40年的跨越-中国航天遥感蓬勃发展中的“三大战役”

20世纪70年代末到80年代,中国多家单位大联合、大团结、大协作,开展了腾冲航空遥感试验、天津-渤海湾环境遥感试验和二滩水能开发遥感试验三项遥感科学试验,通过多学科交叉融合,提升了中国对遥感技术应用的认识,培养出一大批遥感科学技术人才和专家,取得了丰硕的科技成果和显著的社会经济效益。这3项试验成功地将遥感综合应用系统性地引入中国,标志着中国多领域遥感应用的起步,被称为中国遥感的"三大战役"。经过40年快速发展、积累酝酿、大胆创新、快速迭代,中国航天遥感应用迈过了几个重要阶段,正向战略性新兴产业方向发展。为顺应科技、经济、社会以及全球化发展战略的需求,中国适时实施了高分辨率对地观测系统重大专项、国家民用空间基础设施中长期发展规划和2030中国综合地球观测系统,进一步推进中国航天遥感应用从追赶国外先进技术到强化自主创新的转变,进入规模化、产业化和商业化发展阶段,可谓之为新"三大战役"。结合中国"一带一路"战略的大背景,通过新三大战役的实施,必将深化"走出去"战略,拓展全球服务能力,提升国际竞争力,向新的历史发展高度迈进。     

土壤酸性缓冲能力预警与治理——以四川某区农田生态系统为例

区域生态地球化学评价的主要目的之一是对所研究的生态系统未来发展趋势进行合理预测,对可能存在的危险做出科学的预警,以指导政府科学决策,实现人类社会的可持续发展.通过对四川某区的调查研究发现,该区农田生态系统中Cd含量不容忽视,土壤酸化是一主要原因.本文通过化学定时炸弹模型,进行土壤酸性缓冲能力预警,从而提出一些可供参考的治理措施.     

江西千烟洲气溶胶光学厚度的反演与分析

2005年10-11月份，中国科学院遥感应用研究所联合北京师范大学遥感中心等几家单位在江西千烟洲地区进行了为期30天的遥感实验，在实验期间，采用法国CIMEL公司研制的太阳分光光度计CE318进行了连续测量，得到了大量的大气光学数据。利用这些数据，反演了气溶胶光学厚度和相应的Angstrom参数，分析了光学厚度和Angstrom参数的日变化和逐日变化，并讨论了这些变化的原因。本文还讨论了在反演气溶胶光学厚度过程中可能的误差源。     

利用特征地物计算HJ-1卫星CCD波段间配准精度

自HJ-1双星成功发射后,两台设计原理完全相同的CCD相机分别搭载在HJ-1A、HJ-1B星上,其覆盖范围广、回访周期短,具有较高的空间分辨率和光谱分辨率。波段间的配准误差是评价影像质量的重要指标之一,也是传感器研发的一项重要参数。因此,对遥感多光谱影像进行波段间配准误差评价是十分必要的。本文以山东省东营市辛安水库库区为对象,提出了一种基于特征地物计算HJ-1卫星CCD波段间配准精度的算法。辛安水库形状独特,有多条条状水体和拦水坝且相互交叉排列。基于HJ-1 卫星CCD相机4个波段的水库影像,分别提取出水库在沿轨和跨轨方向的像元响应与像元位置的关系,利用响应曲线中的峰、谷位置,计算出同名特征点在不同波段图像中的位置。根据位置的差异,计算出HJ-1卫星CCD相机波段间配准在沿轨方向和跨轨方向的实际偏移量。从而实现对影像波段间配准精度的评价。     

二维电离层发电机理论模式及其初步应用

在地理坐标系下推导出二维电离层发电机理论方程,采用逐线迭代法求解得到全球二维电离层发电机电流函数,进而得到电离层发电机电流和电场.模式中使用的电导率是根据外部经验模式给出的背景大气和电离层参数,采用理论公式计算得出;输入的中性风场和磁场分别由HWM93和IGRF2000模型给出,该电离层发电机理论模式很好地给出了全球Sq电流形态及电离层E层发电机电场的基本特征.利用该模式研究了外部模式风场以及地磁场随高度的变化对模拟结果的影响,发现在90~180 km高度上,风场随高度变化对电流影响较大,而地磁场影响较小;重点模拟研究了地磁平静时期,Sq电流涡旋中心位置和总电流强度的变化规律,初步研究发现,电流中心位置在地理纬度±30°附近,不同的地方时电流随地磁纬度线平行移动,且南北半球两个电流涡中心电流强度之和变化不大.分析发现这种规律与发电机高度上的磁场总强度及地磁倾角的全球分布有很好的相关性.     

北京地区电离层Chapman标高的统计分析

利用F₂层峰值处的Chapman标高H_m可以构建电离层顶部的电子浓度剖面.本文通过对北京站(40.3°N,116.2°E)从2010年1月到2014年5月的电离层频高图人工度量后获得了F₂层峰值处的Chapman标高H_m,分析研究了H_m随周日、季节和太阳活动变化,并探讨了H_m与F₂层特征参数f_oF₂、h_mF₂以及IRI底部厚度参数B₀的相关性.研究表明,(1)北京地区标高H_m的周日变化明显,在正午左右有最大值,夏季和春秋季的最小值出现在午夜左右,而冬季有两个谷值,在日出后和20:00LT左右; H_m在日出前有较小的增加,但不是很明显;(2)白天标高H_m有明显的季节变化,夏季最强,冬季最弱,而夜间的季节变化较小;(3)H_m随太阳活动的增强而增大,地磁扰动会引起H_m偏离正常水平;(4)H_m与h_mF₂相关性很弱,但白天和夜间各自的相关性较强,并且夜间大于白天;H_m与B₀有很强的相关性;(5)由IRI2012给出的B₀与H_m在冬季的相关性很小,表明IRI模式还需要进一步改进.     

基于高差分析的点云数据提取矿区地表沉陷信息方法

机载LiDAR技术能够快速获取整个矿区地表空间位置及垂直相对位置的动态变化量,观测结果更为全面、直观,从而可以获得整个矿区地表开采沉陷分布与移动下沉情况.从点云数据滤波入手,对获取的鹤壁矿区两期点云数据提取的DEM作差值计算,得出该段时期内地表的垂直位移量,然后通过设置高差阈值和面积阈值,并采用基于高差分析的方法,提取地表沉陷信息.试验结果表明,该方法提取的沉陷面积精度能达到94.75％,可在中小尺度上对矿区开采沉陷进行监测.     

克州电离层测高仪建设及初步结果

电离层测高仪是地面探测电离层的主要常规手段.2010年8月中国气象局在新疆的克孜勒苏柯尔克孜自治州(简称克州)(北纬39.72°,东经76.18°)完成了中国最西端电离层垂直探测站的建设.本文介绍了克州电离层测高仪的主要性能参数、一种新的CADI测高仪天线方案设计及天线系统测试结果;初步比较了克州电离层测高仪站和同样安装了CADI测高仪的加拿大Baker站(北纬52.16°,西经106.53°)2010年10月1日的电离图,这两个站的电离图质量基本一致;2011年2月24日发生了一次太阳耀斑事件,克州电离层测高仪记录了这次耀斑期间电离层的变化和响应,证明了测高仪监测对于短波通信有重要应用价值;比较了2010年8月至10月克州电离层测高仪观测月中值、Rome电离层测高仪(北纬41.9°,东经12.5°)观测月中值和IRI2007的模式值并发现:1)2010年8～10月,克州foF2观测月中值和同纬度Rome的foF2观测月中值在分布形态上比较一致;2)克州foF2观测月中值和模式月中值在8月比较吻合,在10月存在一定差异;9月10:00～13:00、10月4:00～14:00IRI2007模式月中值高于观测月中值,且偏离较大(大于8%);3)克州foF2观测月中值在8月、9月的分布中存在Biteout现象.     

不同卫星载荷探测NDVI性能差异分析及变换参数确定

提出了一种多卫星载荷探测归一化差异植被指数(NDVI)的差异定量分析与改正新方法.该方法集成PROSPECT模型、SAIL模型和MODTRAN大气辐射传输模型来模拟不同卫星载荷的遥感信号,使用遥感模拟信号而非实际卫星图像进行NDVI差异分析和改正.信号模拟中考虑了传感器光谱响应和大气条件的影响,对国内外的30种卫星载荷探测NDVI的差异进行了定量分析.最后,针对不同卫星载荷探测NDVI之间存在的差异,利用模拟数据建立了地面能见度分别为10,23,50km大气条件时30种国内外主要卫星载荷NDVI值间的相互转换关系.本文方法对多载荷NDVI应用分析具有一定的理论及实用意义.     

我国民用卫星遥感应用现状、问题与趋势

本文从遥感图像处理技术、行业应用、遥感信息产业化发展三方面总结我国民用卫星遥感应用的发展现状,分析了我国与国际遥感发展相比现存的差距,论述了民用卫星遥感应用发展趋势.研究表明,加强我国天空地一体化空间信息系统建设、扩展卫星应用范围、强化遥感信息处理能力与产品质量检验及遥感应用标准化建设,推进应用示范工程,进而实现遥感应用产业化是未来遥感应用发展的重要方向.