比辐射率封闭法测定技术及误差分析

劈窗算法是目前由热红外遥感图像数据获取陆面温度最主要的方法。由于进行地面像元尺度实时陆面温度同步测量的困难,尚无法直接对现有各劈窗算法进行评判。该文借助于辐射传输模型ＬＯＷＴＲＡＮ７及其提供的６ 种标准大气模式,进行模拟计算,分析了６ 种主要劈窗算法对大气廓线误差和比辐射率的敏感度,作为对劈窗算法适用性的一间接判据。     

Landsat 8数据地表温度反演算法对比

随着卫星遥感技术的发展,利用遥感反演地表温度的方法不断出现,如劈窗法、双角度法和单通道算法等。Landsat系列卫星的遥感数据是地表温度反演的重要数据之一。本文选择无锡周边区域为研究区,利用Landsat 8卫星遥感数据,对两种劈窗算法(Juan C.Jiménez-Muoz劈窗算法和Offer Rozenstein劈窗算法)和两种单窗算法(Juan C.Jiménez-Muoz单通道算法和覃志豪单窗算法)的地表温度反演精度进行了对比和敏感性分析。采用太湖16个浮标站的实测数据来验证了4种算法的反演精度。结果表明:两种劈窗算法的精度较高且较为接近,误差为0.7 K左右;覃志豪单窗算法和Juan C.Jiménez-Muoz单通道算法精度较低,误差分别为1.3 K和1.4 K左右。Juan C.Jiménez-Muoz劈窗算法对参数的敏感性最低,Juan C.Jiménez-Muoz单通道算法次之,覃志豪单窗算法和Offer Rozenstein劈窗算法敏感性相对最高。其中Juan C.Jiménez-Muoz单通道算法只适用于一定的水汽含量范围,有一定的局限性。     

Landsat 9数据的地表温度反演算法优化

地表温度作为地表与大气之间能量交换的关键参数被广泛地用于众多领域。本文针对Landsat 9数据,优化了单窗算法模型和劈窗算法模型,实现了地表温度反演,并结合SURFRAD站点实测数据和地表温度产品进行了精度验证分析。结果表明：两种算法模型的确定系数均大于0.96,其中劈窗算法模型精度较高,误差(RMSE)值为1.45 K左右,单窗算法模型精度较低,误差(RMSE)值为1.61 K左右;劈窗算法模型相较于单窗算法模型对参数的敏感性较低,在高水汽含量范围内,劈窗算法模型的结果要优于单窗算法模型的结果;本文提出的地表温度反演方法结果与官方地表温度产品的误差(RMSE)值均在2.5 K以内,可满足热红外遥感数据生产地表温度产品的应用需求。     

MODIS分裂窗算法反演地表温度

在分析分裂窗算法原理的基础上,介绍几种常用的分裂窗算法,选取Qinetal（2001）提出的分裂窗算法作为温度反演的最优方法,对MODIS数据进行辐射定标、大气纠正和几何校正,采用对植被反映比较敏感的Sobrino方法计算地表比辐射率,反演出京津唐地区的陆面温度。结果表明：城区温度最高,水体温度最低,反演结果较为理想。...     

劈窗和单窗算法对泰安市热岛效应分析的适宜性研究

为了探讨特定城市在热岛效应中的地表温度反演的有效方法,本文分别基于TM与MODIS影像并采用了目前较为成熟的单窗和劈窗算法对泰安市的地表温度进行反演,将泰安市各气象观测站的实测温度数据与两种算法的温度反演结果进行验证,通过反演结果对比分析,证明劈窗算法精度更高。并且,采用10年间的多期MODIS影像对泰安市热岛效应分析的劈窗算法的可行性和优势进行了普适性验证。实验结果证明,针对处于山区且地势起伏较大的泰安地区,劈窗算法能较好地减弱或消除上空大气含水量高对温度反演的影响,同时还能更好地获取地表比辐射率和大气透过率,而且反演温度的分布规律也符合研究区地貌和类型要素特征。最后,本文就分析结果给出了泰安市产生热岛效应的主要原因,并认为该区域城市化过程中的城市热岛效应正在进一步加剧。     

用NOAA-AVHRR热通道数据演算地表温度的劈窗算法

气象卫星NOAA-AVHRR有两个热通道用来监测地球表面温度。劈窗算法是用这两个热通道数据演算地表温度的最常用方法。近10年来,国际遥感界已经提出了10多种劈窗算法。本文主要介绍这些劈窗算法,并比较它们的演算精度,重点放在这些算法的具体计算方面,以便有关同行在需要计算地表温度时有选择地应用.     

实用劈窗算法的改进及大气水汽含量对精度影响评价

对劈窗算法进行了改进,提高了算法的精度和实用性.对影响大气透过率的大气水汽含量进行了敏感性分析.模拟数据结果表明,劈窗算法对大气水汽含量不敏感,当大气水汽含量误差在-80%～80%变化时,反演的平均精度仍能在1 ℃以下.对实际MODIS影像进行反演的结果与大气模拟数据分析的结论基本一致,这说明适当地利用大气水汽含量的先验知识可以提高劈窗算法反演地表温度的精度.     

针对MODIS影像的劈窗算法研究

在分析热红外遥感和现有的劈窗算法的理论基础上,针对MODIS数据对劈窗算法进行了推导。通过对热辐射强度和温度之间的关系计算,对Planck函数进行了线性简化,同时分析了MODIS的波段设置特点。MODIS的近红外波段适宜于反演大气水汽含量,而大气透过率主要从MODIS的近红外波段数据反演得到大气水汽含量,并进而根据水汽含量与大气透过率的关系来进行估算。通过MODIS的可见光波段、近红外和中红外波段数据,完全可以获得地表温度反演所需要的基本参数,从而形成了针对MODIS数据的地表温度反演的劈窗算法。最后以环渤海地区为实验区,对本文提出的方法进行了实际应用分析。     

用劈窗算法反演地表温度的通道问题讨论

劈窗算法是基于热红外遥感数据反演地表温度中应用较为广泛、且简单有效的算法之一,所使用的热红外通道主要位于10～13.3 μm(1000 ～ 750 cm-1)波长区间内,很少考虑8 ～9.09 μm(1250～1100 cm-1)区间内的通道数据.为了探讨更多的适合于反演地表温度的通道数据,结合劈窗算法基本公式的推导过程,归纳出了与通道设置相关的问题,并针对这些问题在10～13.3 μm(1000～750 cm-1)和8～9.09 μm(1250～1100 cm-1)区间内进行了数值模拟分析.结果显示,用基于此推导劈窗算法,通过迭代求解,利用8 ～9.09 μm(1250 ～1100cm-1)和10～13.3μm(1000～750 cm-1)波长区间内数据进行温度反演的结果非常接近,因此认为,将8～9.09 μm(1250～1100 cm-1)波长区间内的数据用于劈窗算法反演地表温度具有一定的可行性.     

采用ASTER影像进行地表温度反演与分析

基于ASTER遥感影像数据,运用劈窗算法对重庆市主城区进行了地表温度反演,得出重庆市主城区地表温度空间分布规律,结果表明重庆市主城区地表温度明显比郊区地表温度高,城区与近效温差达6.34℃,城市热岛效应明显。     

GIS中缓和曲线的不确定性模型

该文推导了缓和曲线上任意点坐标的方差的加权平均值,来建立描述曲线元不确定性的模型。给出了以缓和曲线法方向的中误差表示误差带宽的εσ模型,以及以最大方向误差表示带宽的εｍ模型的计算方法。通过实例说明了εｍ模型是理论上更加严密的缓和曲线误差模型,而εｍ模型是一种简化的描述模型。     

GIS中圆曲线的不确定性模型

本文应用圆曲线上任意点坐标的协方差来描述圆曲线的不确定性,推证了一种坐标加权平均值的协方差公式,给出了以圆曲线方向的中误差表示误差带宽的εσ模型,同时还导出了以最大方向误差表示带宽的εｍ模型。通过实例计算和可视化表达对该模型进行了验证,证明了该模型是一种实用且理论严密的圆曲线不确定性模型。     

基于不同拟合方法的圆曲线综合不确定性模型

分别利用直线、圆曲线与多项式曲线的拟合空间曲线实体,估计出拟合曲线与真实曲线之间的模型误差,建立包含模型误差与法线方向位置误差的曲线综合误差带模型。并通过算例证明了含有模型误差的综合误差带模型能更好地反应圆曲线的位置不确定性。     

基于折线逼近的曲线位置与模型误差综合建模

针对目前GIS中曲线常通过一系列折线来逼近的情况,研究考虑由于折线逼近导致的模型误差和由于测量导致的点位随机误差综合影响的曲线不确定性模型。分析曲线拟合的分段准则,提出折线逼近产生的模型误差可由折线模型到真实曲线的垂直距离描述,建立集成模型不确定性与基于误差传播定律的位置不确定性的曲线误差综合量化模型。     

Contour line simplification method based on the two‐level Bellman–Ford algorithm

The contour line is one of the basic elements of a topographic map. Existing contour line simplification methods are generally applied to maps without topological errors. However, contour lines acquired from a digital elevation model (DEM) may contain topological errors before simplification. Targeted at contour lines with topological errors, a progressive simplification method based on the two‐level Bellman–Ford algorithm is proposed in this study. Simplified contour lines and elevation error bands were extracted from the DEM. The contour lines of the elevation error bands were initially simplified with the Bellman–Ford (BF) algorithm. The contour lines were then segmented using the vertices of the initial simplification result and connected curves with the same bending direction were merged into a new curve. Subsequently, various directed graphs of the merged curves were constructed and a second simplification was made using the BF algorithm. Finally, the simplification result was selected based on the similarity between several simplification results and adjacent contour lines. The experimental results indicate that the main shapes of the contour groups can be maintained with this method and original topological errors are resolved.     

基于Logistic模型的单点下沉预测应用研究

岩层与地表移动具有一定的规律,由于Knothe时间函数虽然可以预计地表下沉,但在预计中有描述地表下沉速度的不足,并且其函数复杂.研究矿区单点动态下沉过程对于地表建筑物的保护具有重要意义,本文采用Logistic模型拟合下沉曲线,得到了预计方程,结果表明预计精度较高.Logistic模型参数少,函数相对简单,计算结果表明...     

激光点云输电线精细提取的残差聚类法

针对输电线点云数据中存在缺失、噪声等复杂环境,提出了一种基于模型残差聚类的激光点云电力线精细提取方法。首先根据归一化高程阈值分割去除近地面点,在此基础上,采用自适应维度特征和方向特征粗提取电力线点;然后以抛物线模型为约束条件,采用改进的建模方法,确定模型残差并对其进行密度聚类,根据聚类结果实现单根电力线精细提取;最后讨论了关键参数的选择对提取结果的影响。两景实测数据试验表明:该方法能快速实现点云部分缺失、噪声干扰等复杂环境下的电力线精细提取,无须电力线数目、点云密度等先验知识,对不同类型分裂导线提取均具有很好的适用性。单根电力线提取准确率达99.17%以上,模型误差最大值为0.167 m,中误差最大值为0.079 m。     

基于极球面投影的极区格网等角航线

针对传统极区航行通常采用格网导航执行大圆航线,大圆航线上格网航向角不同不利于航行控制以及大圆航线在极区投影图上不完全投影为直线引起固有原理性误差的问题,借鉴中低纬度地区等角航线上地理航向角相等以及在墨卡托投影图上为直线便于航行控制和绘算的思想,提出了一种在极球面投影图中表现为直线的"等角航线"——格网等角航线。在研究双重投影的极球面投影以及格网导航方法的基础上,提出了格网等角航线的定义,推导了航线方程,并根据该航线的航程和航向角计算方法进行航线仿真设计。理论分析和仿真验证表明:航线上格网航向角处处相等,在极区投影图上表现为直线;格网等角航线与大圆航线、大椭圆航线相近,航程较短。因此,极区格网等角航线可以与格网导航方法、极球面投影精确配合应用,适合于极区航行。     

变权组合模型两种定权方法精度探讨

以指数曲线模型和泊松曲线模型为基础,对基于绝对误差平方和最小与绝对误差绝对值之和最小的两种定权方法进行比较分析,分别对两种模型进行变权组合。文中就确定最佳变权系数的方法进行分析研究,并以某大楼的等时距沉降观测数据为例进行验证,最后得出两种定权方法拟合精度大致相等。