高辐射分辨率遥感影像的特性分析与处理

分析了高辐射分辨率遥感影像的特性,对其存储格式转换、动态范围调整进行了探讨,提出了一种基于多尺度梯度的自适应拉伸算法,并对高辐射分辨率遥感影像的应用前景进行了展望。

用辐射分辨率分析伪装目标的雷达发现概率

利用雷达图像辐射分辨率理论讨论目标发现概率计算方法。依据辐射分辨率的定义及图像检测灰度对比要求 ,计算给出了某单一背景条件下分布伪装目标与背景对比度。

合成孔径雷达图像辐射分辨率工程估算公式的校正

该文分析了合成孔径雷达图像辐射分辨率的本质,指出了目前工程应用的合成孔径雷达图像辐 射分辨率估算值存在着较大的误差,只适合于定性分析。在利用信号检测错误概率的基础上推导出了适合于 定量分析的合成孔径雷达图像辐射分辨率工程估算公式.

基于梯度域的高辐射分辨率遥感图像动态范围压缩算法

针对高辐射分辨率遥感图像(high radiation resolution remote sensing image,HRRRSI)在普通显示设备上的显示问题,提出了一种适用于HRRRSI显示的新算法。该算法通过对高辐射分辨率图像中大梯度域的梯度衰减来实现,能够在常用的显示设备上对HRRRSI的细节信息进行精确显示。该算法实现的技术路线为:首先,对真实HRRRSI的亮度动态变化范围进行压缩处理;然后,将压缩后的遥感图像进行重建,得到低动态域的图像;最后,通过与常用的线性拉伸处理结果进行对比,验证该算法的有效性。结果表明,本文算法在实现HRRRSI灰度动态范围大幅度压缩的同时,能够较好地保持图像的细节信息和抑制一般的边缘效应。

高辐射分辨率遥感影像可逆信息隐藏算法

高辐射分辨率(≥10bit)航空航天数字遥感影像已经逐渐成为空间地理信息获取的主要数据源。针对高辐射分辨率遥感影像的特性,提出了一种基于整数DCT变换的可逆信息隐藏算法,通过对整数DCT变换后的高频系数进行修改来实现待隐藏信息的调制嵌入,并提出了相应的容量提升和失真控制方案,且能够在精确提取隐藏信息的同时实现原始数据的完全无损恢复。实验结果表明,该算法具有较好的不可感知性,可以有效抵抗线性拉伸攻击,并且对于剪切、旋转、噪声,滤波等攻击都具有较强的鲁棒性。

异源遥感影像融合的辐射分辨率规范化方法

遥感影像融合算法,在增强多光谱影像空间分辨率的同时,可实现影像间的信息互补,提高遥感影像的解译能力。异源影像的融合受影像间配准精度及其在时相、空间分辨率和辐射分辨率之间差异的影响,而不同辐射分辨率对异源遥感影像融合所产生的影响及其纠正方法还缺乏深入的研究。为此,本文提出了异源影像融合的辐射分辨率规范化方法。该方法在统一像元值量化区间的基础上,将其乘以相同的比例系数转换到更高的辐射分辨率的量化区间,以减小融合过程由于数据位数取舍而引起的影像信息丢失。研究表明:本文所提出的辐射分辨率规范化方法的取整融合或以实数形式融合,其结果几乎没有差别;而其他转换方法的取整结果均较实型结果差。由于直接采用反射率值进行融合会使其结果产生严重的光谱失真,因此,应采用辐射分辨率规范化方法将反射率值进行转换后再做融合。

遥感系统分辨率的辨析与评测

从遥感系统的应用需求出发,论述了空间分辨率、辐射分辨率、光谱分辨率、时间分辨率和姿态分辨率的不同定义。在分析各种分辨率指标的基础上,通过实例探讨了各种分辨率的评测方法。理清遥感系统分辨率的概念和内涵,有助于开展卫星遥感系统设计、探讨、论证精度指标分配及遥感探测数据应用方面的研究工作。

高光谱图像辐射位深残差量化及其对地物分类影响分析

目前的研究大多集中在高光谱图像(HSI)的空间和光谱分辨率的提升及应用上,很少关注辐射分辨率的综合运用。辐射分辨率反映传感器接收地物辐射能量动态变化的范围,探测地物辐射能量的微小变化,同样包含着丰富的地物信息。该研究提出了一种高光谱图像辐射位深残差量化(HSI radiation bit depth residual quantization method)方法,构建出高光谱图像不同辐射位深层级的位深特征图像(LHSI)及其残差图像(RHSI),并通过实验综合运用高光谱不同辐射位深层级的位深特征图像和残差图像及其组合进行地物分类,并分析其对地物分类精度的影响。实验表明,在保证一定分类精度的基础上,辐射位深为9 bit的位深特征图像,保留了原始高光谱图像的主要信息;辐射位深为4 bit的残差图像,比原始高光谱图像更突出地物细节信息;13 bit的位深特征图像与3 bit的残差图像的组合,既能保留原始高光谱图像的主要信息又能突出地物细节。

光学遥感的四种分辨率概念介绍

1定义分辨率用于表征光学遥感数据在各个测度上的分辨能力,包括空间分辨率(Spatial resolution)、光谱分辨率(Spectral resolution)、辐射分辨率(Radiometric resolution)与时间分辨率(Temporal resolution)(Chuvieco,2016;赵英时等,2019;朱文泉和林文鹏,2022)。空间分辨率指遥感影像上能够分辨的最小单元(或像元)所对应的地面尺寸,常用如10 m×10 m的形式来表示。

雷达图像的分辨特性

本文较全面和系统地论述了真实孔径及合成孔径雷达图像的分辨特性，给出了距离分辨率、方位分辨率和辐射分辨率的定量计算关系式。阐述了多种辐射分辨率定义的内涵，并对其相应的错误概率进行了比较。引入了雷达图像的分辨体积和可懂度的概念，并且完成了雷达图像分辨特性的方形像元等效。这些论述对于雷达图像质量的评估和相互比较，以及雷达系统参数的设计具有重要意义。

对地观测的微波散射成像方法

以微波为探测手段进行对地成像观测,能够全天候、全天时工作,在许多技术领域得到了重要应用,对微波成像的新思想、新体制、新技术的探索,也是一个非常活跃的研究领域。该文提出了一种新的微波成像方法,称为微波散射成像方法,该方法可采用收发分置工作方式,工作时只需要以单色波照射待成像地域。原理性成像模拟结果表明,使用这种方法可以获得被观测地域高几何分辨率和高辐射分辨率的微波图像。

西北太平洋部分海域AVHRR、TMI与MODIS遥感海表层温度的初步验证

选取[10～35°N,110～165°E]的西北太平洋海域,利用2002年7月～2005年12月Argo浮标数据对AVHRR/MODIS/TMI SST的daily(升轨)数据进行验证.结果表明:AVHRR/MODIS/TMI daily SST与Argo浮标5～6 m层温度总体的均方差rms在0.6～0.9℃,平均偏差bias在-0.2～0.2℃,平均绝对偏差bias_abs在0.3～0.7℃.这与三传感器全球范围的SST反演目标相当,说明在本区域SST反演不存在显著偏差.各遥感SST与浮标温度的差异存在季节变化,夏季偏高,很可能与夏季垂直混合较弱,比对采用的实测水温与海表温度差距较大有关.在3种遥感SST中,TMISST偏离实测值的程度最高,且偏离范围较大.作者认为这与该区域黑潮经过,产生诸多涡旋和锋面,SST时空变化剧烈而TMI空间分辨率较低有关.本研究将为此西北太平洋海域的多源SST融合提供一个比较可靠的依据.

南海北部陆架区夏季上升流数值研究

采用三维斜压非线性数值模式并结合卫星遥感资料分析,对南海北部陆架区夏季上升流进行了初步研究。研究结果表明,上升流是南海北部陆架区6—9月的一个规律性现象,而不是个别年份的特殊现象;海南岛东部沿岸及雷州半岛以东广州湾东南部一带海域(琼东上升流区)、汕头沿岸直至福建沿岸南日群岛附近海域(粤东上升流区)夏季表层及次表层海水均表现出明显的低温、高盐、高密等陆架上升流特征;上升流中心主要位于海南岛以东清澜湾至七洲列岛之间111°10′E、19°45′N附近,陵水湾至陵水沿岸110°15′E、18°25′N附近,粤东汕头沿岸116°45′E、22°50′N附近及澎湖列岛以西118°E、23°40′N附近。同时通过对模拟结果与QuikSCAT风场的比较分析发现,沿岸上升流与局地风场有着密切的关系,夏季西南风及风应力旋度对琼东沿岸上升流的形成有着非常积极的作用;而粤东沿岸风应力旋度较小,但夏季西南风仍是诱生粤东沿岸上升流的重要因素之一。

基于归一化差值植被指数的极端干旱气象对西南地区生态系统影响遥感分析

以年际同期归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)作为评价指标,分析极端干旱气象对西南地区生态系统影响的时空分布特征,提出旱灾可能造成的生态影响及应采取的管理和科研措施.结果表明:2009年8月—2010年3月,西南地区的生态系统受极端干旱天气影响显著,威胁程度呈上升趋势;贵州、广西和云南三省(自治区)受干旱影响的生态系统面积先后超过各省份生态系统总面积的80%,生态系统强度变差区集中在云南的中东部、贵州西南部和广西西北部等地区;农田生态系统受损严重,农作物大面积枯死或绝收;大量水库、池塘干涸,河流水位明显下降,部分河流断流,危及水生生物生存;自然植被影响明显,植被生长明显受到抑制,干热河谷地带和岩溶地形区域植被大面积退化,威胁当地生物多样性.

“珍珠”台风卫星红外通道亮温的数值模拟

热带地区云的覆盖率高,卫星辐射资料特别是红外通道的数值模拟容易受到云的影响,提高台风等热带天气系统卫星亮温资料的模拟能力,有助于热带地区数值模式的检验以及提高卫星资料直接同化的水平。首先,利用天气研究和预报模式（Weather Research and Forecasting Model,简称WRF）对＂＂珍珠＂＂台风的三维气象场,包括云结构特征,进行了模拟,并诊断分析了总云量、云顶气压等物理量;然后,结合快速辐射传输模式（fast ra-diative transfer model for TOVS,简称RTTOV）8.7版对＂＂珍珠＂＂台风的高分辨率红外辐射探测仪3型（HighResolution Infrared Radiation Sounder,简称HIRS/3）红外辐射亮温进行了模拟,并且比较了有云和无云条件下的模拟结果。结果表明,如果不考虑云的影响,RTTOV模式无法模拟出台风的结构特征;结合三维云特征的模拟量,RTTOV模式可以较好地模拟出HIRS/3第4-10、13-19通道的辐射亮温。加入云结构特征对峰值能量高度在云层以下的红外通道的模拟有正面影响,该方案既可以作为检验模式模拟的一种手段,同时也表明红外资料在热带天气系统的资料同化领域具有潜在的应用能力。

基于多时相MODIS监测冬小麦的种植面积

论文基于时相和波谱信息,利用MODIS数据监测了北京冬小麦的种植面积。首先,基于地形高度对地物光谱反射值的影响,借助DEM数据对研究区域进行划分。其次,在分析并提取北京地区主要农作物时间谱曲线特征的基础上,设计决策函数,成功提取了北京地区冬小麦的种植面积。最后,比较并分析了非遥感数据对监测精度的影响。研究结果表明,(1)时相信息可以极大的提高农作物种植面积的监测精度。(2)辅助数据的利用,使决策函数的设计更具有针对性,监测结果更可靠。(3)多源多时相遥感数据在农作物种植面积的提取中具有明显的技术优势和重要的应用潜力。

三维城市地表反射率计算模式

地表反射率是控制地表能量平衡的一个重要参数。城市建筑物的分布具有较大的不均一性,这不仅给地基观测城市地表反射率带来了很大困难,数值模拟城市地表反射率也是非常困难的。作者开发了一个三维城市地表反射率模式city_photo,该方法结合了蒙特卡洛方法和几何光学方法的优点,具有较高的精度和较快的计算速度。通过引入城市地图的概念,该模式能够计算具有不同结构的城市的地表反射率。2002至2004年晴空MODIS（MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨率成像光谱辐射计）1-7通道可见光和近红外通道地表反射率资料被用来检验模式的有效性,位于北京朝阳区的中国科学院大气物理研究所的AERONET站点观测得到气溶胶光学特性和水汽资料,6S（Second Simulation of Satellite Signal in the Solar Spectrum）大气辐射传输模式被用来对其进行大气订正。模式计算的北京城市地表反射率个例与MODIS 7个通道地表反射率观测结果具有很高的相关性,相关系数在0.80-0.93之间,说明模式能够较好地模拟城市地表反射率随太阳和观测角度的变化情况。最后讨论了城市结构对城市地表反射率的影响。

青藏高原北部及其邻近地区太阳加热率和大气红外冷却率

利用中分辨率辐射计算模式 (MODTRAN3)和青藏高原北部及其邻近地区格尔木、哈密、酒泉三站的探空资料 ,对各站点夏季太阳直接辐射、向下总辐射和净辐射进行了计算 ,并进一步计算了大气的太阳加热率和红外冷却率。分析了青藏高原北部及其邻近地区的加热率和冷却率的一些特点。结果表明 ,青藏高原北部及其邻近地区加热率在 11km高度附近有最小值 ,夏季红外冷却率在 11km高度附近取得最大值 ,太阳天顶角的变化对太阳加热率有较强的影响。

考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算

为提高地表能量平衡系统(SEBS)模型在干旱水分胁迫条件下估算地表通量的精度,引入归一化植被水分指数(NDWI)作为干旱水分胁迫信息,以线性、指数、S曲线3种不同形式结合到SEBS模型的kB-1系数中,使得kB-1随着水分胁迫的增加而减小,从而提高SEBS模型估算地表通量的精度。以黑河流域盈科绿洲为研究区域,选取2008—2009年的气象和通量观测数据对模型进行标定和验证。研究结果表明:存在干旱水分胁迫时,与原始SEBS模型相比,考虑干旱水分胁迫信息的SEBS模型能够更为准确地估算地表通量。这种方案能够较为有效地改善原始SEBS模型低估感热通量高估潜热通量的现象,将感热通量的偏差减小35 W/m2,潜热通量的偏差减小25 W/m2。