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.     

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.     

MODIS/Terra辅助的HJ-1B CCD1数据悬浮泥沙浓度反演研究

针对MODIS/Terra传感器服役时间超期需要后续卫星延续观测以及国产陆地卫星数据水环境遥感应用问题,以深圳湾为研究区域,利用2007年～2008年获取的40个现场实测数据与MODIS/Terra NIR-SWIR大气校正反射率数据建立MODIS悬浮泥沙浓度反演模型,以此为基础,反演2010年～2012年4景MODIS悬浮泥沙浓度分布状况,展开同步的瑞利散射校正反射率(Rrc)多波段组合因子的HJ-1B CCD1影像悬浮泥沙浓度反演模型对比研究.结果表明,在不进行气溶胶校正的情况下,HJ-1B CCD1数据波段比值算法(Rrc(660)/ Rrc(560))可以有效实现深圳湾悬浮泥沙浓度的反演,反演模型的决定系数为0.88,均方根误差为7.19 mg/L,模型验证的相对误差为7.45%,该研究对于进一步推进水环境遥感监测有一定的积极意义.     

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。     

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．     

6S模式对EOS/MODIS数据进行大气校正的方法

探讨了运用6S模式对EOS/MODIS的可见光与近红外通道数据进行大气校正的方法和步骤,对模式中的大气模式参数和廓线的计算方法提出了改进,应用研究目标地的气象探空资料计算包括气压、温度、水汽密度和臭氧密度等大气参数和廓线,并根据海拔高度对大气廓线进行订正.实验表明:校正后的象元反射率普遍增大,反射率区间明显拉宽,表现在图像上亮度有所提高,对比度明显增加,图像层次更加丰富,图像质量得到较大改善.     

基于经验线性法的Hyperion影像大气校正

选取影像覆盖区域的地物分别作为亮目标和暗目标,选取非影像覆盖区域的同名地物为目标物,基于经验线性(ELC)法对Hyperion影像进行大气校正.结果表明,包含大部分植被信息的混合像元中绿色植被光谱特征清晰可见,植被绿色反射峰、近红外波段反射平台以及短波红外小反射峰等现象十分明显.运用该方法对缺乏实时资料的卫星影像进行大气校正具有一定的适用性.     

山区低太阳高度角TM图像大气校正比较研究

以香格里拉地区2006年的美国陆地卫星TM遥感影像和森林资源二类调查数据为基础,运用FLAASH和6S模型对低太阳高度角下的TM影像进行校正探讨,旨在找出较合适的大气校正方法.从植被反射率和归一化植被指数两方面对两种模型进行评价.结果表明:通过对比原图像和两种模型校正后的影像的表光反射率,两种模型都能够减弱大气对图像造成的影响.其中6S模型得到的归一化植被指数信息量最大,说明6S比FLAASH模型更适合山区低太阳高度角TM影像的大气校正,在以后的相似研究中可以优先考虑.     

湖泊叶绿素a反演的大气校正模型比较研究

为获取湖泊叶绿素a定量反演所需的最优大气校正方法,以太湖为例,分别使用FLAASH、6S及QUAC 3种大气校正模型对HJ-1B卫星CCD数据进行大气校正,通过对比各波段反射率及遥感指数与叶绿素a的相关性,得到归一化水体指数相关系数最高,并使用归一化水体指数建立叶绿素a反演模型.反演模型R2在0.7以上,同时通过了统计检验.实验利用太湖采样点平均光谱反射曲线及实测光谱对比大气校正模型的影像处理效果,并在此基础上,利用误差参数评价不同大气校正处理后的反演精度.结果表明:3种大气校正算法的影像处理效果总体较好,FLAASH和6S算法的各项参数接近,反演精度优于QUAC算法,并且聚类分析结果很好地证实了二者的相似性;QUAC算法在获得较高精度的同时其典型地物光谱出现失真.因此,在湖泊叶绿素a浓度反演建模时,大气校正方法应优先考虑FLAASH算法和6S算法,尽量避免使用QUAC算法.     

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。     

基于HJ-1-A卫星CCD相机遥感影像的水体提取

采用面向对象的分析方法(object based image analysis,OBIA),结合水体特征对国产环境卫星(HJ-1-A)CCD相机影像的水体信息进行快速分析、处理和提取.结果表明,对于中低分辨率多光谱遥感影像水体信息的提取,该方法的提取精度在95%以上,优于最小距离法(minimum distance).     

HSI高光谱数据的FLAASH大气校正与评价

针对福州闽侯西部地区的HSI高光谱数据,进行影像条纹噪声去除,并基于MODTRAN辐射传输模型对HSI数据进行大气校正得到地表真实反射率.通过大气校正前后的3类典型地物的反射率的对比,大气校正前后的植被反射率和光谱库中标准反射率的对比,证明了FLAASH模型对HSI数据进行大气校正的有效性.     

环境一号卫星影像中水体信息提取方法研究

从卫星遥感影像中快速、准确地提取水体信息已经成为水资源调查、水资源宏观监测、城市绿化度调查及湿地保护的重要手段。针对HJ—1A/B(中国环境一号卫星)影像与Landsat ETM(美国陆地探测卫星)影像的相似性,利用水体特有的光谱特性,采用多种水体提取方法对HJ—1A/B影像中水体信息进行了快速提取,并比较了两种影像水体提取结果。总结了在环境一号卫星影像中进行水体提取的精度影响因子。分析了传感器、分辨率、水体提取模型对水体提取的影响。     

Research on HJ-1A/B satellite data automatic geometric precision correction design

Developed independently by China, HJ-1A/B satellites have operated well on-orbit for five years and acquired a large number of high-quality observation data. The realization of the observation data geometric precision correction is of great significance for macro and dynamic ecological environment monitoring. The paper analyzed the parameter characteristics of HJ- 1 satellite and geometric features of HJ- 1 satellite level 2 data （systematic geo-corrected data）. Based on this, the overall H J- 1 multi-sensor geometric correction flow and charge-coupled device （CCD） automatic geometric precision correction method were designed. Actual operating data showed that the method could achieve good result for automatic geometric precision correction of HJ- 1 sat- ellite data, automatic HJ- 1 CCD image geometric precision correction accuracy could be achieved within two pixels and automatic matching accuracy between the images of same satellite could be obtained less than one pixel.     

环境减灾卫星高光谱数据大气校正模型及验证

根据四流近似辐射传输理论, 建立了适合环境与减灾卫星高光谱传感器(HSI)的大气校正解析模型, 给出了模型中 6 个大气参数的数值计算方法。经与 MODTRAN 模型比较, 解析模型误差小于0. 5% , 表明具有较高的数值模拟精度。利用与 HSI 数据同步过境 MODIS 数据生成的大气温湿度廓线产品和气溶胶产品, 求解出了6 个大气校正参数, 并将其用于定标后 HSI 数据的大气校正, 获得了地物真实高光谱反射率。经与地面同步观测光谱数据比较, 波长大于700 nm波段范围内校正结果与地面观测值一致性较好; 其他波段受仪器 自身存在较大噪声影响, 校正后反射率高于地表观测值。     

TM图像大气校正及其对地物光谱响应特征的影响分析

基于辐射传输理论的大气校正模型,具有明确的物理意义,易于操作,应用广泛.虽然这类模型通常会提供几种标准大气模式供用户选择,但是有限的几种模式难以合理描述具体研究区的大气状况,因此,在缺乏实测资料时,有必要对大气参数进行合理选择或估计,参数的选择直接影响大气校正的结果.因此,首先对Landsat-5 TM图像大气校正参数的确定进行了详尽分析,然后从光谱响应曲线、归一化植被指数(NDVI)、能见度等方面,探讨了大气校正对TM图像地物光谱响应特征的影响.研究表明:(1)TM图像经大气校正后,地物在可见光波段反射率明显减小,而在近红外和短波红外反射率增大;(2)大气校正后的NDVI增幅明显;(3)能见度对水体和植被在可见光波段的地表反射率影响均较大;在近红外波段对水体的影响比对植被的更为强烈;随着能见度的增大,地物地表反射率增大.采用的参数确定方法可为类似研究提供参考与借鉴.