机载光学图像至卫星光学图像转换方法研究

利用机载遥感数据,模拟了可见光/近红外卫星成像,旨在探讨遥感数据模拟的原理和方法.在模拟过程中,从遥感信号的辐射传输机理出发,综合考虑各种影响因素,对机载图像模拟星载图像的技术流程进行了一体化设计,将大气影响和空间分辨率转换进行了有机结合.对MODTRAN 4.0大气辐射传输程序的改造,使其输出符合模拟需求的6个辐射亮度值,并在此基础上建立了具有广泛适应性的大气辐射计算的查找表.对大气点扩散函数的解析近似进行了改进并软件实现,将其与改造后的MODTRAN程序结合,模拟临近像元效应.采用定量化的指标,通过比较模拟图像和实际遥感图像,对成像模拟精度进行了评价.     

基于6S模型的可见光、近红外遥感数据的大气校正

受大气吸收与散射的影响,电磁波在大气—目标物—遥感器途径传输过程中发生失真,造成目标地物反射辐射能量到达遥感器时被衰减。给计算地表反照率/反射率和地表温度等关键参数带来较大的误差。选择陆地卫星7号ETM+遥感影像的可见光、近红外波段数据,利用6S模型,进行大气辐射校正和反射率反演。同步气象数据用于遥感器所接受的大气顶部辐射的模拟、验证和评价6S对大气校正的可靠性。最后对ETM+可见光和近红外波段数据大气校正前后的反射辐射和均一化植被指数（NDVI）的变化进行了对比研究。     

二向性归一化植被指数:概念及应用

最近发布的星载法国地表反射的极化与方向性观测仪(POILDER)与美国中分辨率成像光谱仪(MODIS)的地表二向性反射(BRDF)数据产品,其输入数据的大气纠正未能满足定量遥感的需求.提出了二向性归一化植被指数(BiNDVI)的概念,以同时考虑地表反射的二向性与大气程辐射的影响,并用于定义卫星多角度遥感观测值的大气质量指数.用该指数加权迭代反演,能明显改进MODIS-BRDF的数据产品质量.     

基于TM影像的淮安市地表温度反演分析

以淮安市1995年与2006年的Landsat TM遥感影像为主要遥感数据源,采用单窗口算法反演得到研究区的地表温度.通过计算卫星亮温,地表比辐射率,大气投射率,大气平均作用温度来完成单窗体温度反演的计算.从两个时期地表温度反演结果可以看出,城市正不断的发展,该城市聚集度有所提高,热岛效应加剧,温度分布与地表环境有着密切的联系.     

基于MODIS数据的湖北省地表温度反演研究

利用遥感影像获取地表温度信息,对于监测地表状况和生态环境变化有重要意义.利用MODIS影像和劈窗算法计算了反演地表温度的关键参数:大气透过率和地表比辐射率,并针对湖北省水域单独提取出水体像元来计算地表比辐射率,估算出湖北省地表温度,与地面同步实测数据比较表明,平均误差为0.51℃,精度比较高.     

利用HJ-1B模拟数据反演地表温度的两种单通道算法

现有的两种单通道算法（覃志豪单通道算法和Jimenez-Munoz＆Sobrino单通道算法）都是针对LandsatTM提出的,中国即将发射的HJ-1B卫星传感器也仅有一个热红外波段,要想应用这两种算法对HJ-1B数据进行地表温度的反演,需要根据HJ-1B热红外波段的通道响应函数来重新得到算法中的经验关系．文中针对HJ-1B卫星传感器对这两种算法进行了修订,通过大气辐射传输软件MODTRAN4模拟数据对算法进行了精度评价和参数的敏感性分析．并在此基础上考虑HJ-1B卫星传感器的噪声等效温差（NE△T）和各种参数的估计误差对算法进行了综合误差分析,发现在NE△T≤0．3K的情况下,覃志豪单通道算法平均综合误差为1．14K,而Jimenez-Munozoz＆Sobrino单通道算法平均综合误差为0．94K．基于模拟的HJ-1B热红外波段数据,采用修订后的算法进行了地表温度的反演实验,通过对反演结果的分析,发现覃志豪单通道算法反演的地表温度比模拟的地表温度低1．2K左右,而Jimenez—Munozoz＆Sobrino单通道算法比模拟的地表温度低0．8K左右．从算法验证和应用的结果来看,修订的这两种算法可以方便地应用到对HJ-1B热红外波段数据的地表温度反演．     

地表温度异常机理及热红外遥感监测——以河南焦作煤层气富集区为例

在地表能量辐射平衡理论分析的基础上,从岩石热传导、土壤热传导以及煤层气储层影响热导率等方面分析了地下热传导,探讨了地球内部热量传递导致地表温度异常的原因.选择河南焦作煤层气富集区作为热红外遥感监测靶区,运用ASTER热红外遥感数据进行温度反演.首先利用大气辐射传输模型MODTRAN 4进行大气校正获得大气透过率,然后根据NDVI计算地表比辐射率,最后采用分裂窗简化算法反演地表温度.结果表明: 研究区温度反演最低为296.62K,最高为302.67K,部分研究区呈现显著温度异常.通过分析该区域温度异常的不同原因,注意到富含煤层气对应的靶区呈现温度异常,根据地下热传导机理,据此推断该靶区温度异常是由于地下煤层富含煤层气从而导致地下热导率低于周围地层的热导率所致,该结论仍需要应用其他手段进一步验证.     

基于SCIATRAN模型的Limb大气辐射传输模拟

大气辐射传输模型SCIATRAN是一种较新的高光谱分辨率大气辐射传输模型。结合欧洲空间局环境卫星(ENVISAT-1)搭载的SCIAMACHY传感器在Limb观测模式下的相关参数,利用SCIATRAN模型模拟传感器辐射亮度值,将模拟得到的辐射亮度值与SCIAMACHY传感器实测数据的辐射亮度值进行对比,通过对比发现模拟值辐射亮度曲线总体走向、趋势和分布上与实测值符合较好,但存在差别。通过对臭氧廓线数据、气溶胶以及地表反照率数值进行调整分别模拟,经分析得出SCIATRAN模型中自带臭氧廓线数据和真实的臭氧廓线数据存在差异是模拟和实测辐射亮度值存在差别的主要原因。     

地表温度异常机理及热红外遥感监测——以河南焦作煤层气富集区为例

在地表能量辐射平衡理论分析的基础上,从岩石热传导、土壤热传导以及煤层气储层影响热导率等方面分析了地下热传导,探讨了地球内部热量传递导致地表温度异常的原因。选择河南焦作煤层气富集区作为热红外遥感监测靶区,运用ASTER热红外遥感数据进行温度反演。首先利用大气辐射传输模型MODTRAN 4进行大气校正获得大气透过率,然后根据NDVI计算地表比辐射率,最后采用分裂窗简化算法反演地表温度。结果表明:研究区温度反演最低为296.62K,最高为302.67K,部分研究区呈现显著温度异常。通过分析该区域温度异常的不同原因,注意到富含煤层气对应的靶区呈现温度异常,根据地下热传导机理,据此推断该靶区温度异常是由于地下煤层富含煤层气从而导致地下热导率低于周围地层的热导率所致,该结论仍需要应用其他手段进一步验证。     

东亚地区人为硫酸盐气溶胶辐射气候效应不同模拟方法的对比

 利用区域气候模式RegCM2与大气化学模式连接的模拟系统,研究了中国地区人为排放生成的硫酸盐气溶胶分布及其辐射气候效应,并与全球模式的结果进行了比较,同时对比了硫酸盐气溶胶辐射气候效应的在线、离线模拟方法所得结果差异的细致情况.通过以上工作表明:区域气候和大气化学耦合模式系统能在比大气环流模式更精细的尺度上获得硫酸盐分布规律和辐射气候效应;并且区域气候模式与大气化学模式的在线与离线连接方法得到的硫酸盐柱含量、有反馈和无反馈大气顶直接辐射强迫和地表温度响应在较小区域平均的尺度上存在较显著的差异,并且在全区域平均尺度上也不能被忽略;通过对气候响应的进一步分析发现:模拟结果显示了从硫酸盐含量到辐射强迫和地表温度响应逐渐加大的不确定性.     

利用多角度热图像提取冠层组分温度和方向亮温

为了给热辐射方向性研究提供准确的组分温度分布和方向亮温数据,提出了一种新的基于热像仪的实用测量方法.该算法包括2个部分:1)采用"热像仪一定面积法"的改进方法"虚拟圈"结合"交叉点法"自动提取植被冠层方向亮度温度,并进行时间效应纠正;2)在假设发射率已知的条件下,利用"开放度"的概念去除多次散射和天空下行辐射的影响,给出更精确的组分温度分布信息.采用2006年4月20日北京小汤山小麦地的测量数据进行了初步分析.获取的方向亮温可以较好地反映地表热辐射方向性规律,热动力学温度提取误差均值小于1 K.     

地表参量反演与遗传自组织神经元网络联合估算子像元地表温度

在热红外遥感成像模拟中,高空间分辨率的地表温度场景可以由中、低分辨率的热红外遥感数据估算得出。基于可见光 近红外数据反演的若干地表参量和低分辨率的地表温度数据,在二者间引入遗传自组织神经元网络,建立非线性像元分解方法,最终获得高空间分辨率的地表温度场景。利用ASTER卫星产品数据对该方法进行了验证,结果表明： 对于无法直接进行高分辨率地表温度反演,或缺少大量地表先验知识情况下,该方法只需利用两组遥感数据即可估算出不同地表覆盖下子像元地表温度,方法简便易行,精度较高,为快速模拟和估算高分辨率地表温度分布提供了一条新途径。最后对方法的估算精度、适用性及应用前景进行了探讨。     

大气程辐射遥感图像技术

大气程辐射遥感图像是遥感图像中各点大气程辐射遥感值按顺序排列所形成的、与地面状况无关的、仅与大气状况有关的、无法在自然条件下直接获取的遥感图像.就对地探测而言,大气程辐射是需消除的干扰因素,对于大气传输特性的研究、遥感图像的大气修正、区域大气遥感探测和大气环境质量遥感监测等则是宝贵的信息源.研究利用遥感数字图像和对应地面反射率、逐点分离、提取像元大气程辐射遥感值从而生成大气程辐射遥感数字图像有重要理论和应用价值.     

基于SRTM3的山区遥感影像地形校正研究

山区遥感影像的地形效应尤为明显,是利用遥感影像进行精确定量分析及应用的主要障碍。为提高地表参数遥感定量化精度,研究在SRTM3数字高程模型的支持下,利用Lambertian模型、归一化模型、C校正方法对山区TM影像进行地形校正实验。通过比较分析影像的校正效果及对地形变量与影像校正前后的辐射亮度值进行相关性分析,对利用开源SRTM3地形数据对山区遥感影像进行地形校正的可行性进行研究。实验表明除小部分区域由于SRTM数字高程模型本身的误差使得影像存在误校正外,利用SRTM3数字高程模型进行地形校正效果明显。     

高位动态遥感影像可视化算法研究

高位动态遥感影像由于其亮度范围高于普通遥感图像,普通设备无法直接显示。利用基于分段线性变换算法实现了其可视化。实验证明,此方法是一种快速、有效的可视化算法。     

FY-3A/MWRI数据反演半干旱地区土壤湿度的研究

为了监测半干旱地区干旱化范围和干旱程度, 探讨了一种利用卫星微波遥感反演土壤湿度的方法。根据陆表和大气辐射传输模式模拟植被覆盖地表微波亮温和土壤湿度的关系, 建立土壤湿度的对数三次多项式的反演算法。利用中国气象卫星(FY-3A)搭载的微波成像仪(MWRI)的亮温资料,反演得到吉林通榆地区农田和草地的土壤湿度, 并与地面实测结果进行对比, 其均方根误差农田为0.003 cm³/cm³, 草地为0.005 cm³/cm³, 反演精度较高。本方法可以应用于可以获得更多资料的FY-3B卫星, 结合改进的辐射传输模式获取不同地表类型的辐射特征, 期望未来可进行区域试验的反演研究。     

林业调查中地类面积遥感判读模型研究

为了提高森林资源二类调查中小班遥感面积测量精度,本文利用博爱县国有林场部分遥感影像建立了目视解译标志,借助CIS进行了小班面积判读,并利用CPS实测了小班面积.遥感判读数据和实测数据的平均相对误差及相关系数结果表明,除了苗圃地和竹林地平均相对误差较大外,其余地类误差均较小,所有地类的遥感判读面积与实测面积均存在显著相关...     

耀光水体、非耀光水体和云层的多光谱遥感识别模型

太阳耀光水体和水云的光谱相似性导致绝大部分多光谱遥感图像云检测算法的太阳耀光信号误识别.选取对耀光水体、非耀光水体、水云、冰云光谱信息差异性和敏感性最大的红光波段及中红外波段,结合上述4类分类对象的遥感统计数据,从黑体辐射理论和云粒子微观物理性质出发,分析二维特征空间中不同类型水体和云层的辐射分布差异,提出利用多光谱遥感数据AVHRR识别不同类型水体和云层的红光-中红外光谱普适性分类模型.该分类模型对于多光谱遥感数据具有广泛适用性,可作为发展多光谱识别分类自动化算法的基础.     

利用ETM数据对新疆西天山赛里木湖四台-温泉县地区进行1：5万地质填图的遥感解译及探索

通过卫星遥感技术进行地质填图以及找矿越来越成为一种快捷有效的手段。遥感地质解译根据遥感影像,通过遥感图像的数字处理,来提取与岩性特征和构造特征相关的地质信息,再结合工作区的地质资料进行地质填图。ETM＋具有从可见光到热红外的波谱范围,能满足一定矿物、岩石的岩性特征的划分需要。对ETM十的多波段数据采用主成分分析法和多波段组合分析方法。     

Wenchuan earthquake: Brightness temperature changes from satellite infrared information

By using an alternative processing method for satellite infrared remote sensing data and adopting the China Geostationary Mete-orological Satellite (FY-2C) infrared remote sensing brightness temperature data, we studied the great 2008 Wenchuan Ms8.0 earthquake. Results indicate the obvious characteristic period and amplitude, and distribution of thermal infrared anomalies before the Wenchuan earthquake. And we discussed the mechanism of the observed pre-earthquake thermal anomalies. The characteristics of observed thermal infrared anomalies are easy to be recognized and applied, and could provide a criterion for thermal anomalies of earthquakes.