HJ-1星水稻生育期长势动态监测研究

利用环境减灾卫星(HJ星)CCD多光谱数据提取水稻种植面积,采用全区、样方2种尺度对水稻生育期间遥感植被指数进行动态监测,分析监测区水稻长势分布状况。利用2009—2011年3年水稻监测结果,结合农情资料,分析水稻生育期NDVI变化规律,为建立水稻生育期定量遥感监测模型奠定基础。

HJ-1星多光谱影像火烧迹地信息提取研究--以百色市为例

为识别火烧迹地等地类,以广西百色市为研究区,采用HJ-1星多光谱影像数据近红外波段光谱值、林火发生前后两时相各自NDVI值以及NDVI变化值,基于先验知识和统计分析构建决策树分类模型,通过与传统最大似然分类提取结果的比较分析,表明基于多特征的决策树模型能够有效地对HJ-1星多光谱遥感数据进行火烧迹地等地类提取,在研究区并具有良好的推广性。

HJ-1星上思县甘蔗工艺成熟期长势多年对比监测

以广西上思县为研究区,利用环境减灾卫星HJ-1遥感数据提取甘蔗种植面积,采用归一化植被指数模型NDVI对单一时相甘蔗长势进行监测,构建NDVI偏差分级模型对甘蔗工艺成熟期长势进行多年对比监测。结果表明:1利用NDVI均值和偏差2个分析指标,可定性分析监测区内甘蔗长势状况。除2011年甘蔗总体长势差于常年外,2009、2010、2012年甘蔗总体长势好于常年。2利用NDVI偏差分级模型可对监测区甘蔗长势进行定量评价。2012年上思县甘蔗长势最好,长势好、差所占面积比例分别为96.87%、3.13%;2011年甘蔗长势最差,长势好、差比例分别为99.57%、0.43%。

基于HJ-1星CCD数据的溢油遥感特性分析与信息提取

基于HJ-1星CCD多光谱数据,以2010年美国墨西哥湾深海油井溢油污染海域为研究区,对溢油迁移转化过程进行分析,认为油水混合物是该次事故的主要污染类型之一.研究HJ-1星CCD数据多种目标的影像特征与光谱响应特征,指出油水混合物能明显改变海水对入射光的后向散射性能,可以被有效地识别与判定.利用决策树分类方法能有效地提取墨西哥湾溢油污染中的油水混合物;对误判信息进行分块合并处理后,可进一步提高油水混合物的提取精度.研究表明,HJ-1星CCD多光谱数据能有效提取海洋溢油污染信息,具备了开展海洋溢油污染遥感监测的能力.

基于非负矩阵分解和支持向量机的墨西哥湾溢油HJ-1星遥感图像分类

为提高国产自主卫星在海洋溢油监测中的精度,提出一种基于非负矩阵分解和支持向量机的环境减灾星(HJ-1)海洋溢油遥感图像分类算法。针对HJ-1星遥感图像,首先利用非负矩阵分解算法进行图像特征提取,相对图像光谱和纹理等图像基本特征,构造具有针对性的溢油图像局部化非负特征,更符合遥感图像特征所对应的物理意义。进而在新特征的基础上,采用支持向量机实现遥感图像分类,解决小样本训练问题。通过墨西哥湾溢油遥感图像仿真实验比较,证明该方法在HJ-1星溢油图像分类中的有效性。

HJ-1A/1B星CCD传感器数据在黄东海浒苔监测中的应用

基于浒苔光谱特性和归一化植被指数,利用HJ-1A/1B星CCD传感器数据对黄东海浒苔进行监测。监测结果表明HJ-1A/1B星CCD传感器,可以提供比MODIS更多的精细信息,如提供重点海域的浒苔分布范围、覆盖范围、变化状况等信息。

基于KPCA和FCM的HJ-1A星遥感数据分类

为提高对环境与灾害监测预报小卫星1A(HJ-1A)星遥感数据分类的精度,首先将HJ-1A星HSI高光谱数据和CCD多光谱数据进行GS(Gram-Schmidt)融合,然后利用主成分分析法(principal component analysis,PCA)和核主成分分析法(kernel PCA,KPCA)分别对融合后的高光谱图像进行降维处理。KPCA降维时采用高斯、线性和多项式3种核函数,根据特征提取效果评价结果,选择累积贡献率较大的多项式核函数。最后,分别对融合后的高光谱图像、PCA主成分图像和基于多项式核函数的KPCA主成分图像进行模糊C均值分类。实验结果表明,KPCA对融合后高光谱图像的特征提取得到了较好的效果,同时提高了分类精度和效率。

基于去相关拉伸光谱增强的HJ-1影像水体信息提取方法研究

当今人类面临着一系列全球性问题,自然灾害是其中之一,而做好防灾减灾工作的重要前提就是做好对灾害的监测。本文利用HJ-1星2009年台风"莫拉克"前后多时相影像,首先进行辐射定标和影像配准,然后进行去相关拉伸(decorrelation stretch,DS)光谱增强,再采用最大似然分类法(Maximum likelihoodclassification)进行分类,提取水体信息,监测台风暴雨引起的水体变化情况。结果表明,DS光谱增强之后,各波段的相关性大幅减小,各种地物在影像上的光谱差异增大,有利于最大似然法分类时各地物的识别,各个时相总体分类精度高于96.0%,Kappa系数也大于0.94,比未进行DS光谱增强的分类精度高;最终提取出各时相水体信息,通过比较不同时相的水库水面面积,可以为合理地调度泄洪,保证水库下游的安全提供决策依据。

“莫拉克”台风引起的滑坡泥石流灾害HJ-1图像遥感监测研究

利用HJ-1星2009年"莫拉克"台风前后获取的2个时相图像,通过去相关拉伸(Decorrelation Stretch)、光谱信息增强和最大似然法分类提取滑坡、泥石流区域,并结合TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星降雨量数据和DEM(Digital Elevation Model)资料,分析该台风降水导致的滑坡、泥石流情况。结果表明,HJ-1星能有效地监测滑坡、泥石流灾害。基于去相关拉伸光谱信息增强的最大似然法分类能得到较好的分类结果。"莫拉克"台风带来的暴雨所引起的山体滑坡和泥石流导致植被和居民点变为裸地,分类图和3D模拟图上都体现了这种变化。

基于动态阈值的HJ-1B图像云检测算法研究

针对环境与灾害监测预报小卫星星座1B星(HJ-1B)的传感器波段特征,通过对云检测阈值的年度波动性分析,提出了一种基于波谱标准差异常的"动态阈值云检测算法"。该算法的实现主要是采用图像配准、波段运算、线性回归和误差分析等方法,获取云异常区域,进而剔除图像中的云像元。研究结果表明,该算法可以很好地检测出不同时相、不同类型下垫面上空的云像元,为有效利用HJ-1B数据并提高其图像分类精度发挥作用。

环境一号C星构架反射器展开驱动部件优化设计

该文针对环境一号C星构架反射器展开驱动部件易出现疲劳、破坏等问题,开展了面向可靠性的驱动部件优化设计。基于驱动部件失效模式及其影响分析(FMEA),获得导致部件失效的主要失效形式为关键弹簧零件(扭簧和涡卷弹簧)的应力松弛和冲击破坏失效。对失效模式下扭簧和涡卷弹簧原型进行了特性测试、可靠度分析,提出可行的可靠性增长措施,并进行优化设计。对比优化前后的弹簧可见,优化可靠且有效。研究对该类可展开天线反射器的设计分析具有重要的参考价值。

基于多时相环境星数据的甘蔗收割过程遥感监测

广西是中国最大的蔗糖产地,种蔗面积和蔗糖产量均占全国的约60%。及时、准确地监测广西甘蔗种植和收割信息,对于甘蔗生产具有重要的意义。该文采用多时相HJ-1A、B星CCD图像开展广西扶绥县甘蔗种植和收割信息提取及面积估算示范研究。选取从2009年11月5日到2010年2月19日共四个时相CCD图像,逐时相提取甘蔗信息,通过叠加运算,得到相邻两个时相期间甘蔗收割范围和收割面积,完成对2009/2010榨季甘蔗种植和收割情况的遥感监测。研究表明,1)在适当的时相下,HJ-1A、B星CCD图像的空间分辨率,波段设置和辐射分辨率,能够满足县域及以上区域尺度下地物复杂地区进行大宗农作物种植信息提取和面积估算的应用需求;2)多时相HJ-1A、B星CCD图像能够监测甘蔗收割过程,可以满足时相要求较高的农业资源调查统计遥感应用的要求。

环境与灾害监测预报小卫星数据应用评价

以环境与灾害监测预报小卫星(HJ-1A/B)和TM的CCD数据,从波段配准、空间分辨力、非监督分类、数理统计分析和地统计分析等方面与TM数据比对,对HJ-1A/B星数据质量进行评价。结果认为,HJ-1A/B CCD数据整体数据质量较好,在今后的宏观区域环境监测、灾害监测预报中将会发挥重要作用。

基于HJ-1B卫星遥感数据的水稻识别技术研究

为快速、准确地在遥感图像上识别水稻作物的信息,满足县级尺度水稻遥感监测的需要,以野外实地调查资料、1∶5万地形图数据为辅助,通过光谱分析法,分析研究HJ-1B星CCD数据的水稻作物的光谱反射特性,建立水稻作物遥感信息识别模型。采用决策树分类方法提取水稻作物信息,并将该技术方法应用于广西宾阳县水稻作物信息提取研究。采用实测样地数据,利用混淆矩阵进行精度评价验证,总精度为94.9%,Kappa系数为0.8533。研究表明,该水稻作物的识别技术,可以为了解我国水稻种植情况,进行水稻长势监测和产量估测提供技术参考。

基于模糊集理论的单时相跨区域森林过火区遥感制图

针对利用卫星数据进行森林火烧迹地监测中的最优指数选择和阈值设定等问题,基于模糊集理论和模糊分类方法,综合利用同步获取的环境小卫星B星(HJ-1B)CCD数据和经过重采样的IRS数据构建的光谱指数,采用模糊有序加权平均(ordered weighting averaging,OWA)算子自适应方法对光谱指数进行聚合,增强过火区信息;加入热通道生成过火区负面信息,对过火区正面信息进行修正,以降低误判;将修正过的过火区正面信息进行区域生长,形成过火区边界。利用黑龙江逊克县和俄罗斯斯科沃罗季诺的火烧迹地对上述方法进行验证的结果表明,火烧迹地的制图精度超过85%,应用效果较好,能够满足森林过火区遥感制图的快速、跨区域适用性和精度要求。

一种应用大津法的自适应阈值水体提取方法

针对基于单一阈值的大范围水体提取同时存在着漏提与误提的局限性,提出了基于大津法的局部范围阈值自适应确定的方法。通过分析水体与其背景地物的光谱特征,发现归一化水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)直方图呈现明显的双峰分布,对NDWI使用大津法可以较准确地自动计算出水体与非水体的阈值。在初始阈值提取的水体信息的基础上,通过窗体提取局部范围的水体及其背景并进行局部自适应阈值的计算,实现自适应阈值水体信息的提取。使用环境小卫星影像对闽江流域进行水体提取实验,结果表明该方法可实现大范围水体快速提取,提取精度为95.25%,较全局统一阈值提取精度提高5.25%,并能在一定程度上消除地形阴影与建筑物等的影响,对细小水体的提取精度有所提高。

环境一号B星热红外波段单通道算法温度反演

文中在考虑环境一号B星(HJ-1B)热红外波段(infrared scanner,IRS4)光谱响应函数和有效波长的基础上,通过MODTRAN4模型模拟,对Jimenez-Munoz和Sobrino(JM&S)单通道算法中的大气函数进行改进,重新计算得到了适合HJ-1B星IRS4地表温度(land surface temperature,LST)反演的3个大气函数公式,并反演了福州地区的地表温度.采用基于星上辐亮度法对反演的地表温度进行精度评价,并将反演的地表温度与JM&S算法、段四波等修正的JM&S算法反演的地表温度进行对比分析.结果表明:使用文中改进后的大气参数对HJ-1B星IRS4进行地表温度反演,可取得较好结果.

环境一号B星红外多光谱相机综合辐射定标

环境一号B星红外多光谱相机(简称HJ-1B星IRS)在轨运行过程中受各种因素的影响,其探测性能不断发生衰减,绝对辐射定标可有效地改善遥感器辐射特性的测量精度,从而提高遥感数据辐射质量.文中针对HJ-1B星IRS星上定标系统特点,利用2010年8月地面同步试验数据对IRS热红外通道进行综合辐射定标,修正了原始定标系数,并进行定标系数的真实性检验.结果表明借助地面试验数据进行的综合辐射定标弥补了星上定标系统的不足,获得的定标系数准确可靠,可满足遥感数据定量化应用的需要.