光学航天传感器几何建模与DEM生成新进展

高分辨率光学卫星成像系统正越来越多地应用于遥感和摄影测量领域.根据新型的高分辨率卫星影像系统主要特点及高分辨率卫星测图的关键技术的发展趋势,以第21届国际摄影测量与遥感大会"光学航天传感器几何建模与DEM生成"专题中的51篇文章为参考,总结了目前典型的光学卫星影像(主要是IRS-P5和ALOS/PRISM)的几何建模方法,影像匹配与DEM提取方法以及光学航天传感器在其他方面的应用.     

资源三号卫星全色影像的姿态角常差检测

根据资源三号卫星传感器的成像原理,构建严格几何模型进行直接定位。通过对不同时间的资源三号全色影像进行实验,验证了姿态角常差的存在,并建立校正模型对其进行改正。利用少量控制点改正姿态角常差后,影像立体定位精度可显著提高。不同地区的实验结果表明,姿态角常差不是恒定不变的,需要根据长期观测建立其变化模型。     

航空与卫星影像数据多尺度分割对比研究

本文从遥感影像多尺度分割的角度分析了同一地区的航片与QuickBird、IKONOS等卫星数据的分割效果,讨论了不同地物和不同影像的最佳分割尺度,以增强对目标物的检测与识别能力,提高现有航空遥感数据及卫星影像数据应用的精度和效率,并对最终分类结果进行了比较。结果表明航片、QuickBird、IKONOS的最佳分割尺度分别为125、100、75,QuickBird的分类精度最高,航片和IKONOS的分类精度次之。因此可认为,航片在实际应用中,可以代替高分辨率卫星影像。     

海量国产高分辨率卫星影像优化处理研究

国产卫星影像以其快速获取、高分辨率、覆盖范围广等特点在城乡规划、资源管理、动态监测、应急保障、国防安全建设等都发挥了不可替代的作用。2018年山东省自然资源卫星应用技术中心成立,定向接受国家分发的高分一、高分二、资源三号为主的国产高分卫星数据,月平均接受十余批次,年接受数据量达到TB级别,处理后即可向省内各用户分发。国产卫星影像处理存在多个技术难点,如何高效处理国产高分辨率卫星影像是当前急需解决的问题。该文介绍了国产高分辨率的卫星数据及处理平台,对关键技术处理流程进行了机理研究,提出了基于影像预处理、空三加密、DEM成果等关键流程的优化方法,对优化前后的生产效率进行了统计分析,验证了快速处理高分辨率卫星影像的可靠性与高效性。     

高分辨率卫星影像图在震害快速预估中的应用

随着高分辨率卫星遥感技术的发展,遥感技术在地震灾害预估、评估和地震应急工作中发挥着越来越重要的作用,并成为震害评估和应急工作的重要发展方向之一。通过分析高分辨率遥感影像上建筑物的影像特征,设计了一种自动提取建筑物三维信息的模型;将提取出的建筑物三维信息,结合实验区人工调查的人口、经济数据．利用震害矩阵计算出不同类型建筑物在地震烈度场内的破坏等级和不同破坏等级建筑物的总面积,给出一定地震等级下的人员伤亡和经济损失的实际数据,建立了一套利用高分辨率卫星进行震害预估的技术流程。选取上海市宝山区为试验区．利用该技术进行了震害预估试验研究。预估结果具有较高的精度。     

高精度姿轨参数卫星影像在1∶50000数据库更新工程DOM生产中的应用

针对1∶50 000数据库更新工程中高分辨率卫星影像几何纠正的情况进行总结,在充分利用缺少控制卫星影像几何纠正研究成果的基础上,通过大量的生产实验,提出常用传感器高分辨率卫星影像工程生产中的控制点数量和分布要求。对同轨同时相影像拼接后纠正和多源卫星影像联合区域网平差进行研究实验,并在控制困难区域的正射影像生产中进行验证应用。本文研究内容可用于指导同等精度要求的卫星正射影像工程生产。     

基于国产高分遥感数据的矿山环境监测系统研究

以国产高分辨率卫星影像数据为主要信息源,通过对影像进行数据处理,根据影像特征建立了矿山环境遥感解译标志,并对标志图斑进行了野外验证,结合多时相影像的对比,查明矿山基建、开采过程中造成的地貌景观破坏、土地压占、矿产资源开采情况等,分析矿山开发利用状态和地质环境问题。以遥感技术为基础,并利用GIS平台,结合土地利用现状、土地权证、矿山权证等资料,形成矿山环境监测系统,反映矿山环境的变化趋势和规律,为区域地质环境保护、矿山地质环境治理及矿产资源的管理提供决策依据。     

基于Cyberland与PCI的高分辨率卫星影像几何纠正比较研究

本文通过对高分辨率快鸟遥感卫星影像的几何纠正,比较了Cyberland和PCI Geomatica在高分辨率卫星遥感影像几何纠正方面的特点及对相关数据的要求,认为Cyberland的三角网纠正方法与PCI Geomatica的OrthoEngine模块相比具有许多独到之处,值得在实际生产中推广应用。     

单侧控制条件下SPOT5 HRG影像的定向试验

高分辨率卫星影像已经成为获取地理信息的重要数据源,而其定向是一项关键技术。本文利用单侧不同数量及分布的控制点对SPOT5 HRG影像进行了定向试验,探讨了在单侧控制条件下SPOT5 HRG影像的定向精度情况,为地面控制点获取较困难地区的影像定向提供了一条参考途径。     

土地利用变更的遥感应用分析

发现变化区域和变更类型是土地利用变更信息提取的主要任务,随着遥感技术的发展,土地利用变化信息提取的方法趋向于结合高分辨率的卫星影像和现有的影像处理方法来产生变化信息模板。本文全面总结分析了土地利用变更信息获取的技术和方法,并在此基础上进一步研究了基于RS和GIS技术的土地利用变更信息获取技术方法,以及高分辨率遥感影像在土地利用变更信息提取中的应用分析。     

面向对象和DEM的ZY-1 02C影像湿地提取研究

本文运用面向对象分类与DEM数据相结合的方法,对资源卫星一号02C卫星遥感影像进行湿地提取。探索了基于对象与DEM信息的提取技术,在02C影像湿地的提取应用,对研究我国国产卫星在湿地监测和保护方面有重要的意义。研究结果表明：（1）面向对象的遥感影像信息提取方法,可同时兼顾影像光谱信息及空间信息,适用于02C影像的湿地提取,精度得到明显提高;（2）基于对象与DEM信息的提取方法,使沼泽地与草地相混淆的现象明显减轻,湿地分类精度进一步提高,该方法适用于高分辨率遥感影像的湿地提取研究;（3）基于对象与DEM信息提取的水田、水体、沼泽地及河滩的精度,分别为88.46%、97.44%、86.96%和83.33%,满足资源卫星一号02C遥感影像对湿地进行监测和保护的需要。     

NSCT与GS变换的资源三号卫星数据融合方法研究与应用

资源三号卫星遥感数据是一种新型遥感影像,目前尚未有一种专门适用于资源三号卫星融合的方法。因此,提出了一种非下采样Contourlet变换(NSCT)与Gram-Schmidt(GS)变换相结合的融合方法,将非下采样Contourlet变换增强的空间信息用于补充具有高保真度Gram-Schmidt变换融合算法在影像清晰度方面的不足。采用线性回归的方法模拟低分辨率全色影像,将高分辨率全色影像、低分辨率全色影像及两者差值的细节影像分别进行非下采样Contourlet变换,对所得的高低频系数采取不同的融合策略进行自适应融合处理,得到新的全色影像。由低分辨率全色影像取代GS正变换第一分量,非下采样Contourlet变换得到的全色影像取代GS反变换第一分量,进行Gram-Schmidt正交变换,得到融合影像。与大多存在光谱扭曲的传统融合方法相比较,本文方法在光谱保真度、空间清晰度及地物分类精度方面都有明显的优势,说明该融合方法是一种适合资源三号卫星数据多光谱与全色影像融合的方法。     

高分辨率遥感影像阴影与立体像对提取建筑物高度比较研究

建筑物高度信息的快速准确获取对于城市规划管理、生态环境评价具有重要意义。本文以南京市主城区为研究区,选择2011年Geoeye-1卫星高分辨率遥感影像立体像对数据,结合Google Earth数据及实地建筑物高度测量,分别利用单幅遥感影像和立体像对计算建筑物高度,并以实测建筑物高度数据验证不同方法的提取精度,进而比较这2类方法的优缺点。结果表明：利用立体像对提取建筑物高度的方法更加精确,提取结果误差在2.8 m以内,能够快速地获取大范围建筑物高度,具有实用价值;单幅遥感影像阴影提取建筑物高度适用于建筑物高大、毗邻建筑物间隙大、周围无遮挡的情况,而立体像对提取建筑物高度不受建筑四周环境影响,在建筑物密集分布、高度均一的情况下,其普适性更强。     

Comparison of DEM accuracies generated from different stereo pairs over a plateau mountainous area

Digital elevation models(DEMs) can be quickly and conveniently generated using very high resolution(VHR) satellite stereo images. Previous studies have evaluated and compared DEM accuracy based on VHR satellite stereo pairs collected by different satellite sensors. However, few studies analyzed the accuracy of a DEM based on stereo image pairs from a satellite with the same orbit and different orbits for a region with significant topographic fluctuations in the plateau area. Referring to former studies, this paper had two objectives: to generate a digital elevation model(DEM) and evaluate its horizontal and vertical accuracy over a plateau area with high relief; and to study the mapping capability of multiorbit and multitemporal stereo pair images in the plateau mountainous region. To achieve these objectives, we collected the 2015 Worldview-2 stereo image pair and another three World View-2 images acquired in 2013, 2014, and 2015. First, the 2015 DEM was obtained using a strict physical model based on along-track stereo image pairs, and the reliability of the DEM was verified with field data. Then, the images obtained in 2013, 2014, and 2015 were combined into different-orbit stereo image pairs, DEMs were produced using rational function models, and the DEMs were verified using field data and the 2015 DEM as standards. The results showed that the relief degree has a particular influence on the DEM, and the precision of the DEM decreases as the topographic relief increases. Off-nadir angles can also influence DEM accuracy, with a larger angle corresponding to a lower DEM accuracy. The research also shows that the DEM obtained from four sets of experiments meets the accuracy requirement of a 1:5,000 digital elevation map, digital line graphic(DLG), and digital orthophoto map(DOM). Among these four groups of DEMs, the one based on the 2015 stereo pairs with the same satellite achieved the highest precision.     

资源一号卫星影像预处理方法研究

资源一号卫星的零级数据存在纵向规则条纹、横向不规则条纹、灰度不均衡、第四波段模糊等缺陷。本文探讨对资源一号卫星数据这些问题的预处理方法, 并提出资源一号卫星数据预处理软件系统的设计和实现的具体流程。     

光学卫星常态化相对辐射定标方法研究

相对辐射定标是获得各类光学遥感卫星传感器的高精度观测产品的必备条件,由于受发射震动、在轨空间环境变化等因素以及传感器自身衰减的影响,传感器在轨响应状态会随时间发生衰减和漂移,单一相对辐射定标方法无法保障卫星传感器在特定时间的探元响应一致性。本文以光学卫星传感器全生命周期影像辐射质量保障为目标,主要研究了光学卫星传感器在轨生命周期内高频率、高定标精度的常态化相对辐射定标方法,并总结了当前常用的相对辐射定标精度评估方法,评估了各定标方法的指标以及应用场景。利用珞珈一号01星（LJ1-01）夜光传感器获取的影像进行在轨暗电流、和在轨均匀场地定标实验和验证,珠海一号02组高光谱卫星影像被用来实施和验证统计定标和偏航辐射定标方法,并耦合多种定标方法实现常态化辐射定标。实验结果表明：各种定标方法处理后影像的条纹系数小于0.25%,图像相对标准差均优于3.00%;多种定标方法相互结合的常态化辐射定标方法实现了多种定标方法的优势最大化,完成常见传感器的高精度在轨标定。     

基于ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理方案设计

面对迅速增长的资源三号测绘卫星的遥感影像,如何将其快速处理为影像底图,是实现资源三号测绘卫星影像快速信息服务的关键技术之一。本文针对使用传统影像处理方式进行资源三号测绘卫星底图生产时所面临的不足,采用ESRI公司最新的影像技术（包括区域网平差、镶嵌数据集、实时处理和影像服务等特性）,设计了一种基于ArcGIS的资源三号测绘卫星影像底图快速处理方案。通过实验数据的分析,本文提出的方案解决了传统影像处理中存在的问题,其处理时间只需传统方式的1/7,存储空间占用是传统方式的1/26,适用于大规模资源三号测绘卫星影像的底图生产,为资源三号测绘卫星数据快速处理、共享服务和应用提供支撑。     

资源一号卫星数据在黄河三角洲地区的应用潜力初探

本文在对我国自主获取的资源一号卫星遥感图像--1999年12月22日的黄河口零级数据预处理的基础上, 利用两种方法将它与1996年获取的高分辨率国土普查卫星全色黑白数据进行融合分析,结果提高了资源一号卫星数据的空间分辨率 ,清晰反映出孤岛镇的城镇结构、小麦长势和油井分布。另外,对1999年10月17日的资源一号卫星图像进行了分析,清晰展现了黄河北汊的淤积趋势和小清河的污染扩散。     

作物胁迫无人机遥感监测研究评述

作物胁迫是全球农业发展的一个重要制约因素,实现快速、大范围、实时的作物胁迫监测对于农业生产具有重要意义。传统的作物胁迫监测方式,如田间调查、理化检测和卫星遥感监测总是受到各种田间条件或大气条件的制约。随着无人机和各种轻量化传感器的快速发展,其凭借高频、迅捷等优势为各种作物胁迫监测提供了一套全新的解决方案。本文在介绍了目前主流的多种无人机和传感器的基础上,首先对目前无人机遥感用于作物监测的主要胁迫类型进行了梳理,然后重点阐述了基于光谱成像和热红外传感器进行作物胁迫无人机遥感监测的应用和技术方法,最后提出了作物胁迫无人机遥感监测尚需解决的关键问题,并展望了未来无人机遥感用于作物胁迫监测的前景。     

面向卫星遥感影像检索定位的深度学习全局表征模型评估与分析

如何快速获取无辅助参数卫星遥感影像地理位置是非合作方式获取的遥感影像信息充分利用的一个关键,利用影像特征的相似性对卫星遥感影像检索来实现定位,是获取无辅助参数卫星遥感影像地理位置的有效手段。为了探寻影像深度学习全局特征用于无辅助参数卫星遥感影像检索定位的可行性,建立了包括Precision@K、平均排序、特征提取时间、特征相似性计算时间、硬件消耗等,涵盖有效性、效率2个方面共计5类指标的评估体系。采用谷歌地球提供的影像数据作为基准影像,在资源三号夏季及冬季数据集上,分别利用AlexNet、VggNet、ResNet、DenseNet、EfficientNet等几种代表性的卷积神经网络预训练模型提取基准影像及查询影像的全局特征,依据评估体系中的指标,对这些网络模型的影像表征效果进行全面的量化评估与分析。试验分析结果表明,DenseNet、ResNet-18、VggNet这3个深度学习神经网络预训练模型提取的全局特征,综合表征效果较好,可有效用于卫星遥感影像检索定位;当K值取200时,DenseNet网络模型的Precision@K值可以达到59.5%,ResNet-18和VggNet网络模型紧随其后,分别为49.7%和48.0%,为进一步利用深度学习全局特征进行卫星遥感影像检索定位,找出了最佳的候选网络模型,为下一步模型优化等研究奠定了基础。