ADS40推扫式数字航摄仪试验研究

ADS40是当今最先进的摄影测量系统之一,它采用推扫式三线阵获取影像,可以提供多种类型的数字影像数据。由于配备IMU/DGPS系统,在一定的基站范围内可以在无控制或少量控制点的情况下进行空三平差,极大地减轻了摄影测量外业控制工作量,缩短了生产周期,提高了作业效率。本文就ADS40的原理、数据处理流程,以及ADS40和常规摄影测量的区别,在精度等方面作了阐述和分析,并就其在我国摄影测量领域内的应用进行了展望。     

基于四元数的多光谱遥感影像水域提取

特征提取是影像目标分类识别的重要步骤。通过研究四元数在多光谱遥感影像处理中应用的优势,提出了一种基于四元数的多光谱遥感影像水域提取的算法。该算法把多光谱遥感影像的所有波段作为一个整体考虑,充分利用了光谱信息,同时也减少了计算量。实验表明,该算法具有明显的优越性和适应性。     

基于多特征U-Net网络的工程活动图斑快速识别

为有效监测具有填挖、采剥等行为的工程活动情况,本文提出了一种用于像素级露天工程活动图斑提取的遥感多特征语义分割模型。该模型以高分二号(GF-2)光学遥感影像为数据源,采用U-Net深度神经网络架构,通过人工标注构建了反映露天工程活动的影像样本集,并提取样本的多维特征投入模型进行训练,从而实现了工程活动图斑的快速识别。试验结果显示,本文方法对露天工程活动图斑的总体识别精度可达87.36%,平均精度达86.78%,优于KNN、SVM两种传统分割方法,为工程活动自动化监管提供了技术参考。     

面向星载CMOS相机的超时相工作方式研究

随着星载面阵CMOS探测器的广泛使用,使得获取超时相数据成为可能,这为新型对地遥感工作模式带来新的发展机遇。本文不再局限于采用单一技术解决单一技术指标的传统解决问题的方式,系统性地提出一种面向星载面阵CMOS相机的新型成像方式,利用面阵CMOS相机连续快速曝光在极短的时间内获取同一观测区域的超时相序列数据,通过图像重建的方式,实现一揽子的图像质量提升,即同时实现虚拟数字时间延迟积分TDI（Time Delay Integration）、调制传输函数MTF（Modulation Transfer Function）补偿和空间分辨率GSD（Ground Sampling Distance）提升。这种新型成像方式的优点是,可以改善星载光学相机是探测器受限系统的窘境,进而在不改变光学系统的情况下,通过求解一个病态方程,实现对地遥感图像空间分辨率与成像质量的综合提升。基于实验室的靶标仿真实验数据、基于低轨光学遥感卫星OVS-1A、吉林一号视频03卫星和高分四号卫星的真实数据实验结果表明,无论是信噪比,图像清晰度还是空间分辨率都有明显提升。这种新型成像方式已被中国后续某地球同步轨道光学成像卫星所采用,可以预见的是,这种成像方式不仅可以使得在轨卫星发布更高分辨率与更好图像质量的产品,盘活在轨卫星的探测资源;在实现同样空间分辨率与图像质量的前提下,可以有效降低光学相机载荷的体积与重量,进而可以有效降低未来光学卫星的研制成本。     

高光谱图像空间光谱维去相关噪声评估

高光谱图像噪声评估既是评价图像质量的重要内容,也是衡量传感器性能的重要指标。一般噪声评估方法通过对图像规则分割或利用某种距离准则对图像进行连续性分割,计算图像子块的局部标准差或多元线性回归的残差来实现对图像噪声的估计。但这些方法获取的图像子块并不是完全均匀的,图像子块中仍然会存在地物边界,导致图像噪声评估的结果不准确。为了有效提取图像中的均匀子块,本文提出了一种优化的空间光谱维去相关（OSSDC）方法,基于光谱角距离和欧氏距离双重判定,从光谱曲线的形状和数值上寻找相似像元,获取图像中的均匀子块,然后利用多元线性回归计算残差实现对图像噪声的估算。利用模拟图像和实际航空飞行实验获取的高光谱图像对优化算法进行检验,同时与几种常用噪声评估方法进行对比分析,结果表明优化后的算法计算结果更准确,稳定性和适用性优于其他方法。     

基于TC35的远程温度监测报警系统

针对日常生活中因对温度变化的忽视引起的各种问题,提出一种对温度进行远程监测并短信通知用户的系统,以达到向用户进行温度报警的目的。系统主要由STC89C52单片机,液晶显示器1602,温度传感器DS18B20,TC35模块4大部分构成,首先通过温度传感器DS18B20采集当前环境温度,然后利用液晶显示器1602将当前温度显示出来,与此同时单片机判断当前温度值,当前温度超过温度上限值时,单片机控制GSM模块向指定手机号发送一条短信。结果显示,当温度超过设定温度时,指定手机会收到一条报警短信,提醒用户当前的温度超过了温度上限。通过与传统的温度检测系统作对比,系统能够得到较准确的温度检测值其测温误差能够控制在0.4以下,并且通过发送短信来对温度进行远程实时监测。     

OMI-TOMS与OMI-DOAS臭氧柱总量产品在中国地区的比较

臭氧是十分重要的痕量气体,它具有活跃的化学反应特性和较强的辐射特性,直接影响全球气候变化和人类的生活环境,因此,获得准确的臭氧柱浓度信息十分重要。搭载在AURA上的OMI探测仪可以测量大气中的臭氧含量,其获得的臭氧产品有两种,一个是基于TOMS V8算法反演得到的OMI-TOMS产品,另一个是由DOAS算法得到的OMI-DOAS产品。本文首先分析了两种算法产品的统计特征,结果表明两者具有较好的一致性;其次,分别分析了两种算法与像元位置的关系,在不受行异常现象影响的像元处,两种算法均不受像元位置的影响;此外,本文还研究了云和太阳天顶角对两种算法的影响,有云时两者的差异更大,云量在70%时两者的差异最大,而且,当有云存在时,两者的偏差随着太阳天顶角的增加而增加。平流层SO_2和吸收性气溶胶对两种算法没有显著影响。     

全球不同类型气溶胶光学厚度的时空分布特征

利用MERRA-2(第2版现代研究与应用再分析)资料分析了1980-2017年全球硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐、沙尘及总气溶胶光学厚度的时空分布特征;选取了北美、北非、南非、印度、中国和印度洋6个典型区域研究了硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐和沙尘气溶胶对总气溶胶光学厚度的贡献率。结果表明,硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐和沙尘气溶胶在全球非均匀分布,并且具有季节变化;全球总气溶胶的光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)在夏季最大(0.137),春季次之(0.130),冬季最小(0.118);在6个典型区域里,北非地区总气溶胶的光学厚度最大,为0.43;其次是中国的东部地区,为0.41;每个区域其主要气溶胶的类型并不相同,在北美、中国东部及印度中部地区,硫酸盐是主导的气溶胶类型,贡献率分别为66%,63%和42%,在印度洋、南非及北非地区,海盐、有机碳和沙尘分别是最主要的气溶胶类型,贡献率分别为65%,51%和82%;对于黑碳、硫酸盐和总气溶胶,中国东部地区和印度中部地区有较为明显的增长趋势,其中总气溶胶光学厚度的线性增长率分别为0.007 a^-1和0.0056 a^-1,但在2010年以后,中国东部地区出现明显的下降。     

杯式风速传感器现场校准方法

针对目前业务上风速传感器现场校准方法存在的不足,通过改进气象部门广泛使用的杯式风速传感器现场校准设备,利用启动风速校验仪对风速传感器进行低风速段的校准,从而解决风速校验仪无法检测风速传感器整体性能的问题,实现了杯式风速传感器到实验室风洞标准的量值溯源。利用改进后的现场校准方法对风速传感器校准后,拟合出的线性回归方程与风洞检定结果进行比对发现,改进后的方法基本上能满足风速传感器现场校准的需要。     

自动气象站常规传感器现场检测系统设计

设计了一种适合自动气象站常规传感器现场检测的系统,主要介绍了传感器信号采集电路和基于测试数据分析的传感器故障判断方法。在温度、湿度和气压传感器的测试中引入经实验室检定的传感器作为标准器,与待测传感器在同环境下同步测试,经统计学分析实现待测传感器的4种工作状态自动分类;分析风向传感器输出格雷码的码位关系,设计9个不同于计量检定规程的特定测试方位,实现对全部输出码位的检测;在风速和雨量传感器的现场检测中模拟实验室检定流程,达到准实验室检定效果。该成果已应用于广东省气象装备一线保障中,性能稳定,满足保障业务需求。