Landsat 8热红外数据定标参数的变化及其对地表温度反演的影响

Landsat系列卫星上的TIRS热红外传感器数据已被大量应用,针对TIRS数据的地表温度反演也相继开发出一些算法,并有一些研究对TIRS数据的定标及其地表温度反演算法的精度进行了对比。本文主要就TIRS热红外传感器定标参数的变化,结合这些定标参数变化的时间点对有关地表温度反演算法的适用性和有效性进行分析,特别是对劈窗算法是否适合当前的TIRS数据进行了讨论,以使用户能够对Landsat 8 TIRS热红外数据的正确使用有进一步的认识。总的看来,由于视域外杂散光的影响,TIRS数据的定标精度仍达不到设计目标,TIRS第11波段的不确定性仍成倍大于TIRS 10波段。因此,在Landsat团队未彻底解决这一问题之前,同时用TIRS第10、第11这两个差距较大的波段构成的劈窗算法来反演地表温度,其精度存在较大的不确定性,US6-S团队仍在致力于改进第11波段的精度,改进后的波段可以用劈窗策法。目前应以TIRS第10单波段的方式来反演地表温度为宜。     

地球观测数据共享的发展和趋势

地球观测数据共享是地球科学和相关学科科研活动中非常重要的基础性工作,是对地观测信息生命周期中的重要环节。受到由资源提供者、资源消费者和资源加工者组成的社会生态系统发展变化的影响,共享模式经历了无共享、项目共享、部门共享、社会共享等渐进的4个发展阶段,并呈现出区域差异和阶段差异。地球观测数据共享的概念体系包含数据开放、数据共享、数据互联等不同层次的问题,并受到信息技术等使能技术的驱动。其中开放性代表数据在网络中可被访问的状态,共享性是对于数据重复使用的授权和模式,互联性则是强调可共享数据资源在科学含义上的相互理解。而地球观测数据共享的技术体系则包含数据开放技术、数据共享技术和数据出版与引用技术。目前地球观测领域的数据共享正在经历巨大的文化、政策、技术和应用变革,下一代的地球观测数据设施集中体现了数据的共享和协作,并将呈现国际化、多学科化、标准化、设施化、大数据化和公众社会化等新的技术特征,将对相关科学活动产生重大影响。     

地表覆盖遥感产品更新完善的研究动向

近年来,多尺度地表覆盖遥感产品的不断涌现,为环境变化研究、地球系统模拟、地理国(世)情监测和可持续发展规划等提供了重要科学数据。为更好地满足广大用户日益增长的应用需求,应对地表覆盖遥感产品进行持续更新完善,保持其时效性、增强时序性、丰富多样性。针对大面积地表覆盖遥感产品更新完善所面临的主要问题,介绍和评述了国内外有关研究动向,包括影像与众源信息相结合的更新、数据类型细化与完善、地表覆盖真实性验证,并作了简要展望。     

结合像元分解和STARFM模型的遥感数据融合

高空间、时间分辨率遥感数据在监测地表快速变化方面具有重要的作用。然而,对于特定传感器获取的遥感影像在空间分辨率和时间分辨率上存在不可调和的矛盾,遥感数据时空融合技术是解决这一矛盾的有效方法。本文利用像元分解降尺方法(Downscaling mixed pixel)和STARFM模型(Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model)相结合的CDSTARFM算法(Combination of Downscaling Mixed Pixel Algorithm and Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model)进行遥感数据融合。首先,利用像元分解降尺度方法对参与融合的MODIS数据进行分解降尺度处理;其次,利用分解降尺度的MODIS数据替代STARFM模型中直接重采样的MODIS数据进行数据融合;最后以Landsat 8和MODIS遥感影像数据对该方法进行了实验。结果表明:(1)CDSTARFM算法比STARFM和像元分解降尺度算法具有更高的融合精度;(2)CDSTARFM能够在较小的窗口下获得更高的融合精度,在相同的窗口下其融合精度也高于STARFM;(3)CDSTARFM融合的影像更接近真实影像,消除了像元分解降尺度影像中的"图斑"和STARFM模型融合影像中的"MODIS像元边界"。     

基于可移动角点的航空和地面LiDAR数据配准

针对航空和地面LiDAR数据配准中点云数据的共轭特征较少且精度差异较大的问题,提出了一种基于可移动角点的航空和地面LiDAR数据配准方法:从航空和地面LiDAR数据中分别提取相应的建筑物角点,采用6参数模型对角点进行初始配准;以地面角点为参照,利用迭代移动方法对误差较大的航空角点进行修正;最后根据移动后的航空和地面角点计算获得点云配准关系。实验结果表明,该文方法可取得较好的点云配准效果,角点修正后能有效提升点云配准精度,适合于含有角点特征的航空和地面LiDAR数据配准。     

高维遥感图像的快速分类算法

为了实现对高维遥感图像的快速准确分类,提出了一种基于k均值二叉树支持向量机(SVM)的分类方法。该方法通过对选取的训练样本进行k均值聚类,生成支持向量机分类二叉树,作为确定最佳分类顺序的依据,以降低分类过程中的误差累积并提高整体分类精度,而且可缓解由样本数量不均衡导致的分类误差。该方法可在不进行降维处理的情况下,对高维遥感图像进行快速准确分类。测试结果表明,其分类速度和分类精度都优于传统的支持向量机分类结果。     

Landsat 8陆地成像仪影像的缨帽变换推导

针对Landsat 8陆地成像仪影像,该文提出了一种缨帽变换系数的推算方法。利用准同步的Landsat ETM+影像缨帽变换结果为目标值,采用普鲁克算法对不同地理分布下的陆地成像仪影像样本点的主成分轴分别进行旋转,得到相应的初始变换系数;通过广义普鲁克分析对所得初始变换系数进行平均化,并以格拉姆-施密特算法保持其正交性,最终得到基于陆地成像仪大气表观反射率数据的缨帽变换系数。验证结果表明,与现有陆地成像仪变换系数相比,该文提出的缨帽变换精度相对较高,误差较小,变换后的不同地物覆盖类型具有更好的可分性。     

时空信息云平台下数据管理及可视化方法

针对智慧城市时空信息云平台中海量时空数据的管理和可视化问题,该文提出了一种时空索引建立及时空数据可视化方法。时空索引机制将时间、空间与专题属性作为同等重要的维度,兼顾了三者的查询效率,实现对时空数据的快速有效提取。时空数据可视化表达方法提出了时间轴动画、多时态对比、对象状态回溯等可视化方式,实现时空数据的动态交互式表达。该方法在"智慧常州时空信息云平台"项目中进行了实现,证明这种时空数据组织管理方法可较高效地实现数据的检索调度,且具有较强的可操作性;基于此的时空数据可视化方法亦具备较佳的时空对象动态表达效果。     

Tessellations in GIS: Part II–making changes

Abstract

We attempt to describe the role of tessellated models of space within the discipline of Geographic Information Systems (GIS) – a speciality coming largely out of Geography and Land Surveying, where there was a strong need to represent information about the land’s surface within a computer system rather than on the original paper maps. We look at some of the basic operations in GIS, including dynamic and kinetic applications. We examine issues of topology and data structures, and produced a tessellation model that may be widely applied both to traditional “object” and “field” data types. The Part I of this study examined object and field spatial models, the Voronoi extension of objects, and the graphs that express the resulting adjacencies. The required data structures were also briefly described, along with 2D and 3D structures and hierarchical indexing. The importance of graph duality was emphasized. Here, this second paper builds on the structures described in the first, and examines how these may be modified: change may often be associated with either viewpoint or time. Incremental algorithms permit additional point insertion, and applications involving the addition of skeleton points, for map scanning, contour enrichment or watershed delineation and simulation. Dynamic algorithms permit skeleton smoothing, and higher order Voronoi diagram applications, including Sibson interpolation. Kinetic algorithms allow collision detection applications, free-Lagrange flow modeling, and pen movement simulation for map drawing. If desired these methods may be extended to 3D. Based on this framework, it can be argued that tessellation models are fundamental to our understanding and processing of geographical space, and provide a coherent framework for understanding the “space” in which we exist.     

鄱阳湖生态环境动态监测服务系统

针对目前生态环境监测中多源多尺度数据获取、定量遥感模型半自动化条件制约海量数据的快速处理与分析以及静态的时空快照服务难以表达动态变化过程等问题,该文从基于传感网的数据多元化实时感知获取、基于数据仓库的生态信息主题化动态汇聚、基于多尺度WFS的智能化服务、基于动态数据驱动的仿真动态模拟知识化应用方面考虑,设计湖泊流域生态环境动态监测服务系统。以鄱阳湖为例进行验证,为鄱阳湖流域的生态监测以及江西省生态文明试验区建设提供服务。