双通道算法与MODIS算法反演中国近海气溶胶光学特性的对比研究

利用双通道和I MAPP气溶胶反演算法处理TERRA/MODIS L1B数据得出中国近海气溶胶的光学厚度,与AERONET太阳光度计的反演结果作对比分析,验证了反演方法的可行性。同时,对各海域的反演结果及表征粒子谱宽度的A°ngstr m指数(α)的变化情况进行了分析,结果表明:在东海和日本以南等广阔海域,两种反演算法的结果同AERONET太阳光度计的观测结果基本一致,相关性较好;在渤海和黄海近海岸一带两者气溶胶光学厚度的反演值均偏高,其原因主要是由这些海域的二类水体的影响导致的。探讨分析了这些海域的水域特征及光学特性,为研究发展适合中国近海气溶胶特性的反演算法提供了依据。

改进暗通道原理下视觉图像光晕消除算法

在光晕区域附近进行光晕消除操作可能会降低图像的对比度、清晰度和细节。因此,需要开发有效的方法来恢复和增强光晕消除后的图像细节,以确保整体图像质量的提高,为此设计一种改进暗通道原理下视觉图像光晕消除算法。建立大气散射模型深度分析光晕产生条件,根据图像中的像素强度值计算成像环境中的透射率,按照大气光照的散射系数建立光照条件研究模型。在较高的像素颜色通道条件下,根据图像中高亮度和强反射部分搭建无光晕图像亮通道定义,聚类图像亮通道特征,利用快速双边滤波器细化透射率,建立光晕图像的成像模型。在改进暗通道原理的过程中通过调整多个计算参数,包括改变权重函数,设置光晕消除的恢复指令,完成对视觉图像的光晕消除处理。经过实验分析可以证明,所提方法具备良好的光晕消除性能,光晕消除效果较好。

基于MODIS影像和单通道算法的阿拉善盟地表温度空间分布研究

地表温度是气象、水文、生态等研究中一个重要参数。利用MODIS影像的第32波段,采用单通道算法对内蒙古阿拉善盟地表温度进行了反演;并与地面实际状况进行了对照分析。分析表明,该方法获得的地表温度比较符合阿拉善盟实际地表状况,地表温度结果可用于其他相关研究。

基于Landsat 8和MODIS Terra卫星数据的多种单通道反演算法对比

以阜阳市颍州区、颍泉区和颍东区三区为研究区,利用Landsat 8卫星遥感数据与MODIS Terra卫星产品数据,对大气校正法、Qin_SC、J&M_SC10和TIRS10_SC等4种单窗反演算法进行对比研究,并以阜阳市三区的22个自动气象站温度数据为基准进行反演精度的验证。结果表明,大气校正法和J&M_SC10算法反演误差相对较少,精度较为接近,平均绝对误差分别为0.95℃和0.94℃;Qin_SC和TIRS10_SC算法反演误差较大,平均绝对误差大于2℃。在一定的误差要求下,大气校正法和J&M_SC10算法均可以运用于阜阳市地区的LST反演。

基于改进蚁群算法和共用航段的搜索救援通道规划

针对战斗搜救任务场景中,空中搜索救援等待区至跳伞区之间的往返路径规划问题,提出一种基于改进蚁群算法和共用航段的搜索救援通道规划方法。首先,针对基本蚁群算法易出现局部极值及收敛速度慢等缺点,对启发函数、状态转移策略、信息素更新策略进行了改进。然后,针对单起点多目标点的路径规划问题,提出了设置分航点以生成共用航段的搜索救援通道规划方法,并以总路径长度表征任务准备负荷量与分别规划航路进行对比。实验结果表明,在本文测试环境下,改进蚁群算法规划的路径长度分别缩减15.4%和14.2%,搜索救援通道的任务准备负荷量减少25.4%。所提出的搜索救援通道规划方法有一定的理论和应用价值。

针对MODIS影像的劈窗算法研究

在分析热红外遥感和现有的劈窗算法的理论基础上,针对MODIS数据对劈窗算法进行了推导。通过对热辐射强度和温度之间的关系计算,对Planck函数进行了线性简化,同时分析了MODIS的波段设置特点。MODIS的近红外波段适宜于反演大气水汽含量,而大气透过率主要从MODIS的近红外波段数据反演得到大气水汽含量,并进而根据水汽含量与大气透过率的关系来进行估算。通过MODIS的可见光波段、近红外和中红外波段数据,完全可以获得地表温度反演所需要的基本参数,从而形成了针对MODIS数据的地表温度反演的劈窗算法。最后以环渤海地区为实验区,对本文提出的方法进行了实际应用分析。

MODIS逐日积雪产品去云算法研究

由于积雪和云的反射特性,使用光学遥感监测积雪受到天气的严重干扰,对研究区云量的分析表明,无论是MOD10A1还是MYD10A1,云都是影响该产品对研究区积雪进行实时监测的最大影响因素.综合不同去云方法,利用MODIS逐日积雪产品和被动微波数据AMSR-E雪水当量产品,生成了MODIS逐日无云积雪图像,并利用研究区85个地面气象观测台站提供的雪深数据对合成的单日无云积雪产品进行验证.结果表明:当积雪深度>3cm时,新产品的积雪分类精度达到91.7%,该产品对实时监测青藏高原积雪动态变化具有重要的使用价值.

MODIS数据反演地表温度劈窗算法比较

利用劈窗算法反演地表温度最早主要应用于NOAA-AVHRR数据,随着MODIS传感器的升空,其数据正在得到越来越广泛的应用.由于MODIS传感器自身具有水汽观测能力,可以为劈窗算法提供实时的水汽含量以及大气透过率等参数,更加方便了劈窗算法的应用.本文选用了Becker(1987),Sobrino(1991)以及覃志豪(2005)3种劈窗算法,应用MODIS 1B数据进行地表温度的反演,并利用MODTRAN进行算法精度检验,结果表明Becker算法在不同水汽含量以及地表温度情况下,都保持了较高的精度,适用性较广.同时选取了冬季和夏季两景MODIS图像,将反演结果与NASA的地表温度产品进行比较,结果表明Becker算法更接近标准产品值.综合这2种比较方法,认为Becker算法较其他2种算法更有优势.

利用MODIS的多通道信息估计中纬度降雨

基于同一Aqua卫星上的中分辨率成像光谱仪MODIS的多通道数据和被动微波辐射计AMSR-E的微波数据,文中研究了由MODIS的热红外亮温TB11μm和可见光通道反射率R0.65μm估计中纬度降雨的方法。首先利用MODIS的R0.65μm>0.8和TB11μm<270 K检测降雨云,并利用一个非线性函数估计雨强。同时,利用AMSR-E微波降雨产品对MODIS降雨估计进行了验证,发现降雨范围和雨强基本一致,在2°格点上相关系数的平方达到0.82,这启示MODIS降雨估计可以达到与被动微波降雨估计相近的精度。与自动雨量站观测数据的检验也取得较好的效果。

基于MODIS的青藏高原逐日无云积雪产品算法

青藏高原积雪对高亚洲地区水和能量循环起着重要的反馈和调节作用,其变化影响着融雪性河流流量,对下游水资源和经济活动具有重要影响。中分辨率成像光谱仪(MODIS)具有较高的时空分辨率,被广泛应用于积雪遥感动态监测,然而光学遥感积雪受云层影响严重,且青藏高原地区水汽分布不均,局地对流活跃,积雪的赋存时间变化快,这给高原地区逐日积雪监测及其气候学制图带来挑战。在考虑青藏高原地形和积雪分布特征情况下,结合现有的云覆盖下积雪判别算法,采用8个不同方法的组合,逐步实现MODIS逐日无云积雪算法。选取2009年10月1日-2011年4月30日两个积雪季为研究期,并采用145个地面台站观测雪深数据对去云算法各步骤过程开展精度验证,结果表明:当积雪深度>3 cm时,逐日无云积雪产品总分类精度达到96.6%,积雪分类精度达83%,积雪判对概率(召回率)达到89.0%,算法可实现青藏高原地区逐日无云积雪动态监测和积雪覆盖气候学数据重建,对高亚洲地区的水、生态和灾害等全球环境变化影响研究具有重要的意义。

用MODIS影像和劈窗算法反演山东半岛的地表温度

简要介绍了劈窗算法,并对Planck方程进行了线性简化,从而简化了劈窗算法的方程计算.针对MODIS的波段设置特点,先用近红外波段反演大气水汽含量,然后根据LOWTRAN模拟大气水汽含量与透过率的关系,这样可以根据反演得到的水汽计算31和32波段的透过率.最后运用劈窗算法反演山东半岛地区的地表温度(LST),结果比较合理.

基于MODIS影像数据的劈窗算法研究及其参数确定

劈窗算法是目前由热红外遥感数据获取陆面温度的主要方法。在介绍劈窗算法的一般表现形式的基础上,我们推导出适合于MODIS影像数据的劈窗算法。大气透过率和地表比辐射率是求解地表温度的两个关键参数。由于MODIS图像分辨率较低,MODIS像元主要由水面、植被和裸土3种地物类型构成,故可依据这3种地物的构成比例确定地表比辐射率。从遥感影像上反演大气的水汽含量,再根据大气水汽含量与大气透过率的关系计算出大气透过率。最后将文中推导的劈窗算法用于江苏省地表温度的反演。反演出来的地表温度图显示出明显的地表温度空间差异、城市热岛效应和不同的地物类型。

基于GPS数据的MODIS近红外水汽改进反演算法研究

以高精度的GPS PWV为标准水汽值,研究建立MODIS近红外水汽改进反演算法以提高反演精度。对美国Kansas州和Oklahoma州2009年4-9月17期的MODIS近红外水汽反演值和对应的SuomiNet网GPS大气可降水量进行对比研究,发现Kaufman和Gao Bo-Cai算法反演的MODIS PWV与GPS PWV的时空变化趋势基本一致,但MODIS PWV系统性地偏低于GPS PWV,存在较大的反演误差。基于GPS PWV与Kaufman和Gao Bo-Cai算法水汽反演值间的线性回归关系、GPS PWV与MODIS近红外第19波段的二通道比值透射率间的关系对MODIS近红外二通道比值法进行了改进,并利用研究区数据进行验证,结果表明所建改进算法可大幅提高MODIS PWV的反演精度。

MODIS数据自适应火点检测的改进算法

在MODIS火点检测算法基础上提出一种自适应火点检测的改进算法,并对改进算法进行的构建详细描述。改进的算法按照直方图统计来选择进行非火点排除的中红外通道亮温阂值,利用背景像素相对增温法判断疑似火点,提高了火点的识别能力。另外改进算法对云覆盖下的火点也有一定的识别能力。选择中国小火点发生频繁的广东地区进行改进算法的检验,结果表明火点检测效果理想。

MODIS林火识别算法的验证分析

利用中国境内9起森林火灾事件对MODIS火点识别的理论算法进行验证分析,结果表明:MODIS火点识别的理论算法在中国境内是基本通用的,但受地域和季节变化的影响,应用时可能会遗漏个别低温闷烧的热点;利用火点亮温偏离统计均值标准差的关系来确定阈值,可以避免火点的遗漏;林火点在CH21和CH22上的值比较接近,一般有CH21-CH22<20K,而噪声点在两个波段上的亮温差异比较大。根据以上知识,提出了改进MODIS林火热点识别算法的建议。

基于遗传算法综合Terra/Aqua MODIS热红外数据反演地表组分温度

混合像元组分温度相对来说更有应用价值,而多角度热红外遥感的发展推动了混合像元组分温度反演基础和方法的发展.根据前期数值模拟得到Terra和Aqua卫星上的MODIS测量可以认为是同一卫星在两个不同观测时间和观测角度上的测量,综合利用Terra和Aqua卫星上的MODIS数据反演混合像元内土壤和植被组分温度.根据混合像元热红外辐射模型,利用遗传算法,分别模拟Terra卫星MODIS的32和33通道,以及Terra和Aqua卫星上MODIS的32通道辐射反演了河北怀来试验区范围内植被覆盖率、土壤组分温度和比辐射率、植被组分温度和比辐射率等表面参数.通过与实测数据进行比较,综合利用上午Terra和下午Aqua卫星32通道数据反演的上午植被组分温度与地面同步测量温度偏差在1℃内,而利用上午Terra卫星32和33通道数据反演的上午植被组分温度与地面同步测量值偏差在1.4℃内.尽管利用双星数据反演的组分温度精度相对较高,但针对同一个像元,两个方案反演的结果有一定偏差.

基于MODTRAN模式的MODIS水汽通道光谱特征与海上能见度相关特性分析

海上能见度是重要的海洋环境信息,为了能够深入有效的开展海上能见度卫星反演方法研究,本文利用MODTRAN辐射传输模式模拟不同能见度等级下的MODIS水汽通道辐射值,进行不同能见度等级条件下MODIS水汽通道的光谱特征及其与能见度的相关特性分析研究,初步得出水汽通道光谱特征与海上能见度的相关性。

用MODIS影像和单窗算法反演环渤海地区的地表温度

在对地观测卫星MODIS的16个热红外波段中,其中有5个波段是针对地表温度来设计的,其中第31(10.78～11.28μm)和32(11.77～12.27μm)与TM的第6波段区间基本相同。运用单窗算法分别对这2个波段建立方程,然后通过对布郎克方程的辐射率和温度计算模拟,发现温度和辐射率近似线性相关,由此建立辐射率与温度T的线性方程,从而可以简化单窗算法的计算过程。最后运用单窗算法对31和32通道分别反演了环渤海地区的温度分布,并对环渤海地区的土地资源环境作了分析。

MODIS数据地表温度反演分裂窗算法的IDL实现

地表温度是气象、水文、生态等研究领域中的一个重要参数。本文针对MOD IS数据的分裂窗算法进行了简要的介绍,并对参数的获取进行了分析。该算法已经被推荐并已经应用于中国地表温度产品生产。为了进行义务化流程生产地表温度产品,我们在IDL6.0环境下,编程实现了该算法。该程序运算速度快,操作简便,不需人为干预就可快速反演地表温度,非常适合批量计算MOIDS地表温度。

基于MODIS数据的水体提取算法研究与实现

MODIS遥感数据以其自身特点已被广泛应用于洪水灾害监测。根据MODIS数据的特点以及水体的波谱特性,分别采用了归一化植被指数法、谱间关系法和自组织神经网络算法进行了水体提取试验研究,并对比分析了三种方法的优缺点,以及用C语言对这三种算法进行实现。