高分二号卫星遥感影像制图适用性分析

遥感影像制图是高分辨率卫星数据应用的主要方面之一。针对高分二号卫星影像制图流程,本文讨论了影响制图效果的几个关键因素,包括自然真彩色波段合成方式、人眼分辨率与打印分辨率(DPI)的关系、卫星影像空间分辨率与制图比例尺的关系。实践证明,这些处理方法在高分辨率遥感影像制图工作应用中取得了良好的效果。

基于港口船舶识别的高分二号卫星遥感影像融合方法比较

在卫星遥感影像识别中,相较于海上单一环境的船舶识别,港口船舶识别由于存在集装箱、码头等大量干扰目标,显得更为困难。采用强度-色度-饱和度(Intensity-Hue-Saturation, IHS)变换、Brovey变换(Brovey Transform, BT)、ESRI全色锐化变换、简单均值变换和施密特正交变换法(Gram-Schmidt, GS)等5种融合算法,进行高分二号卫星全色和多光谱影像的融合试验,通过定性和定量评价选出适用于港口船舶影像的最优方法。结果显示GS融合方法在增加影像空间信息的同时维持了光谱保真性,其均方根误差、峰值信噪比、结构相似性等指标均优于其他4种融合方法,可用于港口船舶识别。

“高分二号”卫星多光谱与全色影像配准策略

"高分二号"(GF-2)卫星能够提供空间分辨率优于1m的全色影像和优于4m的多光谱影像,可以作为高精度土地基础数据采集的影像数据源之一。针对多光谱与全色影像配准精度对后续数据处理和应用影响较大的问题,文章分别采用原始多光谱与全色影像的自动配准和纠正后配准两种方法,对比不同策略的配准精度,结合土地资源遥感调查监测的相关技术规程,形成GF-2卫星多光谱与全色影像配准策略。对10景山区和平原区完整景GF-2卫星影像进行了试验,结果表明,原始多光谱与全色影像自动配准方法不仅能保证配准精度,而且能缩短影像预处理完成时间,是规模化数据应用中较好的配准策略。

“高分二号”卫星数据在遥感地质调查中的初步应用评价

"高分二号"(GF-2)卫星是迄今为止中国研制的空间分辨率最高的民用遥感卫星,标志着中国民用遥感卫星进入亚米级"高分时代"。为了更好地了解卫星的应用性能,充分发挥和利用好GF-2卫星数据在地质矿产调查工作中的应用,尤其是在条件艰苦地区和境外区域。文章利用GF-2卫星在新疆哈密地区的相关影像数据开展了遥感地质调查应用评价,从数据处理、地质构造信息提取、地层及岩体等岩性信息的识别,以及可识别地质体精度等方面分别进行评价。结果表明,GF-2卫星数据能有效地划分遥感影像地质单元、识别地质构造空间展布特征,很好地满足优于1∶25 000尺度的遥感地质调查工作,可为地质矿产资源调查及评价提供强有力的数据支撑。

“高分二号”卫星遥感技术

＂高分二号＂（GF-2）卫星是高分辨率对地观测系统重大专项中为满足应用亟需和替代进口而规划的遥感卫星,也是中国第一颗目标定位精度要求达到50m、寿命要求达到5~8年、迄今为止中国研制的空间分辨率最高的民用低轨遥感卫星。文章分析了GF-2卫星高分辨率、高定位精度等任务的特点,以及高精度图像保障、扰振抑制设计、长寿命设计等技术创新点,并介绍了其在轨评价及应用情况,为后续高分辨率对地观测卫星提供了参考。

高分二号卫星影像正射纠正精度分析

本文利用收集到的外业像控、加密控制和地图采集控制资料,对试验区高分二号影像进行了基于RMF模型的数字正射纠正处理,统计分析了高分二号影像数据的无控制定位精度和不同控制方案下的纠正精度,验证了高分二号卫星影像在每景不低于一个控制点的情况下其纠正精度能够满足全地形1∶1万比例尺地形图和山地1∶5000比例尺地形图更新要求。利用数字正射纠正后的高分二号全色和多光谱影像进行配准和融合,配准达到亚像素精度,能够满足影像融合需要。

“高分一号”卫星遥感影像面向对象的水边线提取

水边线提取对揭示沿海地区自然资源管理状况和人工海域使用程度具有重要的指示作用。文章以津冀地区沿海城市海岸带为例,选取"高分一号"卫星数据为遥感数据源,首先对数据进行了辐射校正、几何校正、影像融合和裁剪等处理,然后采用面向对象的目标提取技术自动提取了研究区内大范围的水边线,并在充分了解不同海岸类型的遥感解译标志的基础上对提取的岸线进行了分类。结果显示研究区的岸线类型主要以砂砾质岸线、养殖/盐田岸线和港口码头岸线为主。在分类结果的精度验证过程中,以与"高分一号"卫星相近时期的亚米级遥感影像为底图,以目视解译的方式从中提取高精度的海岸线,并将目视解译的结果与从"高分一号"卫星数据中提取到的岸线进行对比。通过比较发现,两者位置、长度等基本吻合,从而证明了该海岸线提取方法对高分辨率遥感影像的有效性。该方法为基于"高分一号"卫星遥感数据进行大范围海岸的水边线提取提供了技术支撑,也为实现中国海岸线的定期自动更新奠定了基础。

基于高分一号卫星遥感影像的地表岩性特征提取及三维可视化

利用遥感技术识别地表岩石类型及其空间分布特征是遥感岩性特征提取的一项重要内容。该文针对高分一号(GF-1)卫星遥感影像特征,以地质勘探程度较高的山西沁水盆地柿庄南部为研究区,在综合分析该区域地质特征及其遥感影像特点的基础上,探讨了基于GF-1卫星遥感影像的地表岩性特征提取及三维可视化方法。通过综合运用波段比值法和面向对象的多尺度分割、分类算法,实现了研究区地表岩性特征提取;并结合区域地质调查和野外钻井实测剖面,对遥感岩性识别结果进行了验证对比和成果综合;进而,借助三维地表模型和三维地质模型,完成了二维地表遥感岩石类型及其分布特征的三维空间拓展和地学模型集成。结果表明,基于GF-1卫星影像可快速完成地表岩性特征提取及其三维空间表达,可为三维遥感地质填图提供可靠的应用借鉴。

高分二号卫星影像融合方法与效果评价

高分二号(GF-2)是我国高分辨率对地观测系统重大专项中的首颗"亚米级"卫星,极大地提高了我国高空间分辨卫星影像的自给率。遥感影像融合是高分辨遥感处理和应用的关键流程,选择北京、大连和福州地区GF-2影像,采用彩色标准化变换(Brovey)法、相位恢复(Gram-Schmidt)法、色度空间变换(HSV)法、主成分变换(PCA)法和超分辨率贝叶斯(Pansharp)法共5种融合方法对实验区影像进行融合实验。首先对5种融合结果进行目视效果评价,然后构建了标准差、信息熵、平均梯度、相关系数和扭曲程度5个指标对融合结果进行定量评价。结果表明:Pansharp法在图像信息、细节以及光谱都具有较好的保持效果,Gram-Schmidt和PCA次之,HSV和Brovey色彩失真较明显,该结论可为GF-2卫星影像科研和工程应用提供参考。

“高分二号”卫星在西藏矿山遥感监测中的应用研究

西藏自治区海拔高、地形起伏大,利用优于1m分辨率卫星影像监测当地的矿业开发活动存在较多难点。文章以墨竹工卡重点矿集区为例,通过影像的正射校正、融合镶嵌、几何校正、信息提取等处理工作,完成了基于"高分二号"(GF-2)卫星影像的1∶1万比例尺矿山遥感监测工作。通过与国际多元多尺度卫星影像的对比研究,GF-2卫星影像对于开采硐口的识别、开采面及开发占地性质的确定、水体污染现象的识别等矿山开发信息提取的准确率有了明显提高,完全能够满足1∶1万尺度矿山遥感监测技术要求,在替代国际同等分辨率商业卫星数据的同时,亦可节省大量的野外验证工作,具有显著的社会经济效益。

“高分二号”卫星影像融合方法对比和评价

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,目前尚没有某种融合方法能适用于所有类型的影像。为了探究适用于"高分二号"(GF-2)卫星影像的融合方法,文章以GF-2卫星影像全色与多光谱数据为数据源,采用Brovey、PCA、GS、HPF、NNDiffuse五种融合方法对全色和多光谱数据进行融合处理,以主观评价和定量分析相结合的方式对影像融合结果进行综合对比和评价。试验结果表明,HPF变换法的融合影像光谱畸变最小,光谱信息保持最好;NNDiffuse变换法的综合效果最好,其在可见光波段的融合效果方面很突出;而在近红外波段的融合上,可以考虑PCA法和GS法。文章的研究成果可对GF-2卫星影像数据的融合处理及应用提供参考。

“高分二号”卫星相机影像辐射质量评价

"高分二号"(GF-2)卫星是国家高分辨率对地观测系统重大专项首批星之一,搭载了两台均为23km幅宽的0.8m全色/3.2m多光谱相机(简称"PMS相机")。该卫星的发射标志着中国卫星达到"亚米级"水平,对所成图像进行分析对于促进各领域应用研究具有重要意义。文章从用户最为关心的图像细节能量及边缘能量、信噪比、双相机辐射一致性等方面对GF-2卫星PMS影像辐射质量进行客观、准确的评价与分析,结果表明:GF-2卫星相机经地面处理系统对边缘能量补偿后,图像清晰、信噪比高、双相机辐射一致性好,能够有效反映不同地物的纹理细节特征,品质良好。

高分二号卫星影像融合技术研究

针对高分二号卫星影像的融合方法展开研究,选取Pansharp融合、Gram-Schmidt光谱锐化、HPF融合、主成分变换、Brovey变换5种融合方法进行融合对比实验。结果表明,Pansharp融合法和Gram-Schmidt光谱锐化法效果最优,其中Pansharp融合影像的清晰度和锐化程度尤其高,Brovey变换法虽然极大地提高了融合影像的空间分辨率,但会存在色彩严重失真的情况,HPF融合法和主成分变换法融合效果相对较差。

基于高分二号卫星融合数据的城镇黑臭水体遥感监测研究

为研究通过卫星遥感手段监测城镇黑臭水体位置分布的可行性,利用高分二号卫星融合影像数据对北京市城镇水体进行水体岸线提取和水质参数反演。水质参数包括叶绿素a、悬浮物浓度、透明度和营养化指数。基于水体岸线提取结果和反演的各类水质参数的指数分布图,结合预先设定的水体黑臭程度遥感判别指标,对北京市9处水体河段水质进行综合遥感判读,辅以实地调查验证。研究结果表明,利用高分二号卫星融合影像能够很好的识别城镇区域内宽度较窄的河道岸线,并判定水面浮萍的存在,定量反演出的水体单位面积内悬浮物浓度、透明度和营养状态指数能够反映水体的黑臭程度,各河段水体黑臭程度的遥感判别结果与官方公布的结果基本一致。

“高分七号”卫星遥感影像自动云检测

云是光学卫星遥感影像主要的噪声源之一,会遮蔽或不同程度干扰影像上的地物信息,影像云检测得到的云量和云掩膜对卫星影像的生产和后续的数据分析使用非常重要。文章针对"高分七号"(GF-7)卫星等高分辨率遥感影像的波段特点,提出了一种基于光谱信息和自适应阈值的4波段多光谱影像自动云检测方法。该方法首先对待检测影像进行分块并计算其云指数,然后基于云指数影像上云和地物的差异特性自适应分割得到云区,最后对分块影像拼接并进行形态学处理,得到最终的云量和云掩模。GF-7卫星多光谱影像自动云检测实际应用结果显示,厚云和半透明的薄云识别精度较高,可以比较精确地检测影像上不同类型的云,能够满足海量数据自动化云检测处理的需要。

“高分二号”卫星遥感相机图像采集与功能验证系统设计

"高分二号"卫星遥感相机是国家高分专项重点项目,其视频电子学设备采用了Gbit高速串行数传接口,同时应用了图像预处理算法,传统的快视设备无法满足其测试要求。文章设计了一种高速图像采集与算法验证系统,以Virtex-5现场可编程门阵列为处理核心、Gbit串行/解串芯片为图像输入接口,集成JPEG2000协议芯片、DDR2缓存以及Camera Link图像显示接口。介绍了硬件实现的关键技术,并描述了系统对相机成像功能、高速数传以及图像压缩的验证。该验证系统保障了相机研制,为图像采集和处理提供了参考。

高分1号卫星遥感影像监测林地动态变化研究

应用高分1号和多期国产高分辨率卫星遥感影像对红星林业局林地动态变化进行目视解译与提取识别,检测林木采伐、占地、开垦和森林灾害等因素造成林地和林木的变化情况。结果表明,高分辨率卫星遥感监测林地动态变化解译正判率达95%以上,其可视化分析方法和技术为森林资源动态监测提供一定的科学支撑,为全国林地和林木采伐管理探讨技术方法。

高分十四号卫星立体影像与ICESat-2激光测高数据联合平差

高分十四号是我国目前测绘精度最高卫星之一。为进一步提高高分十四号卫星的高程精度,将其与高程测量精度优势明显的ICESat-2激光测高数据进行联合处理。在利用各类激光属性信息对ICESat-2激光测高数据初步筛选的基础上,引入高程检核点设计了一种联合平差策略。在联合平差过程中精化激光高程控制点的筛选、解决立体影像数据与激光测高数据的配准问题,获取目标的高精度三维信息,并建立两个实验区对该联合平差策略处理结果进行分析验证。结果表明:联合平差策略能够较好地解决高程控制点筛选与数据配准问题,两个实验区立体影像的高程中误差均优于1 m,基本满足1∶10000地形图测绘的要求,可为全球1∶10000无地面控制点测图工程提供支撑,促进高分十四号卫星立体影像和ICESat-2激光测高数据在地形测绘领域的应用。

高分辨率1号卫星影像几何定位精度评价与几何校正研究——以黑龙江省友谊县为例

提高卫星影像的几何定位精度可以挖掘影像在区域尺度的应用潜力。本文以黑龙江省友谊县及周边区域为研究区,根据地面实测几何控制点,评估高分辨率1号(GF-1)卫星PMS和WFV影像的几何定位精度,并比较手动和自动两种不同几何控制点选取方式的几何校正效果。结论如下:MUX影像、PAN影像和WFV4影像在校正前的平均几何位置偏差为45.06 m,44.60 m和110.26 m,手动几何校正后的平均几何位置偏差为13.97 m,6.35 m和13.56 m,基于哨兵2号(Sentinel-2)影像自动几何校正后的平均几何位置偏差为15.84 m,16.23 m和21.26 m。以上结果可以看出,经过几何校正后很大程度上消除了影像的系统误差,PMS影像通过手动选取地面控制点进行几何校正的效果更优,而WFV影像使用两种校正方法效果相近。

基于高分二号的云南松林遥感影像提取方法研究

基于高空间分辨率的高分二号遥感影像,建立包含影像光谱特征、几何特征、纹理特征在内的分类特征集,使用面向对象的分类算法提取研究区的云南松林。研究表明:光谱特征、几何特征和纹理特征同时参与分类,得到的分类效果比单独使用一种特征或两种特征组合的分类效果更显著;与贝叶斯分类算法、K最邻近分类算法、支持向量机分类算法相比,随机森林算法的分类结果总体精度最高,为93.35%,对研究区云南松林提取的生产者精度为96.91%,用户精度为92.35%;云南松林面积占研究区面积的40.10%,是研究区最为重要的树种。