基于机载MASTER数据的果园叶面积指数遥感反演

叶面积指数(leaf area index,LAI)是描述植被冠层结构的重要参数,准确获取果树的LAI对果树长势监测和果树估产均有重要作用。以美国加州中部的果园为研究区,基于沿太阳主平面飞行成像的机载MODIS/ASTER模拟传感器(MODIS/ASTER airborne simulator,MASTER)数据,利用实测LAI数据与归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、归一化差值红外指数(normalized difference infrared index,NDII)和归一化差值水体指数(normalized difference water index,NDWI)分别建立回归模型,并选取NDWI进行研究区LAI的反演。结果表明:由于地物的二向性反射,垂直太阳主平面飞行获取的遥感数据具有明显的亮度梯度现象,而沿太阳主平面飞行获取的遥感数据几乎不受亮度梯度的影响;NDVI在高植被覆盖区容易达到饱和,而NDWI比NDVI和NDII具有更高的拟合度和更小的均方根误差,更加适合研究区LAI的遥感反演;该研究结果可以丰富LAI反演理论,也可以为研究LAI尺度问题提供理论和数据支持。     

联合使用位模型和地形信息的陆区航空重力向下延拓方法

为了规避传统逆Poisson积分向下延拓解算过程的不适定性问题,借鉴导航定位中的"差分"概念,利用超高阶位模型直接计算海域航空重力测量向下延拓改正数的方法。本文在此基础上提出联合使用重力位模型和地形高数据,计算陆部航空重力向下延拓总改正数的改进方案,以飞行高度面与地面对应点的位模型差分信息表征总改正数的中长波分量,以相对应的局部地形改正差分修正量表征总改正数的中高频成分,从而实现航空重力数据点对点向地面的全频段延拓。在地形变化不同区域,联合使用EGM2008位模型、地面实测重力和高分辨率高程数据进行了实际数值计算和精度评估,验证了该方法的有效性。     

机载LiDAR数据估算样地和单木尺度森林地上生物量

利用机载激光雷达点云数据,结合大量实测单木结构信息,分别从样地和单木尺度估算了森林地上生物量AGB。首先,利用局部最大值单木提取算法提取了每个样地内的单木结构参数,并针对样地和单木尺度分别计算了一组激光雷达变量。然后,利用激光雷达变量和地上生物量及其两者的对数形式,从样地和单木尺度分别构建了估算模型。最后,针对两种尺度估算过程中存在的不确定性进行了详细讨论。结果表明:(1)样地和单木尺度模型估算的森林地上生物量与地面实测值都具有明显的相关性,且对数模型估算效果要优于非对数模型;(2)样地尺度模型估算效果(R2=0.84,rRMSE=0.23)明显优于单木尺度模型(R2=0.61,rRMSE=0.46);(3)按树木类型分别进行估算可以提高单木地上生物量的估算精度;(4)不论是样地还是单木尺度地上生物量估算都存在一定的不确定性,与样地尺度相比,单木尺度估算过程的不确定性更大,这种不确定性主要来自单木识别过程。     

航空重力梯度数据的模拟研究

针对提高模拟航空重力梯度的精度研究不足的现状,文章运用地球重力场模型构建了计算单点的扰动重力梯度分量的数学模型,推导了Legendre函数及其导数的无奇异性递推计算公式,克服了计算高阶次Legendre函数Pnm(cosθ)的下溢问题,随之对数学模型进行优化;最后利用EGM2008地球位模型模拟生成4km飞行高度处的扰动重力梯度张量作为航空重力梯度观测值。模拟试算表明,该模型能够满足当前航空重力梯度测量的精度要求。     

Airborne Gradiometry Error Analysis

Gravity gradiometry is one of the older methods of determining the Earth’s local gravitational field, but lies in the shadow of more conventional static and moving-base gravimeter-based systems. While the static torsion balance appears to have been relegated to the museum, support for the airborne and space-borne differential accelerometer (gradiometer) continues so as to overcome limitations in spatial resolution and accuracy inherent in ordinary moving-base gravimetry. One airborne system exists, building on 30 year old technology concepts, and new technologies (e.g., cold-atom interferometry) promise significant improvements. Concomitant advances are required to measure accurately the angular velocity and angular acceleration of the platform, which inseparably combine (in an absolute sense) with the Earth’s gravitational gradients. A numerical analysis of instrument errors, with simulated aircraft dynamics, shows that navigation-grade gyros are just sufficient to account for these effects in gradiometers with 1E/ sensitivity. More accurate instruments, with 0.1 E/ sensitivity, require commensurate sensitivity in the gyros, of the order of 0.01°/h/ = 1.5\times10^{−4 °} \ for typical survey aircraft dynamics. On the other hand, typical orientation errors in the platform, which are problematic for vector gravimetry, are much less of a concern in gradiometry. They couple to the gradient signals and affect only the very low frequencies of the total gradient error.     

机载激光雷达技术的数据处理与4D产品制作

主要介绍了机载激光雷达的点云数据的获取、处理流程及其关键技术,并结合自己的工作经验详细阐述了运用点云数据制作4D产品的过程,预测未来遥感与GIS技术在数据获取方面的发展趋势,即借助机载激光雷达,再现真实三维场景。     

基于正交多项式的平原城区机载LiDAR数据滤波算法

从机载LiDAR点云数据中分离地面点与非地面点生成城区DEM,是构建数字城市的首要工作。该文对机载LiDAR数据处理中的滤波关键算法进行了研究。首先,利用常用的区域增长方法对机载LiDAR点云数据进行了滤波处理,然后基于正交多项式分带滤波方法进行了点云滤波,比较了两种算法的运行效率,分析了二者的特点,并通过试验对比进行了阈值参数优选,试验表明该算法具有较好的滤波效果,在平原城区的数字城市三维建模中具有很好的应用价值。