高分五号热红外传感器多通道SST反演

2018-05高分五号（GF-5）卫星发射升空,其上搭载的全谱段成像仪在热红外8—13 μm谱段范围内具有4个温度反演通道（B09,B10,B11,B12）,空间分辨率设计优于40 m,在国内民用传感器领域实现了由单通道向多通道、中空间分辨率向高空间分辨率的跨越式突破,使得GF-5卫星热红外数据在地表热环境遥感领域具有极其重要应用价值。本研究基于GF-5的4个热红外通道的通道响应函数,利用全球742条TIGR（Thermodynamic Initial Guess Retrieval）探空廓线数据,进行不同观测角度、水汽含量和海表发射率条件下的MODTRAN4.0（Moderate resolution atmospheric Transmittance and Radiance code4.0)辐射传输过程模拟,基于模拟结果分别对两通道、三通道和四通道劈窗算法海表温度SST（ Sea Surface Temperature）反演系数进行修订,并分析观测角度、水汽含量和海表发射率对不同通道组合的精度影响,并通过GF-5卫星实际反演的SST结果进行验证。GF-5全谱段成像仪SST反演两通道劈窗算法组合共有6种,即B09-B10、B09-B11、B09-B12、B10-B11、B10-B12、B11-B12;三通道劈窗算法组合共有4种,即B09-B10-B11、B09-B10-B12、B09-B11-B12、B10-B11-B12;四通道劈窗算法组合1种,即B09-B10-B11-B12。通过对不同通道组合形式研究发现,水汽含量对SST反演精度有较大的影响,且温度反演的精度随着水汽含量的增加而降低;其次是观测角度,SST反演精度随着观测天顶角的增大而降低;最后是发射率的影响,两通道、三通道和四通道劈窗算法SST反演精度随着发射率的变化总体在0.1 K以内变化。最后以大亚湾核电站周围海域为验证区,用GF-5热红外遥感影像进行SST的反演并做误差分析,结果表明B09-B10通道SST反演实际误差为0.57 K,反演精度较高,实际误差与理论模拟误差相差0.24 K,差异的来源主要包括辐射定标和传感器噪声等要素影响,其他通道形式反演精度有待于传感器响应稳定后进一步验证。     

机载光学全谱段遥感林火监测

森林火灾是一种危害极大的自然灾害,是森林扰动的主要类型之一,直接影响森林生态系统结构、碳循环甚至全球气候的变化。近年来,航空平台和传感器的技术进步有效地提升了机载遥感系统探测和监测森林火灾的能力,推动了机载遥感在森林可燃物调查及载量评估、火险测报预测、火场态势及火情监测、灾害损失评估以及火烧迹地生态修复治理等方面的应用。本文首先介绍了中国林业科学研究院机载光学全谱段遥感系统CAF-LiTCHy（Chinese Academy of Forestry’s LiDAR,Thermal,CCD and Hyperspectral airborne observation system）,描述了激光雷达扫描仪、热红外相机、CCD相机和高光谱传感器等传感器的参数;然后,阐明了集成方案和观测数据的处理方法;最后,以四川省西昌市“3.30森林火灾”作为该系统火后灾情遥感调查和灾情评估应用示例,综合多传感器数据特征,进行森林火烧程度评价,分析该系统采集的正射影像、冠层高度模型、高光谱影像、热红外影像在森林火灾监测评价中的潜力。研究结果表明CAF-LiTCHy机载遥感观测系统能有效获取森林火灾的灾情信息、火场及火环境参数,可为预防、预报预警、扑救指挥、灾害评估和生态修复提供支持。     

资源三号和天绘一号卫星影像无控联合平差精度分析

近年来国产卫星传感器类型日益丰富,使用自主可控的国产卫星影像进行生产和研究的需求越来越大,多源国产卫星影像联合平差的精度分析显得尤为重要。本文针对在立体测图生产中,资源三号卫星影像在时相较旧、噪声较大、云覆盖和摄影漏洞等特殊困难的条件下,利用天绘一号卫星影像进行补漏生产的情况,最终分析并验证了两者无控联合平差的可行性和成果精度。     

路网约束条件下热力规则设计与试验

热力图是一种能直观准确展示空间观测值的有效工具,在多个领域具有广泛应用。本文在分析设定不同道路层权重、道路技术等级分类的基础上,以反距离权重、直方图均衡化、密度补偿、参数多次迭代等方法,研究构建了以热力方式展示道路网分布及发达程度的相关规则体系。热力规则通过道路赋权、路线曲面化、密度协调、图面综合等多套规则的有机结合,实现了道路网总体发达水平信息的提取与展示,并以全球地理信息资源建设项目路网成果中的亚洲和非洲部分国家数据为例,进行了信息提取与热力分布试验。     

单通道算法地表温度反演的若干问题讨论——以Landsat系列数据为例

目的 在地表温度反演中,Jiménez Muoz和Sobrino开发的单通道(SC)算法因其需要的实时大气参数少而被广泛应用。由于SC算法在2003年提出时只提供了针对LandsatTM的大气参数,导致许多后续基于ETM+数据的地表温度计算也都采用TM的大气参数。即使SC算法于2009年提出了改进版,但这一混用现象仍未改观。因此,基于实测地表温度,以Landsat5/7/8号卫星的热红外数据为例比较了2003和2009版的算法,探讨了Planck函数、λ取值和大气参数等常见问题。结果表明,2009版的算法明显提高了ETM+地表温度反演的精度,且以采用Planck函数和USGS提供的λ值时所获得的平均精度最高。在当前,如果要用SC算法来反演Landsat8的地表温度,可在大气水汽含量较低时选用TIRS10波段来单独进行。     

基于Skyline的无人机影像三维场景搭建及功能实现

根据多源数据融合理论,基于Skyline的组件将现有摄影测量软件生成的模型与3DS MAX软件建立的单体模型进行融合,构建出兼顾美观与空间分析需求的三维场景模型。为了实现三维场景模型的场景展示和空间分析功能,基于三维GIS开发平台Skyline进行了三维地理信息软件的二次开发。实验结果表明,该系统有效解决了现有三维建模过程中存在的问题,实现了从场景建模到空间分析再到结果展示的一体化处理体系。     

基于分形理论的航空图像分类方法

提出一种基于分形理论和BP神经网络的航空遥感图像有监督分类方法。该方法尝试将航空图像的光谱信息和纹理特征相结合。它首先将彩色航空图像由RGB格式转化为HSI格式，然后，根据亮度计算分数维、多重分形广义维数谱q-D(q)和“空隙”等基于分形的纹理特征，同时加入归一化的色度和饱和度作为光谱特征，采用BP神经网络作为分类器。通过对彩色航空图像的分类实验，结果证实该方法行之有效。     

基于分形理论的航空图像分类方法

提出一种基于分形理论和BP神经网络的航空遥感图像有监督分类方法。该方法尝试将航空图像的光谱信息和纹理特征相结合。它首先将彩色航空图像由RGB格式转化为HSI格式，然后，根据亮度计算分数维、多重分形广义维数谱q-D(q)和“空隙”等基于分形的纹理特征，同时加入归一化的色度和饱和度作为光谱特征，采用BP神经网络作为分类器。通过对彩色航空图像的分类实验，结果证实该方法行之有效。     

地形引起的雷达辐射畸变及其校正

合成孔径雷达影像由于其侧视特点 ,存在着严重的地形引起的几何畸变及辐射畸变。辐射畸变不仅对 SAR辐射标定造成困难 ,而且严重影响了影像分类、土壤湿度信息提取、森林蓄积量信息提取等应用。本文将辐射畸变归结为面积效应和局部入射角效应 ,推导了散射面积归一化因子 ,以消除辐射畸变的面积效应。提出了一种以局部入射角的线性函数表达的后向散射模型 ,在此基础上 ,给出了消除局部入射角效应的校正函数。最后 ,以RADARSAT SAR影像进行地形辐射畸变校正的试验与分析     

基于普通数码相机的影像匹配技术

论述了将全数字摄影测量应用于计算煤场煤堆体积的基本理论和方法。重点论述了普通数码相机影像匹配方法和数学模型，系统的物理模型在实验室内得以验证和实现。