基于MODIS高分辨率气溶胶反演的ETM+影像大气校正

针对陆地遥感影像,提出一种利用MODIS遥感数据反演高分辨率气溶胶光学厚度(AOD)进行大气效应校正的方法。采用地基和MODIS卫星遥感结合的方法确定气溶胶模型,通过暗目标法确定地表反射率,反演得到1km高分辨率的气溶胶光学厚度分布。将反演的气溶胶与地面太阳光度计观测值进行对比验证发现,其相对误差小于10%,反演精度很高。将得到的气溶胶参数带入辐射传输模型中,对当天同地区的Landsat ETM+数据进行大气校正试验,结果表明,该方法反演得到的气溶胶参数可以对遥感图像进行有效的大气效应校正。与试验区同步观测地表反射率对比发现,经过大气校正后的ETM+光谱明显比校正前更接近真实地表光谱,从而更有助于地物真实光谱信息的提取及其识别研究。

无人机偏振遥感载荷系统的设计与实现

分析我国发展无人机航空遥感的必要性和可行性,针对某型民用无人机,利用系统集成的方法,设计无人机航空遥感偏振载荷系统。介绍系统的构成和工作流程,阐述系统的软硬件设计原理及实现的功能。地面联合调试结果表明该系统能够满足即将开展的航空遥感作业的要求。

里海地区能源安全及西方对该地区的地缘政治战略

里海地处欧亚大陆的接合处,地理位置极其重要。近年来,随着一批新的里海大型油汽田的探明,里海的石油地位也迅速上升,再次成为世界关注的焦点。苏联解体后,里海地区一方面因其丰富的油气资源储备备受国际社会关注;另一方面,里海面临着激烈的国际竞争局面和不稳定的区域发展前景。本文论述了里海地区油气资源的储备和生产、出口现状以及国际竞争的局面,尤其是西方参与里海地区油气资源竞争的格局,这不仅引起该地区非国家主体的地缘政治的改变,从而也深刻影响着西方国家主体对该地区的战略和政策。

资源一号02D卫星在轨辐射定标精度验证与分析

资源一号02D卫星搭载了9谱段可见近红外相机(VNIC)和166谱段高光谱相机(AHSI),主推光谱分辨率,定位于中等分辨率、大幅宽观测和定量化遥感任务,可提供丰富的地物光谱信息,对复杂地物具有精确的探测与分类能力,高精度的辐射定标对于资源一号02D卫星数据应用至关重要。文章提出了一种基于内蒙古包头辐射定标场的在轨绝对辐射定标精度验证方法,利用2020年4月在内蒙古包头辐射定标场开展的星地同步观测试验,采用反射率基法对可见近红外相机和高光谱相机进行在轨场地绝对辐射定标精度验证,对载荷的外场绝对辐射定标系数的精度进行验证分析,检验定标系数的精度。试验结果表明:资源一号02D卫星的可见近红外相机和高光谱相机在轨辐射性能良好且稳定,能够有效支持后续定量化应用需求,由于其载荷的辐射定标精度直接制约卫星应用精度,在后续应用工作中,为充分发挥卫星效能,需要继续深入开展辐射定标精度监测工作。

高分七号卫星双波束激光测高仪在轨几何检校与试验验证

高分七号卫星装载了国内首台双波束对地观测激光测高仪,用于辅助两线阵光学相机实现1∶1万立体测图。由于卫星发射时的振动及入轨后空间环境变化,激光测高仪在轨指向等参数相对于实验室标定值发生较大偏移,直接影响激光测高精度。针对高分七号双波束激光测高仪,本文提出了由粗到精的“两步法”在轨几何检校方案。首先,构建单波束激光在轨几何检校模型,基于特殊波形分析来估算激光足印落点位置信息,实现单波束激光指向粗检校;然后,以单波束激光在轨几何检校模型为基础,构建双波束激光在轨几何检校模型,在大气延迟改正、潮汐改正等基础上,采用地面探测器阵列捕获光斑,实现双波束激光指向测距联合检校。最后,采用平静湖面上的激光测高数据和地面控制数据,分别验证激光检校后相对和绝对高程测量精度。试验结果表明:高分七号卫星激光高程测量相对精度优于0.06 m(1σ),平坦地区的绝对测高精度达到0.10 m(1σ)。

激光测高卫星大气散射延迟改正现状及展望

激光测高卫星可以在大范围内获得亚米甚至厘米级的地表高程信息,但不可避免受云、气溶胶等粒子引起的散射影响,其中前向散射引起的激光测距和最终测高误差不容忽视。文中系统梳理激光测高卫星大气散射误差改正技术,介绍了国内外卫星激光测高系统参数、大气探测及散射改正算法,有别于已有的蒙特卡洛模拟改正方法,提出了一种基于指数函数模型的大气散射改正算法,选择青海湖等区域的ICESat/GLAS开展试验,结果表明,光学厚度小于2时能有效提升受大气散射影响的数据精度,同时提升数据可利用率约9%,该算法更易于实现业务化应用。最后针对大气参数同步探测的必要性,结合星载大气参数探测设备对后续国产激光测高卫星大气散射改正提出了若干建议。

基于蓝天空反照率的气溶胶辐射强迫模拟

利用MODIS短波段黑天空反照率(BSA)和白天空反照率(WSA)数据,结合6S辐射传输模型模拟的天空散射光比例因子计算得到蓝天空反照率,基于包头市Aerosol Robotic Network(AERONET)站点的气溶胶光学厚度(AOD)、粒径分布和复折射系数数据通过6S辐射传输模型模拟2018~2021年地表(SFC)和大气层顶(TOA)ARF,并比较不同类型反照率(BSA和WSA)、不同气溶胶模型ARF与真实ARF的差距.结果表明:TOA ARF均值为(1.54±3.8)W/m^(2),其值正负与地表反照率和单次散射反照率有关;大陆型和城市型TOA ARF均为正值,约为真实值的2.2和8.6倍;沙漠型TOA ARF大多为负值,在部分反照率较大的月份为正值.SFC ARF均值为(-30.39±9.5)W/m^(2),夏秋季节绝对值较低;大陆型、城市型和沙漠型SFC ARF约为真实值的1.1、1.76和0.77倍,不同气溶胶模型对SFC ARF影响较小.利用三段法模拟的黑碳(BC)ARF结果表明SFC和TOA BCARF均值分别为(-6.82±4.3)W/m^(2)和(2.23±1.5)W/m^(2),SFC BCARF占总SFC ARF的7.3%~40.4%,夏季占比普遍较高.

玉龙雪山地区地表三维温度场时空变化分析

玉龙雪山属于海洋型冰川,对全球气候变化敏感,具有重要的生态研究价值。为了获取玉龙雪山地区的地表温度变化情况,提出了一种基于地表三维温度场的定量分析方法。首先,采用高分辨率立体测绘卫星影像构建数字表面模型,作为三维底图参考,并利用多时序热红外卫星影像数据反演地表温度场模型,提供地表温度变化依据;然后,在统一参考坐标系下将数字表面模型和多时序地表温度场模型套合,准确地分析地表温度时空变化情况。试验利用1987年至2018年间同一季节的Landsat卫星遥感影像反演地表温度,结合资源三号卫星立体影像构建的数字表面模型,并采用四阶温度区间分析多时序范围内玉龙雪山地区的地表温度变化情况。试验结果表明玉龙雪山低温区和次低温区面积逐渐减小,减小速度分别为2.096 km^(2)/a和2.662 km^(2)/a,中温区和暖温区面积逐渐增大,增大速度分别为2.902 km^(2)/a和1.703km^(2)/a,玉龙雪山地区的地表温度呈现整体上升的趋势,为全球生态环境变化提供参考。

溯源于空间低温绝对辐射计的太阳反射谱段基准载荷研究进展(特邀)

为有效检测全球气候变化信号,准确预测气候变化,太阳反射谱段的空间遥感数据必须长期保持在0.3%的不确定度水平。然而,受遥感载荷定标系统设计以及地面辐射校正技术理论极限限制,太阳反射谱段的辐射定标停留在2%的不确定度水平,难以完全满足气候研究需求。为解决这一难题,中国、欧洲国家和美国同期提出发展溯源于低温绝对辐射计的太阳反射谱段基准载荷,分别搭载于各自的空间辐射基准卫星(LIBRA、TRUTHS和CLARREO),以提升太阳反射谱段遥感数据测量精度。本文重点介绍了太阳反射谱段基准载荷的研究进展。首先,介绍了中国、欧洲国家和美国的空间辐射基准载荷的发展思路和现状,对比了TRUTHS、CLARREO和LIBRA计划的太阳反射谱段基准载荷设计方案的优劣;然后,详细介绍了中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在太阳反射谱段基准载荷研究方面取得的重要进展;最后,对太阳反射谱段基准载荷的研究进展进行讨论与展望。

基于RadCalNet包头场的高分七号卫星在轨绝对辐射定标及精度验证

针对2019年11月发射的首颗民用亚米级高分辨率立体测绘卫星高分七号的影像数据特点,2020年9月在内蒙古包头高分辨率遥感综合定标场开展了卫星在轨辐射定标试验。利用包头场固定辐射灰阶靶标和AERONET AOE-Baotou站点同步观测反演的大气气溶胶物理及光学特性参数,基于反射率基法对高分七号卫星传感器进行了在轨场地绝对辐射定标,获取了卫星在轨辐射定标系数,实现了传感器全动态范围内的高精度辐射定标。同时基于包头场均匀沙地的自动观测数据对辐射定标系数进行了精度验证。试验结果显示,高分七号卫星自发射以来立体测绘相机的辐射性能稳定,相机各波段影像DN值与表观辐射亮度的线性相关系数优于99%。通过误差分析可知,高分七号卫星包头场辐射定标的不确定度优于5%,获取的定标系数精确可靠,获取的辐射定标系数可用于地物参数的反演,对实现我国国产立体测绘卫星数据定量化应用、提高定量遥感科研水平都具有重要意义。

最小反射率法的资源三号影像大气校正

针对目前资源三号卫星数据缺少短波红外波段难以采用暗目标方法进行地表反射率反演的问题,该文提出一种基于最小反射率法获取大气参数结合6S辐射传射模型建立查找表进行大气校正的方法,并从校正前后影像值与地面实测反射率数据对比和归一化植被指数(NDVI)两个方面对校正效果进行了探讨。结果表明:①与5%、20%、40%、60%靶标的实测值对比,地表反射率值比表观反射率值更加接近靶标的真实测量值,反演的地表反射率与实测值绝对误差最大值为11.83%,最小值为0.21%,大气校正效果非常明显;②大气校正一方面增大了居民地与裸地的NDVI值,使水体与居民地、裸地易于区分,另一方面增大了植被与其他地物的NDVI差值,突出了植被信息,提高了提取植被的能力。

基于高分一号对资源三号卫星交叉定标的研究

为了研究在不依靠国外辐射基准卫星为参考的情况下,基于国产高分辨率卫星对资源三号(ZY-3)卫星交叉定标的可行性,该文提出了一种基于国产高分辨率卫星高分一号(GF-1)的交叉定标方法。实验对ZY-3多光谱传感器MUX进行了两次交叉定标实验:第一次以GF-1PMS为参考传感器;第二次以GF-1 WFV2传感器为参考。两次交叉定标结果与MUX场地定标系数对比,以PMS为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为-1.16%、3.19%、1.62%和5.64%;以WFV2为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为2.83%、17.30%、20.85%和7.54%。采用Landsat-8数据作为验证参考,利用PMS-MUX交叉定标结果反演辐亮度值,在4个波段的最大相对误差为-6.88%。经过分析讨论,PMS-MUX交叉定标结果的不确定度为6%。

国产卫星激光在轨几何检校关键技术与应用

卫星激光测高是当前新兴的航天遥感技术,能主动获取地表离散点位的高程信息,可广泛应用于测绘高程控制、极地冰川监测、森林蓄积量估算、资源环境调查监测等.近年来发射的资源三号02/03、高分七号等测绘卫星纷纷装载了激光测高仪(图1).然而,受卫星发射振动或外太空环境影响,在轨激光载荷参数相对于卫星发射前地面实验室标定值出现较大变化,激光点初始几何精度无法满足测绘高程控制和自然资源监测等各行业应用需求.因此,迫切需要构建国产卫星激光检校理论与技术,为卫星激光数据高精度处理和定量化应用提供基础保障.