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GF-1号卫星WFV数据反演玉米叶面积指数

叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)是描述作物生长状况的重要生理生态参数之一.该文以河南封丘县玉米为研究对象,利用中国高分辨率对地观测系统的首发星——高分一号(GF-1)WFV数据,计算4种常用的植被指数,包括归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、比值植被指数(simple ratio,SR)、土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index,SAVI)和修正的土壤调节植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI).结合地面同步实测的玉米LAI数据,建立各植被指数与实测LAI的统计回归模型.结果表明:研究区玉米LAI和4种植被指数之间均有较强的相关性,其中,MSAVI-LAI的指数模型相关系数达到了0.842 6,LAI反演精度最高.使用独立的野外观测数据对模型进行验证,平均相对误差为4.85%,均方根误差(root mean square error,RMSE)仅为0.183,表明该文建立的LAI经验统计模型具有较高的精度,利用GF-1 WFV影像可以快速、准确地监测河南封丘玉米LAI,GF-1影像用于LAI等地表参量遥感定量反演具有巨大的潜力.2014年8月中旬,封丘大部分地区玉米LAI大于4,玉米长势较好.该研究结果可为利用经验统计模型反演河南玉米LAI提供参考.

基于GF-1号卫星的龙江水库水环境遥感监测适宜性

研究基于GF-1(高分一号)卫星2014~2016年高分影像资料,对四川省资中县龙江水库开展卫星遥感监测,通过对叶绿素a、透明度、悬浮物3种水质参数进行反演,并结合实地调查和环境监测,分析可能存在的污染区域和相关指标及其相关性。结果表明卫星遥感监测可为龙江水库的水质监测、富营养化监管提供参考。但是,要提高遥感监测的准确度和精确度,需要优化相关参数、构建总氮总磷等关键指标的反演模型,以及未来传感器的改进和遥感科学的发展。

高分1号卫星影像在福州市植被生态遥感监测中的应用

从高分1号(GF1)卫星数据特征出发,论述了卫星数据的预处理方法,并以福建省福州市为例,通过PIE软件对高分1号多光谱相机(GF1-WFV1)16 m影像数据进行辐射定标、大气校正和正射校正,然后利用GIS软件计算植被覆盖度并划分植被覆盖等级。结果显示,除城建区外,福州大部地区为高或较高植被覆盖度区,其中,福州内陆地区植被长势明显高于沿海地区,福州市区、仓山、闽侯高新区及平潭地区植被覆盖度较低。

基于高分七号卫星影像的立体测图研究

利用高分辨率卫星影像进行1∶10000 DLG数据生产,对省级基础测绘成果更新具有重要研究价值。文章结合亚米级高精度立体测绘卫星——高分七号卫星影像,通过布设不同数量像控点进行RPC空三处理,并经过外业实地检查,对空三后模型精度以及DLG成果精度进行检测。试验证明,模型精度并不完全取决于像控点的数量多少,更多依赖的是像控点布设的方式、布设是否均匀、影像中心是否布设像控点等,并且基于区域网模型的DLG成果精度要优于单景模型DLG成果。

基于高分1号卫星数据的青海湖扩张及湖滨沙地变化特征分析

基于多源卫星数据和气象站点资料,分析了2013—2020年青海湖面积、湖滨沙地面积、沙区植被覆盖度动态变化特征,结合流域气候环境变化讨论了影响湖泊及周边沙地演变的因素。结果表明:(1)青海湖持续扩张,2017年以来布哈河入湖口、沙柳河入湖口、沙岛、鸟岛、泉湾等区域扩张明显;尕海与主体湖协同一致变化,但扩张速率小于主体湖。(2)湖泊扩张导致曲折低洼处、湖滨沙地和沙堤被淹没,其中鸟岛沙区已被完全淹没,岸线长度呈现波动缩减趋势,2017年以后岸线缩减明显。(3)沙区植被总体呈现覆盖度偏低、分布不均匀、空间聚集、年际间波动变化明显、稳定性不足等特征。(4)青海湖流域总体呈现气候暖湿化、积雪面积增大、积雪日数增多、冰川退缩、季节冻土年最大深度减小的态势。(5)流域降水增多,积雪季积雪面积增大,积雪日数增多等补给入湖河流,与湖泊面积变化呈极显著相关(P<0.01);气温升高、季节性冻土退化、冰川退缩,间接影响流域水资源分配。区域暖湿化气候背景下,湖泊扩张对区域生境的改善值得关注,也为干旱区沙区生态修复工程创造了良好的契机,青海湖扩张已对鸟类栖息地和周边基础设施产生一定影响,需进一步注意防范区域潜在生态风险。

高分七号卫星影像在铁路工程1:1万地形图制作中的应用

为拓展铁路工程1∶1万地形图制作手段,提高制图效率,提出一种基于高分七号卫星影像的铁路工程1∶1万地形图制作方案。结合线位稳定情况和铁路带状特点确定像控点布点方式,并选取可用点位进行测量;对影像进行灰度拉伸、降位处理后,利用Inpho或Photomatrix软件自动匹配影像连接点、构建区域网,在影像上对像控点进行量测及平差,得到精确的RPC参数;在立体采集软件中恢复立体图像,再进行1∶1万地形图制作。以某典型项目为例,对基于该方案制作的1∶1万地形图平面和高程中误差进行统计,结果均满足规范要求。

“高分七号”高精度光学立体测绘卫星实现途径研究

"高分七号"(GF-7)卫星是中国首颗民用亚米级高分辨率光学传输型立体测绘卫星,于2019年11月3日在太原卫星发射中心发射升空。卫星能够获取高空间分辨率立体测绘遥感数据和高精度激光测高数据,可用于1∶1万比例尺立体测图。文章首先简述了国内外光学立体测绘卫星的发展概况,然后分析了GF-7卫星的实现途径,最后重点介绍了GF-7卫星及其有效载荷的技术特点和创新点,并简要介绍了卫星在轨数据初步应用情况,为后续同类测绘卫星的系统设计提供参考。

GF-3号SAR卫星遥感围填海监测方法研究——以大连金州湾为例

依据不同围填海类型在高分三号(GF-3)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)卫星遥感影像上可分性,建立围填海遥感分类体系及相应的围填海类型解译标志,进而分析SAR图像岸线提取方法,构建GF-3围填海监测技术流程。采用几何主动轮廓模型进行GF-3 SAR影像自动提取海岸线,获得围填海专题图。通过外业精度调查验证GF-3 SAR卫星遥感影像可以有效获取围填海信息。

高分一号卫星海岸带影像质量评价

高分一号(GF-1)是我国自主研制的宽幅带高空间分辨率遥感卫星,为分析其在海岸带地区的应用潜力,本文采用主观和客观相结合的评价方法,并与SOPT-5卫星影像进行比对,开展GF-1影像的成像质量评价。主观评价结果表明:GF-1影像表现能力与SPOT-5影像相当,在某些地物特征表现上与SPOT-5比较一致。客观评价表明:GF-1影像的4种统计参数与SPOT-5影像比较接近且各有高低,GF-1影像各波段的灰度分布更分散,地物间的可分性更高;GF-1影像各波段的信噪比和波段间的独立性与SPOT-5比较,基本相同,整体看来,GF-1具有较高的成像质量,在海岸带地区具有一定的应用潜力。

高分一号卫星影像海岸带区域定位精度评价

以覆盖黄河三角洲和连云港区域的两景高分一号卫星遥感影像1A级产品为例,利用现场采集的地面控制点和1∶50 000的DEM产品,开展了影像自主定位和正射校正实验,制作了控制点偏移矢量图,并对影像的定位精度进行了分析。结果表明:高分一号卫星影像具有较好的自主定位精度,黄河三角洲区域影像定位精度在27.8m左右,连云港区域影像定位精度在53.8m左右;在单控制点的情况下,影像的定位精度在3m左右,最大偏移量约为6m;在多控制点下正射校正,影像的定位精度为1m左右,最大偏移量为1个像元;对比控制点偏移矢量图,检查点较影像同名点的偏移方向与大小基本一致,表明高分一号卫星影像内部刚性较好。

基于高分一号卫星影像的多种融合方法比较

以扬州地区为试验区,利用高分一号(GF-1)卫星全色及多光谱影像数据开展融合试验,将PCA、GS、Pansharping 3种传统融合方法与Elbakary、Proxy-sharpening和SFIM等以全色波段为尺度因子的融合方法进行对比,从光谱继承性和空间融入度两方面分析融合效果,寻找适合GF-1号卫星影像的较佳融合方法。结果表明,传统融合方法在光谱继承性和空间融入度两方面的评价结果中保持一致,且Pansharping方法在定性和定量分析中都为最优;以全色波段为尺度因子的融合方法其空间融入度随着光谱继承性的降低而增加;基于不同移动窗口大小的SFIM方法其光谱继承度和空间融入度均属最优,其中,移动窗口为5×5和7×7时,整体融合精度高于其他方法。

罗山东麓断裂和罐罐岭断裂的高分一号卫星图像识别

基于国产高分一号(GF-1)卫星影像数据,对青藏高原东北隅的罗山东麓活动断裂和罐罐岭断裂进行构造地貌的解译。通过建立影像解译标志,对比高分影像不同分辨率解译成果以及融合处理后陡坎台地面、冲沟位错、地表破裂带的解译效果,并结合野外实际地质填图进行验证。结果表明,分辨率越高的影像,活断层形迹细节显示越丰富,高分16 m分辨率影像能满足小比例尺区域构造解译和较粗略的构造信息提取,可提高解译效率;高分2 m融合影像断层陡坎的宏观显示效果较好,可用于台地划分及边界较大位错显示,可识别出10 m以上的冲沟位错,但5~6 m的小位错无法显示,高分2 m影像的精度尚不能进行走滑断裂冲沟位错的定量统计,但可识别最新地表破裂,解译标志为亮白色显示。综上,在构造较强烈区,高分一号卫星影像数据可以满足活断层野外1∶50 000填图的应用,但对于弱活动区解译效果尚需研究。

高分一号卫星在土地利用遥感监测中的应用

高分一号是我国高分辨率对地观测卫星系统重大专项(简称"高分专项")的第一颗卫星,卫星的发射有效地缓解了国内高分辨率遥感数据的供应不足,如何利用该数据做好国土资源主体业务成为当前的热点。本文以湖南省益阳市赫山区为研究区域,进行了土地利用遥感监测,研究了高分一号卫星数据处理方法及其在土地利用遥感监测工作中的应用效果。测试结果表明:高分一号卫星数据利用一般的遥感数据处理方法能够达到较好的效果,光谱信息丰富、地物解译标志清晰,地物判读性较好,能够满足土地利用遥感监测业务的应用需求。

面向耕地的高分一号卫星遥感影像融合方法研究

选择国产高分一号(GF-1)卫星2 m全色/8 m多光谱影像,对增强耕地信息的遥感影像融合方法进行了研究,研究所选择的融合方法包括Subtractive法、Brovey变换法、MHIS法、HCS法和Gram-Schmidt法,并从主观和客观方面对融合影像质量进行了评价,基于融合影像对研究区耕地信息的增强进行了分析。结果表明,面向耕地信息时,MHIS法融合影像最好。

基于GF-1号遥感影像的微小水体信息提取研究——以岔口流域为例

针对不同因素影响,山区微小水体提取效果不佳的问题,选用2016年9月1日GF-1号卫星遥感影像,运用NDWI、SWI决策树、SVM分类3种不同方法对位于黄土高原沟壑区的山西省岔口流域的微小水体进行了提取,并对提取效果进行视觉对比与精度验证。结果表明,相比中低分辨率遥感影像,高分辨率遥感影像对于山区微小水体的提取结果更好,精度更高,可运用GF-1号影像进行流域水体的监测、提取;影响流域水体提取的主要因素是亮色地物(主要为建筑物)和阴影;NDWI、SWI决策树、SVM分类3种方法中,NDWI方式提取的水体信息较弱,SWI决策树与SVM分类法精度较高,但SWI决策树法消除了建筑物、亮色地物的影响,并较明显地区分了阴影与水体,因此更适用于流域微小水体的提取。

基于GF-1卫星影像的临洪河口湿地遥感分类

滨海湿地的遥感分类研究对于滨海湿地的保护和规划具有重要意义。GF-1号卫星是我国高分卫星系列中可获取性较好的卫星,对其开展影像数据的湿地分类方法研究有助于获得更为详尽的滨海湿地类型等信息。以连云港临洪河口为例,利用GF-1号遥感影像进行预处理后,经过影像分割,基于面向对象原理在确定最优分割尺度参数上采取随机森林模型,控制灰度共生矩阵提取的纹理特征为实验变量,对滨海湿地的土地利用类型分类,并比较纹理特征在随机森林模型中对分类精度的影响。结果表明,添加纹理特征后的总体精度达到89.75%,Kappa系数达到0.88,相比未添加纹理特征的分类精度提高了7%左右。因此,GF-1号影像适用于滨海湿地区域土地利用类型的分类,纹理特征可以有效提高其分类精度。

高分一号卫星影像谐波模型模拟方法研究

随着遥感技术的发展,遥感应用的广度和深度得到了大幅度提升,遥感用户对遥感数据的空间分辨率及时间分辨率的需求也越来越高。遥感影像空间分辨率与时间分辨率之间的矛盾难以调和,再加上云、雾、雪和云阴影等因素的影响,限制了高时空分辨率干净遥感影像的获取,为此尝试研发一种影像模拟方法,以便拓展高空间分辨率遥感影像的时间分辨率。利用无云、雾、雪和云阴影的高分一号(GF-1)卫星时间序列影像为每个波段每个像元构建以日期为参数的谐波模型,进而建立基于谐波模型的影像模拟方法,实现指定日期GF-1卫星影像的模拟。基于谐波模型的影像模拟方法生成的模拟影像与真实影像在视觉上十分接近,在定量评估方面也取得了较好的效果,两者之间各波段大多数像元差值处于-0. 03~0. 03间,均方根误差保持在0. 02~0. 05间,表明基于谐波模型的影像模拟方法具有较高的精度与稳定性,可有效提升GF-1卫星影像的时间分辨率,具有一定的实用价值。

GF-1图像在中印边境楚鲁松杰村地质灾害调查中的应用

为了解高分一号卫星(GF-1)图像的应用性能和查明中印边境楚鲁松杰村一带的地质灾害发育规律,利用DEM和GF-1图像对该地区的岩性、构造和地质灾害进行详细的遥感解译。研究结果表明,GF-1数据的融合图像对灾害体的微地貌形态反映较明显,能够用于识别地质灾害体的位置、边界范围等特征信息;区内地质灾害类型主要为滑坡和寒冻风化碎屑流等,滑坡、崩塌、泥石流多发生在[25°,35°]坡度段内,而寒冻风化碎屑流的发生则与坡度的增大成正相关;地质灾害运移方向与主构造线方向、基岩层面倾向基本一致。研究还揭示出该区内分布多级河流阶地,较大的垂直落差及丰富的第四系松散堆积物是地质灾害发育的重要因素。

甘肃红山地区重要控矿地质单元GF-1数据遥感解译与应用

为了解高分一号(GF-1)卫星图像在地质找矿领域的应用性能,查明甘肃红山地区的成矿地质环境,利用GF-1图像对红山地区的控矿地层、构造和岩体进行遥感解译。在收集、梳理前人研究成果和野外验证的基础上,综合分析红山地区的成矿地质特征和规律,总结区内与多金属矿密切相关的地质体,建立该区重要控矿地层、控矿构造和控矿岩体的GF-1图像解译标志;通过分析重要控矿地质单元的成矿地质特征和成矿规律,解析和挖掘典型矿床的控矿地质要素特征,整合典型矿床所处地质环境和控矿及赋矿要素信息,综合剖析典型多金属矿床的多源异常特征,构建找矿模型;开展找矿应用,圈定遥感找矿有利地段。经野外查证,新发现铜、钼、铁、锌等多金属矿化线索,均位于GF-1图像解译的重要控矿地质单元区,取得了较好的找矿成果,表明国产卫星数据能够很好地应用于地质矿产勘查领域。