高分四号卫星在干旱遥感监测中的应用

高分四号(GF-4)是国家高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的一颗地球同步卫星,为探索GF-4号卫星在大面积干旱监测中的应用,本文对该卫星在快速监测大面积干旱方面的应用能力进行了初步探讨。以2016年内蒙古自治区巴林左旗和巴林右旗地区严重旱灾为例,利用NDVI差值对该区域的干旱情况进行了监测,并与MODIS NDVI产品进行对比分析,得到了研究区内2016年干旱分布情况,结果表明其总体趋势与MODIS NDVI产品一致,且细节信息更加丰富。本文主要是GF-4卫星数据结合GF-1卫星数据对内蒙部分干旱区域进行监测和分析,体现了国产高分辨率卫星数据,尤其是GF-4卫星数据,对提高中国突发灾害的应对能力具有重要意义。     

高分4号卫星长三角区域假色彩影像图

正高分4号卫星是中国第1颗地球静止轨道高分辨率对地观则卫星,轨道高度为36000 km。卫星配置了可见近红外相机和中波红外面阵相机各一台,兼具可见光和红外线全天候成像能力,其可见光谱段分辨率为50 m,中波红外谱段分辨率为400 m,实现了高时间分辨率和较高空间分辨率的有机结合。     

森林火灾的卫星预警与监测系统研究

林火卫星预警系统是一种在遥感技术和GIS工具支持下的新型林火综合监测系统,其快速、及时、宏观、准确的特点,使其在林火监测上具有很大优势,是有发展前途的林火监测手段。     

高分四号静止轨道卫星高精度在轨几何定标

高分四号是世界上第一颗静止轨道高分辨率光学遥感卫星,高精度的几何定标是确保其成像几何质量的关键。本文分析了静止轨道卫星成像几何误差源及成像区域特点,提出了其严格几何成像模型;并在此基础上提出了静止轨道卫星面阵传感器在轨几何定标模型与定标参数估计方案。本文利用Landsat 8数字正射影像与GDEM2数字高程模型对高分四号卫星进行在轨几何定标,结果表明,通过严格的几何定标,可见光近红外传感器与中红外传感器的内部畸变在沿轨与垂轨方向上均稳定优于1个像素,通过统计分析可知,高分四号静止轨道卫星影像的绝对定位精度会受到成像时间与成像角度的影响而存在显著的波动。     

高分四号静止卫星数据的地表反照率反演

地表反照率(Albedo)是描述地表辐射能量平衡的重要参数,为了获得高分四号(GF-4)静止卫星的地表反照率产品,构建了一种基于核驱动双向反射率分布(BRDF)模型的反照率反演方法。首先,探索核驱动BRDF模型对GF-4卫星数据的适用性,加入地表分类信息,为核系数赋初值,并引入鲍威尔迭代算法优化模型结果。然后,对BRDF模型进行角度积分获得各个波段的地表窄波段反照率。在此基础上,结合GF-4卫星光谱响应函数与光谱库,首次建立了将窄波段反照率到宽波段反照率的转换系数,并反演得到0.4—0.7μm和0.3—3.0μm的宽波段反照率。最后,利用Landsat 8卫星数据和MODIS地表反照率产品对基于GF-4卫星数据的地表反照率反演结果进行交叉验证。Landsat 8与GF-4的反照率结果对比表明,GF-4卫星可见光范围内的反照率反演结果精度为85.6%,短波范围内的反照率反演结果精度为93.4%;MODIS与GF-4的反照率结果对比表明,可见光范围的地表反照率精度达到87.7%,短波范围的地表反照率精度达到85.9%。这说明GF-4卫星地表反照率反演结果具有较高精度,GF-4卫星反照率产品具有一定应用潜力。     

高分七号卫星正式投入使用

正用。高分七号卫星的投入使用有效提高了我国高分辨率遥感立体观测能力,将有效服务于我国1∶1万立体测图生产及更大比例尺基础地理信息产品的更新,服务于自然资源三维立体调查监测。高分七号卫星于2015年批复立项,是我国首颗亚米级分辨率光学立体测图卫星,是国家高分辨率对地观测系统重大专项的重要组成部分。2019年11月3日,高分七号在太原成功发射。2019年11月～2020年7月,各用户部门、卫星测控和研制单位密切配合,全面测试了卫星系统、测控系统、地面系统、应用系统。在轨测试结果表明,卫星工作稳定,星地系统工作正常、匹配良好,实现了1∶1万比例尺立体测图工程目标;与国外高水平遥感卫星相比,高分七号影像的定位精度相当,激光测高精度优异,三维立体数据获取效率更高,应用更广。高分七号卫星的投入使用,将有效改善我国高分辨率卫星影像不足的局面。同时,高分七号将与在轨运行的资源三号01、02星及今年7月发射的资源三号03星组网,实现4颗卫星组网运行,全球立体数据获取能力和水平将大幅提升。高分七号每天可获取25万平方公里的立体影像数据。     

高分七号卫星在基础性地理国情监测中的应用

为准确评估高分七号卫星在基础性地理监测中的适用性,本文以高分七号卫星搭载的两线阵立体相机获取的亚米级卫星数据为数据源,结合当前基础性地理国情监测的业务流程与标准规范,采用定性与定量分析评价方法,从该数据源的原始数据质量、影像处理效果、影像对各地表覆盖类型的解译能力等方面进行评价,探索利用高分七号开展基础性地理国情监测的关键技术流程与方法。测试结果表明：利用高分七号该类型数据源开展基础性地理国情监测,其原始数据质量较优、正射影像精度高、可有效识别各地表覆盖类型,完全可以满足基础性地理国情监测对亚米级高分辨率卫星影像数据源的需求。     

基于高分一号卫星的城市扩张变化监测研究

廊坊是京津冀城市群的地理中心,位于京津两个国际都市之间。本文选取廊坊市中心为研究对象,利用高分一号卫星数据和航空影像,分析廊坊市2010~2016年的城市扩张变化情况,为京津冀协同发展制定政策并为城市制订规划提供依据。首先对遥感影像进行预处理,对高分一号卫星影像,按用地类型分别采用监督分类、面向对象和植被指数法提取城市2016年地表现状信息,并进行精度评价;对2010年的航空影像进行数字化,两类数据结合进行基于分类的变化检测和精度评价,分析城市空间变化特征。结果表明,厂房、建筑和未建成区分别采用监督分类、建筑阈值分类和面向对象法分类效果较好;廊坊市城市扩张的驱动力主要为经济发展、政策因素、历史条件、地形等。     

利用AB算法进行高分四号卫星数据反照率反演

地表反照率(Albedo)是地表能量收支平衡的重要地表参数。作为新近发射的地球同步轨道卫星,高分四号(GF-4)卫星拥有优于同类卫星的高时间高空间分辨率,然而由于其观测角度单一,基于双向反射分布函数(bidirectional reflectance distribution function,BRDF)的传统反演方法难以实现地表反照率的精确快速反演,因此采用基于单一观测角度的角度格网法(angular bin,AB1)。首先,利用先验的多角度地球反射极化和方向测量仪(POLarization and Directionality of the Earth’s Reflectances,POLDER)卫星观测数据,建立反照率与某一方向反射率之间的经验关系;然后,利用POLDER卫星和GF-4卫星的光谱响应函数与光谱库数据,将该经验关系转换为基于GF-4卫星的反照率与反射率经验关系(即查找表);通过输入单一角度的GF-4卫星反射率数据,得到GF-4卫星反照率结果;最后,利用中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)与Landsat 8地表反照率结果对反演结果进行交叉验证。结果表明,MODIS反照率与GF-4反照率的均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.027 3,Landsat 8反照率与GF-4反照率的RMSE为0.017 6,说明基于AB1算法的反照率反演结果精度可靠,这对于GF-4卫星的反照率产品生产具有一定的应用意义。     

高分三号卫星总体设计与关键技术

高分三号(GF-3)卫星作为我国首颗自主研制的C频段多极化SAR卫星,突破了多项关键技术。卫星在明确SAR载荷的体制和基本配置的基础上,围绕SAR载荷的需求开展卫星平台适应能力的分析以及载荷与平台之间的匹配性研究,形成了一系列卫星特点和技术创新点,主要技术指标达到或超过国际同类卫星水平。     

利用高分一号卫星监测开封地区PM_(2.5)

PM_(2.5)是影响开封地区空气质量的首要污染物,利用卫星遥感手段可以快速获得PM_(2.5)浓度的空间分布。通过采用过境开封市的GF-1卫星数据,获取气溶胶光学厚度,结合地面PM_(2.5)监测数据与边界层高度、相对湿度和气温等辅助数据,采用多元线性回归,建立了基于GF-1的PM_(2.5)遥感反演模型。研究表明,2015年6—9月GF-1数据反演得到的PM_(2.5)浓度与地面监测结果较为接近,且有较高的相关性;加入地理加权回归能明显提高模型精度,较好地反映PM_(2.5)的空间分布;但在PM_(2.5)浓度较高时,该模型会出现低估现象。     

基于深度学习的高分四号卫星图像超分辨率重建

针对高分四号卫星图像中波红外谱段空间分辨率远低于相应的可见光近红外谱段,提出一种基于深度学习的高分四号卫星图像中波红外谱段超分辨率重建方法。首先,设计卷积回归网络进行初步重建,利用8倍下采样的可见光近红外谱段和原始中波红外谱段训练回归网络。然后,设计卷积重建网络进行进一步重建,利用低分辨率初步重建结果和原始中波红外谱段训练重建网络。最后,将原始可见光近红外谱段依次输入到训练好的回归网络和重建网络,得到最终的中波红外谱段超分辨率重建结果。以湖北和江西部分地区真实数据进行试验,结果表明该方法能有效提高中波红外谱段空间分辨率,与其他方法对比均方根误差至少下降了7.54,且目视效果更清晰自然,有利于扩展高分四号卫星的应用范围。     

高分一号卫星数据在土地覆盖动态监测中的应用研究

通过研究哈尔滨经济和社会条件,对高分一号卫星数据进行数据检查、筛选、预处理并对研究区域土地覆盖信息进行分类,提取哈尔滨市区域2013~2014年土地覆盖变化信息。利用此应用案例,结合地理国情监测的特点进一步分析高分一号卫星数据的适用性;同时将高分一号卫星数据与同级国外卫星数据比较,研究国产高分数据在地理国情监测中的可行性。实验研究表明,高分一号卫星数据能够满足人们快速掌握各种土地覆盖信息的需求和对土地覆盖变化的动态监测需求。     

利用高分七号卫星开展1∶10000立体测图精度验证

针对当前我国1∶10000基础地理信息成果急需加快生产速度,以及基于GF-7影像的测图精度能否满足1∶10000基础地理信息成果要求还需进一步验证的现状,开展基于GF-7影像的1∶10000立体测图试验以及成果精度验证试验.试验利用外业控制资料,全面验证了利用GF-7影像生产的1∶10000数字表面模型(DSM)、数字...     

缅甸毛淡棉地区高分一号卫星影像

正高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的首发星,配置了2台2m分辨率全色和8m分辨率多光谱相机以及4台16m分辨率多光谱宽幅相机,具有高、中空间分辨率对地观测和大幅宽成像结合的特点,其2m分辨率全色和8m分辨率多光谱图像组合幅宽优于60km,16m分辨率多光谱图像组合幅宽优于800km,为国际同类卫星观测幅宽的最高水平,大幅提升了观测能力,对大尺度地表观测和环境监测具有独特优势。封面图片是高分     

高分五号卫星大气参数探测综述

高分五号卫星搭载了大气痕量气体差分吸收光谱仪、主要温室气体探测仪、大气多角度偏振探测仪、大气环境红外甚高分辨率探测仪、可见短波红外高光谱相机和全谱段光谱成像仪共6台载荷,对全球环境监测及中国大气气溶胶、臭氧、二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳、甲烷和云等多个环境与气象综合监测方面有着重要的意义。为了更好的了解高分五号卫星任务的大气监测内容,本文对高分五号卫星其中的4个大气探测载荷特征和数据处理算法进展进行了总结,涉及各个载荷参数信息、算法介绍和产品初步结果等相关内容。高分五号卫星是中国专门用于大气环境监测任务的遥感卫星,随着后续卫星的发射升空,将对中国乃至全球大气环境监测提供强有力的数据支撑。     

国产高分三号卫星干涉测量试验

主要利用国产高分三号(GF-3)卫星数据通过合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术提取试验区域数字高程模型(digital elevation model,DEM).首先介绍了GF-3卫星及其主要成像模式;然后介绍了InSAR数据处理过程...     

高分二号卫星影像融合方法探析

图像融合技术是卫星影像处理过程中的一个重要步骤,它可以将全色影像的高空间分辨率特点与多光谱影像的高光谱分辨率特点有机地结合起来,使得融合后的影像更利于后续解译。由于融合处理方法的原理以及获取影像的传感器特性不同,不同的卫星影像适合于不同的融合方法。针对高分二号卫星影像的特点,本文采用Gram-Schmidt融合法、FIHS变换方法、HPF方法、Pansharp方法进行试验。实验结果表明:HPF方法所得融合结果在光谱特性保持方法性能最优,而Pansharp方法融合结果在信息量的保持以及清晰度方面效果更优,因此,在实际应用中,应根据具体需求进行方法选择。     

基于凸集投影的高分四号卫星影像超分辨率重建

基于凸集投影(projection on convex sets,POCS)对GF-4数据进行超分辨率重建处理。利用能量连续降减法构造参考帧以减少迭代次数,提高算法效率;利用Vandewalle配准法对图像块进行运动估计从而获取精确的运动参数有利于图像的分块处理。通过对GF-4真实数据进行试验与分析,表明超分图像结果的清晰度与序列影像帧数呈正相关;信噪比与帧数呈负相关。应用5帧数据进行超分重建,清晰度(平均梯度)从7.803提高到14.386;信噪比会略有下降,从3.411下降到3.336。试验表明该方法可以有效提高图像清晰度,增加图像细节信息,提升图像判别能力,扩展数据的应用范围。