基于高分辨率卫星影像的雾霾处理技术研究

本文以高分辨率卫星影像雾霾处理的相关技术为基础,结合基于单波段信息和多光谱信息的雾霾处理算法,提出了采用傅里叶变换实现雾霾厚度影像完善的方法,并采用四川省眉山市"资源三号"卫星影像作为数据源,经雾霾探测、雾霾完善以及雾霾去除等处理,获取了相应的去雾霾影像。对其进行目视判断和统计分析的结果表明,本文提出的雾霾处理方法有效地去除了影像上雾霾的影响,并较好地保持了地物细节信息,是一种快速、高效且具有较强普适性的雾霾处理方法。     

红外偏振效应和偏振遥感研究进展

光的偏振信息在当前快速发展的光电子学和光学研究中是缺失的,利用偏振特征不仅可以提取探测物和研究对象的额外信息,而且延伸了探测的维度和提高了灵敏度。本文主要从基础研究和应用研究两个方面分析讨论红外偏振效应测量技术及红外遥感的若干进展,期望从不同的角度来考察偏振效应所带来的潜在应用。在上述背景下,本文介绍了红外椭圆偏振光谱技术及其在探测无机和有机薄膜体系光学性质的应用,并且归纳了红外偏振光学仪器理论及相关进展,特别是在空间遥感上的应用潜力。     

高分辨率定量遥感的偏振光效应与偏振遥感新领域

随着航空航天高分辨率观测手段的逐步成熟,定量遥感在有效解决了光学地表多尺度效应后,更高分辨率的光学偏振效应在地表、大气、仪器3大要素方面逐步全面凸显出来,并直接决定或影响高分辨率观测系统的定量遥感效能实现和质量保障。例如,植被冠层极其微弱的多次散射反射偏振效应,如果不加扣除其模型误差达到136%;大气衰减本质是大气偏振效应,是遥感反演的最大误差源,误差达到5%—30%,偏振手段扣除大气误差目前已可以降低一半以上的误差;观测仪器扣除多次散射透射偏振光后,可以实现5 nm分辨率下0.1—0.3 nm高光谱定标能力,并借助偏振强化光噪声分离出中心波长偏移和带宽退化的误差根源。借助偏振"强光弱化,弱光强化",能够实现稳定度达10~(-8)月球辐亮度基准观测,为遥感辐亮度定标不确定度由7%到1%—2%跨越提供可能。     

GPS水汽在雾霾天气监测中的应用研究

雾霾天气的形成与天气条件密切相关。GPS技术作为一种新的水汽探测手段,能高时效、高时空分辨率、自动实时、全天候地获取空气中的水汽含量。首先统计分析了雾霾的形成原因与变化规律,然后从GPS水汽、雾霾指数与空气相对湿度等方面进行了定性的相关性分析。研究结果表明,GPS水汽与雾霾天气的形成存在一定的相关性,GPS水汽在一定程度上可用于雾霾天气的监测与预报,而且气象部门可依据GPS水汽含量开展人工增雨（雪）来减缓雾霾天气的持续影响,进而为改善空气质量提供科学依据。     

基于决策树分类的雾霾遥感识别

以河北省省域为研究区,以MODIS遥感影像为数据源,选取AQUA卫星2013-2014年两年的遥感影像为实验数据,运用影像的光谱特征,辅助地面观测数据,统计确定雾霾判识阈值,以此为基础构建决策树分类模型,利用决策树分类法对实验影像样本进行了雾霾分类识别。研究表明,所构建的决策树能够将雾霾与背景进行分类并识别,雾霾识别有效率为84.71%。     

基于遥感的上海地区雾霾监测研究

以中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感数据为数据源,综合利用6S传输模型与NASA V5.2算法对2013年12月4日至8日上海地区雾霾污染进行了连续性监测,并对其形成原因进行分析。结果表明,此次雾霾污染主要是由本地生产和外地迁移来源共同作用形成,上海地区气溶胶光学厚度在12月6日达到最大,雾霾污染区域逐渐从上海地区的西北向东南扩散,污染等级也逐渐降低。     

偏振遥感的中性点大气纠正方法研究

地表物体具有较强的偏振特性, 因此可以作为偏振遥感的信息源。但是, 大气的偏振效应强于地表的偏振效应, 导致星载遥感器无法有效接收地表目标的偏振信息, 大气的起振与退偏效应成为偏振遥感对地表目标进行观测和应用的一个瓶颈问题。本文提出一种利用大气中性点对偏振遥感中地表偏振效应与大气偏振效应进行分离的方法, 通过天空中大气线偏振度为零的中性点区域进行对地观测, 目的是去除大气偏振作用, 进而最大限度地获取地表目标偏振信息。地面实验的结果验证了利用大气中性点进行大气纠正具有理论上的可行性。     

云偏振遥感综述

云是指停留在大气层中的水滴或冰晶胶体的集合体,也是地球上庞大水循环产生的有形结果,在全球气候中扮演着重要的角色。偏振遥感对光的辐射强度、方向、相位以及偏振状态等波谱特性进行描述,丰富了观测信息量,提升了观测信息的维度。为了更好地了解偏振遥感云的优势,本文对国际上发射的POLDER、APS、DPC等标志性的偏振传感器的特征和云反演算法进展进行了总结,涉及到相关偏振载荷参数信息、云参量算法的介绍和产品等相关内容,并就经典偏振云参量算法做了详细的总结和评价。随着国际上后续偏振传感器快速增加,对未来偏振传感器的发展方向和相关算法进行了展望。     

GeoEye-1遥感图像去雾霾方法比较

在多雨多雾地区,GeoEye-1卫星获取遥感图像时常受到雾霾的影响。由于雾霾对电磁波有吸收、折射、反射和散射作用,导致遥感图像清晰度降低。因此,尽可能地消除雾霾对图像的影响,才能有效地提高遥感图像的质量。利用ENVI软件作为图像处理平台,分别选取了国内外常用的"同态滤波"、"小波变换"和本文提出的"波段计算组合"3种去雾霾方法对GeoEye-1图像进行去雾霾处理效果的研究对比。结果表明,利用"波段计算组合"方法去除GeoEye-1图像中的雾霾有很好的效果。     

多时相遥感图像复原方法的研究

为了充分利用卫星所获得的对同一地区多次观测图像来进行清晰化,选择了多时相遥感图像复原技术,利用各观测图像间相似但又有差异的信息,重建出反降晰图像以获得更多的细节.论文建立了多时相遥感图像复原的数学模型,估计出观测图像与参考图像之间的相对运动,选择约束最小二乘法对解进行规整化,获得复原结果.运用该算法对卫星拍摄的多时相遥感图像进行处理,并选择三种衡量标准对复原结果进行定量分析,验证了算法的有效性和实用性.     

大气散射理论的遥感影像雾霾去除新方法

基于大气散射的物理模型,针对雾霾的厚薄分布状况,给出了一种有选择性的雾霾去除新策略。在深入分析相关研究的基础上,新方法主要进行了两方面的改进,首先增加了抠图能量函数的数据项的精度,并增大了该能量函数的正则化参数值;其次对分布不均的雾霾影像使用自适应参数的云背景模型进行了预处理。改进方法的去霾结果更加清晰,色调、亮度分布均匀,而且色彩变化比较平滑自然,相比于已有同类算法,去霾效果更为理想。     

水色遥感中偏振信息的研究进展

介绍了目前水色遥感中,水面反射光的偏振特性及其应用与水体散射光的偏振特性及其应用的研究进展.着重分析了基于偏振原理的水面反射光的剥离、海面溢油偏振遥感探测与基于水体物质偏振信息的水质参数反演等几个问题的研究现状;总结了在水色遥感信息流中,大气偏振校正、气-水界面偏振描述、基于偏振水质遥感反演、传感器偏振响应标定等各个环节入射光与出射光的偏振改变与响应机制等几个关键问题.     

多角度偏振遥感在水体油污染监测中的优势分析

为了更好地进行水体油污染监测,首先简要介绍了多角度偏振探测技术,然后着重分析了水体油污染目标的偏振特性,同时从目标地物反射光谱的偏振探测机理出发,讨论了它们偏振光谱的空间特征,并总结出3条普适规律.结果显示:偏振光谱信息与强度辐射光谱信息相比,目标地物间反射光谱的微小差异得到了增强,且在大角度入射时,增强效果更为明显....     

偏振反射信息在植被遥感双向反射研究中的作用

本文基于菲涅尔反射公式,结合现有的偏振反射模型对单叶与植被多角度偏振测量结果与理论结合进行分析;通过研究发现,偏振反射在前向散射方向可以通过菲涅尔反射公式进行解释,但是,在后向散射方向则需要考虑其他物理机理。此外,传感器获取的植被偏振信息既可以作为一种"噪声"来剔除,剔除后在可见光波段将相对误差从原来的30%降低到20%以内,又可以作为额外有效的信息源表征植被的结构特征:通过模型参数的大小判断冠层形态的平整程度。本文可以作为植被偏振探测的系统化方法,并且给出植被固有的偏振反射效应规律,即植被越平展光滑,产生的偏振信息越多;同时也将偏振光遥感在植被监测中的有效性凸显出来,即偏振信息的剥离有助于提升双向反射模型的计算精度。     

偏振遥感的中性点大气纠正方法研究

地表物体具有较强的偏振特性,因此可以作为偏振遥感的信息源。但是,大气的偏振效应强于地表的偏振效应,导致星载遥感器无法有效接收地表目标的偏振信息,大气的起振与退偏效应成为偏振遥感对地表目标进行观测和应用的一个瓶颈问题。本文提出一种利用大气中性点对偏振遥感中地表偏振效应与大气偏振效应进行分离的方法,通过天空中大气线偏振度为零的中性点区域进行对地观测,目的是去除大气偏振作用,进而最大限度地获取地表目标偏振信息。地面实验的结果验证了利用大气中性点进行大气纠正具有理论上的可行性。     

如何消除雾霾天气对全站仪野外检定的影响

在全站仪野外检定过程中通常采用光照准模式,该模式对较远距离点测量时需要较好的气象条件的配合.近年来,我国秋冬季节普发的雾霾天气使得仪器野外测量时无法精确照准目标,使检定工作不能顺利完成.本文主要探讨了应用智能全站仪的ATR照准模式进行全站仪野外检定的可行性,通过选用不同型号的全站仪用光照准模式及ATR照准模式进行野外检定,并对实验数据进行统计分析,得出了采用ATR照准模式进行野外检定可消除雾霾天气的不利影响,得到准确可靠地检定数据的实验结论.     

基于RS和GIS的城市雾霾与汽车保有量关系研究

近年来我国许多城市雾霾天数增多,雾霾强度增强。本研究利用遥感数据反演获得沈阳市雾霾强度空间分布图。通过分析预测,未来的5年,汽车保有量依然呈现逐年增多的趋势,雾霾强度也将呈现逐年增强的趋势。     

雾霾的影响因子分析及其区域相关性研究

成都、重庆作为中国西南地区快速发展的城市,是雾霾频发的区域,研究其雾霾因子联系以及区域空间分布特征及其规律,对于城市发展、创建绿色城市具有重要意义。通过分析2016年12月~2017年2月的PM2.5等污染物浓度数据可知:①成渝地区雾霾产生的高峰期在1月,并以成都、重庆为中心向四周减弱;②在时间分布上,成都和重庆的雾霾污染物浓度呈协同变化趋势,说明两地雾霾在区域上相互影响,协同作用;③在气象因素中,两地的湿度和风速对雾霾集聚、转移和扩散具有重要作用;④两地的位置和地形特征是其雾霾具有相关性的重要因素,因此只有两地同时防治雾霾,才能达到最好的效果。根据不同地域特征,积极改进生产结构,采取相应措施,才是治理雾霾的根本所在。     

仿生偏振特征感知与导航信息融合的空间态势感知系统

偏振成像技术已经成为有效提升空间遥感信息应用能力的有力工具。通过模拟自然界的昆虫、鸟类及鱼类偏振视觉系统的信息感知与高精度导航机制,探索基于仿生偏振视觉环境信息感知与位置姿态测量中的科学问题。构建基于偏振成像目标特征与导航信息融合的仿生态势感知系统,建立了仿生信息感知与导航解算模型,提出基于生物偏振视觉的仿生信息感知与导航的信息融合与误差分析关键算法,设计实现一种空间环境特征感知及导航信息融合的态势感知系统原理样机,数据更新率高于25 Hz,角度测量重复精度优于0.05°。     

偏振多光谱机器视觉的高反光无纹理目标三维重构方法

随着摄影测量及机器视觉技术的迅速发展,对三维重构的普适性有了更高的要求。对于表面光滑、纹理单一甚至缺失的高反光非金属目标,传统的三维重构方法由于对纹理及反光特性的依赖使得此类目标的重构表面出现大面积的数据空洞。针对这一问题,本文提出了基于多光谱偏振的三维重构方法,将摄影测量与机器视觉进行融合,通过获取目标精确的偏振光谱特征实现准确的三维重构。该方法不依赖于物体表面的纹理信息,并且可以解决仅依靠菲涅尔理论无法实现天顶角和折射率同时估计的问题,最终实现天顶角和折射率的联合估计。由于杂散光和漫反射光在不同波段具有不同的偏振特性以及光谱特性,可完成对目标进行耀光去除的预处理,使得后期的三维重构的精度有较大的提高。基于偏振多光谱的目标三维重构方法是摄影测量与机器视觉融合后三维重构的引导性进展,具有更广泛的应用范围。