从散射辐射传输成像到定量精细遥感的信息链

星载遥感是电磁波与环境目标相互作用散射辐射传输获取数据图像,并进而反演诠释环境目标物理特征的信息技术。随着星载遥感多任务、多频段、多极化、高分辨率等多源多模式的发展与融合,星载遥感定量精细信息的需求提出了一系列新的信息链科学问题。本文概述本实验室在近十多年里在星载遥感领域的电磁散射辐射传输理论到定量精细遥感信息链的研究,包括:矢量辐射传输与星载微波遥感数据定标与验证(CAL/VAL)、极化电磁散射与全极化多模式合成孔径雷达(SAR)成像信息、高分辨率遥感与自动目标识别(ATR)技术、月球火星等外星遥感信息获取等。     

近空间被动双站SAR的成像性能分析

近年来,近空间受到了越来越广泛的关注。近空间飞行器兼具卫星和航空飞机的优点,能提供类似卫星的宽覆盖、长续航能力和飞机的快速响应能力,这为研究新体制遥感技术创造了条件。基于此,文章提出了一种基于近空间平台的被动双站合成孔径雷达(SAR)成像方法。首先,通过分析近空间被动双站SAR的空间几何模型,建立了其相应的SAR回波信号模型;然后,根据发射机和接收机对成像目标产生的多普勒效应,对近空间被动双站SAR成像的距离分辨率和方位分辨率进行了分析和仿真,并分析了近空间被动双站SAR存在的方位向调频率空变特性。最后,以接收机静止模式为例,对其成像处理进行了仿真。理论分析和仿真实验结果表明,近空间被动双站SAR是一种具有良好应用前景的遥感新技术。     

一种面向成像任务规划的光学遥感卫星成像窗口快速预报方法

针对光学卫星任务调度系统对成像时间窗口预报算法精度和复杂度的需求,提出了一种顾及J2长期项摄动的光学遥感卫星成像窗口预报算法。使用"特征圆锥"判断是否满足成像条件,将成像条件方程改写为关于偏近地点角的超越方程;采用基于"目标纬圈"的初值选择方法和星下点轨迹周期性漂移的初值过滤方法,保证了条件方程的可解。实验结果表明,此算法能在降低计算量的同时保证预报算法的精度。     

基于LSB的遥感图像安全传输模型

互联网在方便人们交流、共享信息的同时,也带来了极大的安全问题.信息隐藏是解决信息安全的一种有效手段,研究采用LSB法实现重要目标遥感图像信息的隐藏,实验证明该方法可以有效地解决网上图像传输出现的安全问题.     

高空间分辨率遥感影像的信息自动提取技术分析

随着信息技术和传感器技术的飞速发展,卫星遥感影像分辨率有了很大提高,quickbird最高分辩率达到0.61m,ikonos为1m,spot-5为2.5m,遥感影像数据处理的重要性也日益显现。遥感影像数据处理的主要内容就是对遥感数据(主要是高分辨率遥感影像数据)进行自动(半自动)图像处理分析,从而获取人们需要的信息。本文从遥感影像处理的最基本方法影像增强说起,经过影像分割,最后介绍了一些目标识别与提取的高级算法,基于知识发现、符号知识的逻辑推理等方法,说明了高分辨率卫星遥感影像对人为活动、对环境的影响成为可能。     

临边遥感大气辐射传输的宽光谱快速计算模型

为解决目前临边遥感大气辐射传输模型存在计算光谱窄和计算速度慢等问题,基于HITRAN2008数据库、带模式算法和临边辐射传输方程建立了0.2—20μm波段大气临边辐射传输的宽光谱快速计算模型FALTRAN。建立了含有散射辐射和热辐射的临边辐射传输方程,并依据临边几何特征提出了一种基于有限差分的半球辐射累加HRA解算方法。利用FALTRAN计算分析了几个常用的遥感波段内典型大气条件和切向高度时大气的临边辐射特性,并定量分析了左、右半球辐射对总辐射的贡献情况。模型校验结果表明,FALTRAN与CDI模型的计算结果相对差异在2%以内,并与MIPAS的测量结果符合很好,验证了FALTRAN在临边遥感中大气传输计算的可靠性。     

多角度光学定量遥感

随着遥感技术的发展,出现了从两个或两个以上的方向对同一目标进行观测的方式,即多角度遥感.多角度遥感有助于提高植被生物物理参数的反演精度,可为生态环境和气候变化研究提供更好的数据支持.本文围绕多角度光学遥感,总结了多角度遥感的发展、特点与优势,回顾了相关概念,系统总结了从地面到航空、航天的多角度观测手段,以及辐射传输模型...     

基于有理函数模型的多源SAR遥感影像区域网平差

本文针对多源SAR遥感影像联合定位的实际问题,将有理函数模型引入到SAR影像联合定位中,构建了基于有理函数模型的多源SAR区域网平差模型。对覆盖我国某地区的3景不同源SAR影像进行试验,验证了本文方法的有效性,并表明在缺少地面控制情况下,该方法不失为一种有益的补充方案。     

植被遥感辐射传输建模中的异质性研究进展

遥感辐射传输建模是在研究电磁波与地物相互作用机理的基础上,建立遥感观测信号与地物属性、地物结构和观测几何等参量之间定量关系的模型,是理解遥感观测信号和反演地表参量的理论基础。近年来空间异质性问题引起了定量遥感领域的高度关注,高分辨率卫星及激光雷达等数据的日益丰富给研究空间异质性提供了有力支撑。在异质性植被场景遥感辐射传输建模过程中,像元内部的组分比例、3维结构、空间格局以及端元边界处的阴影效应与散射过程等方面是需要重点考虑的因素。本文在总结非均质地表空间异质性描述的基础上,分别总结了植被二向性反射与热红外辐射方向性建模研究的发展历程,以及非均质地表植被遥感建模研究的最新进展,并指出了地表遥感建模中研究异质性问题的发展方向。     

无人机遥感影像的城市绿地信息提取

针对传统人工城市绿地调查费时、费力等问题,该文提出了一种利用无人机遥感进行城市绿地信息提取的思路和方法。设计构建了基于固定翼无人机平台的遥感系统,对宁波市部分区域进行航飞实验。采用PixelGrid软件对无人机影像进行了预处理,得到测区正射影像。采用基于像元统计特征分类和面向对象分类两种方法,对研究区进行绿地信息快速提取并进行了精度验证。研究结果表明,利用最大似然分类法和归一化绿红差异指数法提取精度最高,分别为81.73%和80.23%。     

结合数据增广和迁移学习的高分辨率遥感影像场景分类

深度学习在计算机视觉领域取得了显著的成果,如图像分类、人脸识别、图像检索等。对于遥感领域而言,获取用于训练CNN的有标签数据集通常是一个重大挑战。本文研究了如何将CNN用于高分辨率遥感影像的场景分类,为了克服缺乏大量有标签遥感影像数据集的问题,结合CNN采用了两种技术：数据增广和迁移学习。在UC Merced Land Use数据集上,验证了VGG16、VGG19、ResNet50、InceptionV3、DenseNet121等5种网络的性能,分别达到了98.10%、96.19%、99.05%、97.62%、99.52%的分类准确率。     

基于网络服务的地类遥感影像样本检索系统的设计与实现

为了有效地辅助第二次全国土地调查,对土地覆盖情况和地类遥感影像判读提供辅助,运用ASP.NET和网络服务技术,以多源遥感影像为数据源,构建了基于网络服务的地类遥感影像样本检索系统。本文重点研究了基于网络服务的地类遥感影像样本检索系统的结构、流程和功能,提出了系统的数据库表结构设计方法,为网络化遥感样本检索服务提供了解决方案。     

跨时空观下的遥感应用新视野

遥感是一门应用性极强的现代地球信息学科,在总结分析遥感学科理论发展与遥感应用新特征基础上,进行遥感学科发展与应用理论探索,是推动遥感学科与应用迈上新台阶的重要任务。本文通过对现有遥感学科组成及分类体系的分析,首先提出了一种基于方法论的遥感学科分类新方法,在分析遥感应用中普遍存在的跨时空特征基础上,从遥感应用新视野提出了跨时空遥感的理论,最后结合典型案例剖析了跨时空遥感的应用。跨时空遥感理论的建立顺应遥感学科发展的需要,遥感应用时空观的提出对今后遥感应用具有参考价值。     

高分辨率遥感影像信息提取与目标识别技术研究

由于高空间分辨率遥感影像海量数据、复杂细节和尺度依赖的特点决定了高分辨率遥感影像处理的技术难点。在总结以往高分辨率影像(航空影像)信息提取技术的主要难点和不足,从理论上和实践上分析了基于特征基元的高分辨率遥感影像处理与分析的意义,提出了基于特征基元的高分辨率遥感影像多尺度信息提取技术框架。最后对此框架进行总结与分析,指出了目前研究中仍存在的难点和今后的研究重点。     

SAR与光学遥感影像的玉米秸秆覆盖度估算

秸秆是农田生态系统的重要组成部分。秸秆覆盖度（CRC）的遥感估算可以大范围、快速地获取地面秸秆覆盖信息，对保护性耕作的推广具有十分重要的意义。基于Sentinel-1 SAR影像和Sentinel-2光学影像分别构建了雷达指数与光学遥感指数，结合吉林省梨树县春秋两期实地采样数据，探究遥感指数与玉米秸秆覆盖度的相关性。为进一步提升玉米秸秆覆盖度的估算精度，结合雷达指数与光学遥感指数，采用最优子集回归的方法建立玉米秸秆覆盖度的估算模型，完成研究区的玉米秸秆覆盖度估算制图。结果表明：土壤质地分区建模可有效解决土壤异质性问题，提升反演精度。各遥感指数在秋季高覆盖时期的表现均优于春季低覆盖时期。STI和NDTI指数在光学遥感指数中表现最好，R²分别为0.701和0.697，而在雷达指数中，基于余弦矫正法的γVH0指数与实测CRC的相关性最高，R²为0.564。结合雷达指数与光学遥感指数能够有效地提高秸秆覆盖度估算精度，在最优子集回归法下基于结合指数构建的回归模型最优，R²为0.799，RMSE为13.67%，达到了较高的精度。研究结果为秸秆覆盖度估算的精度提升提供了一种新思路。