR技术地表形变监测——以上海市浦东机场为例EI北大核心CSCD

不同极化的合成孔径雷达SAR (Synthetic Aperture Radar)数据对地物具有不同响应,利用极化信息可提升InSAR的地表形变监测能力。针对利用免费Sentinel-1数据的双极化信息进行地表形变监测这一问题,本文提出了一种基于双极化Sentinel-1数据的自适应极化时序InSAR技术方法 PolPSI (Polarimetric Persistent Scatterer Interferometry)。该方法针对研究区永久散射体PS (Persistent Scatterer)与分布式散射体DS (Distributed Scatterer)的不同特点,基于不同优化准则分别进行自适应极化优化,得到极化优化干涉图并进行地表形变监测。为了证明方法的有效性,以上海市浦东国际机场为研究区,基于34景双极化(VV-VH) Sentinel-1影像进行了实验。结果表明,所提出方法在降低干涉图相位噪声、提升干涉质量的同时较好地保持了地物边缘细节,相较于常规的时序PS与DS技术,提出PolPSI技术获取的变形监测点密度分别提高了103.0%和30.8%,更加详细地反演了机场区域变形状况。综上所述,本文提出的基于双极化Sentinel-1数据PolPSI方法通过对极化信息的利用与挖掘,可一定程度上提高Sentinel-1数据在地表形变监测应用中的能力。     

基于Sentinel-1的典型地物时间失相干分析

为了探究影响Sentinel-1时间失相干的因素,实验选取美国南加州柯汶纳市及其周边区域进行研究,使用50景Senti-nel-1数据,分析了不同地物的时间失相干现象,并研究了风雨等天气因素及不同极化方式对相干性的影响.主要得出以下结论:Sentinel-1数据典型地物的失相干特征区别较大,可以较好地指导地物识别、辅助...     

利用验潮站观测数据校正测高平均海平面变化线性漂移

针对卫星测高数据确定平均海平面变化速度中可能存在的线性漂移问题,利用全球快速验潮站观测数据,在进行精细数据预处理中,为保证两种数据观测含相同时变海平面信号,改进了同步校正方法,解决了每个验潮站参考基准不同导致验潮站上两种数据海平面变化差值无法进行全球平均的问题,并以T/P卫星观测数据为例,确定了其平均海平面变化线性漂移,为获取真实海平面变化速度提供了保证。     

联合Argo浮标、卫星测高和GRACE数据研究海平面变化

卫星测高、GRACE、Argo等数据为监测海平面变化提供了丰富的观测数据,利用Argo数据计算的比容海平面变化,可以更加深入地理解卫星测高以及卫星重力获得的海平面变化。利用2004年1月至2010年12月间Argo浮标采集的温度和盐度数据,通过数值积分方法计算了65°S~65°N间的比容海平面异常,并通过最小二乘拟合得到比容海平面变化的长期趋势为0.63±0.45 mm/a,与Llovel得到的结果吻合较好。利用卫星测高数据得到该时间段内海平面变化趋势为2.52±0.71 mm/a,GRACE反演得到的海水质量变化引起的海平面趋势为1.84±0.13mm/a,结果表明海水质量变化成为引起海平面变化的主要因素。最后对联合卫星测高、GRACE得到比容海平面变化与相应Argo浮标数据计算结果的空间分布特征进行了比较。     

相对海平面变化时段选择效应分析

验潮站观测的海面高度数据是监测海平面变化以及确定平均海面的重要基础观测信息,利用滑动时段法和时段累积法对验潮站不同观测时段相对海平面变化速率的差异进行了分析,讨论了时段选择效应对计算相对海平面变化的影响,并利用美国东海岸验潮站观测数据对分析结果进行了补充实验.实验结果表明,不同观测时段相对海平面变化速率差异最大可达27...