遥感卫星地面站12米口径天线Ka频段G/T值测试方法综述

Ka频段G/T值是遥感卫星地面站12米口径天线最重要的指标之一,其测试方法与遥感站目前常用的X频段测试方法相比,适用条件更加严苛,因此如何选取最佳的测试方法成为本文研究的主要内容。首先介绍了Ka频段12米口径天线特点;然后分别论述了分段测试法、信标法、比较法和射电源法的原理及其优缺点,并提出了Ka频段对月测试的这一最方便简洁的测试方法及其修正系数的研究方向;最后通过实测结果进行比较,给出Ka频段G/T值测试方法选取建议,为工程师现场测试提供了科学的指导和参考。

MeterEye:基于NB-IoT和图像处理的普适远程抄表系统

窄带物联网(NB-IoT)技术的出现为现有抄表系统存在的抄表难、管理难等问题提供了一种有效的解决方案.但是,现有的NB-IoT远程抄表系统仍然存在着诸多不足,例如较高的功耗、高昂的安装成本和单一的应用范围,这大大限制了其应用的推广.本文提出了一种基于NB-IoT和图像处理的普适远程抄表系统Meter Eye.Meter Eye通过读取表盘图片避免了对原有表的改装,只传输包含读数信息的图像变化量,并利用压缩感知技术大幅度压缩图像体积来降低传输功耗.本文对指针式和字轮式表头的传输图像都进行了图像重建质量分析,并采用基于卷积神经网络(CNN)的数字识别系统的准确率作为衡量图像重建质量的标准.实验表明,当压缩率大于7%时,图像数字利用CNN的识别准确率高于94.09%,降低传输功耗可达到15.99%.

黄土高原切沟空间分布特征

在区域尺度研究切沟空间分布特征,对黄土高原切沟防治及黄河中游水土保持工作具有重要意义。研究以系统抽样的方法布设256个小流域抽样单元,基于Google Earth亚米级遥感影像,采用人工目视解译的方法,对黄土高原切沟空间分布特征展开研究,结果表明:(1) 92个抽样单元存在切沟,占抽样单元总数35.94%。黄土高原切沟密度均值为1.47 km/km^(2),以小切沟为主。切沟长度、宽度、距分水岭距离均值分别为43.53 m, 6.30 m, 71.19 m。(2)黄土高原切沟主要分布在400 mm等降雨量线附近,尤其是延安及其以西至固原一带,榆林及其以北至东胜一带,小切沟分布与切沟总体分布基本一致,大切沟分布相对分散,在天水—定西一带最为突出。(3)黄土高原切沟所在坡面目前土地利用类型主要为草地(48.51%)、耕地(29.76%)、林地(17.27%)。研究可为黄土高原侵蚀沟分区治理规划提供理论依据。

高光谱与叶绿素计快速测定大麦氮素营养状况研究

为了寻找一种简便、快速、非接触性的方法测定作物氮素营养状况 ,通过田间试验 ,利用光谱仪和叶绿素计测量了不同氮素水平及不同时期大麦 (秀麦 3号、浙农大 3号 )的冠层光谱及叶片 SPAD值 ,在此基础上分析了大麦冠层光谱特性及一阶导数光谱、红边、叶片 SPAD值与氮素水平之间的相关性。结果表明 ,大麦冠层光谱及其一阶导数光谱和红边与氮素水平存在显著相关 ,不同供氮水平下叶片的 SPAD值具有显著性差异 ,叶片 SPAD值与氮素水平之间的相关系数在孕穗期均达到 0 .75以上 ,相关达 0 .0 1显著水平 ,从而说明可以通过光谱法来测定大麦的氮素水平。

植物氮素营养诊断的进展与展望

根据植物氮素营养诊断的发展脉络,总结了化学诊断和无损测试技术的主要内容,重点阐述了植株硝酸盐快速诊断、叶绿素仪和遥感技术在作物氮素营养诊断及氮肥推荐中的应用原理、优缺点以及发展现状,提出可将叶绿素仪和遥感技术结合使用、利用叶绿素荧光技术诊断植物氮素营养以及将植物氮素营养诊断技术应用于森林生态系统健康和生态系统服务功能的评估。

亚米级光学卫星影像邻近效应校正

邻近效应是指卫星成像过程中目标物周围自然环境反射的太阳辐射对卫星入瞳处目标像元辐亮度的贡献.它会导致卫星图像清晰度、对比度和信息熵值降低,并且导致表观反射率卫星影像中目标像元反射率介于其真实反射率和背景像元平均反射率之间,严重影响定量遥感精度.背景各像元对邻近效应的贡献权重值主要取决于大气分子光学厚度和气溶胶光学厚度,以及目标像元与背景像元之间的空间距离、反射率差值.目前计算该权重值的权重函数仅考虑了光学厚度和空间距离对该权重值的影响.亚米级空间分辨率卫星影像中地物组合复杂,相邻地物反射率差值对该权重值的影响要考虑.本文提出的自适应大气校正算法可根据光学厚度、空间距离和反射率差值来调整背景各像元对邻近效应的贡献权重值.利用自适应大气校正算法对GF-2全色波段卫星影像进行邻近效应校正,结果表明自适应大气校正算法可有效去除亚米级空间分辨率光学卫星影像中的邻近效应,提高定量遥感精度,改善卫星影像质量.

基于比值法的地表反射率测量系统研究

为了实现地表反射率长期自动化观测,提高场地定标频次,提出了一种基于比值辐射测量的地表反射率测量方法。利用场地反射率监测辐射仪和野外光谱辐照度仪进行同步观测,获取同一时间的地表辐亮度和大气总照度,通过比值法即可直接获得地表反射率参数。设计了基于标准辐射源的实验室辐射定标,分别获取辐射计和照度仪的定标系数,进而获得基于比值法测量地表反射率的输入系统参数。在室外开展了标准板测量比对实验,在可见-近红外波段比值辐射测量结果与实验室定标后参考板方向反射率数值的相对偏差在3%以内,验证了该测量系统的有效性。

利用FY-3(D)卫星电离层光度计数据反演电离层O/N_(2)

磁暴等空间天气事件会引起热层中性成分O和N_(2)浓度的显著变化,故常将氧原子和氮分子的柱密度之比O/N_(2)作为电离层热层受扰动的标志。研究表明,O和N_(2)柱密度之比O/N_(2)与远紫外气辉OⅠ135.6 nm和N_(2)Lyman-Birge-Hopfield(LBH)的柱辐射强度之比135.6/LBH具有很好的相关性,因此远紫外光学遥感探测对于监测磁暴等空间天气事件显得尤为重要。自20世纪70年代以来,国外就开展了远紫外气辉电离层探测的研究工作,并相继发射了多颗相关卫星,尤其是美国、日本以及瑞典等国家。而我国在轨运行的星载光学遥感探测仪器中,只有一些工作在微波波段、可见光波段的载荷,还没有在远紫外波段工作的遥感探测仪器,直到2017年11月风云三号D气象卫星的成功发射,卫星上搭载的电离层光度计是我国首台星载远紫外气辉遥感探测载荷,它为我们提供了一系列具有自主知识产权的远紫外探测数据,为开展电离层O/N_(2)特性的研究奠定了基础。首先阐述了利用柱辐射强度之比135.6/LBH来反演热层中性成分柱密度之比O/N_(2)的理论依据。其次,基于MSISE-00大气模型,利用AURIC来仿真计算135.6/LBH与O/N_(2)之间的比例系数,然后利用电离层光度计实时观测的远紫外气辉数据来反演电离层O/N_(2),进一步验证磁暴期间电离层中性成分受扰动的情况。在数据处理过程中,采用了切比雪夫滤波器滤波方式针对数据中的带外杂散光进行了处理,进一步抑制了杂散光信号对远紫外光谱信号的影响。最后,将电离层光度计O/N_(2)的反演结果与国外光学遥感载荷全球紫外成像仪GUVI(Global Ultraviolet Imager)的结果进行对比,结果显示二者对磁暴的响应一致,O/N_(2)的产品误差RMS约为0.3196,文中对造成两者差异的可能原因做出了初步分析,为后续工作的开展奠定了基础。此次研究,首次利用我国自主研发的远紫外气辉遥感探测载荷进行数据反演和分析,这对我国电离层远紫外遥感探测技术的发展具有重要意义。

HUST-B远程终端装置

HUST -B远程终端装置 ,它综合了计算机、测量、通讯和自动化的技术 ,通过对线路及设备的数据采集 ,自行计算出功率、功率因数、频率等参数。同时也具备遥信、遥调、遥测、遥控功能和数据传输功能。

吉林一号宽幅01星宽幅相机在轨几何定标及精度验证

为了实现吉林一号宽幅01星亚米级宽幅相机影像的高精度几何定位,建立了超多片TDI CCD机械式交错拼接推扫成像系统的严密几何模型,对严密几何模型进行了基于探元指向角模型附带片间几何定位一致性约束的在轨几何定标方法研究及验证。在推扫式光学遥感卫星成像原理基础上建立严密成像几何模型,通过将定标系数分解为内方位元素定标参数与外方位定标参数,并结合大幅宽超多片探测器机械交错拼接相机的成像特点采用附带片间几何定位一致性约束的分步迭代法求解定标系数。最后,利用参考数据进行了在轨几何定标,获得内外定标系数。结果表明:本文的定标方法及定标模型合理有效,能显著提升吉林一号宽幅01星亚米级宽幅相机影像的无控定位精度,内定标精度优于0.3 pixel,实现了超多片TDI CCD机械式拼接无缝拼接影像的生成,多光谱谱段间配准精度优于0.3 pixel,全色影像与多光谱影像具有一致的几何定位精度,无控定位精度优于20 m(CE90),带控定位精度优于2 m,满足1∶10 000的制图需求。

全国地表类型遥感影像样本数据集

全国地表类型遥感影像样本数据集是对全国(除港澳台地区外)31个省、自治区、直辖市的十米级Landsat 8多光谱影像数据和米级GF-1、QuickBird多光谱影像数据进行人工解译采集而得。本数据集使用了2013–2017年的影像数据,覆盖夏季和冬季两个典型时相,采用了面向测绘地物波谱的分类体系。所构建数据集可为土地覆盖分类提供先验训练和测试样本,指导待分类影像中同类影像样本点的采集,为应用示范研究提供样本数据支持。为了更好地利用这些数据,采用统一规范的数据处理方法、样本采集规则和质量控制体系,对地表类型遥感影像样本数据进行采集和质量控制,并已经公开共享和提供下载。

亚米级遥感影像的建筑物高度反演方法及其验证

建筑物高度是现代化都市监测、规划、管理及各城市经济活动中的基础性数据,为实现建筑物高度信息的提取,本文提出了一种基于玻尔兹曼曲线的建筑物高度反演方法。首先,利用建筑物影像的光谱特性,采用多尺度分割和遥感指数分类的办法获取建筑物阴影感兴趣区域,根据玻尔兹曼曲线函数拟合获取阴影的亚像素位置,线性拟合得到阴影边界;然后,根据太阳、卫星、建筑物和其阴影的几何关系,构建高度反演模型,估算建筑物高度;最后,选择宁海为研究区,选取在轨的主流亚米级高分二号、高景一号、北京二号、WorldView-2卫星遥感数据进行精度验证。试验结果表明,计算的建筑物高度中误差优于2.5 m,可用于一般的城市卫星遥感监测。

无人机在水文应急监测中的应用探讨

当前无人机已经发展成一门综合性现代化信息采集技术,具有结构简单、起降灵活、操控便捷、应急性强,更具有高效率、低成本、低损耗、风险小、易保养、可重复使用等诸多优势。水文应急监测一般都是随机性大、危险性高、监测面广,常规监测手段很难达到预期效果。文章探讨无人机在水文应急监测领域的应用前景和需求。

基于高分二号遥感影像的露天灰岩矿区裸岩提取方法

为了高效、准确地从高分辨率遥感影像中提取裸岩,利用国产高分二号(GF-2)影像数据,通过构建斜率差异裸岩指数模型(slope difference bare rock index,简称SDBRI)和裸岩阴影指数模型(bare rock shadow index,简称BRSI),提出了亚米级高分影像的露天矿区裸岩提取技术方案.以青州市南部山区为试验区对此方法进行检验,结果表明:在SDBRI指数图像中,裸岩能够与周边植被较好区分,裸岩与其他地物的可分性显著高于NDVI、CRI1、CRI2等指数模型;以基于谷歌地球高清影像的目视解译结果作为验证数据进行精度评估,交并比(IoU)指标达到91%左右.此方法能够满足基于国产高分影像数据进行大范围矿区裸岩制图的需求,可以为矿山环境的遥感监测提供技术支持,具有较强的实践价值.

松嫩黑土区农田道路切沟空间分布特征及其影响因素

【目的】侵蚀沟治理是黑土地保护工程的重点,但目前区域尺度道路切沟的分布格局尚未明确,严重阻碍侵蚀沟治理进程。为厘清区域尺度道路切沟分布特征及影响因素,【方法】以松嫩黑土区为例,系统布设886个小流域单元,基于Google Earth亚米级遥感影像,综合运用反距离权重法、热点分析及随机森林模型特征选择,探究道路切沟空间特征及影响因素。【结果】结果显示:(1)松嫩黑土区14.45%的抽样单元存在道路切沟,道路切沟平均长度232.27 m,平均长度密度0.11 km·km^(-2),平均沟数密度0.46条·km^(-2)。(2)道路切沟长度密度和沟数密度较大的地区分布于东北部的漫川漫岗地区(齐齐哈尔、绥化、黑河三市交界处和哈尔滨西北部)、东南部的低山丘陵地区(长春东北部)及西北部的山地丘陵地区(呼伦贝尔东南部与齐齐哈尔交界处)。(3)坡度、降水和海拔对道路切沟密度的贡献度表现为坡度>降水>海拔。4°~6°坡段、270~300 m海拔段,以及>600 mm降雨等级上,道路切沟分布最为密集。【结论】结果表明:除中部和西南地区外,均存在道路切沟且沿松嫩黑土区边界呈带状分布;坡度、降水和海拔是影响松嫩黑土区道路切沟形成和发育的主要因子,坡度为最主要因子;亚米级遥感影像目视解译结合系统抽样的方法在区域尺度道路切沟研究上具有可靠性和适用性,可为黑土区道路切沟治理和黑土资源保护工作提供理论支撑。

侧摆角和DEM分辨率对影像正射纠正的影响

针对更加精确地对亚米级影像进行正射纠正应用时存在不利因素的问题,该文通过对资源三号立体像对的相对定向、绝对定向、核线匹配等方法提取数字表面模型。结合不同侧摆角的北京二号、高分二号亚米级卫星遥感影像数据,选取不同分辨率的DEM对不同侧摆角的亚米级卫星影像进行正射纠正实验,并对其进行精度评价。实验结果表明:侧摆角的大小对正射纠正的误差有影响,以同一DEM作为控制,当侧摆角增大时,正射纠正的整体误差呈现上升的趋势;不同分辨率的DEM对平差精度影响不大;不同分辨率的DEM对正射纠正精度影响相对较大,尤其山区地形变化较大。通过本文方法利用资源三号立体像对提取的DSM进行正射纠正的精度明显优于30 m和90 m分辨率的DEM,说明资源三号具有现势性。

航天遥感相机及参数优化方法

为提高遥感图像质量,对航天遥感相机系统进行了优化,并提出一种航天遥感相机参数优化方法。在航天遥感相机中设计动态钳位电压值并在航天遥感相机前加装大尺度面阵测光相机,在航天遥感相机推扫某一区域前,测光相机通过低曝光参数和高曝光参数获取该区域图像,实测当前区域的高辐射亮度和低辐射亮度。将高辐射亮度与低辐射亮度的差值设为航天遥感相机的饱和亮度,解算航天遥感相机的曝光参数,并将实测低辐射亮度值设置为钳位电压值。随着卫星的转动,航天遥感相机采用上述曝光参数和钳位电压值完成该位置区域的成像,实现航天遥感相机参数自动调整。地面验证实验表明,通过优化航天遥感相机系统,可在成像前去除大气对灰度层次的影响,提高图像辐射分辨率。根据实验结果统计,图像的灰阶范围可提高80.7%,图像熵显著提升。该方法能够根据当前场景内容充分利用成像系统的动态范围,提高图像的灰度层次和图像质量。

远程微动测量仪在结构健康监测中的应用

介绍了远程微动测量仪的原理特点,阐述了其在结构健康监测中的优势及工作方式,通过静力加载实验验证该仪器具有较好的精度。