基于GF-4 PMS的高时空分辨率遥感数据融合分析

探讨基于GF-4 PMS的高时空分辨率数据融合,对改善遥感数据时空融合效果、提高融合精度以及国产高分辨率卫星数据的广泛、有效应用具有重要意义。该文基于GF-4 PMS数据,利用目前广泛应用的3种时空融合模型(STARFM、ESTARFM、FSDAF),选择不同地表复杂程度的区域进行高时空分辨率GF-1 WFV、Landsat OLI数据融合实验与对比分析。结果表明:1)相对于MODIS数据,基于GF-4数据融合的高时空分辨率影像(GF-1 WFV、Landsat OLI)在空间细节、光谱特征方面更接近真实影像,融合效果与精度更好;2)基于GF-4数据的时空融合结果对不同模型的差异性不敏感,在实际应用中,应用GF-4数据的时空融合可尽量选择简洁的融合模型。研究成果可为GF-4 PMS数据的时空融合应用及像元空间尺度差异对时空融合的影响研究等提供参考。

基于MODIS的GF-4/PMS遥感器交叉定标——以巴丹吉林沙漠为参考目标

高分四号(GF-4)是中国首颗高分辨率静止轨道光学遥感卫星,搭载了一台可见/中波红外凝视相机,由于缺少星上定标系统导致无法提供高频次的星上辐射定标系数。为了更好的实现GF-4/PMS传感器辐射性能监测和数据定量化应用,本文选择了巴丹吉林沙漠南端均匀沙地,利用MODIS作为参考传感器对GF-4/PMS可见近红外波段进行交叉定标。为尽量减少地表不均匀性造成的交叉定标误差,使用较高分辨率的影像(Landsat 8/OLI)搜索巴丹吉林沙漠地区的均匀区域,确定为交叉定标试验区。为进一步减少遥感器成像角度和大气变化的影响,进行了MODIS成像角与GF-4成像角角度差约束(小于20°)、成像时刻约束(小于2 h)、云和成像质量问题,共选择2016年—2018年有效图像对13组,通过利用MODTRAN模拟计算二者光谱匹配因子进而实现交叉定标系数计算。结果表明:(1)本文计算的辐射定标系数在朗伯体假定和Ross-Li模型假定情况下具有较高一致性,忽略BRDF效应情况造成的计算误差在0.8%—4%,定标结果的不确定度在7.4%以内;(2)2016年至2018年GF-4/PMS遥感器辐射性能呈现缓慢下降特征,年衰减率小于1%。本文的方法可以有效地提高GF-4/PMS的辐射定标频率和定标精度,实现对GF-4/PMS传感器整个生命周期的辐射性能监测。

利用GF-4 PMS数据反演城市地区气溶胶光学厚度

高分四号是我国发射的第一颗地球同步轨道卫星,具有较高的空间分辨率及快速重复成像能力,在城市大气环境的高动态监测方面拥有较大的应用潜力。针对城市地区地表反射率高、地表类型复杂,传统的单一算法较难实现大气气溶胶光学厚度有效反演等问题,以北京市为研究区,使用了一种暗目标法和地表反射率数据库相结合的方法,分别对2017年5月25日和10月5日两个时相的气溶胶光学厚度进行了估算。结果表明,该方法能够有效实现城市暗目标区和亮目标区的气溶胶反演,且与MODIS标准陆地气溶胶产品及AERONET站点地面观测数值较为一致,相关系数超过了 0.9。