海洋三维遥感与海洋剖面激光雷达

本文从海洋与气候变化等重大前沿科学与应用对空间海洋观测系统的需求出发,基于当前国内外空间激光技术水平与前期海洋激光遥感的探索,提出了海洋遥感从二维向三维发展的紧迫性,并将海洋剖面探测激光雷达作为未来“海洋三维遥感”的主要技术手段。本文对近50年国内外激光海洋剖面探测技术的理论与应用、基础性关键探测机理问题,尤其是近10年来的试验性探索及其在多个海洋科学问题中的应用进行了综述。结合中国自主“观澜号”海洋科学卫星计划中海洋剖面探测激光雷达的系统论证与指标要求,提出了未来海洋剖面探测激光雷达发展路线图建议以及中国有望率先在空间海洋剖面激光探测领域取得突破的设想。     

数据驱动的蒸散发遥感反演方法及产品研究进展

蒸散发是水圈、大气圈和生物圈中水分循环和能量交换的纽带。在全球尺度上,蒸散发约占陆地降水总量的60%;作为其能量表达形式,潜热通量约占地表净辐射的80%。随着通量观测技术的发展,全球长期持续的观测数据得以获取和共享,近年来基于数据驱动的蒸散发遥感反演方法取得了较好的研究进展。本文针对数据驱动的蒸散发遥感反演方法和产品,从经验回归、机器学习和数据融合3个方面展开,对现有的研究进展进行了梳理、归纳和总结,并从驱动数据、反演方法、已有产品等方面指出目前仍存在的问题和不足。未来仍需开展数据驱动的高时空分辨率的蒸散发遥感反演方法的研究,有效考虑地表温度和土壤水分等可以指示地表蒸散发短期变化的重要信息,同时加强基于过程驱动的物理模型与数据驱动的模型的结合,使两类模型能互为补充、各自发挥所长,共同推动蒸散发遥感反演研究水平的进步。     

石窟寺文物的数字化保护与利用

随着信息技术的飞速发展,石窟寺文物的数字化保护与利用引起了国内外的广泛关注。文章从石窟寺文物数字化采集、保护和利用等方面进行系统梳理,重点分析石窟寺文物数字化保护中三维信息获取、三维重建评价以及三维打印等相关前沿信息技术的应用现状。并针对石窟寺文物数字化保护和利用工程实践中的难点,给出采用激光脉冲三维采集细部结合多视图重建采集整体形状的三维重建结合三维打印的解决方案。同时,针对摄影测量计算过程中可能出现的整体形状偏差,采用脉冲式激光三维扫描仪在石窟中进行整体扫描来建立石窟三维形状的框架,以对多视图重建计算中的空间解算误差进行约束。其中,提出了基于关键参数一致化的分布式集中约束调整方法,在保障精确度的同时得到更好的计算效率。然后通过云冈石窟和龙门石窟字化保护和利用的经典案例,具体分析工程实践中的难点,并探讨以上解决方案的可行性。综合考虑成本与效果等多种因素,该方案是当前技术条件下性价比相对较高,同时可以兼顾色彩与质感原真再现的解决思路。最后对未来趋势进行展望并给出相关技术和应用建议。     

植被生态遥感参数定量反演研究方法进展

植被参数是生态遥感定量反演的热点和难点,也是生态系统研究的基础性参数。本文在广泛阅读国内外公开发表的文献资料基础上,将现有的植被生态遥感参数概括为物理类、生化组分类、能量和功能类3大类,系统梳理了每类参数定量反演的主要模型方法,进行优缺点和适用性分析,对现阶段存在的不足和未来发展趋势进行了探讨。物理类植被生态遥感参数主要介绍了植被覆盖度、生物量、叶面积指数、树高等研究进展,生化组分类植被生态遥感参数主要介绍了植被含水量、叶绿素含量和光合能力等研究进展,能量类植被生态遥感参数介绍了光合有效辐射、植被吸收光合有效辐射等研究进展,功能类植被生态遥感参数主要介绍了植被生产力和碳交换量等研究进展。存在的主要问题包括混合像元分解、病态反演、物理模型应用过程中的误差传递、数据融合的尺度效应和空间变异性、模型耦合的最优方案确定问题。     

应用微波遥感数据的东北地区地表温度反演

针对无源微波遥感时间分辨率高可以克服云层影响获取地表温度的问题,该文应用AMSR-E微波亮度温度数据,分别选取了基于发射率估计的单通道反演法和多通道线性拟合法反演东北地区地表温度。在原有方法的基础上提出算法改进:对单通道反演法按照植被生长周期在生长季与非生长季分别建立发射率估计方程,探究各微波通道在每种地表覆被类型的反演能力并组合反演精度最高的通道,将微波极化差异指数作为表征发射率参数加入多通道拟合方程。结果显示,获取的地表温度剔除水体和冰雪无效像元后可用性达到100%,改进后的单通道反演法均方根误差由3.58~4.6降低至2.0~3.1,在75%的区域的误差小于2 K;多通道拟合法的最终均方根误差为2.6~3.5,同样有较高精度且只使用微波亮温数据就能获取地表温度。     

基于多源数字遥感影像的“两违”监测服务体系

"两违"综合治理工作因涉及范围广、频率高,亟须采取相应的数字化手段为工作开展提供技术支持。高分辨率遥感技术具有高空间分辨率技术特点,可为"两违"执法工作提供实时详尽的高分辨工作底图,加以遥感处理分析,可以达到对监控区域"两违"变化多时相监测的目的。本文设计了一套以遥感监测为主要手段,集成卫星遥感、航空遥感、无人机航测技术,从多源影像获取、多源数字正射影像工作底图制作、"两违"疑似图斑提取与建库到基于移动互联网技术的"两违"遥感地理信息系统开发的辅助城市规划监测服务体系。     

Geochemical characterization of Archaean amphibolites from the eastern part of Anshan–Benxi iron producing area,northeastern China: implication for tectonic setting of BIFs

The Anshan–Benxi iron producing area, which is located at the northeastern margin of the North China Craton, is the main distribution area of Archaean BIFs in China. In their eastern part, including the Gongchangling and Waitoushan deposits, BIFs mainly are hosted in the Archaean middle Anshan Group. Amphibolites are widely distributed in the iron‐bearing rock series, reflecting the tectonic setting of BIFs. Amphibolites not only have MORB‐like compositional characteristics, but also have island arc‐like ones, and they are consistent with back‐arc basin basalts (BABB). In the study area, the protolith of amphibolites belongs to Okinawa‐type BABB; it indicates that tectonic setting of BIFs is the intra‐continental back‐arc basin. In the study area, the formation of sedimentary basins for BIFs had been associated with oceanic plate subduction. Amphibolites from Gongchangling deposit are characterized by relative enrichments in LILE and LREE, and depletions in HFSE. This indicates that they had a relatively large influence of subduction in their formation. Amphibolites from Waitoushan deposit are characterized by relative enrichments in LILE without conspicuous depletions in HFSE, indicating relatively low subduction rates. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

农作物长势遥感监测业务化应用与研究进展

农作物长势监测可为田间管理提供及时的决策支持信息和早期估产提供依据。为了更好地研究作物生长过程中不同遥感监测作物长势方法的适用性,从多光谱遥感数据、高光谱遥感数据和微波遥感数据的应用及遥感监测指标与模型模拟方面综述了国内外农作物长势遥感监测研究及业务化应用的最新进展,指出了未来拟重点加强的研究任务,包括高时空分辨率和高光谱分辨率遥感数据的业务化技术、多遥感反演参数协同监测作物长势技术研发、基于遥感信息与作物过程模型的集合预报技术研究、全球尺度作物长势监测业务运行系统研发。     

基于压缩感知的地基红外云图云状识别

为了对地基全天空红外测云仪获得的云图进行分类,该文从压缩感知理论出发,提出了一种利用云图灰度稀疏性进行云状识别的新方法。首先运用典型云图样本构造冗余字典,然后通过梯度投影 (GPSR) 算法和正交匹配 (OMP) 算法求取测试样本在冗余字典中的l1范式最优解,最后利用残差法和稀疏比例法对云状进行判别并输出。采用压缩感知理论进行云状识别,降低了对特征提取技术的要求,为云状的自动识别提供了新思路,对典型波状云、层状云、积状云、卷云和晴空的总体识别率分别达到75%,91%,70%,85%和93%,平均识别率为82.8%。     

遥感干旱应用技术进展及面临的技术问题与发展机遇

干旱是全球各地区普遍存在的一种气候现象,也是对人类社会影响最为严重的一种自然灾害。全球气候变化和社会发展加剧了干旱的影响程度,增强了干旱灾害的风险,给全球农业、水资源、生态环境安全以及社会可持续发展造成巨大威胁,提高干旱监测和早期预警技术水平是应对、管理干旱和减轻干旱脆弱性的基础。近30 a来随着全球对地观测技术的迅速发展,卫星遥感监测干旱技术取得很大进步,在全球干旱监测和早期预警中发挥着不可替代的作用。但是,干旱是多学科交叉的复杂问题,其发展过程缓慢、时间和空间表现特征差异很大,遥感监测干旱技术在应用中还存在许多技术问题,对抗旱防灾提供支撑的力度仍不够。本文在简要总结卫星遥感监测干旱应用技术的基础上,对各种指数(模型)应用中存在的问题进行评述,指出卫星遥感干旱监测面临的主要技术问题和未来发展机遇;针对我国卫星遥感干旱应用现状,提出了亟待解决的主要问题和应该努力的方向。