一种高分辨率高信噪比处理技术

本文提出了一种新的高分辨率、高信噪比的处理方法。它可以在不受时窗的影响下,在同一程序里完成时空域内自动检测有效地震信号,并对检测出的高信噪比地震信号,使用大波峰、波谷位置的谱移展法来提高其分辨率。经本方法处理后,信噪比可提高为原来的■倍(n为调向叠加道数),分辨率提高为原来的0.85(K-1)倍(K为分辨率控制系数)。该方法对理论记录和不同地区实际资料的处理取得了明显的效果,并且特别适用于低信噪比地区的薄层油气藏勘探。

基于高分辨率卫星和无人机的广西滨海盐沼面积变化监测

滨海盐沼作为重要的海岸带生态系统,在海岸保护、生物多样性维持、固碳减污等方面发挥了重要的生态服务功能。及时准确地监测滨海盐沼分布情况和动态变化,对于科学地管理和保护本地滨海盐沼生态系统意义重大。本研究基于2019年和2021年多源国产高空间分辨率卫星数据,结合无人机自主性强、灵活机动、不受云遮挡影响的优势,对广西壮族自治区滨海盐沼开展遥感跟踪监测。研究结果表明,广西2021年滨海盐沼总面积为1 341.40 hm2,其中,北海市、防城港市和钦州市3个海滨城市的滨海盐沼面积分别为1 247.82 hm2、49.73 hm2和43.85 hm2。与2019年相比,广西2021年滨海盐沼总面积减少108.96 hm2,其中,北海市互花米草(Spartina alterniflora)面积减少107.05 hm2,钦州市短叶茳芏(Cyperus malaccensis)和芦苇(Phragmites australis)面积减少1.91 hm2,防城港市滨海盐沼面积不变。广西当地对入侵种互花米草的治理卓有成效,互花米草大范围减少,但局部区域的互花米草分布仍呈不断增长的趋势,仍需重视对互花米草的监测与防控工作。

基于WRF模式高光谱分辨率测温激光雷达系统分析

为了解析大气瑞利-布里渊散射光谱并获取0 km~16 km的大气垂直温度廓线,采用基于菲索干涉仪结合光电倍增管阵列的高光谱分辨率测温激光雷达(HSRL)对不同季节环境下的温度反演能力及系统误差进行了理论分析,得到了利用大气瑞利-布里渊散射光谱在结合Tenti S6模型进行拟合的情况下,不同的大气模型对温度廓线拟合的影响结果。结果表明,使用US76大气模型结合Tenti S6模型,经10000次脉冲积分后,在0 km~16 km范围内的最大随机误差为1.1 K;使用天气预报模式(WRF)提供的温压场代替US76模型的温压场进行模拟,随机误差随季节略有不同,春季不超过0.65 K,夏季不超过0.98 K,秋季不超过0.59 K,冬季不超过0.63 K;使用WRF模式进行HSRL系统探测能力评估结果优于使用US76的评估结果,若精选不同天气类型,该方法还可以拓展到评估不同季节下HSRL的随机误差,体现了将WRF模式用于HSRL评估的优势。该研究为HSRL测温系统在不同季节下的工作能力评估提供了参考。

高分辨率卫星遥感数据在城乡历史文化保护传承方面的应用

高分辨率卫星遥感数据具有高时间分辨率、高空间分辨率、高光谱分辨率等数据特性,为城乡历史文化保护传承工作提供了新机遇、新技术。本文对高分辨率遥感数据在城乡历史文化预防性保护、城乡历史文化保护规划、城乡历史文化智能化管理、城乡历史文化监测评估4个方面的应用进行了梳理,如图1所示。

基于分组双阶段双向卷积长短期方法的高光谱图像超分辨率网络

文章提出基于分组的双阶段Bi-ConvLSTM网络(GDBN),可以充分利用图像的空间和光谱信息,通过使用以波段为单位的分组策略,有效缓解了计算负担,并对光谱信息进行保护。在编码器的不同阶段,对浅层信息提取模块和深度特征提取模块进行不同层次信息的提取,浅层信息提取模块能够对不同尺度的浅层特征信息进行充分捕捉,深度特征提取模块能够捕捉图像的高频特征信息。文章还引入通道注意力机制,增强网络对特征的组织能力,并在自然数据集cave上进行大量实验,效果普遍优于目前主流的深度学习方法。

高空间分辨率遥感影像建筑物自动提取方法综述

建筑物是城市环境中最主要的地物类型,如何从高分辨率影像中自动、高效和高质量地提取建筑物一直是个研究的热点课题。本文对常见的高分辨率遥感影像建筑物提取方法进行了分类和总结,比较了各种提取方法的应用范围、优缺点及改进措施。

城市尺度高空间分辨率VOCs组分排放清单构建方法与应用

挥发性有机物(VOCs)是影响大气复合污染形成的关键前体物,来源众多且化学组成差异较大.为满足城市尺度VOCs精准管控需求,本文基于“自下而上”的人为源活动水平数据与植被遥感资料,并与文献调研和实测VOCs源谱信息相耦合,采用排放因子法构建了城市尺度高空间分辨率VOCs组分清单的编制方法,并以河南省驻马店市为研究区域开展应用.结果表明:①本文构建的清单编制方法能够获取城市尺度高空间分辨率的VOCs组分排放清单,根据现阶段可获取的活动水平分辨率,清单分辨率可在1km×1km及以上.②驻马店市烯烃组分排放量最高,其次是烷烃和含氧VOCs(OVOCs),其中排放量较高的物种为异戊二烯、苯乙烯和乙酸乙酯等;对于臭氧生成潜势(OFP),烯烃和OVOCs是主要贡献者,OFP贡献较高的物种为异戊二烯、乙烯、乙醛和甲醛等;在空间分布上,研究区域VOCs排放空间分布呈明显差异,林地茂密、工业企业密集、人口和路网密度较大的区域VOCs排放量较高.③将清单结果与受体模型解析结果对比发现,二者在主要源类的识别上基本一致,印证了所构建清单的可靠性.对比PMF解析因子谱和清单参考源谱发现,清单参考源谱中燃烧源以及工艺过程和溶剂使用源适用性较好,移动源谱适用性较低.研究显示,驻马店市VOCs总量及组分排放空间特征明显,高空间分辨率清单可为城市差异化管理提供基础.

高空间分辨率生态系统生产总值时空演化分析--以2000—2020年湖南省为例

基于现有生态系统服务理论与方法,通过引入文教科研指标、优化气体调节指标,提出了湖南省本土自然资源生态系统生产总值(gross ecosystem product,GEP)核算指标体系,集成构建了GEP格网化评估模型,在30 m×30 m格网尺度评估分析了全省2000年、2010年和2020年GEP时空演化特征。研究结果表明:①时间维度,近20 a间湖南省GEP上升3.34×105亿元,增幅达40.28%;各生态系统类型对GEP贡献的排序为:森林>农田>草地>湿地>城市。②空间维度,湖南省GEP总体呈现出西部和东南部高、中部和北部低的空间分布格局;西部武陵山片区增长率高,北部洞庭湖区增长率低。③与已有10 km×10 km研究结果相比,本研究高空间分辨率GEP结果在水域及城市生态系统呈现的空间分布细节信息更多。④各单项生态系统功能价值量对湖南省GEP的贡献度排序随时间呈现规律性变化,土壤保持功能价值量的贡献对武陵山片区和洞庭湖区GEP变化占据主导作用。研究结果可为湖南省自然资源监管及生态环境保护提供科学决策依据。

高空间分辨率LA-ICP-MS测定硅酸盐玻璃标准物质中42种微量元素

近年来,随着人们对关键金属(稀有金属、稀土金属、稀散金属和稀贵金属)的成矿机制、分布规律和绿色利用等研究日益加深,建立原位测定地质样品中关键金属元素(如REEs、Cr、Co、Ga、Ag、Cd、In、W、Tl等)分析方法对于研究关键金属元素的地球化学行为、分布规律和成矿机制具有重要意义。由于关键金属在地壳中丰度极低(一般为ng/g~μg/g级别),赋存矿物非常细小(粒径μm级别),因此需要建立高空间分辨率微区原位分析技术实现低含量(ng/g~μg/g)微量元素的定量。本文提出了高频剥蚀模式与Ar-N2等离子体技术相结合提升LA-ICP-MS对微量元素的检出能力,使之能够满足地质样品中关键金属元素的检测需求。结果表明:在Ar-N2等离子体条件下,采用高频(20Hz)剥蚀模式,LA-ICP-MS分析中大部分元素灵敏度提升了1.5~9倍。在使用高灵敏度X型截取锥时,高频剥蚀模式与氮气增敏技术相结合可以显著减小氧化物产率和降低U-Th分馏,获得更宽的载气流速区间(0.9~1.08L/min)以满足测试的仪器分析条件(ThO+/Th+<0.5%和U/Th=1)。本研究开发的高空间分辨率LA-ICP-MS关键金属分析方法具有较低的检出限(在剥蚀束斑24μm条件下,30种元素的检出限<0.02μg/g),在高空间分辨率(10~24μm)条件下,通过对8种国际硅酸盐玻璃标准物质中42种微量元素进行定量分析,34种微量元素的测试结果的准确度优于10%,精密度优于15%,实现了在高空间分辨率条件下对微量元素的准确定量分析。

高分辨率海水表层二氧化碳分压重构——以大西洋为例

海洋是自然界中重要的碳汇,海-气二氧化碳通量通常利用大气和海水表层的二氧化碳分压(pCO_(2))差进行估算。受制于时空分布不均匀的观测样本和预测数据,目前已有海水表层二氧化碳分压的重构结果在空间分辨率上仍有较大可提升空间。为在高空间分辨率下更好地拟合时空变化,基于表层大洋二氧化碳地图(SOCAT)的海水表层二氧化碳逸度(f CO_(2))数据集和遥感卫星等多源数据,利用XGBoost模型建立了海水表层二氧化碳分压值与海洋物理、生物、光学等要素的非线性关系,并根据样本时空频率构建权重模型,最终重构了2000-2018年大西洋0.0417°×0.0417°下月度海水表层二氧化碳分压分布。预测结果的相关系数为0.966,均方根误差为8.087μatm,平均偏差为4.012μatm,与同类重构结果相比,海水表层二氧化碳分压的时空变化趋势一致性强,且在空间分辨率上具有优势。

基于WRF模式分析高垂直分辨率对环渤海辐射雾模拟的适用性研究

研究普遍认为高垂直分辨率数值天气预报模式能改善雾形成阶段的预报能力,而对雾发展与消散阶段的模拟能力是否改善存在较多争论。为探讨高垂直分辨率模式对环渤海地区辐射雾模拟的适用性,利用卫星资料和观测资料,采用击中率(POD)、虚报率(FAR)和预报技巧(ETS)3个检验指标,评估了不同垂直分辨率模式对环渤海大雾过程各阶段的模拟效果。结果表明:模式上层设置较高的垂直分辨率对雾模拟影响极小,而低层设置较高的垂直分辨率总体上能改善雾形成时间、持续时长和雾层厚度的模拟能力,但雾区的模拟高度依赖于大雾分布形态。对零散非均一分布大雾过程,高垂直分辨率模式看似改善了POD,但却伴随着FAR的上升和ETS的下降;对均一分布的大范围雾过程,高垂直分辨率模式能同时改善各检验指标,有效改善此类雾预报。

江苏省高时空分辨率机动车排放清单构建及特征

针对自上而下法建立的机动车排放清单时空分辨率偏低的问题,从月度排放计算、行驶里程权重、交通数据融合等方面系统优化了传统的方法学框架,据此建立了2018年江苏省机动车排放清单,分析了排放的结构层次特征、社会经济关联和时空分布规律.结果表明,2018年江苏省机动车CO、VOCs、NO_(x)和PM_(2.5)的排放量分别为84.00,16.68,61.72和2.11万t.CO和VOCs主要由汽油小型客车贡献,NO_(x)和PM_(2.5)主要由柴油重型货车贡献,国3及以下标准车辆排放贡献高于其保有量占比,冬季机动车排放高于其它季节.在城市尺度上,机动车排放集中在苏州、无锡、南京、徐州、南通、连云港和常州,机动车人均CO和VOCs排放量与道路排放强度的相关性高于NO_(x)和PM_(2.5),机动车排放与城市GDP以及建成区面积的相关性较为显著.机动车CO和VOCs排放聚集于中心城区,NO_(x)和PM_(2.5)排放呈条带状分布,排放日变化存在着“两峰一谷”的特征.

高分辨率遥感卫星系统工业企业应用的思考

我国高分辨率遥感卫星系统是利用可见光、红外、微波等探测手段,具备高空间分辨率、高时间分辨率、多光谱/高光谱、高精度等探测能力的多种类型卫星构成的天基系统。该系统已形成了较完善的对地观测体系,并在数据获取、处理、分发、标校、应用和卫星测控、运管等方面突破了系列关键技术,取得了大批成果。提升“高分”系统的服务能力,将其应用延拓到各行业领域、各地方区域和大众经济社会活动各层面是我国“高分”重大专项的重要任务,同时强化与通信、导航卫星系统的融合应用,是以高分辨率对地观测数据应用为内涵的空间信息产业加速发展,更好地服务于数字中国深化建设和数字经济创新发展的战略抓手。

融合主被动微波遥感的高分辨率地表冻融状态识别

为细致刻画地表冻融状态及其年循环特征、长时间序列变化趋势及其与陆地生态系统的相互作用,需要进行高分辨率(1 km)的地表冻融状态识别。被动微波的低空间分辨率,无法精细描述地表冻融状态的空间变化;主动微波(合成孔径雷达)能以较高的分辨率识别地表冻融状态,但其低时间分辨率无法准确捕捉春秋季地表冻融转换。融合主被动微波遥感信息,发展高分辨率地表冻融状态识别算法对细致刻画地表冻融状态、生产高分辨率地表冻融遥感产品具有重要意义。本文以青藏高原中部土壤温湿度观测网为研究区,采用随机森林分类算法,以升/降轨Sentinel-1σ0 VV(垂直极化后向散射)、SMAP TbV(垂直极化亮温)和辅助时空信息为输入,构建融合多源信息的高分辨率(1 km)地表冻融状态识别算法。结果表明:在降轨时,有/无主动微波信息,地表冻结期(每年1—3月)识别精度分别为100.0%/97.8%;地表融化期(每年6—10月)识别精度分别为99.1%/99.4%;地表冻融转换时期(每年4—5月)的识别精度为82.0%/74.1%;地表融冻转换时期(每年11—12月)的识别精度为95.1%/90.0%,精度有所下降。其原因是主要受到海拔、坡向及土壤质地的影响。通过对输入变量重要性排序,分析其在随机森林中的贡献可知,DOY(儒略日)、Tb_(V)、LAI(叶面积指数)、LST(地表温度)、σ_(VV)^(0)、坡向是必要的输入变量。其中σ_(VV)^(0)虽然排在第五位,但去除σ_(VV)^(0),算法在地表冻融转换时期的识别精度下降显著(春/秋季精度分别下降23.7%、9.4%),证明主动微波信息对于提高算法识别精度的重要性,因此在主动微波信息可获取时,应融合主被动微波信息进行地表冻融状态识别。高分辨率的地表冻融状态可准确划分地表的稳定冻结期、稳定融化期及冻融转换期,并反映地表冻融转换时期的空间异质性特征。

高空间分辨率海表CO_(2)分压的卫星遥感反演算法:机器学习在秋季象山港的应用

近海海湾受人类活动及自然变化影响大,海水碳源汇格局变化影响机制极其复杂。由于海湾空间尺度小,需要使用宽波段的高空间分辨率卫星遥感对海-气CO_(2)通量进行监测评估。相对于传统公里级的水色卫星资料,海-气CO_(2)通量定量估算的关键参数——海表CO_(2)分压(sea surface partial pressure of CO_(2),p CO_(2))遥感反演在小尺度海湾具有极大的挑战性。该文以秋季象山港为例,利用走航观测p CO_(2)数据及近5年哨兵2号(Sentinel-2)卫星影像,采用支持向量机(support vector machine,SVM)机器学习的方法,基于Sentinel-2遥感反射率及其比值,建立了海表p CO_(2)的遥感反演算法。算法验证结果显示决定系数为0.92,均方根误差为23.23μatm,遥感反演结果与实测值具有较高一致性。在此基础上,制作了2017—2021年秋季(9—11月)象山港海表p CO_(2)遥感产品,结果表明,象山港海表p CO_(2)整体上呈现从湾顶向湾口递减的趋势,均值为514.56μatm,其中,湾内p CO_(2)均值为551.94μatm,湾外p CO_(2)均值为477.19μatm,整体呈现为大气CO_(2)的源,且5年间秋季p CO_(2)没有显著趋势性变化。结合多参数走航实测数据分析发现,2021年象山港秋季海表p CO_(2)受物理混合作用及生物活动的共同调控。海表温度(sea surface temperature,SST)与p CO_(2)具有良好的正相关关系,且SST对p CO_(2)的影响主要体现在碳酸盐热力学平衡作用上。此外,平均温度归一化的p CO_(2)(N p CO_(2))与海水盐度和溶解氧饱和度均具有良好的负相关关系,N p CO_(2)与海水盐度的关系是潮汐作用下湾内和外海水体交换的结果;长时间序列的遥感数据分析也证实湾内、湾外p CO_(2)与平均潮高具有较为一致的变化趋势,且这种趋势在湾外强于湾内。该研究构建了一套海湾小尺度p CO_(2)遥感反演方法,为后续海-气CO_(2)通量大范围、长时序遥感监测奠定了良好基础。

基于高空间分辨率BOTDA的土体沉降监测研究

地面沉降因其不易被察觉、成灾后果严重,一直都是当今危害较大的一种地质灾害问题.为了能够对地面沉降灾害做出有效预防,地面发生沉降时对土体进行位移监测尤为重要.分布式光纤传感技术因其可实现高灵敏度的分布式监测而成为获取土体沉降位移信息的手段之一.在充分考虑直埋式应变传感光纤和周围土体沉降协调的基础上,运用厘米级高空间分辨率布里渊光时域分析(Brillouin optical time domain analysis,BOTDA)技术测量土体发生沉降时实验段光纤的应变分布,根据应变-位移计算模型将应变测值转换成位移信息,从而实现对土体沉降位移的测量,并与土体实际沉降位移进行了对比分析.实验结果表明,在光纤与土体耦合良好的阶段,沉降位移的实验测量结果与土体实际沉降位移之间符合较好;在光纤上布设地锚可以提高光纤与土体的耦合性能,进而获得更好的沉降监测效果;实验得到的纤-土沉降耦合变形程度划分标准可以用于定量评价沉降过程中光纤与土体的耦合程度.

基于地面高时空分辨率观测资料的广西极端短历时降水特征分析

文章利用广西气象观测站逐小时降水资料和美国SRTM 250 m地形数字高程模型数据,定义广西极端短历时降水事件并对其特征进行探究分析,揭示了广西极端短历时降水空间分布特征与地形的密切关系,分析了广西极端短历时降水月变化特征以及探讨了广西极端短历时降水与南海夏季风建立和撤退的联系,研究结果为广西短历时降水预报预警提供了精细的决策参考。

京津冀地区钢铁行业高时空分辨率排放清单方法研究

针对目前京津冀地区钢铁行业大气污染物排放量基数不清,排放清单缺失的现状,以钢铁行业调研、企业在线监测、污染源调查等数据为基础,综合考虑钢铁行业具体工艺设备、环保措施、产能等信息,按照自下而上的方法建立了一套高时空分辨率排放清单.经计算,2012年京津冀地区钢铁企业排放SO2为47.16万t,NOx为37.22万t,烟粉尘为34.15万t,其中烧结和高炉工艺为京津冀钢铁行业污染物的主要来源;从空间分布来看,唐山、邯郸两地区集中了整个京津冀地区一半以上的钢铁企业,其污染物排放量占到了整个区域钢铁企业排放总量的一半以上.

大气遥感高光谱分辨率激光雷达研究进展

高光谱分辨率激光雷达由于可实现对大气参数的精确反演,在大气遥感领域具有较好的发展前景。介绍了高光谱分辨率激光雷达探测气溶胶、大气温度以及风速的基本原理以及目前国内外的研究进展,并重点介绍了高光谱分辨率激光雷达系统中的鉴频技术、激光技术、锁频技术以及数据处理技术等几项关键技术。

基于SVM的多源信息复合的高空间分辨率遥感数据分类研究

遥感图像尤其是高空间分辨率(1—4m)遥感图像在土地利用和土地覆盖变化方面有着广阔的应用前景,传统高空间分辨率遥感图像信息提取方法存在精度和分类效率低的不足。本文提出的基于SVM的分类方法,复合光谱、纹理和结构信息等多源数据信息,对IKONOS高空间分辨率图像进行分类,并与最大似然法和单源数据(光谱)SVM分类结果进行定性和定量比较分析。研究结果表明,多源数据复合的SVM高空间分辨率遥感图像分类方法,能够有效解决单源数据信息图像分类效果破碎的问题;总精度达到68.38%,Kappa达到0.5993;对高维输入向量具有高的推广能力;比单源信息的SVM和最大似然方法图像分类精度更高,适合高空间分辨率遥感图像分类。