鄱阳湖HJ-1A/1B卫星CCD影像TSM浓度时空变化分析

应用2008年～2011年近4年鄱阳湖151景HJ-1A/1B卫星CCD传感器影像,以2008年10月、2009年10月和2011年7月开展3个航次的外业调查数据为基础,建立了总悬浮物(TSM,Total Suspended Matter)浓度遥感反演模型,研究鄱阳湖TSM浓度时空动态分布及其变化规律.鄱阳湖TSM浓度时空变化特征明显,日变率北湖为0～17mg/L,平均值为5.66mg/L,南湖0～12mg/L,平均值为3.01mg/L;TSM浓度季相变化上枯水期高于丰水期,且具有明显的季节性变化特征,月平均TSM浓度最大值/最小值之比变化最大的区域为北湖,2011年9月比2008年9月高出20.4倍;2009年～2011年年平均TSM浓度北湖分别为37.96、50.57、74.54mg/L;南湖区分别为23.40、31.50、33.28mg/L.     

融合HJ-1 CCD和MODIS生成高分辨率影像方法对比

高时空分辨率遥感影像的反演可有效解决南方云雨地区的数据缺失问题。本文以广西典型丘陵山地为试验区,利用时空自适应反射率融合模型（Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model,STRAFM）和增强型时空自适应反射率融合模型（Enhanced Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model,ESTRAFM）两种融合算法,选取小范围的国产环境减灾卫星（HJ-1 CCD）和中分辨率成像光谱仪（Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）数据,比较分析两种融合算法所生成的高空间分辨率影像的优劣。与真实HJ-1 CCD的红、近红外（Near-infrared,NIR）波段影像相比,STRAFM和ESTRAFM预测影像在空间分布上均具有较好的一致性,R值均为极显著相关,差分图像98.94%以上像元反射率差值小于0.1,平均绝对差值（Average Absolute Difference,AAD）、平均差值（Average Difference,AD）、标准差（Standard Deviation,SD）均较小,融合效果好。与STRAFM相比较,ESTRAFM融合算法对真实HJ-1CCD影像的细节捕捉能力更强,高低反射率区域没有明显缩小或放大现象,破碎地物边界更清晰,不存在斑块。ESTRAFM预测影像与真实HJ-1 CCD红、近红外波段影像的相关性均高于STRAFM,相关系数（Pearson Correlation Coefficient,R）分别为0.930, 0.885。ESTRAFM预测影像与真实HJ-1 CCD影像差异小于STRAFM,其差分影像的AD、AAD、SD分别为-0.005、0.013、0.017。     

基于HJ-1卫星CCD数据的长江中游武汉河段悬浮物浓度反演

环境一号(HJ-1)卫星是我国自发研制的专门用于环境和灾害监测的光学卫星.其数据获取周期短、空间分辨率高,能及时、连续、准确地监测悬浮物浓度时空变化,在内陆二类水体遥感监测方面具有良好的应用前景.该文以长江中游武汉河段为研究区,利用HJ-1卫星CCD数据第1、3波段建立了具有较高精度的悬浮物浓度反演模型,并对2008年11月14日武汉河段悬浮物浓度进行了反演,得到其空间分布图.结果表明,该模型的悬浮物浓度反演均方根误差(RMSE)为8.84mg/L,平均绝对百分比误差(MAPE)为13.6%.从空间分布来看,在武汉附近,长江干流悬浮物浓度高于支流汉江,江心洲滩附近水体悬浮物浓度偏高.     

HJ-1A/1B卫星CCD影像的鄱阳湖6S大气校正研究

HJ-1A/1B卫星CCD数据具有较高的空间、时间分辨率,在内陆湖泊水色遥感定量监测中有较大的应用潜力,大气校正是其需要解决的首要问题.采用6S模型对2009年10月24日鄱阳湖HJ-1A/1B卫星CCD影像进行大气校正处理,并用实测数据进行了对比分析,结果表明6S模型校正后的CCD影像水体遥感反射率能表现鄱阳湖水体悬浮泥沙浓度入江水道高于主湖区的空间分布特征;二波段(绿光波段)和三波段(红光波段),大气校正结果精度较高,平均相对误差分别为9.6%、12.6%,最小相对误差分别达到3.0%、1.6%;一波段(蓝光波段)、四波段(近红外波段)大气校正结果误差较大,建议参数反演时尽量避免采用这两个波段.     

悬浮泥沙浓度的测量

分析了悬浮泥沙浓度测量的几种方法的原理及目前的研究进展,为悬浮泥沙浓度测量的进一步创新研究和河口海岸研究中新技术的运用提供科学的依据和建议.     

杭州湾悬浮泥沙遥感反演与变化动力分析

利用2012年5月3日～4日,5月7日～8日实测悬浮泥沙浓度和光谱数据构建反演模型,反演了2012年5月7日杭州湾HJ-1A卫星CCD影像悬浮泥沙浓度,并进行了空间分布分析,结合水深、风速数据等其他实测要素对悬浮泥沙浓度的变化动力进行了分析.结果显示：杭州湾悬浮泥沙的空间分布受潮汐、湾底地形、风速、注入径流和长江口来沙的综合影响,悬浮泥沙浓度随时间变化十分剧烈,潮汐是其变化的主要因素,当风速较大时,风对悬浮泥沙的影响也不容忽略.     

MODIS／Terra遥感雪盖数据在青藏高原河源区的应用

基于2000-2009年MODIS/Terra积雪数据产品,分析我国青藏高原主要河源区雪盖的空间分布和季节变化.结果表明:五江源的积雪在空间上主要集中于雅鲁藏布江河谷、念青唐古拉山及横断山南部等地区,而北部积雪相对偏少;降雪主要集中于春冬季节,且雪盖变化呈现双峰形特点,峰值主要集中在2月和11月.不同季节雪盖表现出一定的趋势变化,春季雅鲁藏布江源区雪盖显著减少;秋季长江源区雪盖面积显著增加;冬季雪盖变化差异较大,黄河、澜沧江和怒江源区雪盖面积在减少,但趋势不显著,长江和雅鲁藏布江源区雪盖面积在增加,但仅长江源区增加趋势显著.总体而言,五江源地区雪盖面积表现出略微增加的趋势,但不显著.     

利用地面光谱数据反演悬浮泥沙质量浓度

为研究用高光谱数据反演悬浮泥沙质量浓度的方法,以近海悬浮泥沙为实验材料,配制了不同质量浓度悬浮泥沙样品,利用2种方法对样品进行建模:一种是将可见光和近红外光谱进行小波变换并将小波低频系数以偏最小二乘回归建模,另一种为波段组合法.利用交叉检验方法,分析了交叉检验结果,并将2种方法建立的模型进行了比较.研究表明:波段组合法中,TM4与TM1波段反射率比值的指数模型效果最好;在预测能力上,小波偏最小二乘模型总体上比波段组合模型精度高并且稳定性好,适用于悬浮泥沙光谱定量分析.     

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．     

湖泊水体悬浮泥沙遥感定量反演web服务体系的实现

以实现湖泊水体悬浮泥沙遥感定量反演空间信息共享服务和互操作为目标,设计了WebService技术支持下的泥沙反演服务总体框架,并在此基础上系统地阐述了泥沙反演的web服务体系.对内陆湖泊悬浮泥沙遥感定量反演模型进行服务的分解,获得能实现单一功能的原子服务,网络用户可以针对不同的数据和特殊的应用将原子服务进行动态组合和自由定制,服务器将自动将这些原子服务拼接成能完成特定功能的服务链.     

基于TM影像的长江口悬沙浓度遥感反演定量模式研究

近年来,由于水利工程等因素,长江入海径流量变化较大并导致入海泥沙量明显呈下降趋势,必会影响海岸带环境．利用遥感技术研究泥沙含量不仅速度快,效率高,周期短,而且对分析河口海岸带冲淤变化,研究流域入海物质通量、物质循环、河口沙洲变化,港口建设,航道治理以及海岸带环境管理都有十分重要韵意义．利用长江口TM影像数据以及现场采集的多个长江口表层悬沙浓度数据,建立悬沙浓度遥感定量反演模式．通过对遥感数据预处理,运用不同的悬沙反演模式进行回93分析,得到低浓度悬沙水体运用多项武模式反演效果较好,高浓度表层悬沙水体运用乘幂模式反演效果较好,同时应用Arcgis软件绘制成悬浮泥沙空间分布图,并归纳出长江口悬沙分布和输移的基本规律．     

水体悬浮泥沙动态监测的遥感反演模型对比分析——以鄱阳湖为例

水体泥沙是进行水环境监测及研究与泥沙输移有关的侵蚀、沉积过程所带来的灾害问题的关键因素,实现悬浮泥沙遥感定量动态监测的关键在于建立合适的反演模型。采用实测光谱模拟TM/ETM 和MERIS数据,对比分析了单波段和波段比值遥感因子构建的5种常用的经验半经验模型。结果表明,以MERIS第7波段遥感反射率为遥感因子建立的对数模型最适宜鄱阳湖地区悬浮泥沙的动态监测。     

基于浓密植被法的HJ-1B星CCD影像大气校正

利用红波段(0.66μm)与中红外波段(1.66μm)表观反射率之间的线性关系估计出红波段的反射率,然后利用红波段估计的反射率与其表观反射率,结合6S辐射传输模型构建查找表,查表得0.55μm处的气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)值,从而实现各个波段大气校正.通过林地校正前的表观反射率、大气校正后反射率和MODIS地表反射率的对比以及裸土校正前的表观反射率、大气校正后反射率和光谱库中反射率的对比,结果表明该方法对HJ-1B星CCD数据进行大气校正可取得较好的效果.     

基于ASD光谱仪的悬浮泥沙光学衰减系数研究

 设计了基于ASD光谱仪的玻璃水槽实验,测量人工光源穿透不同水深、不同质量浓度含沙水体的辐亮度,以纯水为参照,得出了某一粒径组成下不同质量浓度悬浮泥沙在350~920 nm波段范围内的光学衰减系数。实验泥沙样本的光学衰减系数光谱特征单一,随着波长的增大逐渐减小,表现为一条略倾的曲线,且正比于泥沙质量浓度。在0~0.15 m深度范围内的,相同质量浓度的泥沙光学衰减系数随水深的变化可以忽略不计。从350~920 nm,实验泥沙样本的单位质量浓度光学衰减系数从0.084缓慢减小至0.069 m²/g。     

基于HJ-1A、B卫星影像数据分析的地表环境变化研究——以河南省焦作市为例

综合利用HJ-1A、B环境监测数据,以焦作市地表环境变化为研究对象,利用环境HJ-1A、B卫星在2008年和2009年的成像为基础,参考焦作市地图、地形图、城市规划图等资料,借助ERDAS IMAGINE和ArcGIS等软件对图像进行处理和分析,进而分析焦作市的地表环境变化情况。另外,形成了一套可行的环境变化信息的提取和监测流程。     

基于HJ-1A/1B CCD数据的区域银杏生物量估测及碳密度制图

传统的生物量地面测定通过抽样估计的方法放大尺度,但误差较大且无法获得连续的空间分布信息。笔者以江苏泰兴银杏林地为对象,通过处理和分析我国自主研发的中等分辨率HJ-1A/1B卫星CCD数据,基于植被敏感波段及特征分量提取了银杏林地,然后结合地面样地调查估测蓄积量;在综合分析比较单因素及多因素回归模型统计结果参数的基础上(多因素模型决定系数较高,为0.72;均方根误差较小,为0.18),选定多因素回归模型作为银杏蓄积量估测方法,通过地区生物量扩散因子估测银杏总生物量为745 144.14 t,进一步推算总碳储量和碳密度并制图。结果表明:泰兴市2010年的银杏总蓄积量达到预期发展目标,但碳密度相对较低且空间分布不均,应该通过扩大栽培面积,加强中幼龄林抚育,推广农林复合经营模式等提高银杏林的固碳能力,充分发挥其增汇潜力。     

基于HJ-1A/1B CCD数据的海南岛水体提取研究

基于HJ-1A/1B CCD数据,选取海南岛内300个训练样本,分别计算了利用归一化差异水体指数、基于蓝光的归一化差异水体指数和混合水体指数3种指数模型识别水体时,对林地、耕地、道路和居民地的区分度。结果表明,在应用HJ-1CCD数据进行水体识别时,混合水体指数模型的区分度最高(综合区分度为34.16%),是海南岛水体识别的最优模型。并确定了混合水体指数模型的最佳识别阈值(168.54)。利用混合水体指数模型高效地提取了2014年2月24日及9月24日海南岛的水体信息,全岛水域面积分别为677.41 km2和698.62 km2。经验证,水体提取总体精度达92.00%,混合水体指数模型具有水陆区分度较大和水体提取精度较高的优点,可以用来提取海南岛的水体信息。该文为海南岛水资源的优化配置与管理、洪涝灾害动态监测提供参考。     

基于Landsat-8 OLI数据的海南牛路岭水库水深的反演研究

基于遥感数据的水深反演对加快海南省基础水文数据的收集和简化整片水域水文数据的动态监测有着重要意义.利用Landsat-8 OLI卫星遥感影像和乘船采集的实测数据,在单波段法、多波段比值法和底部反照率独立水深算法（B算法）中选出了最适合水深反演的模型,即B算法模型,并针对B算法模型中对于深度小于10 m和大于30 m的水体其反演精度不佳的问题,提出了分区反演的处理方法 .结果表明,对于改进后的B算法模型,其平均绝对误差降低了45.7%,平均相对误差降低了42.3%,而且水深反演精度得到了明显提高.故改进后的分区反演B算法模型与牛路岭水库的实际水深分布更为契合,可以将其用来获取整个水库的水深数据.     

高固含量Si3N4/B4C水基悬浮体的制备

高固相、低粘度Si3N4/B4C水基悬浮体的制备是实现陶瓷材料凝胶注模成型工艺的关键和前提.以Si3N4和B4C为初始原料,选择合适的分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),通过优选工艺参数,10%的B4C和90%的Si3N4与H2O混合,加入1.5 mg/m2PVP,调节pH=10.5,即可制备出固相体积分数为60%,粘度小于1 Pa*s的Si3N4/B4C水基悬浮体.     

基于穷举法的鄱阳湖叶绿素a浓度高光谱反演模型与应用研究——以GF-5卫星AHSI数据为例

光学特性复杂的浑浊水体叶绿素a浓度反演一直是水环境遥感研究的难点,高光谱以其波宽窄、谱段多、获取地物信息近似连续等优势,有望成为解决该难题的有效手段.该文以鄱阳湖为研究水域,利用2009年10月、2011年7月及2016年10月获取的实测高光谱及叶绿素a浓度数据,基于穷举法建立了针对高分五号(Gaofen-5, GF-5)卫星可见短波红外高光谱相机(Advanced HyperSpectral Imager, AHSI)的叶绿素a浓度三波段反演模型(决定系数R2＝0.82;均方根误差RMSE＝1.468 μg·L－1).通过与2018年10月7日Sentinel-2A卫星多光谱成像仪(MultiSpectral Instrument, MSI)的叶绿素a浓度反演结果对比分析,两者的空间分布具有较高的一致性,超过80%的研究水域相对偏差小于8%,在一定程度上证明了GF-5卫星高光谱数据在浑浊水体叶绿素a浓度反演中的潜力.