基于GF-1卫星遥感反演排水河沟水体溶存N_(2)O浓度模型对比研究

[目的]探究利用GF-1卫星数据反演水体溶存氧化亚氮(N_(2)O)浓度的可行性,为实现低成本、高效率的水质实时监测提供有效途径。[方法]以宁夏青铜峡灌区第1和第5排水河沟为研究对象,选取与排水河沟水体溶存N_(2)O浓度相关性高的GF-1卫星影像波段反射率和水质参数作为自变量,通过最优子集筛选法确定最优自变量组合,分别构建了多元线性回归、BP神经网络和支持向量机模型,对水体溶存N_(2)O浓度进行预测对比。[结果]水温(T)、溶解性有机碳(DOC)等是影响水体溶存N_(2)O浓度的主要因素,同时近红外(NIR)等卫星波段与水体溶存N_(2)O浓度变化趋势显著相关。当自变量包括T,NIR等7个因素时,模型预测效果最佳。在3种模型中,BP神经网络模型验证结果R^(2)为0.64,具有最高预测精度。[结论]GF-1卫星数据以及水质参数与水体溶存N_(2)O浓度存在复杂的相关性关系,且BP神经网络能够实现利用GF-1卫星数据较高精度地反演水体溶存N_(2)O浓度。

基于GF-1卫星影像的青岛市冬小麦种植面积变化动态监测

为准确获取青岛市冬小麦种植面积及空间分布变化特点,帮助相关部门优化种植结构,合理安排农业生产,研究利用GF-1 WFV卫星遥感影像,选择青岛市2014—2021年冬小麦种植面积遥感提取的最佳时相,采用图像监督分类法提取冬小麦的种植面积,并通过分类后比较法分析小麦种植面积的动态变化。结果表明:2014—2021年青岛市冬小麦的种植面积为21.7万~24.8万hm^(2),2016年小麦种植面积最大,2020年最小,每年冬小麦种植面积波动范围为0.3万~2.7万hm^(2);遥感提取的种植面积与统计部门提供的种植面积误差较小,误差百分率不超过6.5%;小麦与其他地物类型之间相互转换的差异很小,2014—2021年逐年小麦转为其他地物的面积变化范围为8.0万~10.9万hm^(2),其他地物转为小麦的面积变化范围为7.9万~11.4万hm^(2)。

基于Hydrolight模型的太湖SDGSAT-1卫星悬浮物浓度反演研究

利用卫星遥感反演水体中的悬浮物浓度对水质监测和保护具有重要意义,在悬浮物浓度反演过程中,如何避免或最大程度降低水体中叶绿素a、有色可溶性有机物(Colored Dissolved Organic Matter,CDOM)的干扰是当前的技术难点。文章针对可持续发展科学卫星1号(SDGSAT-1)MII传感器,利用Hydrolight辐射传输模型,从理论上挖掘只与悬浮物强相关的反演因子,以此构建适用于MII影像的太湖悬浮物浓度反演模型,通过水体的实测数据和遥感数据对模型应用效果进行验证。结果表明:反演因子R′(B_5/B_3)与悬浮物浓度为强相关,同时与叶绿素a、CDOM浓度弱相关;利用R′(B_5/B_3)作为反演因子构建的幂函数模型为最优反演模型;将幂函数模型分别应用于实测数据和2022年5月4日的太湖SDGSAT-1 MII数据,两次验证试验显示反演结果和现场测量结果具有较强一致性,模型适用性较好。该研究可为SDGSAT-1卫星在湖泊水体悬浮物浓度监测、水资源评估与保护等提供一些技术参考。

基于GF-1卫星遥感数据识别京津冀冬小麦面积

省级尺度冬小麦面积的精准获取技术是农作物面积遥感监测研究的主要内容之一。为了获取省级尺度的冬小麦种植面积,该文以北京市(京)、天津市(津)和河北省(冀)3个省域范围为例,以国家标准地形图分幅为分类的图幅单元,利用国产GF-1/WFV数据,构建冬小麦面积指数,实现了省级尺度冬小麦面积的识别。本文以冬小麦全部9个月生育期的984景影像作为数据源,依次经过数据预处理、标准图幅单元的NDVI合成、样本点选择、冬小麦面积指数构建、冬小麦作物类型确认、省域范围制图及精度验证等步骤完成研究区域内冬小麦面积的提取。采用区域网平差和6S大气校正算法对数据源预处理,以中国1︰10万标准地形图分幅为分类图幅单元构建冬小麦面积指数,将冬小麦面积指数按照1%的比例等分,并将面积指数从0到100%分割为101个提取节点,将提取节点的NDVI值依次与类型确认样本比较,精度最高的则确认为冬小麦面积提取阈值,同时将该阈值应用于图幅单元内冬小麦面积指数影像,获取冬小麦种植分布。最后冬小麦面积识别的精度表明,以标准地图分幅作为计算单元,在GF-1影像基础上,利用冬小麦面积指数能够显著提高冬小麦与其他地物类型的波谱差异,且冬小麦的总体识别精度达到89.6%,用户精度达到89.8%,制图精度96.5%,Kappa系数0.72。在典型区域,本文算法与监督分类算法精度结果较为一致,除制图精度相差4.77%外,总体精度与用户精度差都在1.00%以内,说明本文算法具有精度高、运行效率高、分类单元识别结果一致性强的特点,能够满足省级尺度农情遥感业务监测的需要。

基于GF-1卫星数据监测灌区灌溉面积方法研究——以东雷二期抽黄灌区为例

由于田块破碎、灌区信息化水平不高、土壤墒情反演困难等原因,在我国开展较高精度灌溉面积遥感监测依然面临很多困难。基于GF-1较高空间分辨率卫星数据,通过光谱匹配方法像元尺度应用,并引入OTSU自适应阈值算法,构建了高分辨率灌溉面积遥感监测新方法。选择我国西北干旱半干旱区典型渠灌灌区即东雷二期抽黄灌区为研究区,对其2018年的主要粮食作物种植强度及其灌溉面积开展了遥感识别提取研究。结果表明,东雷二期抽黄灌区灌溉面积为81 571.58 hm^2,其中双季轮作(小麦与玉米轮作)灌溉面积为40 335.88 hm^2,单季小麦灌溉面积为15 276.94 hm^2,单季玉米灌溉面积为14 059.14 hm^2;各灌溉子系统灌溉面积由大到小排序依次是流曲、孙镇、兴镇、荆姚、刘集、蒲城和大荔;通过野外采样精度验证,结果总体精度为88.27%(Kappa系数为0.8308),与国际水管理研究所灌溉数据产品相比,能更有效识别小田块灌溉分布及建设用地信息,在作物种植强度及其灌溉面积分布方面更符合我国实际情况,可为干旱监测预警、灌溉面积监测、灌溉用水效益评估等提供技术保障。

ZH-1卫星观测的VLF人工源信号特征分析与全波模拟

中国地震电磁监测试验卫星张衡一号(ZH-1)已于2018年2月2日成功发射,正在开展卫星数据在轨测试,并对卫星数据质量进行判定.本文对ZH-1卫星2018年5月至6月夜侧的VLF频段电场功率谱数据进行了分析.通过分析位于不同L值、具有不同发射频率的多个VLF人工源上空的卫星重访轨道观测数据,发现ZH-1卫星记录的人工源信号电场变化标准差与DEMETER卫星记录电场变化标准差几乎一致,说明ZH-1卫星观测数据具有较好的稳定性.通过重访轨道均值与全波模型计算结果对比,发现两者在数值上较为接近,在形态上较为一致,说明ZH-1卫星VLF频段电场功率谱数据具有一定的可靠性.此外,研究了VLF人工源上空及共轭区的电场分布特征和电波传播规律,并与DEMETER卫星的结果进行了对比,结果表明VLF人工源产生的电磁辐射穿透电离层后以导管或者非导管的哨声波模向共轭区传播,因为传播过程中的朗道阻尼,共轭区的电场能量比辐射源顶空更小.VLF人工源位于L<1.5时,电磁波传播更容易发生非导管传播,VLF人工源信号导管传播模式在共轭区的电场响应相对于共轭点会发生一定程度北向偏移.

CBERS-1卫星02星图像数据质量评价

CBERS - 1卫星 0 1星发射升空投入运行以来 ,已在中巴两国国民经济建设众多领域中发挥出重要作用。 2 0 0 3年 10月 2 1日成功发射的CBERS - 1卫星 0 2星旨在接替已超期服役两年的 0 1星。文章对比分析了由中国资源卫星应用中心提供的CBERS - 1卫星 0 1星与 0 2星的CCD图像数据 ,并从图像工程角度进行定量评价。研究结果表明 ,0 2星在图像质量方面比 0 1星有较大提高 。

XPNAV-1卫星实测数据处理与分析

为展示我国首颗脉冲星导航试验卫星XPNAV-1载荷实测数据的性能,采用与国外公布实测数据对比分析的方法,从观测数据计数统计、光子能量响应、计时性能三方面介绍了XPNAV-1卫星发布数据的性能。分析结果表明,我国自主研发的探测器观测结果与国外天文卫星载荷观测结果的一致性较好,未来进一步深入发展将有望应用于脉冲星导航。

基于GF-1卫星影像解译2014年新疆于田M_S7.3地震同震地表破裂带

2014年2月12日新疆于田发生MS7.3地震,震中位于平均海拔5 500m的藏北地区。本文利用国产GF-1号卫星对震前、震后数据进行对比解译,快速获取了该次地震的同震地表破裂带,破裂带沿硝尔库勒盆地南缘的多个洪积扇体后缘发育,断续延伸,走向NEE62°,以弧形断层陡坎为主,未见明显水平位错,长度约9km。阿尔金断裂在硝尔库勒盆地共发育3条分支断裂,均发育古地震破裂带,其中沿盆地北缘和中部的分支断裂未见同震破裂,最新地表破裂带位于南缘断裂的东北段。结合震后余震分布,确认该次地震的发震构造为硝尔库勒南缘断裂,是青藏高原北部阿尔金断裂带西段尾端张性区的一次新破裂事件。本次应用也展现了国产高分辨率数据在中国西部高海拔地区地震应急工作中所发挥的重要作用。

CBERS-1卫星CCD相机的光学拼接、配准和定焦

文章介绍了CBERS -1卫星的CCD相机的光学拼接、配准和定焦技术 ,它们是获得高清晰度图像的关键技术。

HJ-1卫星数据质量及其在土地利用中的应用研究

通过对影像目视质量、光谱特性、噪声特征和几何纠正精度的分析,研究了HJ-1小卫星的数据质量;选择特征变量,优化训练样本,建立了分类模板,构建最大似然、最小距离和马氏距离3种分类器,对研究区域进行土地利用计算机自动分类,并对分类精度进行评价,研究了小卫星影像的土地利用分类精度。结果表明,HJ-1卫星数据质量较好,土地利用分类精度较高,可以在土地利用研究领域成为遥感数据更新的主体。

基于HJ-1卫星的大伙房水库叶绿素a浓度反演模型研究

选取HJ-1卫星1月、4月、7月、9月的多光谱数据,利用叶绿素a质量浓度与近红外波段相关性较高这一特性,分析了65种近红外波段组合与叶绿素a质量浓度的Pearson系数。利用9月份的CCD数据建立Pearson系数较高的T1、T8、T27、T32波段组合多维线性模型,并与实测质量浓度进行比较。对于Pearson系数最高的T1组合(0.911 2),以t1为自变量建立一维线性模型。结果表明,任一波段组合都只能在特定条件下反演叶绿素a质量浓度。一维模型具有较好的反演效果,表明利用高Pearson相关系数波段组合建立线性反演模型是可行的。

GF-1卫星影像的空间分辨率对水稻识别精度的影响

基于GF-1卫星影像数据,选择建湖县3块5 km×5 km水稻种植区为试验区,分析了水稻识别精度与GF-1卫星3种分辨率之间的关系。结果表明,随着空间分辨率由2. 0 m变化到16. 0 m,混合像元内水稻所占比例从0. 92下降到0. 73,水稻图斑平均面积从1. 66 hm2上升到13. 28 hm2,水稻识别的总体精度由92. 41%降低到89. 20%;水稻识别精度与高、中、低3个农田景观破碎度密切相关,破碎度增加导致水稻识别精度下降;同等分辨率下,破碎度越高水稻识别精度越低。

从图像工程角度看CBERS-1卫星图像

文章从图像工程角度从灰度、纹理和边缘3个方面对CBERS -1卫星的图像进行了量化评价 ,并与同一地区的TM图像进行了比较 ,客观地反映了CBERS-1卫星的图像质量 ,提出了CBERS-1卫星图像的优势和需改进的方面。

HJ-1卫星延寿期的CCD影像质量评价与可用性分析

HJ-1卫星发射升空投入运行以来,已在灾害与环境的快速监测与预报领域发挥了重要作用。HJ-1卫星目前已经成功运行3a多,属于超期服役状态。为了评价延寿期影像质量,该文从影像的几何校正精度、灰度特征和纹理特征3个方面对延寿期HJ-1A-CCD影像进行分析,并与正常寿命运行期的HJ-1ACCD影像、同时期的Landsat7 ETM+影像进行比较,分析结果表明:延寿期HJ-1A-CCD影像质量虽然有一定程度的下降,但其与正常寿命期影像质量接近,仍能较好地描述丰富的地物类型及地物细节信息,可以像正常寿命期影像一样,有效地用于环境监测、灾害监测、国土资源管理、城市规划、农业应用等方面。

从图像信息容量和图像功率谱看CBERS-1卫星图像

文章从信息容量和图像功率谱这两个方面评价了CBERS-1的图像质量。并通过将同一地区的CBERS-1图像和TM图像进行比较,客现反映了CBERS-1卫星的图像质量。实验结果表明CBERS-1图像在信息丰富程度和图像综合的纹理特征上与TM图像质量相当,具有很好的可比性。

CBERS-1卫星CCD相机零级图像处理研究

CCD相机是CBERS - 1卫星上的主要有效载荷之一。利用其接收的可见光和近红外谱段的图像 ,可以在国民经济的各个生产部门 ,诸如国土资源调查、农业、林业、地矿、水利、环境、生态等方面得到广泛应用。但是由于探元和光学系统成像的物理机制和各种干扰等因素影响 ,地面接收到的数据必须经过处理才能应用。文章介绍的内容就是将这种图像数据经图像预处理 ,得到零级图像 ;经过相应的辐射校正 ,得到一级图像 ;经过几何校正 ,得到二级图像产品 。

利用星载GPS数据确定厘米级Jason-1卫星精密轨道

利用Jason-1卫星星载GPS实测数据,通过非差简化动力学定轨的方法,计算Jason-1卫星2003年1月3日至23日的轨道,并与JPL确定的GPS简化动力学轨道进行对比。结果表明,简化动力法使Jason-1卫星的径向定轨精度可优于±2.5 cm。

CBERS-1卫星超期图像数据质量评价研究

通过分析研究中国资源卫星应用中心提供的CCD早期和超期图像数据,本文结合各研究应用单位提出的数据评价方法[2][4],从图像信息工程的角度,提出了一系列可以较好表征图像数据质量的评价参数。分析给出了这些参数在图像理解上的含义,然后将研究成果应用于中巴图像数据评价,得出超期图像质量虽有一定程度的下降,但它包含信息依然丰富,性价比和可用性仍然维持在较高水平的结论。

GF-1卫星WFV影像间匀色方法

影像匀色方法是决定拼接后影像能否进一步用于遥感定量化应用的重要环节之一。本文针对我国高分辨率对地观测系统的首发星——GF-1卫星宽覆盖WFV传感器4相机拼接成像特点,提出了一种基于交叉辐射定标的影像间匀色方法。该方法首先利用传统的交叉定标方法获取某一台WFV相机在轨绝对辐射定标系数,然后采用统计分析和仿真模拟方法建立了相邻相机影像间DN值、表观辐亮度的相关模型,在完成相机间绝对辐射性能传递的同时,实现了影像间匀色处理。试验结果表明利用本文获取的交叉辐射定标系数能够有效地消除相邻相机影像重叠区域辐射不一致性的问题,实现WFV影像间匀色。该匀色方法可为其他类似卫星传感器影像间匀色提供参考依据。