贵州省遥感影像统筹成果组织与数据库设计

贵州省实施遥感影像统筹以来,汇集了大量影像及测绘成果,当前的成果管理和分发方式已不能满足实际需求。为此,本文对各类测绘成果进行分析,提出了兼顾测绘档案管理和成果分发利用的多重维度管理方式,并以面向成果档案对象的理念设计了管理系统,实现了同一项目各类成果、资料及同类型数据成果的集中管理。该系统定位为基础数据库平台,未来将满足数据成果管理、开发应用和档案实物一体化管理的需求。

典型地物标准波谱数据库系统设计

国家级通用型典型地物标准波谱数据库系统是空间遥感技术与应用发展的重要技术支撑,是国家空间信息设施的重要组成部分之一。介绍了该波谱数据库系统软件设计的研究内容,包括系统总体架构、组织结构、模块划分、功能分配、性能特点以及系统特色等,为我国空间信息设施的发展提供一个可行的地物标准波谱数据库系统设计方案。

用于大气遥感探测的临边成像光谱仪

分析了大气临边成像光谱探测的原理,依据应用要求设计研制了光栅色散型紫外/可见临边成像光谱仪原理样机。该样机采用宽波段折射式消色差前置望远光学系统与改进的Czerny-Turner光谱成像系统匹配的结构形式,工作波段为540～800nm(一级光谱)和270～400nm(二级光谱),通过切换紫外、可见带通滤光片来实现两个波段分别探测,质量为8kg,体积为450mm×250mm×200mm。用该样机进行了实验室光谱实验,并对光谱分辨率进行了分析,测量了该样机的实际光谱分辨率。测量结果表明,该样机的实际光谱分辨率为1.3nm,接近其理论光谱分辨率1.12nm,满足设计指标1.4nm的要求,并具有体积小、质量轻等特点,适合空间遥感应用。

基于LCVR调谐的全偏振多谱段成像系统

提出一种新型全偏振多谱段成像系统,将液晶相位可变延迟器LCVR应用于全偏振成像技术,在可见-近红外波段上可快速实现光的全偏振态的精确调制。系统由光学镜头、LCVR、偏振片、滤波片和CCD探测器组成。文章首先介绍了系统结构、工作原理和光学设计,并提出了适合本系统的偏振定标方法,建立了偏振定标系统,实现了利用较小面积的偏振源对系统进行高精度偏振定标;再利用该成像系统进行了室外试验,获取了全偏振光谱图像,所获取的图像有较高的空间分辨率和光谱分辨率,最后对图像进行初步的数据处理,得到了被测物的偏振度图像。试验验证了该成像系统的全偏振多谱段数据成像获取能力,成像数据可应用于目标识别、目标分类等方面的分析。

双通道离轴遥感相机高稳定性光机结构设计

多光谱遥感相机提供的光谱图像信息具有极高的应用价值。为突破CCD成像器件谱段数量的限制、增加单台相机的谱段数量,提出了一种双通道的解决方法。从光学系统入手,对一种双通道离轴多光谱遥感相机进行了高稳定性光机结构设计。首先,通过使用四点球头支撑技术实现了对大口径主镜的高稳定性支撑,保证了在各个工况下反射镜面形精度满足使用要求。之后,对相机的焦面组件、主框架及隔振系统进行了设计及优化,保证了双通道离轴遥感相机在提供八个多光谱谱段的同时,具有良好的结构稳定性。最后,对整个相机进行有限元分析和力学环境试验,结果表明相机具有较高的稳定性,符合设计预期。

应用于超光谱定标的光谱可调光源光学设计

针对超光谱遥感中，传统定标光源和目标光源光谱精细结构不匹配、精确度量困难，影响定标精度的难题，提出了一种基于数字微镜器件和光谱仪结构的新型光谱可调光源，并设计了该光源的光学系统。详细描述了这种光源系统的工作原理，确定了光学系统的设计方案，计算了系统的结构参数，并说明了具体的设计过程。设计结果表明：在0.4~1.0μm的设计波段上，光学系统整体性能接近衍射极限，各波长点列图RMS半径小于3.5μm，各波长MTFs在37 lp/mm空间频率处都达到0.8左右，满足设计要求。这种新型的光谱可调光源，有望提高目标光谱精细结构模拟的准确度，可利用基于标准探测器的方法进行精确度量，有利于降低超光谱遥感仪的定标不确定度。

面向网络发布的海洋遥感数据库引擎设计与应用

以浙江海洋水质遥感速报GIS系统的实现为例.针对海洋遥感数据有效管理和网络动态发布的需求,自主设计了面向海洋遥感数据的空间数据库引擎MRSSDE(Marine Remote Sensing Spatial Database Engine),详细介绍了MRSSDE的数据存储结构和数据访问机制.在浙江海洋水质遥感速报GIS系统中的应用表明,该引擎在对海洋遥感数据方面具有存储效率高、数据上载速度快及响应时间短的特点,达到了海洋遥感数据高效管理和网络实时发布的目的.

新型光谱可调定标光源系统准直物镜设计

高精度光谱可调定标光源系统是针对高光谱遥感器的高精度定标提出的一种新型参考光源,设计了一个折射式宽谱段大相对孔径的准直物镜。镜头工作在400nm～1 000nm波段,半视场角2.2°、相对孔径F/2.8、焦距135mm。利用部分色散(P)和阿贝数(ν)的修正公式,基于复消像差的基本原理,获得了镜头的初始结构。借助Zemax光学设计软件进行优化设计,重点校正了系统的二级光谱。最后,在设计波段上实现了复消色差,二级光谱残余量约为0.04mm,其他像差也得到了良好的平衡。镜头的MTFs在37lp/mm空间频率处均大于0.8,镜头整体性能满足设计指标。

矿区生态环境遥感监测数据库系统设计与实现

以肥城矿区为背景,基于Personal Geodatabase模型构建了空间数据库,采用C#作为开发语言,借助ArcGIS Engine的控件开发了矿区生态环境遥感监测数据库系统。根据数据获取方式不同,将空间数据库分为基础地理数据库、专题数据库、实地监测数据库和表格数据库4部分,系统实现了矿区空间数据和属性数据的统一存储和管理,多时相遥感数据的对比分析,水质、土壤湿度的动态监测,矿区各类地物面积的统计分析等功能。

基于IDL的尾矿识别系统开发与应用

论述了基于IDL语言开发的"高光谱尾矿识别与分布系统"的关键技术(光谱特征分析、图像掩膜、尾矿识别与分布)、系统流程和构架设计,详细讨论了面向行业应用的系统设计思路。以高光谱遥感尾矿信息识别与圈定为目标,分为遥感影像光谱特征分析、遥感影像掩膜处理、尾矿识别和尾矿分布等4个功能模块,并在赣东北地区的德兴铜矿尾矿区进行实验,得到了实验区尾矿分布图,并与实际尾矿区分布图进行对比,证明了软件的可操作性和实用性。同时,对存在的问题进行了探讨。

典型地物光谱知识库研究与设计

本文从当前遥感解译工作存在着“同物异谱”和“同谱异物”等问题出发,提出建立光谱知识库,着重开展典型地物选取以及数据库设计等研究,分析典型地物特征以及采集周期,设计典型地物分类编码,开展光谱知识库概念、逻辑、物理等结构设计,形成以地物光谱实测子库、遥感影像样本子库、遥感信息子库、元数据子库组成的光谱知识库,为今后光谱数据采集、处理、检查、入库等工作提供依据,为测绘工作中“数据获取实时化、数据生产智能化”的目标提供技术支撑。

遥感影像模板数据库设计与实现

针对遥感数据资源种类繁多、数据量大的特点,提出建立影像模板实现遥感影像的高层次抽象和概括。分析现有大型遥感影像数据库系统概括性强、深层信息缺乏,而专用遥感影像数据库系统领域性强、限制严格等问题,提出设计遥感影像模板数据库为特定应用需求服务。采用SQL Server初步实现旅游景点高分遥感影像模板数据库系统,为遥感影像的简洁化、实用化、个性化应用开辟新的方向。

遥感图像数据库光谱信息无损压缩方法研究

为了减小遥感图像数据库光谱信息的占用空间,需要进行遥感图像数据库光谱信息无损压缩处理,提出一种基于向量量化特征提取的遥感图像数据库光谱信息无损压缩方法,构建遥感图像数据库光谱图像的量化编码模型,采用小波降噪方法进行遥感图像数据库光谱特征的降噪处理,提取遥感图像数据库光谱的关联信息分量,采用信息融合技术进行遥感图像数据库光谱特征的信息融合处理,采用稀疏角点标注方法进行遥感图像数据库光谱信息的关键特征点定位,采用LGB算法实现遥感图像数据库光谱信息无损压缩优化设计.仿真结果表明,采用该方法进行遥感图像数据库光谱信息压缩的信息保真性较好,输出信噪比较高,丢包率较低,提高了信息的存储容量.

土地利用遥感监测数据库系统设计与开发

随着土地利用遥感监测的产业化,监测数据汇总积累将是海量数据。为了有效的管理和使用监测成果,将监测成果及时有效的应用于日常的土地管理和规划中去,提高工作效率,需要采用GIS技术、关系数据库技术和计算机网络技术,设计和开发用于有效管理和高效应用监测成果数据的土地利用遥感监测数据库系统,提高相关管理的效率和科学性。本文针对土地利用遥感成果数据的特点和土地资源管理的实际需要,按照先进性和实用性等原则,设计和开发了遥感监测数据管理系统。

典型光谱吸收模型对静止轨道毫米波辐射分析

为分析我国未来拟发展的高轨静止卫星毫米波大气辐射特征,选择最佳模拟其毫米波辐射的光谱吸收线库方案,选取了三种基于典型光谱吸收线库逐线吸收模型(毫米波传播模型(MPM)、罗氏模型(ROS)和高分辨率分子吸收传输模型(HITRAN)),针对拟新增的静止轨道毫米波探测频率424 GHz,分析了三种大气吸收模型模拟该频率大气吸收系数随大气温度、大气压强和大气湿度的变化差异。构建了一种多层毫米波辐射传输模型,利用上海探空站加密观测数据,模拟风云三号B星微波湿度探测仪(FY3B/MWHS)183.31 GHz三个毫米波通道辐射值,并与真实观测值对比,分析三种光谱吸收线库在模拟海陆边界地区毫米波辐射时的性能差异。分析结果表明,对于424 GHz通道三种大气吸收模型对大气温度、大气压强和大气湿度的敏感变化趋势一致,数值上MPM模型与ROS模型更接近,HITRAN模型要显著低于其他模型。对于183.31 GHz,在海陆交界地区MPM模型模拟误差相比ROS和HITRAN模型最小,所有模型的第五通道模拟误差比第三通道和第四通道要小。

新疆第二次土地调查遥感数据库系统设计与实现

根据目前新疆的现状,提出了构建新疆第二次土地调查遥感数据库系统的必要性和迫切性;介绍利用组件式GIS技术、WEB技术、地理信息系统工具和数据压缩技术,建立新疆第二次土地调查遥感数据库系统的方法;设计了新疆遥感影像数据库和管理系统的内容、结构、要求和界面,以及解决了海量数据的压缩、存储时的性能问题.

狭缝均质器型成像光谱仪光学设计

为提高星载成像光谱仪光谱数据保真度,抑制地面场景不均匀性造成的光谱失真,文章设计一种狭缝均质器型成像光谱仪光学系统,包括特定像散的前置望远系统、狭缝均质器和分光系统。通过狭缝均质器的引入,将实现匀化星载成像光谱仪中沿轨方向的景物光线,提高狭缝宽度方向照明均匀性,抑制光谱响应函数失真。设计结果显示:成像光谱仪通过四倍过采样采集光谱信息,弧矢方向MTF接近衍射极限;仿真成像光谱仪探测沿轨方向非均匀目标,其光谱响应函数失真值从传统成像光谱仪的42.8%降低至9.1%。该光学系统可有效抑制因观测场景不均匀造成的光谱失真现象,有利于成像光谱仪高保真的实现。

静止轨道星载差分吸收光谱仪CCD成像系统设计

静止轨道卫星差分吸收光谱仪采用摆扫成像方式对大气进行探测,针对其工作时CCD成像系统信噪比大于1 000、高速探测模式下探测周期小于10min、高分辨率模式下探测周期小于1h的要求,进行CCD成像系统设计.选取CCD47-20作为探测器,设计成像电路实现光谱图像信号的采集和上传.分析了帧叠加和像元合并对时间、空间分辨率的影响.结合帧转移CCD的特点设计了每个位置最后一帧读出时摆镜转动的成像方式,并合理设置了帧叠加数和像元合并数,达到优化成像周期的目的.1s曝光时间条件下,该CCD成像系统的高速、高分辨率模式探测周期分别为515s和3 315s,图像信噪比均大于1 000,污染物观测实验中未出现失帧或重复的现象.该CCD成像系统方案满足静止轨道星载差分吸收光谱仪的探测需求,为静止轨道环境监测仪器设计提供参考.

感兴趣未知红外波段遥感图像超分辨率反演重构

提出了感兴趣未知波段遥感图像超分辨率反演重构算法。基于已有波段的多光谱图像,根据构建的地物光谱反射率数据库,利用高斯混合聚类算法和相关距离法,对辐射定标和大气校正后的场景光谱反射率图像的物质进行分类与类别判定。基于流形空间约束的图像解混算法得到场景图像的地物分布,据此,反演重构感兴趣未知波段地物光谱反射率图像。基于已有波段的远红外图像,利用温度反演算法与插值算法,反演重构感兴趣未知波段高分辨率地物温度场分布。根据地物光谱反射率信息和地物温度场信息,利用遥感链路成像模型,超分辨率反演重构出感兴趣未知红外波段高分辨率遥感图像。实验结果表明,本文算法能够超分辨率反演重构出感兴趣未知红外波段不同场景的高分辨率遥感图像,重构图像与场景实况图像的相似度很高,提升图像的目标检测识别能力。

城市“两违”变化监测设计与分析

以实际执行工程案例为模板,对城市“两违”变化监测采用卫星遥感监测与无人机相结合方法及需注意事项,影像获取处理的高分卫星遥感影像和无人机航测方法、两违变化正射影像制作、变化图斑提取与加工、两违监测平台开发、数据库设计框架等工作进行分析介绍,对城市两违变化监测项目过程进行梳理总结,为类似城市“两违”监测项目提供参考借鉴。