GF-2 PMS2与ZY-3 MUX多光谱传感器数据的交互对比

近年来随着我国新型国产高分影像的相继问世以及相关应用的逐步展开,不少研究涉及了不同国产高分影像多光谱数据之间的交互对比,但两种国产分辨率最高的GF-2PMS2与ZY-3MUX传感器多光谱数据之间的对比仍未见报道。为了使这两种国产主力高分辨率传感器的多光谱数据能够在实际应用中相互补充使用,发挥更大的作用,基于它们的3对同日过空影像,采用两种方法对其进行交互对比。第一种方法是对整个试验区采用逐像元光谱比较法进行对比,第二种是采用样区光谱均值比较法进行对比,即在试验影像上选择一系列的样区,然后以各样区的均值进行对比。通过对两种传感器同步影像对的表观反射率进行回归分析,获得各对应波段的回归散点图,查明它们之间的定量关系,并据此提出相互转换的关系方程。研究结果表明,两种对比方法得出的结果相一致,但使用样区光谱均值比较法进行交互对比的结果的准确性更高。GF-2PMS2与ZY-3 MUX各对应波段具有很强的相关性,其线性回归方程的决定系数(R2)都大于0.9,但其值在蓝绿波段较高,在红光和近红外波段有所下降,表明两种传感器的表观反射率在蓝绿波段的一致性好于红光和近红外波段。总体上看,GF-2PMS2的信号强于ZY-3MUX,二者的信号差异在蓝、绿光波段较大,在红光和近红外波段较小,但却明显受到地物类型的影响。对于以裸土为主的影像,两种传感器之间的差异随着波长的增大而逐渐减小,而对于以植被为主的影像,二者之间的差异却随着波长的增大而逐渐增大。将纯植被与纯裸土的样区单独提取出来做进一步分析,结果表明,两种传感器的信号差异程度在红光波段主要受裸土影响,而在近红外波段则主要是受植被影响,且植被长势越旺盛,两种传感器的表观反射率差异越大。通过研究获得了两种传感器多光谱波段数据之间的相互转换方程,并对其进行验证,结果表明:经过转换后的GF-2PMS2数据与ZY-3MUX数据之间的差异大大减小,各波段均方根误差的均值降幅可达64.79%,平均相对偏差率也有明显的降低。这表明,所查明的两种传感器的定量关系是有效的,其对应波段的转换方程可以用于两种传感器数据的相互转换,经转换后的数据更有利于这两种传感器数据的协同使用。分析两种传感器数据的差异原因表明:二者数据的差异主要是由于它们的光谱响应函数的差异和空间分辨率的差异引起的。ZY-3 MUX的光谱响应函数曲线相对平缓,没有明显的起伏波动,而GF-2PMS2则较不稳定,在四个波段呈现出程度不同的起伏变化,从而影响了二者表观反射率信号的一致性;而GF-2PMS2具有的4m空间分辨率明显高于ZY-3MUX的6m空间分辨率,因此更容易捕捉到细小地物的光谱信息,这也使得二者信号出现不一致。

GF-1 PMS2与GF-2 PMS2传感器数据的交互对比

GF-1 PMS2和GF-2 PMS2作为同系列卫星,在许多方面都有相似之处,对二者定量关系的研究有助于它们之间影像数据的互为补充使用。基于3对同日过空的GF-1 PMS2和GF-2 PMS2影像对,采用基于全试验区的光谱比较法与基于样区的均值比较法对两者的影像数据进行交互对比。结果表明:GF-2 PMS2的表观反射率总体大于GF-1 PMS2,但二者的差异在各波段的表现不尽相同。在蓝、绿光波段二者差异较大,在红光和近红外波段差异较小,这种差异明显受土地覆盖类型的影响。提出了两种传感器各波段数据的对应转换方程,并验证了方程的有效性。证明所求转换方程具有较高精度,能够明显降低二者影像数据之间的差距,可作为二者数据替代使用的转换方程。