多光谱遥感影像大气校正与悬沙浓度反演——以曹妃甸近岸海域为例

遥感影像的大气校正是遥感定量化研究的难点之一。以曹妃甸近岸海域为研究区,以水体悬浮泥沙浓度(suspended sediment concentration,SSC)定量反演为目标,采用6S(second simulation of the satellite signal in the solar spectrum)模型和FLAASH模型对研究区MODIS影像的大气校正方法进行对比实验,对2个模型校正前后的影像质量以及对目标地物信息的校正效果进行了评价。研究结果表明:2种模型均能在一定程度上削弱大气对水体信息的影响;相比之下,6S模型校正后影像质量优于FLAASH模型,能更真实地反映目标地物,可更好地实现对近岸海域遥感影像的高精度大气校正;将6S模型大气校正后的MODIS影像应用于悬浮泥沙浓度的遥感反演,反演结果的平均相对误差为24.79%,均方根误差为4.32 mg/L。研究结果可为近岸海域Ⅱ类水体大气校正方法的选择提供依据,为深化泥沙运移规律研究及水质、水环境评价提供技术支持。     

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校正结果与实测数据相近,Acolite和FLAASH校正结果存在异常,因而推荐使用C2RCC大气校正Sentinel-2的内陆水体数据;如果只考虑前5个波段,Acolite校正结果的曲线趋势与实测光谱接近,由于校正结果高估,推荐使用波段比值以消除数值高估。     

遥感技术在海洋赤潮的监测与防治方面的应用

随着工农业生产的发展,人口增多,近200年来,赤潮已成为世界性的年度自然灾害,是海洋三大公害之一。虽然其发生的原因尚未完全查明,但通过一些手段仍然可以监测和防治赤潮。由于海洋现象具有空间尺度大、变化周期长、直接观测难的特点,传统监测方法的周期太长、精度不够高,具有很大的局限性,且效果并不十分理想。而利用卫星遥感技术的实时性、大尺度、快速和长时间连续的特点,则可以比较快速地监测赤潮,从而尽可能地降低赤潮的危害。本文从最新的遥感技术出发,结合国际国内形势,阐述了应用遥感技术进行赤潮监测和防治的方法及原理,重点介绍了高光谱遥感影像处理技术,同时对各种方法的优缺点作一比较,提出了一些建议。     

基于海色遥感应用的MODIS数据预处理

较系统地介绍了从MODIS原始分发数据到海洋水色遥感反射率、离水辐射率等数据产品的产出过程;分析了各步骤原理,尤其针对标准大气校正算法无法计算出近岸二类水体离水辐射率问题提出邻近清洁水体外推混浊水体的思路;探索并改进了大气校正算法,计算出大部分近岸水体的离水辐射率数据。     

基于海色遥感应用的 MODIS 数据预处理简

较系统地介绍了从MODIS 原始分发数据到海洋水色遥感反射率、离水辐射率等数据产品的产出过程;分析了各步骤原理,尤其针对标准大气校正算法无法计算出近岸二类水体离水辐射率问题提出邻近清洁水体外推混浊水体的思路;探索并改进了大气校正算法,计算出大部分近岸水体的离水辐射率数据.     

粒子群算法及多阈值指数熵的遥感影像变化检测方法研究

在遥感影像检测中,一般采用多变化阈值来提高检测精度,但会导致运算量的增加。为解决该问题,提出利用粒子群算法及多阈值指数熵的遥感影像变化检测新方法。首先采用影像差值法构造差异影像;然后提出利用粒子群和多阈值指数熵的遥感影像分割方法,并将其用于对差异影像进行分割获取变化区域;最后对选取的实验数据进行变化检测,并与基于模糊C均值、双阈值指数熵、三阈值指数熵的非监督变化检测方法进行比较。实验结果显示,提出的变化检测方法其精度为94.77%,本案方法是一种有效地、可靠的遥感影像变化检测方法。     

基于HY-1C卫星CZI影像的多类型内陆水体大气校正及水质参数反演

海洋一号C星(HY-1C)上搭载的海岸带成像仪(CZI)在内陆水体水色遥感应用方面具有较大潜力。目前,HY-1C CZI影像在内陆水体的大气校正和水质反演研究较少,仍然需要解决适用于不同类型内陆水体的大气校正和水质参数建模等问题。因此,本研究在华北平原的小浪底水库、官厅水库、丹江口水库、白龟山水库、白洋淀5个不同浑浊程度的湖泊和水库开展了星地同步实验,获取了85个采样点的水面遥感反射率光谱和水质参数实测数据。发展了基于Sentinel-2 MSI影像均匀不变地物的HY-1C CZI影像相对大气校正算法和系统定标模型。HY-1C CZI的蓝、绿、红、近红外波段遥感反射率反演平均无偏相对误差(AURE)分别为14.7%、11.2%、28.9%、41.7%,蓝、绿、红波段的大气校正精度相对较高;此外,大气校正与实测光谱的相关系数r的平均值为0.978,光谱角度距离(SAD)的平均值为0.109,说明大气校正遥感反射率光谱形状与实测光谱一致性较高。基于实测数据构建了叶绿素a浓度和透明度反演模型,经独立数据验证,HY-1C CZI影像叶绿素a浓度反演的AURE为33.8%,均方根误差(RMSE)...     

成像高光谱数据在赤潮检测和识别中的应用研究

近年来,频繁发生的海洋赤潮灾害给我国沿海经济带来了巨大损失.在对海洋赤潮的监视监测中,航空遥感是重要的监测平台,推帚式成像光谱仪(PHI)是获取高分辨率高光谱图像的重要手段.2001年7月至8月,中国海监飞机对辽东湾海域频繁发生的大面积赤潮进行了航空遥感监测,首次获取了海上高光谱数据.本文以获取的高光谱数据为研究对象,通过合成假彩色图像、提取异常区域的反射率曲线以及构造相关分析函数等方法,初步探讨了利用高光谱数据进行赤潮水体检测和赤潮种类识别的方法.     

利用氧气和水汽吸收波段暗像元假设的MERIS影像二类水体大气校正方法

摘 要:MERIS数据以其更为合理的水色波段设置和300m较高的空间分辨率,在内陆湖泊水环境遥感监测中有较大的应用潜力, 对其进行有效的大气校正则是水环境参数定量化反演的前提。以太湖为研究区, 研究基于氧气和水汽吸收波段的暗象元假设, 改进传统的近红外波段暗像元假设的大气校正方法。采用MERIS L2p数据辅助获取湖区气溶胶参数, 并利用2007年11月11日、2008年11月20日以及2009年4月25日三景MERIS影像进行方法验证。结果表明, 该方法能够快速、有效地完成MERIS影像的大气校正, 与地面准同步实测数据相比, 三次校正的RMSP都在25%以下; 与BEAM自带的二类水体大气校正算法、气溶胶厚度辅助的6S大气校正以及改进的暗象元算法进行精度比较, 表明该算法校正精度较高。由于该算法不需要同步实测气溶胶数据, 因此具有一定的适用性。     

基于MODIS影像的内蒙古草原积雪监测

光学遥感源MODIS具有高光谱分辨率、高时间分辨率、高空间分辨率、全球范围内免费接收等优势,被广泛应用于洪涝、干旱、森林草原火灾、雪灾等自然灾害的动态监测领域。MODIS数据用于内蒙古草原积雪监测,提取积雪信息在国内尚属空白。本文利用MODIS L1B 500m分辨率数据,经过几何校正、去"双眼皮"预处理,根据归一化差分积雪指数(NDSI)算法和综合阈值判别法对内蒙古自治区2008年1月下旬大范围降雪进行积雪信息提取,制作积雪覆盖图。利用内蒙古生态与农业气象中心发布的雪情遥感监测信息验证积雪覆盖图的准确度。验证结果表明,MODIS数据用于大范围积雪监测非常有效。     

基于样本自动选择与SVM结合的海岸线遥感自动提取

利用卫星遥感手段自动、快速、准确地测定海岸线动态信息是遥感应用的一个重要领域,对海域管理规划具有重要意义.由于近岸水体光谱特征受区域环境影响较大,在水陆分离过程中,利用传统的归一化差值水体指数(normalized difference water index,NDWI)阈值分割法时,一部分近岸水体易被错分为陆地,严重影响了岸线提取精度.为此,在NDWI模型的基础上,提出了基于样本自动选择与支持向量机(support vector machine,SVM)的海岸线遥感自动提取算法.首先进行NDWI计算与全局阈值分割,实现水体信息的初步提取;再通过NDWI信息控制初始样本的自动选择;然后利用SVM分类器对水体再次分类,实现海陆分离;最后填充小的陆地水体单元,实现岸线自动跟踪.实验结果表明,该方法能有效增强对近岸水体的识别能力,提高海岸线遥感提取的精度和自动化程度.     

遥感大数据智能监测平台研究及应用

如何融合云计算、大数据、人工智能等先进技术手段,开展对遥感大数据的研究,进行遥感影像智能化处理,为空间智能应用提供更加精准、高效的数据支撑已成为必然,并具有广泛的应用前景。本文介绍了遥感大数据基本特征及研究现状,并运用深度神经网络等算法进行特征提取和目标识别,提出一种基于遥感大数据的智能监测方法,该方法结合了遥感技术和人工智能算法,通过对地表和大气信息的获取、分类和分析,实现了对城市环境、自然资源和生态系统的全面监测和管理。此外,开发了一套基于云计算和分布式处理的智能监测平台,该平台支持灵活的数据集成、可视化展示和实时预警功能,并已成功应用于城市的监测和管理任务中。     

基于CHRIS数据的三峡坝区水体叶绿素浓度遥感监测

本文探讨利用新一代微卫星遥感数据CHRIS/PROBA定量反演三峡坝区叶绿素(Chl)浓度的方法。首先对CHRIS/PROBA高光谱影像进行去条带、几何校正、辐射校正、大气校正等预处理,得到水体像元的遥感反射率;然后结合三峡坝区水质,分析了悬浮物对叶绿素浓度反演的影响,采用半经验回归方法建立了叶绿素浓度反演算法;最后在对算法验证的基础上,将模型应用到经过一系列预处理的影像中,得到三峡坝区叶绿素浓度的遥感反演结果,并对反演结果进行了分析。分析表明,CHRIS/PROBA影像在三峡坝区水质的遥感监测中是可用的,且反演结果精度较高。     

资源三号卫星影像快速大气校正方法

该文针对资源三号(ZY-3)国产高分辨率卫星影像的大气校正问题,提出了一种快速大气校正方法。该方法充分利用已有地面标准波谱库数据,并采用经验线性法对高分辨率ZY-3卫星遥感影像进行大气校正。最后利用地物的真实反射率光谱曲线和归一化植被指数(NDVI),与大气校正结果进行对比分析。结果表明:经新方法大气校正后的ZY-3影像地物反射率光谱曲线与地物真实反射率光谱曲线更加接近,植被覆盖区与非植被覆盖区NDVI的差异更加明显,更有利于地物的识别。研究结果为应用国产ZY-3影像进行定量遥感分析提供了参考。     

基于SAR影像进行边缘检测自动提取的研究与应用

利用SkySat-3系列卫星合成孔径雷达卫星遥感影像的多元性和分辨性,基于自动阈值与区域生长算法相结合进行SAR岸线提取,进而分析SAR图像岸线提取检测技术流程,展现合成孔径雷达制作影像在海域边缘监测、图像分割、构成水体提取方面的应用,可有效减少人工操作,提高工作效率。     

基于无人机多光谱数据的玉米苗株估算

为能及时监测和评估东北大面积的玉米出苗情况,估算苗株数,依据低空无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)遥感影像为玉米苗株数的快速估算提供有效支持.研究基于UAV多光谱数据,通过对比ExG,GBDI,ExG-ExR,NGRDI,GLI等颜色指数分割玉米与土壤背景,借助OTSU算法确定最佳阈值,选...     

HJ-1A/B卫星CCD影像辅助的MODIS水色大气校正产品质量改进

针对我国近岸高浑浊水体区域MODIS短波红外波段大气校正产品中存在的信号饱和及条带问题,利用神经网络模型,采用准同步的HJ-1A/B卫星CCD影像及实测遥感反射率数据对MODIS/Terra水色遥感大气校正产品进行了质量改进。改进后结果与MODIS/Terra遥感反射率产品相比,平均相对误差为13.3%,信号饱和区域修复结果与实测数据各波段平均相对误差为28.2%。结果表明,该方法在保证结果精度的情况下,能有效地修复MODIS/Terra水色波段因为信号饱和而产生的数据空白区域,同时也能较好地解决MODIS/Terra大气校正产品中的条带问题。     

应用HJ CCD传感器指数的鄱阳湖TSM浓度遥感监测

分别于2008年10月、2009年10月和2011年7月对鄱阳湖地区开展三个航次的科学调查,在分析实测数据基础上,利用TSM浓度应用HJ卫星CCD传感器数据,提出一种TSMI遥感反演的新方法,并与传统基于实测光谱与TSM浓度建立的方法对比分析,模型反演平均相对误差分别为17.5%和20.01%。实验结果显示,利用TSMI指数方法反演结果较优,不仅可以提高TSM浓度遥感反演精度,而且有利于解决内陆浑浊水体遥感监测中水色大气校正算法研究不足的问题。     

弱透视投影成像条件下低空遥感影像的拼接方法

无人飞行器低空遥感监测影像的拼接应具备快速、高效等特点,D.G.Lowe提出的基于SIFT特征匹配全景影像自动镶嵌算法无需人工交互,具有很强的鲁棒性,但是全景镶嵌算法主要是针对传感器在固定位置围绕竖直轴向360°旋转采集的序列影像,因此,并不适应用于无人飞行器遥感监测影像的拼接.根据无人飞行器遥感监测在弱透视投影条件下的成像模型和影像数据是按照设定航线等间距获取等特点,对基于SIFT特征匹配的影像自动镶嵌算法在影像空间变换等方面进行改进,同时增加了畸变校正、边缘裁切等预处理方法,形成完整的无人飞行遥感监测影像拼接流程,并通过试验证明该算法的可行性.     

中国海洋卫星及应用进展

中国十分重视海洋遥感及其监测技术的发展,初步形成了具有优势互补的海洋遥感观测体系,并发挥了显著的经济和社会效益。其中,海洋一号(HY-1A/B)卫星已经广泛应用于中国海温预报业务系统、冬季海冰业务监测、夏季赤潮和绿潮监测、海岸带动态变化监测、近岸海水水质监测和渔业遥感监测等方面。海洋二号(HY-2A)卫星不仅填补了中国海洋动力环境卫星遥感的空白,也是目前国际上唯一在轨运行的集主被动微波遥感器于一身的综合型海洋动力环境卫星,具备同时获取风场、有效波高、海面高度和海面温度的能力。通过卫星获得的数据提高了中国海洋环境监测与灾害性海况预报的水平,为国民经济建设和国防建设、海洋科学研究、全球变化研究等提供了可靠的遥感数据,同时还在国际对地观测体系中发挥了重要作用,受到国内外用户的高度认可。海洋一号和海洋二号卫星系列为中国建立完善的海洋环境立体监测体系奠定了坚实基础。根据国家发展和"一带一路"建设的实施,在加快建设海洋强国、维护海洋权益和加快发展海洋经济的进程中对海洋遥感的发展也进一步提出了更高的要求和更紧迫的需求。为此,紧紧围绕国家海洋强国战略需求,在《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015年—2025年)》中专门规划了海洋观测卫星系列,服务于中国的海洋资源开发、环境保护、防灾减灾、权益维护、海域使用管理、海岛海岸带调查和极地大洋考察等方面,同时兼顾陆地和大气观测领域的需求。在充分继承已有HY-1A/B、HY-2A、高分三号(GF-3)和中法海洋卫星(CFOSAT)成功研制经验和应用成果的基础上,发展多种光学和微波遥感技术,建设新一代的海洋水色卫星和海洋动力环境卫星,具备卫星组网观测能力;发展海洋监视监测卫星,构建优势互补的海洋卫星综合观测体系。通过空间基础设施的建设,海洋遥感卫星必将在建设海洋强国的进程中发挥出重要作用。