用多光谱卫星信息分析白昼云天条件下的湿度场

TOVS资料的晴空湿度场反演已进行多年 ,如何利用卫星遥感信息实现云天条件下的湿度场反演 ,仍是一个值得研究的问题。多光谱卫星图像上不同云类的云层高低分布蕴涵着三维湿度场的分布信息 ,文中用相关分析、最小二乘拟合分析和多元线性回归分析分别讨论了多光谱卫星信息与各标准层相对湿度的关系。标准回归分析的复相关系数R在地面最小 ,约为 0 6 4,随高度增加 ,R逐层增大 ,70 0hPa以上大于 0 7,2 5 0hPa以上大于 0 8。相应显著性检验的结果F值从地面的 30 71,也逐层增大 ,至 2 0 0hPa时达 119 36。逐步回归分析在剔除了不显著的变量因子后 ,回归自变量减少到 2～ 4个 ,反映显著水平的F值有较大提高。在此基础上建立了一组云天条件下的多元线性回归方程 ,由此可得到具有卫星图像像素分辨率 (8～ 10km)的 9层湿度场。

多光谱卫星图像降水强度场的分析

文中将单位特征空间归类方法应用于多光谱GMS卫星图像的降水强度场分析 ,该方法可交互式地进行多光谱卫星信息和地面实测降水的协同分析 ,准确划分各强度样本集群的光谱特征空间分布 ,为可靠确定各波段卫星测值与小时降水量之间的统计关系提供了一条可行的途径。为尽量减少分界点附近数据可能造成的不确定性和误差 ,文中首先按模糊集合论的隶属度原则 ,建立了模糊划分公式。按所在降水强度等级 ,通过对多维光谱空间的各单位特征空间内计算和比较晴空、多云 (无雨 )、小雨、中雨、大雨和暴雨 6种情况发生的概率 ,经归一化处理后 ,分别建立相应的降水强度类属矩阵 ,为多光谱卫星图像降水强度场的分析确定了判识依据。就IR1 VIS降水强度类属矩阵而言 ,经 5 0 0余个实测有雨样本的检验 ,其对暴雨、大雨、中雨和小雨等各强度等级有雨样本的实测命中率均在 70 %左右。近 14 0 0个有云样本降水强度等级判识的总准确率为 73.88%。把样本仅分成无雨、中小雨和大、暴雨 3个等级进行分析 ,实测命中率和分析成功率都显著提高 ,总准确率达到 84 .4 9%。IR1 WV ,TIR1-IR2 降水强度类属矩阵 ,各项指标虽然均略低于IR1 VIS降水强度类属矩阵 ,但对无雨、中小雨和大到暴雨的 3个级判识 ,总准确率也能够达到 75 %。

多光谱卫星图像反演云空湿度场方法的改进

利用1998年6～8月GMS图像和分析区内近70个台站的地面和探空资料,在过去工作的基础上,通过引入地面实测湿度场相关资料作新的分析参量,建立了各标准等压面相对湿度统计分析新模型,改进了应用多光谱卫星图像反演三维湿度场的方法。通过比较和检验,证实新模型可有效改进大气湿度场的反演精度,特别是低层湿度场的反演精度。

多光谱卫星图象综合处理系统的可视化设计

多光谱卫星图象中蕴涵着丰富的气象信息 ,在天气监测和预报工作中发挥了重要作用。为使多光谱气象卫星图象更好的为气象工作服务 ,我们初步开发了多光谱卫星图象综合处理系统 (MSISPS)。本文详细地论述了多光谱卫星图象综合处理系统的可视化设计原理、思想和方法以及此系统实现的主要功能。还介绍了位图显示、动画处理、创建新窗口和状态栏利用等关键技术在MSISPS中的应用。与现在的相关的软件相比 ,MSISPS实现了多光谱卫星图象的云分类分析、降水场分析和湿度场分析的可视化和交互式操作 ,使气象卫星图象处理的新技术和新方法得到了简便、高效、快捷的应用。

基于高光谱卫星数据的土地沙化识别及提取研究

研究区位于黄河中游风沙砒砂岩区域,为毛乌素沙漠与黄土丘陵沟壑区的过渡地带,是黄河的粗泥沙集中来源区,也是黄土高原侵蚀较为严重的地区之一。随着遥感技术的发展,高光谱遥感为开展全球性和区域性的土地沙化研究提供了新的手段,土地沙化监测向定量化遥感方向发展。本文利用高光谱数据的精细光谱特征优势,基于资源一号02D卫星高光谱数据反演得到植被覆盖度、裸土指数、地表反照率、改进土壤调整植被指数,将这四种指标作为土地沙化综合监测指标,对研究区的土地沙化程度进行人机交互解译工作,建立了黄河中游典型区域土地沙化遥感解译标志,将人机交互土地沙化监测结果作为参考数据,建立了针对研究区域的决策树分类模型,实现土地沙化的识别、提取及评估,采用目视方法和接收者操作特征曲线对结果进行检验,结果套合情况较好,基于决策树分类模型的方法比人工交互解译方法得到的土地沙化监测结果更加精细化。

基于多时相CHRIS高光谱卫星数据的优势树种分类研究

多时相高光谱卫星遥感包含树种光谱特征和生长季相差异信息,是解决森林树种识别精度不足的重要技术途径。本文利用不同季节3个时相CHRIS高光谱卫星影像,设计了以Bhattacharyya距离为可分性准则的波段选择经验算法,实现吉林省汪清研究区的优势树种多时相高光谱卫星填图。结果显示,多时相高光谱数据的可分性指标相比单一时相增幅明显;结合波段选择的多时相高光谱分类结果验证精度较单一时相分类结果和多时相全波段分类精度提高7.5%和1.6%;研究区主要优势树种的分类精度存在差异,柞树和落叶松的分类精度最高,杨树最低,红松与暗针叶林存在一定程度的误分,主要原因为二者的光谱接近且时相特征差异小。

湖库水质高光谱卫星遥感监测体系研究

遥感卫星是湖库水质监测的重要数据源。随着国家空间基础设施的建设和发展,我国高光谱卫星湖库水质遥感监测体系研究与建设取得了重大突破,初步形成了湖库水质遥感监测能力,并实现了主要水质遥感监测产品的业务化生产与服务,将为新时期水资源管理与水环境修复、治理等工作提供重要数据支撑。

珠海一号高光谱卫星在内陆湖泊监测中的应用

针对珠海欧比特宇航科技股份有限公司(以下简称欧比特公司)2018年4月26日发射的02组4颗高光谱卫星(OrbitaHyperSpectral,简称OHS),本文开展了珠海一号高光谱卫星数据在内陆湖泊水质监测、富营养化状态评价、水体污染监测中的应用示范研究。研究发现,在叶绿素a、悬浮物浓度等定量遥感反演方面,高光谱分辨率的珠海一号高光谱卫星数据能够捕捉到精细的光谱特征进而提取更多水体要素的信息;在水华水草识别等精细化定量提取方面,高空间分辨率的珠海一号高光谱卫星数据占有优势。

吉林一号光谱卫星在火点识别中的应用

吉林一号光谱卫星携带能够探测高温火点的中波红外相机,对提高我国环境监测和防灾减灾能力具有重要意义。本文针对吉林一号光谱卫星红外传感器的性能特点,构建了适用于吉林一号光谱卫星的火点识别算法,并且将该算法移植到吉林一号光谱卫星星载单机,可实现卫星在轨火点识别。以我国山西沁源、澳大利亚地区为研究对象,采用吉林一号光谱卫星火点识别算法生成火点监测产品,准确提取了火点的位置以及面积;在云南湄公河区域开展在轨火点识别试验,试验监测火点结果与实际位置一致,证明了在轨火点识别技术的可靠性。并且吉林一号光谱卫星分辨率相对于可用于监测火点的卫星如“土”/“水”卫星(Terra/Aqua)、向日葵八号卫星(Himawari-8)、环境一号B卫星、高分四号卫星等分辨率都要高,在小火点的探测上更具优势。

基于“珠海一号”高光谱卫星的石头口门水库水边线提取方法研究

近年来遥感影像的分辨率逐渐升高,应用范围也变得逐渐广泛,在地物特征提取中具有重要的意义。水边线是水体和陆地的分界线,是在水系遥感影像相关研究中具有极其重要意义的特征线。将“珠海一号”卫星星座02组A类星座(OHS-2A)的高光谱影像资料作为数据源,研究区域选在吉林省长春市石头口门水库,提取方法采用单波段阈值法,最终对水边线进行提取。研究结果发现,OHS-2A卫星轨道上所获取到的高光谱影像与归一化差异水体指数法(Normal Differential Water Index,NDWI)相结合,获取的石头口门水库水边线精度较高,同时还可抑制山体及建筑物影像对水面的影响,效果较好。

应用多光谱卫星观测估算高纬度云量

云在气候系统中发挥着重要作用,并极大地影响着大气圈中和地球表面的辐射情况。现行估算表明,大气圈中云的净效应表现为冷却功能,且强度比大气圈中CO_2浓度翻番所产生的温室效应要高出数倍。因此,当研究云在可能的气候反馈机制中的作用时,区域性和全球云况监测是必不可少的。本文介绍了一种应用多光谱卫星数据估算北欧地区云况(云量)的方法。根据极地轨道NOAA卫星的高分辨率影像资料,我们采用一种云分类体系来计算1993年夏季的月云频。估算结果与现有地表观测资料具有很好的一致性。云况对地球表面的特征高度敏感。陆地和海洋之间的差异很大,在初夏尤其如此。波罗的海上空的云频明显地低于其周围的陆地区域。相反,山区的云频比其周围区域要高得多。

珠海一号高光谱卫星数据及应用概况

珠海一号高光谱卫星是由珠海欧比特宇航科技股份有限公司发射并运营的商业遥感卫星星座中的第2组卫星,该组5颗卫星(4颗高光谱+1颗高分辨率)于2018年4月26日在酒泉卫星发射中心成功发射并正常运行。高光谱卫星数据设计传输32个波段,空间分辨率可达到10m,扫描带宽可达150km。本文介绍了珠海一号高光谱卫星,描述了不同级别的高光谱卫星数据产品,分析了珠海一号高光谱卫星在农业、林业、环境监测及海洋监测等方面的应用前景。

珠海一号高光谱卫星辐射精度真实性检验研究

“珠海一号(OHS)”高光谱商业遥感卫星数据在国民经济建设中发挥着越来越重要的作用。当前,针对商业遥感卫星数据质量精度的验证和评价研究成果较少。本文基于地面实测数据,对OHS卫星高光谱数据的辐射精度进行了真实性检验和定量分析。结果表明:OHS卫星表观辐亮度与实测结果具有较好的线性相关关系,相关系数R2大于0.7。与实测结果相比,OHS卫星各通道表观辐亮度值整体偏低,但两者光谱曲线形态基本一致。随着时间的推移,OHS传感器性能可能存在衰减,不同通道的衰减程度不一;在31个通道中,与实测值之间的相对差异在20%以内的通道数为9个;在20%~30%之间为14个,30%~40%为8个。

基于小波的干涉多光谱卫星图像压缩方法

分析了干涉多光谱卫星遥感图像的成像特性 ,并根据该类图像对压缩效果的要求提出了一种基于小波分层树集合分割排序 (SetPartitioninginHierarchicalTrees,SPIHT)的局部图像优先编码方法 ,通过对图像小波域系数的局部增强 ,获得了对图像重要数据优先编码的特性 ,在 8倍压缩比的条件下获得了满意的效果。用该方法对多幅干涉多光谱图像进行了测试 ,测试结果表明 :该方法性能优于其他多光谱卫星遥感图像编码方法 ,并有利于在实时图像编码系统中得到应用。

基于卫星高光谱遥感的水体和林木面积测绘

高光谱卫星的出现和发展为遥感测绘提供了新的技术手段。与传统卫星图像相比,高光谱卫星图像含有更为丰富的光谱信息,能够对目标物进行更为准确的鉴别、分类、定位和测绘。以“珠海1号”高光谱卫星(OHS-C)所提供的高光谱卫星图片为样本,利用地物反射光谱结合自适应算法实现了对林木和水体的精确鉴别、增强标记和面积测量。利用比值法对光谱进行处理,在无需复杂校准的情况下便可去除大气情况及时间季节对光谱的影响。实验结果表明林木和水体鉴别的特异性和灵敏度均高于97%。依据本文设计的鉴别模型,计算得西丽水库官方水域计算总面积数约为4.6 km^(2),与官方数据的误差仅约为0.144 6 km^(2);计算得淇澳岛的绿化面积为22.171 3 km^(2),该岛总占地面积为23.8 km^(2),按照90%绿化面积计算得误差小于0.751 3 km^(2),且误差主要源于商用卫星的空间分辨率不足。

高光谱观测卫星及应用前景

介绍了我国高分辨率对地观测系统重大专项中第一颗实现高光谱分辨率观测的高光谱观测卫星(GF-5)卫星及其应用前景。该卫星设计运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪共6台有效载荷。卫星的光谱分辨率高且谱段全,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测模式,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;数据辐射分辨率高,载荷的光谱分辨率最高0.03cm-1,具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高0.008cm-1;长波红外空间分辨率高;高码速率数传;高可靠长寿命设计。卫星入轨后将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。其典型应用有陆表环境综合观测、陆表局地高温及城市热岛效应监测、矿物填图、大气成分全球遥感监测和大气污染气体监测等。

2008年汶川M_S8.0地震前后川西含碳气体卫星高光谱特征

2008年汶川地震导致了大量地下含碳气体释放.本文基于卫星高光谱数据采用差值法获取了汶川地震前后川西地区含碳气体异常的时空分布特征.结果显示汶川地震前后不同含碳气体异常的时空分布特征不同.空间分布上,CH_4,CO_2和CO异常分布于震中附近且受断裂控制明显,与热红外异常特征类似;CO和CO_2异常的范围较CH_4大,CO除沿断裂带分布外,在四川盆地也大面积出现.异常出现时间上,CO_2异常最早,其次为CH_4和CO.气体来源上,CO_2和CH_4主要来源于地球内部沿断裂带释放,在地球内部还原条件下,CH_4还可由CO_2还原形成;CO异常除了沿断裂带释放和由断裂带释放的CH_4氧化生成外,还由四川盆地渗漏的CH_4氧化生成.本文结果可用于地震监测预测研究,不仅提供了新的地震前兆观测参数,还为地震热红外异常机制"地球放气温室效应"提供了科学依据,同时对地震引起的地质碳排放研究也有重要意义.

一种利用物方定位一致性的多光谱卫星影像自动精确配准方法

提出了一种基于物方定位一致性的卫星多光谱影像自动配准方法。首先采用类似于相对定向的方式恢复各波段影像间精确的相对几何成像关系;然后基于同名像元物方定位一致性的约束条件,在无需影像匹配的情况下实现子像素级的多光谱影像自动配准。该方法是一种真正几何意义上的配准,波段间的纠正模型为严密几何成像模型,不仅在理论上具有严密性,而且配准结果与影像质量无关。为了验证本文方法的正确性和可行性,对资源三号卫星的多光谱影像进行了实验。目前该方法已应用于卫星影像预处理软件中。

高光谱观测卫星高精时间同步方案设计与应用

为了满足星上高光谱相机、全谱段光谱成像仪、星敏感器等时间精度敏感仪器的高精度时间同步需求,高光谱观测卫星上设计了可适应多种精度需求的时间同步方案。对于系统时间,综合通过星地时差集中校时、均匀校时、GPS总线校时、GPS硬件秒脉冲校时等校时方法进行时间修正;对于终端用户,分别给出直接采用广播的进行本地时间修正的时间同步方法、采用广播及内部秒脉冲的时间同步方法、采用广播授时和不同秒脉冲校时方案的地面时间重建算法。利用在轨数据,对卫星星敏感器、全谱段光谱成像仪及可见短波红外高光谱相机的曝光时刻时间重建方法进行了应用说明,并对不同方法的时统误差进行了分析。

卫星多光谱生物礁沉积相编图技术及其在大巴哈马滩的应用

现代沉积过程与古代环境相类似,因而地质学家将现代碳酸盐岩台地作为获得沉积物分布特征空间数据的天然实验室,通过卫星多光谱资料精确描绘和模拟现代碳酸盐岩沉积相的横向分布有助于地质学家更好地表达和理解大范围岛礁区的碳酸盐岩沉积相特征。随着遥感技术的不断发展,利用成像光谱理论进行对地观测的技术也日渐成熟。本文介绍了利用卫星多光谱资料,通过非监督分类和沉积数据校正分析法绘制相图的编图技术及在大小巴哈马礁滩的应用实践和相图。这一真实相图的产出及其全球规模的对比和分析提供了潜在经济、环境和商业的价值,并提高了油气勘探和生产的预测能力。