用CBERS-02卫星和MODIS数据联合反演地表蒸散通量

用低分辨率遥感数据计算地表蒸散通量时, 如何减小空间尺度误差是需要考虑的重要问题. 在用MODIS数据计算蒸散时尝试加入高分辨率中巴资源卫星CBERS-02提供的地表分类图像, 根据此分类信息在每个MODIS 1 km像元内统计各种地表类型所占的面积比例, 并分别计算各亚像元的热量通量, 然后用面积权重平均的方法得到MODIS像元的热量通量. 结果表明, 将CBERS高分辨率地表分类数据和MODIS低分辨率遥感数据结合, MODIS 1 km混合像元的土壤热通量、显热通量和潜热通量都有所改变. 进一步分析这种变化产生的原因, 结合地面实验观测数据的验证, 作者推断, 经过处理以后, 混合像元的显热通量和潜热通量的误差都有所减小.     

CBERS-02卫星图像薄云的去除方法研究

中巴地球资源卫星结束了我国依靠外国卫星提供图像的历史. 随着中巴地球资源卫星的系列化和卫星应用成效的不断加强, 探索与之相关的数据处理手段成为必要. 由于成像时大气中常见云层存在, 特别是我国南方地区经常会获得有云图像, 如何去除薄云影响, 提取地表信息, 便成为应用中提高图像可用性的重要环节. 在用改进的同态滤波法定性去除可见光波段的薄云影响后, 将像元分类; 然后根据可见光波段受薄云影响大的特性, 利用可见光波段确定有云、无云区, 并计算无云区不同地类的反射率; 最后, 匹配有云、无云区中相同地类的平均反射率, 达到了去除薄云的目的; 并且在改善目视效果的同时定量反演地表反射率, 达到了遥感定量化的需求.     

赣江流域高分辨率卫星降水数据的精度特征与时空变化规律

提出了一种基于地面雨量计空间插值数据,从栅格单元、子流域以及全流域3种空间尺度上综合验证和比较卫星降水数据精度的方法.采用该方法,针对长江中下游赣江流域,以2003~2009年325个雨量站空间插值数据为基准,在日时间尺度上,综合评价了TRMM 3B42,TRMM 3B42RT,CMORPH,PERSIANN,GSMaP MWR＋和GSMaP MVK＋共6种高分辨率卫星降水数据的精度,揭示了精度指标的时空变化规律.结果表明经地面雨量计校正的3B42综合精度最高,在日均意义上略为高估了基准降水量,其他未经校正的5种数据均有较大程度低估.同时,6种数据在汛期的精度显著高于非汛期.随着时间尺度的扩展,卫星降水数据的精度有不同程度提高,其中3B42最明显.在赣江流域西部山区及北部山前区,卫星降水数据的精度较低,而在中部及东南部丘陵、盆地相对较高.随着空间尺度的扩展,6种数据的精度不断提高.本文为验证其他区域卫星降水数据精度提供了范例,并为进一步研究利用卫星降水数据分析流域水文过程提供了直接依据.     

静止卫星的海洋水色观测计划

海洋现象的时空尺度分析表明目前以极轨方式运行的海洋水色卫星遥感不能完全满足沿海及海岸带地区管理和研究的需要.采用静止卫星作为水色遥感观测的平台对沿海和海岸带进行高频率的遥感观测,可以满足海岸带生物物理过程研究和调查所需观测频度的要求,有利于确定潮汐混合条件,建立新的模型,探测短时间尺度的生物物理现象,改变现有的海岸带管理方式,实现海岸带资源的科学管理,具有极轨卫星不可具备的优势.本文简单介绍了韩国预计发射的静止水色成像仪KGOCI和美国GOES-R卫星计划的HES-CW,同时希望我国能早日研制发射出自主的静止水色观测卫星和传感器,为我国漫长的海岸带监测提供利剑.     

基于CBERS-02卫星数据和地面测量的生物量估算及其影响因素分析

以中国科学院千烟洲生态站及其周围地区为研究区域, 利用CBERS-02卫星的CCD数据和地面野外样方调查数据, 探讨了千烟洲主要人工林马尾松、湿地松的植被指数NDVI和生物量之间的关系模型. 和千烟洲地面生物量调查数据结果对比, 表明利用CBERS-02卫星CCD的NDVI可以用于生物量估算, 但NDVI和生物量模型具有一定的局限性, 即这种模型依赖不同的树种. 利用CBERS-02卫星高分辨率数据进行的不同空间尺度分辨率下NDVI对生物量估算的影响因素分析表明, 对于植被覆盖比较大的千烟洲地区, NDVI的非线性特征对NDVI尺度扩展影响很小; 但随着像元空间尺度的扩展, 像元NDVI值发生了相应的变化; 而由于空间尺度扩展引起的像元类型(属性)的变化, 会由于生物量模型的适用性差异而使生物量估算产生比较的大误差.     

基于水体目标的CBERS-02卫星CCD相机与MODIS的交叉辐射定标

为研究利用中巴地球资源卫星02星(CBERS-02)CCD相机进行水体定量化遥感, 利用高精度的MODIS数据对CCD相机进行了交叉辐射校正. 在均匀清洁水体海域上, 分别选择了两个遥感器同一天过境的具有相同观测区域的两天数据, 利用一种清洁水体大气辐射计算方法和MODIS获得的水体与气溶胶参数, 对CBERS-2 CCD相机的4个通道进行了基于大气层外总辐亮度的交叉辐射校正工作. 由于CCD探测器之间的响应差异较大, 因此在进行辐射校正之前, 还对CCD图像进行了消条带工作. 选择CCD阵列的同一组像元在上述两个区域进行消条带, 以避免残余条带、CCD阵列焦平面照度不匀等的影响. 结果表明, 两天的结果具有很好的一致性.本方法误差在5%左右.     

基于CBERS CCD数据的鹿洼煤矿塌陷区LUCC检测

本文基于多时相中巴地球资源卫星CBERS CCD数据,以鹿洼煤矿塌陷区为例,利用混合像元分解技术开展土地利用/覆盖变化LUCC检测.分别选取研究区域的2002年、2006年和2010年3个时相的CBERSCCD图像作为遥感数据源,将粒子群优化算法引入到端元提取中,基于线性光谱混合模型提取鹿洼煤矿塌陷区水体、建筑用地、农田和土壤4类地物信息,并对结果进行统计分析.LUCC检测结果表明,2002年至2010年间,鹿洼煤矿塌陷地面积逐年增加,造成大面积农田积水,导致无法进行作物耕种.最后,结合当地政府采取的塌陷地治理措施分析了土地利用变化情况.     

基于HJ-1CCD数据的西双版纳地区橡胶林分布特征

文中以我国HJ-1卫星为主要遥感数据源,结合野外采样数据,采用决策树的监督分类方法,获取云南省西双版纳地区2011年的橡胶林分布状况,并在此基础上,以覆盖该区域的数字高程模型(DEM)和气象数据为基础,利用地理信息系统(GIS)空间分析方法,着重量化分析西双版纳地区橡胶林分布的气候特征和地形特征,得出西双版纳地区橡胶林的气候边界,界定橡胶林分布的海拔、坡度以及坡向范围.文中得到以下结论:利用环境一号卫星遥感数据能够获得精确的分类信息,表明环境一号卫星遥感影像能够作为获取植被环境信息的可靠数据源,实现重点植被生态问题的动态监测;橡胶林分布的高程上限是2100m,80%的橡胶林分布在高程范围为600-1300m的范围内,90%的橡胶林分布在坡度为0?到24?的范围内,橡胶林分布对坡向不敏感;橡胶林适宜分布在平均气温大于18?C,平均最高气温大于25?C,平均最低气温大于14?C的区域,这些区域的橡胶林分布比率较大.研究还定量分析了西双版纳橡胶林空间分布的地形和气候幅度,为橡胶林种植业的健康发展提供科学支撑.     

基于遥感信息和作物生长模型同化的水稻估产方法研究

本研究的目的是通过数据同化方法,将国产环境卫星HJ-1A/B数据提取的水稻叶面积指数LAI信息和作物生长模型相结合,以提高水稻估产的精度.具体方法为:首先通过分析水稻叶面积指数LAI和水稻归一化植被指数NDVI的时域变化关系建立模型反演水稻LAI,并应用研究区历史数据和作物生长模型WOFOST建立初始水稻生长模型估算水稻产量.在构建代价函数的基础上,采用SCE(shuffledcomplex evolution)数据同化方法对初始水稻生长模型参数进行优化,使水稻生长模型估算的水稻LAI和遥感数据反演的LAI差值最小.最后将采用同化方法的水稻生长模型估算的研究区水稻产量和不加同化方法的原始水稻生长模型估算的水稻产量进行比较,结果显示水稻估产精度有明显提高.研究结果表明采用遥感数据提取的农作物实时生长信息可以修正作物生长模型关键参数以提高区域范围的农作物估产精度,同时也显示国产环境卫星数据在农作物生长监测上具有广阔的应用潜力.     

青藏高原雅江-班公-怒江缝合带的热红外遥感研究

在对青藏高原热红外遥感研究中,发现热异常的区域变化与前人结论不符.过去认为青藏高原南部的雅鲁藏布江缝合带温度高,北部低;而作者的研究结果是班公-怒江缝合带地区高,雅鲁藏布江缝合带次之,藏北最低.作者将青藏高原雅江-班公-怒江缝合带地区作为研究示范区,开展青藏高原陆面温度场、计算地表比辐射率和野外地表层钻孔测温与数据处理等研究,探索热红外遥感与构造热动力学关系的机理;取得了4点结论,获得了青藏高原热动力学研究的新成果.     

CBERS-02IRMSS热红外数据及UTAE算法在城市热岛研究中的应用

文中使用城市热异常信息提取算法(urban thermal anomaly extraction,UTAE)提取城市热岛信息.该算法使用不同大小的滑动窗口来探测整幅图像,根据稳健估计的方法设定地表温度高于全部像元以及窗口内像元温度统计均值加标准差的像元为热异常像元,并将滑动窗口的范围设置在3×3至9×9个像元之间,根据像元被记为热岛像元的次数是否为0来区别热岛区与非热岛区,在热岛区域内根据次数的多少来决定热岛强度,具有动态阈值的特点和无偏特性.研究结果表明,在城市热岛范围的提取上,2004年2月13日长沙市热岛面积在27.21—33.98km2之间;在城市热岛强度和尺度效应分析上,宏观尺度的研究应选用较大的窗口来体现城—郊热岛关系以及热岛发展的总体趋势,而小窗口在微观分析城区内热岛的具体分布、与下垫面的关系以及驱动因子方面较有优势.最后,对UTAE算法在中巴地球资源卫星后继星数据上的应用做出了展望.     

遥感技术在全国第一次河流湖泊普查中的应用

河流湖泊是水体环境的主要形式,是生活用水、生产用水、生态用水的重要来源,对社会经济的发展起着至关重要的作用.遥感技术为全国第一次河湖普查提供了重要的技术支撑,本次河流湖泊普查涉及到的遥感影像数据为中巴地球资源卫星(CBERS)数据及2.5m高空间分辨率影像.为全面查清我国湖泊数量、分布等基本情况,本文对全国第一次河湖清查阶段中利用CBERS数据进行湖泊对象清查进行了介绍;并着重讨论了ENVI\IDL环境下CBERS数据批处理模式的建立及应用,为同类CBERS数据的大范围、大批量数据应用提供一定的参考和依据;同时,全国1:5万分幅2.5m高空间分辨率影像作为重要的河流水系现势性检查数据,本文对利用此数据进行1:5万DLG数字水系的合理性检查进行了探讨,并利用ENVI\IDL实现了全国水系的自动化检查;作为水系复核工作中的有效工具,增强了河流水系提取的现势性,提高了河流水系的精度,实现了水系提取数据精度源于并高于1:5万DLG数字水系的目的.     

基于HJ-1B卫星的作物秸秆提取及其焚烧火点判定模式

作物秸秆焚烧产生的气体和颗粒物严重污染大气环境,威胁人类健康,给交通带安全带来隐患,利用遥感技术优势监管秸秆焚烧火点具有重要的现实意义.文中基于HJ-1B卫星CCD多光谱遥感数据和IRS热红外遥感数据,以中国江苏中东部为研究区,开展作物秸秆提取及其焚烧火点判定的一体化研究.根据秸秆的光谱特征研究建立了秸秆乘积指数(SMI),结合其纹理信息可从HJ-1BCCD遥感图像上快速有效的提取出秸秆分布,继之结合修正后的火点探测算法可对HJ-1BIRS遥感数据进行火点提取.在秸秆分布和火点探测结果矢量化的基础上,通过GIS技术进行火点叠置分析,可有效地判定作物秸秆火点分布,同时结合实地调研及与MODIS火点产品比对分析验证评价了本研究方法的可行性和有效性.     

乌苏里江水深遥感反演

文中在分析卫星遥感测深机理的基础上,利用SVCHR-1024高光谱成像仪确定了可见光反演水深的最佳波段,通过对HJ星CCD数据各波段反射率、波段比值组合对水体、水深的敏感性分析,建立了适合于乌苏里江的单波段对数水深反演模型,从而快速获取乌苏里江河道地形信息,并探测了河道深泓线,整体精度达到80%以上.遥感反演水深可快速探测河道深泓线的方法,为乌苏里江河势演变研究提供了新的思路.     

HJ-1A/B卫星CCD影像大气订正

大气订正是遥感信息定量化研究中必不可少的一步,目前已有一些成熟的方法,但由于HJ-1A/B卫星CCD相机波段设置特点,常规的大气订正方法基本不适合于HJ-1A/BCCD影像.本文在大量分析HJ-1A/BCCD影像中不同地物的多种指数基础上,提出了改进暗目标法实现HJ-1A/BCCD影像的大气订正,该方法采用比值植被指数(RVI)、土壤调整植被指数(SAVI)和归一化水体指数(NDWI)的综合分析法确定暗像元自动提取,使之适用于环境减灾卫星CCD影像数据.为了客观地验证该方法的精度,本文选取地表平坦均一的敦煌校正场作为实验区,通过多次测量卫星过境时的地表反射率进行分析验证.     

基于自适应尺度的遥感影像渐进配准

图像配准是遥感图像处理中的基本问题.本文针对多源多时相遥感影像的特点,提出了一种基于自适应尺度的渐进配准方法,在从粗到细的迭代配准过程中,可以通过上一次配准结果的几何定位误差来确定本次匹配的尺度,并按该尺度提取特征角点和特征邻域进行匹配,与常规金字塔渐进配准方法相比,减少了匹配次数,提高了配准效率.另外,特征提取和匹配过程中提出一种基于Harris-Laplace算法和相位相关算法的遥感影像配准算法,利用Harris-Laplace角点代替原始图像,能够综合区域和特征的优点,对亚像元偏移、旋转、尺度变化具有不变性,同时对对比度和灰度的变化不敏感,具有很强的抗噪性.在特征检测和匹配的过程中采用限定搜索区域、抽稀角点等多种优化策略来提高算法的性能.实验证明,算法具有很好的精度,对几何攻击具有很好的鲁棒性,该算法已经应用于CBERS-02B星3级数据的批量自动化生产,具有很好的应用效果.     

基于HJ-1星CCD数据的溢油遥感特性分析与信息提取

基于HJ-1星CCD多光谱数据,以2010年美国墨西哥湾深海油井溢油污染海域为研究区,对溢油迁移转化过程进行分析,认为油水混合物是该次事故的主要污染类型之一.研究HJ-1星CCD数据多种目标的影像特征与光谱响应特征,指出油水混合物能明显改变海水对入射光的后向散射性能,可以被有效地识别与判定.利用决策树分类方法能有效地提取墨西哥湾溢油污染中的油水混合物;对误判信息进行分块合并处理后,可进一步提高油水混合物的提取精度.研究表明,HJ-1星CCD多光谱数据能有效提取海洋溢油污染信息,具备了开展海洋溢油污染遥感监测的能力.