Combining multisource satellite data to estimate storage variation of a lake in the Rift Valley Basin,Ethiopia

Integration of remote sensing data sets from multiple satellites is tested to simulate water storage variation of Lake Ziway, Ethiopia for the period 2009-2018. Sixty Landsat ETM+/OLI images served to trace temporal variation of lake surface area using a water extraction index. Time series of lake levels were acquired from two altimetry databases that were validated by in-situ lake level measurements. Coinciding pairs of optical satellite based lake surface area and radar altimetry based lake levels were related through regression and served for simulating lake storage variation. Indices for extracting lake surface area from images showed 91–99 % overall accuracy. Lake water levels from the altimetry products well agreed to in-situ lake level measurements with R² = 0.92 and root mean square error of 11.9 cm. Based on this study we conclude that integrating satellite imagery and radar altimetry is a viable approach for frequent and accurate monitoring of lake water volume variation and for long-term change detection. Findings indicate water level reduction (4 cm/annum), surface area shrinkage (0.08km²/annum) and water storage loss (20.4Mm³/annum) of Lake Ziway (2009–2018).     

中国近岸海域高度计JASON-1测量数据的波形重构算法研究

卫星雷达高度计的测量数据目前已被广泛应用于各个领域,但高度计在近海的测量数据却一直不可用,一方面是因为高度计在近岸海域的回波波形测量受陆地回波的影响,另一方面是因为一些校正量对近海不准确,如大气湿对流层校正、海洋潮汐校正以及大气高频因数校正等。通过对高度计在近海测量的回波波形进行重构处理,可以缩短近海数据不可用的距离,提高数据的数量和质量。以我国海域及邻近海域(14°~45°N,105°~130°E)为研究区域,采用四种波形重构算法(海洋算法、重力中心偏离算法、冰层算法二和阈值算法)对JASON-1高度计1 a共31个周期的测量波形重新进行了计算,比较了轨道交叉点处升轨和降轨的海面高度异常值以及海面高度值与验潮站的实测水位,结果表明重力中心偏离法比其他三种算法更适合我国近海的测高波形重构:计算结果精度最高,有效数目最多。     

星载雷达波谱仪反演海浪谱的精度研究

介绍了星载雷达波谱仪的观测原理及误差分析模型,并在Hauser等提出的SWI M(sea wave investigation and monitoring by satellite)的基础上分析了波谱仪反演海浪谱的波长分辨率和角度分辨率。为了减小反演调制谱的波动,在数据处理过程中时域和波数域相邻单元的平均个数分别为10和8个。系统在不同的模式下工作,为了获取20°的角度分辨率,对调制谱平均次数分别取3次(模式1)、7次(模式2)、10次(模式3)。使用解析法和仿真法分析了SWI M工作在模式2时海浪谱观测的能量误差,两种方法的结果一致。对于给定的海浪条件,能量误差小于20%。     

目标激光脉冲一维距离成像研究

根据激光雷达方程及粗糙面脉冲波束散射理论,提出了目标激光脉冲后向散射回波功率即激光一维距离像的计算表达式,并获得斜板、球和圆锥一维距离像的具体形式.数值计算结果与粗糙平板和圆锥激光脉冲回波强度实验数据比较,两者符合良好.数据分析表明,激光一维距离像曲线能够较好反映目标的纵向几何外形信息.我们着重讨论了入射激光脉冲宽度与目标径向尺寸对距离像的影响.上述研究可为激光波段的目标特征提取和识别提供理论依据.     

C、X波段双线偏振多普勒雷达资料质量分析

双线偏振多普勒雷达是探测和研究降水粒子相态结构的一种有效手段并且已经取得了较多的研究成果.但是对于一部特定雷达来说,要进行资料分析和预处理以及评价其探测性能仍然比较困难.以国家灾害天气重点实验室的C波段双线偏振雷达及北京市气象局的X波段双线偏振雷达观测的一次降水过程资料为例,在保证资料的可信度的基础上统计分析双线偏振资料中的差分反射率因子ZDR、水平和垂直信号相关系数ρHV与信噪比SNR的关系.研究发现:差分反射率因子ZDR在信噪比小于20dB时受系统误差影响较大,水平和垂直信号相关系数ρHV.在信噪比小于20dB时资料变得不可信,并根据系统误差订正方法对原始资料ZDR进行订正,通过订正后的ZDR资料能够较好地反映实际情况,同时通过拟合得到的KDP与实际情况也相吻合,结果达到定量估测降水、相态识别精度的要求.     

利用Radarsat-2极化雷达数据探测湿地地表特征与分类

利用新型的Radarsat-2极化雷达数据,结合极化雷达目标分解方法提取鄱阳湖湿地不同地表类型的极化特征量,并进行了Wishart非监督和监督分类,取得了较高的精度.研究表明,Radarsat-2卫星的全天候极化雷达成像能力将在湿地监测和制图中有较大的应用潜力.     

航海雷达测波系统中海杂波数据的校正

为了对航海雷达图像进行海杂波数据的精确校正,结合实测海浪数据,提出了一种海杂波数据校正方法.首先,针对雷达成像过程中的几何畸变,结合数据采集系统的实际工作参数,通过方位向和距离向数据的快速分离进行几何校正;然后,针对海杂波数据沿扫描线方向存在的辐射量畸变,根据实际海浪分析的信号要求,利用沿扫描线上的非线性原理进行相对辐射校正.结果表明,无论是数据处理速度还是校正后的影像质量,均达到了海浪分析工程的实用要求.     

基于特征提取的光学影像和SAR影像自动配准

针对现有的配准方法用于多光谱影像与SAR遥感影像配准时,存在受SAR图像斑纹噪声影像大、手工选取配准控制点精度低、利用图像景物特征配准时获取区域和边沿困难等问题,以SPOT5影像与RADARSATSAR影像配准进行实验,提出了一种利用改进的SIFT在提取的特征图像上寻找匹配点进行粗配准,然后利用交叉累积剩余熵作为相似性测度结合原始影像信息寻找光学特征图像的角点在SAR影像上的匹配点并进行精配准的方法,配准精度达到了子像素级水平。实验结果表明该方法对多源遥感影像有很强的适应性,配准精度高。     

利用GPS反射信号遥感土地湿度变化趋势

介绍了GPS信号经过较平滑土地反射后信号特性的变化,建立起反射信号功率与土地湿度的对应关系,阐述了GPS—R接收机的构成,完成了在草地和裸地条件下的反射信号实时处理显示并存储。数据处理结果表明,利用所设计的GPS—R接收机处理出的归一化反射信号功率变化能够反映土地湿度变化的趋势。     

基于à trous小波分解的SAR图像噪声滤除方法

合成孔径雷达(SAR)以其特有的全天时、全天候成像能力,在对地观测领域中发挥着重要的作用。由于雷达回波的相干性,SAR图像上存在着斑点噪声,为消除这种噪声,提出了一种基于à trous小波算法的组合滤波方法,该方法首先将SAR图像分解至静态小波域,然后对噪声的小波系数进行基于中值的平滑处理,最后对低频信号进行均值滤波。将此算法应用于新疆库车县的一幅RADARSAT图像进行斑点噪声滤波,并与另外3种典型的SAR图像滤波算法进行比较,结果表明,该方法不仅可以有效地去除斑点噪声,并且可以保持SAR图像的精细纹理结构。