3维数字地球快速缓冲区分析算法

提出一种应用在3维数字地球中的通过图形处理器(GPU)快速实现矢量数据缓冲区分析的算法。使用一张4通道的纹理图作为容器将地理实体的矢量数据传入GPU,利用GPU的高效并行特性,将目标缓冲区纹理中的每个像素所对应的矢量坐标与原实体进行距离量算,在一次渲染中得到缓冲区纹理,最后提取出缓冲区纹理的边界。选择中国的流域和湖泊矢量数据,将本文算法与两种传统的CPU算法进行了缓冲区分析计算、测试和对比。结果显示,本文算法相对于传统矢量算法效率提高了9—16倍,相对于传统栅格算法效率提高11—20倍。实验证明,该算法计算简单,效果明显,特别是随着数据量增大,缓冲区计算速度显著优于传统算法,并能有效解决传统矢量法缓冲区分析中的数据自相交问题。     

Impact of GLONASS pseudorange inter-channel biases on satellite clock corrections

GLONASS carrier phase and pseudorange observations suffer from inter-channel biases (ICBs) because of frequency division multiple access (FDMA). Therefore, we analyze the effect of GLONASS pseudorange inter-channel biases on the GLONASS clock corrections. Different Analysis Centers (AC) eliminate the impact of GLONASS pseudorange ICBs in different ways. This leads to significant differences in the satellite and AC-specific offsets in the GLONASS clock corrections. Satellite and AC-specific offset differences are strongly correlated with frequency. Furthermore, the GLONASS pseudorange ICBs also leads to day-boundary jumps in the GLONASS clock corrections for the same analysis center between adjacent days. This in turn will influence the accuracy of the combined GPS/GLONASS precise point positioning (PPP) at the day-boundary. To solve these problems, a GNSS clock correction combination method based on the Kalman filter is proposed. During the combination, the AC-specific offsets and the satellite and AC-specific offsets can be estimated. The test results show the feasibility and effectiveness of the proposed clock combination method. The combined clock corrections can effectively weaken the influence of clock day-boundary jumps on combined GPS/GLONASS kinematic PPP. Furthermore, these combined clock corrections can improve the accuracy of the combined GPS/GLONASS static PPP single-day solutions when compared to the accuracy of each analysis center alone.     

改善MODIS BRDF产品热点效应的方法研究

核驱动的Ross Thick-LiSparse Reciprocal(RTLSR)双向反射函数(BRDF)模型已广泛地应用于MODIS等星载传感器的业务化产品处理中。但是,对于多年MODIS二向反射产品历史数据,如何基于RTMLSR模型发展一种简单有效快速的方法,进行热点效应的校正是一个迫切需要解决的问题。本文提出了一种简单有效的方法,不需要对观测数据重新反演,直接在现有MODIS二向反射产品的基础上进行热点校正,方便用户对历史MODIS二向反射产品的使用。该方法应用POLDER-3/BRDF数据库和部分经MODIS业务化算法筛选的反射率数据进行验证,并与RTLSR模型和RTMLSR模型的结果进行比较,结果表明:(1)该方法比现有的MODIS业务化RTLSR算法,对热点反射率有明显改善,拟合相对误差平均降低了10.12%;(2)该方法相对于RTMLSR模型在热点反射率拟合效果上差别不大,相对误差相差2.10%;(3)该方法对热点和冷点归一化的植被指数(NDHD)的估算效果有一定程度的改善,相对于RTLSR模型降低了约4.99%,与RTMLSR模型的相对误差相差1.32%,该方法对直接应用现有MODIS BRDF产品,基于热点方向反射率反演植被结构参数(如植被聚集指数)的精度提高有现实应用价值。     

汶川地震灾后农田和森林植被恢复遥感监测

2008年汶川8.0级特大地震对当地的生态系统造成了极大的破坏,为了评估5年来灾区农田和森林植被的恢复情况,利用逐年机载高分辨率遥感影像,结合星载遥感数据和地面调查数据,开展了灾区农林植被恢复状况监测。在农田恢复监测方面,结合2008年地震发生后以及2013年5月中旬的机载高分辨率遥感数据,采用目视解译的方式对汶川地震中受损农田的恢复状况进行监测与评估,同时利用GVG(GPS、Video和GIS)农情采样系统的作物种植成数调查结果,分析了灾后作物种植结构的变化。结果表明,灾区1592 ha受损农田,5年后仅有约17.5%得到了恢复和耕种使用。就耕地利用强度而言,重灾区耕地利用率较高,作物种植结构没有发生重大变化。在森林恢复状况监测方面,对典型区(岷江干旱河谷区和盆周山地区的3个重点区域)采用目视解译方式识别出森林变化,并结合大区域尺度规一化植被指数(NDVI)时间序列变化分析,对整个灾区的森林损毁和恢复情况做出评价。监测结果显示,汶川县、什邡市和绵竹市的森林植被恢复情况总体较好,但是一些坡度较大的损毁区、次生灾害频发区的森林尚未恢复,大区域尺度的统计结果显示,地震重灾区的46381 ha重度损毁森林植被和177025 ha中度损毁森林植被区域,完全恢复的区域占13.52%和25.84%,部分恢复的区域都占到50%。在自然恢复较为困难的区域,如汶川县中部和东北部、都江堰市北部、彭州市北部、什邡市北部、绵竹市北部、安县北部及北川县南部等,需要加强人工干预。遥感监测方法既适用于震后的农田和森林恢复状况动态监测,也适用于其他自然灾害发生时对灾区农田和森林植被破坏状况进行应急监测,具有实际应用价值和良好的发展前景。     

天宫一号超光谱仪红外谱段的实验室定标

天宫一号超光谱仪红外谱段光谱范围是8.0—10.5 μm,采用红外线列焦平面推扫方式成像.通过实验室定标实验,获得了每个探测元对应的辐射响应系数和响应线性度,并得到每一探测元的动态范围与噪声等效温差,验证了图像输出校正效果,同时,根据定标实验误差来源分析计算了最终的辐射定标误差.     

Global ionosphere map constructed by using total electron content from ground-based GNSS receiver and FORMOSAT-3/COSMIC GPS occultation experiment

Effects of rapidly changing ionospheric weather are critical in high accuracy positioning, navigation, and communication applications. A system used to construct the global total electron content (TEC) distribution for monitoring the ionospheric weather in near-real time is needed in the modern society. Here we build the TEC map named Taiwan Ionosphere Group for Education and Research (TIGER) Global Ionospheric Map (GIM) from observations of ground-based GNSS receivers and space-based FORMOSAT-3/COSMIC (F3/C) GPS radio occultation observations using the spherical harmonic expansion and Kalman filter update formula. The TIGER GIM (TGIM) will be published in near-real time of 4-h delay with a spatial resolution of 2.5° in latitude and 5° in longitude and a high temporal resolution of every 5 min. The F3/C TEC results in an improvement on the GIM of about 15.5%, especially over the ocean areas. The TGIM highly correlates with the GIMs published by other international organizations. Therefore, the routinely published TGIM in near-real time is not only for communication, positioning, and navigation applications but also for monitoring and scientific study of ionospheric weathers, such as magnetic storms and seismo-ionospheric anomalies.     

高灵敏度机载L波段微波辐射计探测海表盐度

海水盐度是研究大洋环流和全球气候变化的重要参数,L波段(1400-1427MHz)微波辐射计是进行海水盐度遥感的最有效工具.在该频段内,微波辐射亮度温度对海水盐度变化的灵敏度为0.5K/psu,而用于海洋研究的盐度分辨率为0.1-0.2psu,要求微波辐射计的灵敏度优于0.1K.高灵敏度机载L波段微波辐射计,应用数字增益波动自动补偿和温度补偿技术,保证了系统的稳定性,并采用高效的滤波技术有效地抑制了全球定位信号(GPS)对接收机的干扰,灵敏度达到0.08K.进行了多次航空和海上对比遥感试验,获得了分辨率优于0.2psu、误差精度0.42psu的测量结果.     

地理信息系统的演进与发展

分析了地理信息系统产生和发展的背景、地理信息系统软件体系结构和开发模式的发展变化,并基于开放的思想提出地理信息系统将向以网络服务和网格服务为主要形式的开放式GIS方向发展,以实现地理信息的共享与空间数据互操作以及信息资源共享与协同解决问题.     

汶川地震灾区无人机遥感影像获取与可视化管理系统研究

介绍无人机遥感影像获取、纠正、配准及可视化管理的关键技术与系统研发.论文设计无人机影像获取及三维可视化管理系统的框架结构,包括航迹规划、无人机影像获取、影像预处理及三维可视化4个子系统;讨论了基于高分辨率遥感影像的无人机影像配准、无人机影像的空间索引管理、基于四叉树的影像金字塔及细节层次模型等关键技术.基于自主研发的虚拟地理环境数字地球平台(VGE-3DGJobeEanh),构建了汶川地震应急三维可视化遥感影像管理系统,在"5·12"汶川地震的救援与次生灾害应急中进行了实践应用.同时该系统可继续服务于汶川地震灾后重建的信息共享管理、发布以及空间决策支持.