ENVISAT-1卫星测高数据编辑标准的研究

介绍了环境卫星(ENVISAT-1)的基本情况及其主要技术参数,在借鉴其他卫星测高数据编辑标准和大量统计基础上,制定了ENVISAT-1卫星的数据编辑标准,包括冰标志和S波段异常的确定,并给出了各改正项合理的限值。

基于Sentinel-1A合成孔径雷达数据和全卷积网络的城市建设用地监测方法研究

Sentinel-1A合成孔径雷达数据不受云、雾等天气条件的影响并具有丰富的纹理信息,为提取城市建设用地信息提供了一种新的数据源。本文发展了一种基于Sentinel-1A合成孔径雷达数据和全卷积网络的城市建设用地监测方法。该方法的优势主要在于可以有效复合不同极化方式下的Sentinel-1A合成孔径雷达数据和综合集成多尺度特征。在甘肃省张掖市甘州区的应用表明,该方法的提取结果总体精度为92.50%,Kappa系数为0.85。与现有方法"KTH-Pavia城市提取器"相比,Kappa系数提高了37.10%,总体精度提高了11.50%。因此,该方法具有良好的应用潜力。

基于Sentinel-1数据时序特征的热带地区水稻种植结构提取方法

由于热带地区的雨季时间较长,云覆盖严重,基于光学影像难以准确提取区域内的水稻种植模式。该文以泰国湄南河流域中部平原水稻种植区为例,基于Sentinel-1SAR时间序列数据,提出一种融合时序统计参数与时序曲线相似性特征的热带地区水稻种植结构提取方法。首先利用年内所有可获取的Sentinel-1SAR数据,分别基于像元和基于对象构建后向散射系数时间序列曲线,提取时序特征参数;利用动态时间规整(Dynamic Time Warping,DTW)算法,计算后向散射系数时序曲线与地物标准曲线间的隶属度;将时序特征参数、时序曲线隶属度相结合,利用随机森林模型进行机器学习监督分类,提取研究区的水稻种植信息并评价分类精度。结果表明,基于Sentinel-1SAR时序特征融合的算法可以较好地提高水稻种植结构分类精度。其中,基于对象的分类算法的单季稻提取用户精度为81.46%,生产者精度为82.00%;双季稻用户精度为88.0%,生产者精度为84.08%,均优于基于像元的分类算法。研究结果可为多云多雨的热带地区水稻种植信息提取提供一种新的思路。

基于Sentinel1A双极化时序数据的甘蔗株高反演方法

甘蔗株高为甘蔗品种与土壤、气象、水文等因素的综合反映,是甘蔗长势监测与估产的重要指标。研究以华南地区气候与天气条件为基础,通过对覆盖甘蔗全生长期的23景时间序列Sentinel1A数据进行预处理、矩阵转换与CloudePottier分解,求得双极化雷达植被指数(Dual-pol radar vegetation index,DPRVI)。分析了该指数与甘蔗长势参数(株高)随甘蔗不同生长期的动态变化规律。采用4种经典的经验回归模型(线性、二次多项式、指数、对数),以分段函数形式对不同生长期的甘蔗株高进行反演,建立最佳反演模型。实验结果表明,拟合模型在分蘖期前相关性最高,二次多项式模型拟合效果最优,决定系数R^(2)与均方根误差分别达到了0.882与0.118 cm,对反演效果最好的分蘖期之前的二次函数模型进行验证,结果表明决定系数R^(2)达0.839,平均绝对偏差为7.4%,说明DPRVI反演甘蔗株高是有效的。将DPRVI与其他3种经典的反演参数进行对比,结果表明,DPRVI的性能优于其他3种参数。通过分析可得,DPRVI可以较好地反演甘蔗生长前期的株高变化,反演的株高参数可供农业管理部门参考。

基于1类SVM的高分辨雷达真假目标识别

本文将高分辨雷达目标检测问题等效为真假目标识别问题,并针对现有的高分辨雷达目标检测算法的缺陷,借鉴处理异常值问题的思想,首次将1类SVM引入高分辨雷达目标检测之中,为解决高分辨雷达目标检测问题提供了一条崭新的思路。同时针对现有的1类SVM对数据域描述的不足,结合高分辨雷达目标数据分布的特点,提出了一种聚类式的1类SVM模型,通过对训练的正类样本的聚类分组,用多个小的超球来代替原来的1个大的超球,从而更准确的实现了对数据域的描述。最后针对存在多类真目标的情况,提出了对每一类真目标分别进行处理的方法,以满足后续真目标类型识别的需要。雷达实测数据实验结果表明本文算法是有效的。

无线数据传输技术及其在雷达系统中的应用

结合雷达数据传输的需求,提出了采用CDMA1X网络传输雷达数据,并对基于该网络的雷达数据传输模型、传输流程及性能进行了探讨。通过分析得出基于CDMA1X的雷达情报数据传输是一种机动灵活、安全可靠的数传方式,对偏远雷达应急通信和雷达机动作战有着积极的作用和很高的应用价值。

基于纹理的雷达与多光谱遥感数据小波融合研究

众所周知,多光谱与雷达影像融合具有重要的意义,但雷达影像小尺度的纹理特征在先前的融合方法中却没有被考虑。为了更好地对多光谱与雷达影像进行融合,基于双正交小波变换,提出了一种小尺度纹理影像参与融合的三影像小波融合方法。该方法借鉴多通道滤波及基于亮度调节的平滑滤波(SFIM)融合的原理,首先提取多时相雷达影像的小尺度纹理数据;然后再将该纹理数据、单时相JERS-1SAR数据及TM多光谱数据进行小波融合。分析表明,该方法的融合结果较雷达与多光谱影像小波融合的结果不仅具有更丰富的光谱特征,而且由于继承了雷达影像丰富的小尺度纹理特征,因而具有更高的清晰度。实验证明,该方法可获得较好的融合结果,是一种切实有效的融合法。

基于Sentinel-1A数据的2017年伊拉克哈莱卜杰M_W7.3地震同震形变场分析及断层滑动分布反演

本文首先利用二轨法对欧洲空间局Sentinel-1A雷达卫星影像进行差分干涉处理,获取了覆盖2017年伊拉克哈莱卜杰(Halabjah)MW7.3地震震区的同震形变场,结果表明:哈莱卜杰地震造成的地表形变影响范围约为60 km×70 km,形变场基本沿扎格罗斯主前缘断层展布;形变场的西南盘呈现隆升趋势,最大视线向形变值为88 cm,东北盘呈现下降趋势,最大视线向形变值为37 cm;隆升形变值远大于沉降值,反映出发震断层以逆冲运动为主的特征。然后基于弹性半平面空间矩形位错模型,分别采用多峰值粒子群算法和最速下降法确定了发震断层的几何参数和滑动分布结果。反演结果显示发震断层以逆冲运动为主,兼少量右旋走滑运动,最大滑动量为3.34 m,释放的地震矩为1.68×1020 N·m (MW7.4),与地震学的研究结果一致。

激光雷达扫描技术在1∶500地籍测绘中的应用

传统的1∶500地籍测绘主要采用全站仪或RTK人工测量的方法,成本高、作业效率低。激光雷达扫描技术具有效率高、灵活可靠、精度高等优点,激光雷达扫描为面测量,能够满足传统测量方式难以完成的作业和工期要求。本文结合项目实际,通过激光雷达扫描技术在1∶500地籍测绘的应用研究,建立了完整的技术流程,使用多平台移动激光雷达系统,结合立体测图软件,快速完成地籍图绘制,点云数据满足1∶500地籍测图精度。

基于Sentinel-1时序数据的稻虾田遥感识别

稻渔种养在保障粮食安全、减少环境污染、提高土壤肥力、降低CH4排放方面具有显著的社会、经济和生态效益。准确获取稻鱼田、稻虾田等信息,对服务现代农业数字化管理及提升资源利用效率具有重要意义。以成都平原的典型稻虾田为研究对象,使用2019~2021年Sentinel-1后向散射系数构建时序数据集;分析稻虾田与常规稻田、莲藕田、传统水产养殖等地物后向散射系数的时序特征;通过随机森林分类器提取稻虾田、常规稻田、藕田等信息,结果显示:①稻虾田年内后向散射系数具有典型的时序变化特征,其系数变化范围、曲线波峰明显区别于常规稻田、藕田。②随机森林分类的总体精度、Kappa系数分别为:94.32%和0.91,表明Sentinel-1时序数据可准确识别稻虾种养,能将稻田和藕田等地物进行区分,是多云雾地区稻渔遥感监测的理想数据源。该研究结果可为多云雾地区稻渔种养的遥感识别提供参考。

基于数据融合的浅层地下水提取技术研究

为提高浅层地下水遥感探测的准确性和效率,开辟遥感找水新思路,首次将空间分辨率为30 m的Landsat-7ETM多光谱数据和空间分辨率为150 m(Wide Swath模式)的Envisat-1 ASAR先进合成孔径雷达数据进行了融合,并利用基于主成分变换(PCA)和小波变换(WT)的融合算法成功地找到了浅层地下水信息异常带。通过实地调查和物探、钻探验证,I、II、III级找水靶区的富水性情况与预测结果基本一致,并在上述靶区找到了丰富的浅层地下水,证实了该方法的可行性和实用性,可为今后地下水快速勘察提供新的技术手段。

基于激光雷达信息的履带式自动割草机障碍物检测

针对果园土壤生草制管理中所面临的割草任务重、劳动强度大等问题,设计一种基于二维激光雷达信息的履带式自动割草机障碍物检测方法。采用RPLIDAR A1进行障碍物扫描检测,由Matlab编程完成数据处理。将采集到的数据转换为直角坐标系下的x、y坐标,运用最小二乘滤波对数据进行去噪处理,采用k-means聚类算法对扫描数据进行聚类分析,得到障碍物的基本轮廓信息,最后经拟合得到较为密集的障碍物边缘离散点。试验结果中激光雷达扫描得到的角度和距离数据与现场实地测量数据之间最大误差为3.2%,达到了障碍物检测的目的,表明基于激光雷达信息的障碍物检测方法是合理可行的。

基于多时相SAR对农作物种植区信息的提取研究

针对我国农作物种类种植区域难以精细化统计,区域性农作物产量难以精准估计的问题,提出了基于多时相SAR,利用雷达影像,根据不同植被的后相散射机制不同的原理,并利用监督分类的方法对农作物种植区域进行高效精准划分,以此来估算农作物种植面积。以黑龙江省东部区域的某一水稻种植区域为例,根据获取的该区域的ENVISAT-1雷达影像进行时序性分析,并根据水稻生长周期的反射机制进行监督分类,获取了该区域的水稻种植面积,并通过与此地的实地调查面积比对分析,验证了此估算方法的可靠性,为此区域的水稻估产及管理提供了精准依据。

基于CDMA1X的无线数据技术在雷达系统中的应用

CDMA1X无线数据技术具有速度快、费用低、动态分配IP地址等优点。结合CDMA1X优势,应用于雷达系统。分析了雷达系统无线数据技术中的认证与加密机制,以及在网络组建与信号传送中所体现的集合优势;利用CDMA1X"IP地址公共网络连接"作为优选的接入模式,阐述其实现流程。多项技术的融合提升了覆盖范围、通信质量和传输数量,应用价值得以彰显。

城市地表形变的双极化Sentinel‑1数据极化时序InSAR技术监测

利用双极化Sentinel⁃1数据有望得到较单极化数据更好的城市地表形变监测结果。以典型受地表沉降灾害影响的两座超大城市(墨西哥的墨西哥城和中国北京市)为研究区,分别基于长时序单、双极化Senti⁃nel⁃1数据,利用时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术和极化时序InSAR技术对两城市近年地表形变进行监测研究。结果表明,利用双极化Sentinel⁃1数据对干涉图进行极化优化后,干涉图相位质量得到提升,高质量像元比例明显增加。使用双极化数据后,形变监测点密度有显著提升,相比于单极化数据结果,墨西哥城和北京市监测点密度分别提升88%和50%;更高的监测点密度使部分区域双极化数据反演地表形变的准确性更高。与单极化Sentinel⁃1数据相比,利用双极化Sentinel⁃1数据进行城市地表形变监测可得到监测点密度更高、可靠性更好的结果。

SENTINEL-1 TOOLBOX软件在InSAR数据处理中的应用

在介绍SENTINEL-1 TOOLBOX（S1TBX）软件的主要功能和特点的基础上,对采用该软件进行InSAR（interferometic synthetic aperture radar）数据处理的具体流程及相关原理进行了详细说明。以意大利西西里岛的埃特纳（Etna）火山地区的两景ERS-1/2影像为例,验证了S1TBX软件在InSAR数据处理中的可行性。

一种利用哨兵1号数据提取南极接地线方法

针对因IW工作模式数据在南极地区覆盖不全面导致对南极接地线的全面提取造成影响的问题,提出利用双差干涉测量提取接地线的基本原理,分别利用工作模式为IW和EW的Sentinel-1雷达卫星数据,对东南极毛德皇后地沿岸冰川接地线进行提取,将提取结果分别与MEa-SUREs接地线产品进行对比,同时再将这两种模式下的提取结果进行对比分析。结果表明,双差干涉测量可以去除冰流相位的影响,使用EW工作模式的Sentinel-1数据进行南极接地线提取可以忽略其地面分辨率较低这一缺陷,同时,这一模式的Sentinel-1数据在幅宽、南极覆盖范围等方面更具优势。因此,综合利用IW和EW工作模式的Sentinel-1数据,对南极接地线的全面、高效、长期动态监测具有重要意义。

D-InSAR技术在矿区沉陷监测中的应用

D-InSAR技术作为20世纪90年代发展起来的新型空间对地观测技术,凭借着全天候、全天时、高分辨率和连续空间覆盖的特点到了广泛的应用。本文以内蒙古营盘壕煤矿为研究区,利用Sentinel-1A数据,通过二轨差分干涉测量方法得到该矿区的沉降数据。通过对沉降数据进行各种GIS分析获取工作面上方的地表沉降信息,并将D-InSAR沉降数据与GPS沉降数据进行精度验证,证明了D-InSAR技术在矿区地面沉降监测的可行性。