Sentinel-1A影像在山区管道地表形变监测中的适用性评价指标构建

Sentinel-1A卫星数据覆盖范围广、重访周期快、获取成本低,通过合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术能够高效获取管道沿线大面积地表形变信息。但是山区管道所处地形复杂、起伏大、植被茂盛,监测中易存在叠掩、阴影、失相干等现象,Sentinel-1A卫星数据在管道不同区段的适用性有差异。为了对Sentinel-1A在山区管道地表形变测量中的适用程度进行评价,本文以三段不同山区地形的管道为研究区,结合Sentinel-1A数据、Sentinel-2数据、ALOS DEM数据进行相关性分析,构建适用性评价指标。结果显示：管道沿线Sentinel-1A影像的叠掩阴影占总面积的比例与坡度的Pearson相关性为-0.914,Spearman相关性为-1,呈显著负相关;影像相干性和归一化植被指数的Pearson相关性为-0.972,Spearman相关性为-0.99,呈显著负相关。使用回归分析和归一化的方法建立了山区管道沿线Sentinel-1A数据的坡度适用性指标和植被适用性指标,指标可对山区管道沿线域使用Sentinel-1A数据进行形变监测的适用性进行评价。     

基于Sentinel-1和Sentinel-2影像的洪泽湖国家湿地公园水生植被信息提取

【目的】探索利用光学遥感和雷达遥感数据进行湖泊湿地水生植被信息提取方法。【方法】以洪泽湖国家湿地公园为研究区,基于Sentinel-1的SAR影像和Sentinel-2的MSI影像,利用面向对象影像分析技术,结合EVSI、NDVI、SR特征指数和对象之间的上下文特征,以及挺水植被高度的差异所对应SAR影像上的后向散射系数,在对象级的基础上建立决策树模型对湿地水生植被进行分类,分析洪泽湖国家湿地公园水生植被以及挺水植被的分布状况。【结果】研究区水生植被类群分类精度为89%,Kappa系数为0.85;挺水植被种群分类精度为85.2%,Kappa系数为0.76。与基于像元分析方法的结果相比,面向对象的影像分析方法具有更高的精度;湿地水生植被以沉水植被和挺水植被为主,其中挺水植被中以荷叶和芦苇为主。【结论】本研究提出的湖泊湿地水生植被信息提取方法具可行性,可为湿地管理与决策提供科学依据。     

PS-InSAR在南昌地表变形监测中的应用研究

利用2014-2018年覆盖南昌市区域范围Sentinel-1A卫星数据,采用PS-InSAR技术对南昌市主要的基础设施建设,如高铁、地铁、隧道、桥梁、高楼等地表形变情况进行计算、趋势分析与及时监测,为区域灾害提供预警与评估,及为地区规划与发展提供决策支持。PS-InSAR技术在地面沉降、自然灾害等地表形变监测方面已得到广泛的应用。就PS-InSAR在南昌地表形变监测的应用进行了探讨,并根据InSAR的特点,指出了InSAR的部分缺陷,给出了InSAR的使用局限以及今后的研究方向。     

基于SBAS-InSAR技术的丹江口坝区地表形变监测与分析

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,地理位置极其重要.丹江口坝区是丹江口水库的核心区域,在长期使用过程中不可避免会发生形变,形变监测十分必要.然而传统的监测手段有很多限制,本文采用短基线集干涉测量(SBAS-InSAR)技术,将2017年3月12日至2018年3月19日的25景Sentinel-1A卫星SAR图像作为研究数据,开展以丹江口坝区为中心的大范围的地表形变监测研究.以研究区地表的形变量及形变趋势结果为依据,结合当地地形地貌及站点实测水文资料,综合分析该区域地表形变情况,并对丹江口大坝及坝区的安全性进行评估.研究发现:丹江口大坝周边150 km~2范围内的形变小于10 mm/a,在时间序列上呈现较为稳定的状态.     

基于Sentinel-1A/B SAR数据的西北航道海冰分类研究

使用2015-11—2018-02冬季97景覆盖西北航道海域的Sentinel-1A/B HV极化数据,经过边界噪声移除、角度效应校正等步骤处理,通过灰度共生矩阵获得影像的纹理特征,利用LibSVM分类方法对一年冰(first-year ice,FYI)与多年冰(multi-year ice,MYI)的纹理特征进行训练并分类.利用加拿大冰服务中心(Canadian ice service,CIS)提供的海冰分类图进行精度评价,分类的总体精度为73.15%.     

利用Sentinel-1A 的时序干涉测量探测蒲县滑坡形变

利用覆盖山西蒲县地区的24景Sentinel-1A升轨影像,分别采用永久散射体雷达差分干涉测量(PS-InSAR)与短基线集雷达干涉(SBAS)技术对研究区域2019-01-2019-12的地表进行时序形变监测,获取蒲县地区疑似滑坡体位置、范围及滑坡速率,并对两种监测结果进行对比,深入分析滑坡隐患的可能性成因.结果 表明,两种时序InSAR技术采集的形变信息大致相同,蒲县大部分地区趋于稳定状态,年平均形变速率在-10 ～10mm/a;其中存在4处位置一致、形变明显的疑似滑坡点,分别是半沟村罗克线两侧、水泉窊015乡道附近、郭家山周边及井子洼村赵克路沿线.     

GF-1 WFV与Landsat-8 OLI和Sentinel-2A MSI遥感图像光谱信息转换研究

地表环境的宏观动态监测研究中,受卫星回归周期及天气的影响,单颗卫星难以获取长期、连续的光学遥感数据,因此,定量分析多平台遥感数据的光谱信息关系是十分必要的.本研究基于两组同日过境的无云卫星影像(GF-1与Landsat-8和Sentinel-2A),结合地面调查数据,进行了不同传感器影像间对应波段的光谱信息对比,并通过统计回归分析获得了两组卫星对应波段(蓝、绿、红和近红外)的反射率转换方程.研究结果显示,GF-1与Landsat-8和GF-1与Sentinel-2A对应波段的反射率都具有很强的相关性,得到的转换方程能够对上述三种卫星数据间对应波段的光谱信息实现高精度的转换.本研究能够实现同日多光谱遥感数据的光谱信息转换及协同应用,并为区域资源环境的长期定量遥感监测提供技术支持.     

Sentinel-1A TS-InSAR地铁沿线地面沉降监测与分析

地铁的建设与运营容易引起地表的纵向沉降,从而影响城市的发展和人民生命和财产安全,因此及时掌握各地铁沿线地表沉降情况具有重要现实意义。本文以南宁地铁为例,利用Sentinel-1A SAR数据和TS-InSAR技术,借助外部高精度的POD Precise Orbit Ephemerides和ASTER GDEM V2去除由去相关引起的相位跳变,获取了2017年6月~2019年1月南宁地铁网络地面沉降速率场,并在此基础上重点分析了地铁沿线地面沉降情况和沉降时空分布规律。试验结果表明,2017~2019年,南宁整体的地表沉降特征较为明显,最大累计沉降达到了-47.41mm。大部分城区相对稳定,沉降区主要分布在各地铁沿线区域,且随着南宁经济的快速发展和城市地铁建设的加快,各地铁沿线地面沉降呈逐渐增强和扩散趋势。     

光谱比辐射率对卫星遥感地表温度影响的研究

应用分裂窗方法反演地表温度的结果表明：地表温度不仅线性地依赖于ＡＶＨＲＲ的４，５通道的亮度温度，而且还线性地依赖于与光谱比辐射率有关的项，即（１－ε４）／ε４及（ε４－ε５）／ε４。分析指出：（１）若Δε（ε４－ε５）＝０，当ε４从０．９４～１．００时，地表温度的变化达３．０℃。（２）当Δε≠０时，Δε对反演地表温度的影响比ε４所造成的影响更敏感、更显著；若Δε＞０，Δε对ε４所造成的影响有减弱作用；若Δε＜０，Δε对ε４所造成的影响有加强作用。（３）要使反演地表温度的误差小于１．０℃，则Δε的误差量级必须小于０．００５。     

基于Sentinel-2A岷江上游地表生物量反演与植被特征分析

 Sentinel-2A光学遥感卫星具有很高的空间分辨率、13个多光谱波段、独特的"红边"波段、大宽幅同时数据免费,为区域植被生态环境特征信息提取分析提供全新的解决方案。以岷江上游流域为研究区,选取欧洲空间局（ESA）发布的Sentinel-2A数据,通过对卫星参数、数据类型、格式等级、预处理方法进行分析,利用ESA的SNAP软件,提取岷江上游流域的L2A级数据和场景分类图;在生成的L2A数据基础上结合SNAP软件中生物物理量参数处理模块,分别计算反演出岷江上游的叶面积指数、光合有效辐射吸收率、叶绿素含量、冠层含水量和植被覆盖度5类生物量指标和5个县域内生物物理量均值与标准差,利用叶面积指数、光合有效辐射吸收率和叶绿素含量指标诠释岷江上游5个县域内植被生长及健康状态,再结合场景分类结果对岷江上游植被特征进行区位分析,该研究为区域生态环境定量评估提供了快捷高效的参考依据。     

利用Sentinel-1A SAR影像监测尼泊尔“4·25”地震变形

为利用新一代欧洲太空局SAR系统Sentinel-1A卫星获取大面积地震变形数据,对其监测模式和数据特点进行研究,给出针对TOPSAR成像干涉数据处理的拼接方法,并利用Sentinel-1A数据获取尼泊尔"4·25"地震区域约160 km×180 km的地表形变。结果显示,地震导致的雷达视线向相对变形最大达2 m。     

利用升降轨Sentinel-1 A影像提取2017年九寨沟Ms 7.0地震同震形变场

2017年8月8日,四川省阿坝州九寨沟县发生M_s 7.0地震。其诱发因子主要是巴颜喀拉板块强烈运动,使得青藏高原板块向东运动,把能量从塔藏断裂释放出来,导致了地震的发生。由于九寨沟景区内植被密度大,地形复杂,给常规的测量方法提取形变场造成了很大的困难。因此,利用D-InSAR(interferometric synthetic aperture radar)技术,采用欧空局Sentinel-1A升降轨SAR影像,分别对升降轨影像对进行数据处理,并对结果进行交叉验证分析,从而获取了九寨沟地震的较为精确同震形变场。结果表明:形变场的分布呈不规则的"核仁型",长约24 km,宽约29 km,呈现出由西北向东南的走向。视线(line of sight, LOS)向形变的极值分别为降轨11.2 cm、升轨22.4 cm,形变量级较大。     

结合夜光遥感数据的长株潭地区人口密度与地表温度相关性分析

城市化的进程使得大量的人口聚集在城市区,进而导致城市地表温度发生变化.以长株潭地区为研究区域,基于夜光遥感数据模拟分析研究区内人口密度的分布情况,并利用MODIS影像反演研究区的温度情况,提取出2004—2016年共5期数据,分析研究区内的人口密度、地表温度的时空变化特征,并利用分区统计法分析二者的空间相关性.结果表明,长株潭地区高人口密度地区增长迅速且逐渐连接成块,地表温度主要显示出城区高、郊区低且向外递减的分布规律,人口密度和温度有较为明显的正相关性,人口密度是影响城市温度变化的重要因素之一.     

MODIS数据在几种典型地表发射率光谱特性中的适用性分析

发射率是识别地物的重要参数,受季节和下垫面的影响发射率波谱特性曲线呈一定变化规律.以沙漠、土壤、冻土、湖泊以及渤海海域为研究区域,利用M OD021KM反演发射率,并与M OD09产品所得发射率在可见光与近红外波段进行对比及交叉验证,探究两种算法在地表识别中的适用性.结果表明:在乌兰布和沙漠,二者相关系数达到0.890...     

PS-InSAR技术在兰州市地面形变中的监测应用

近年来,由于城市地表沉降带来的次生灾害后果愈加严重,给城市的发展带来了诸多隐患,因此对城市进行长时间序列的形变监测具有重要的现实意义,而传统的监测方法无法获取城市大面积的地表形变信息.合成孔径雷达遥感(interfer-ometric synthetic aperture radar,InSAR)技术在大规模地表形变监测中具有独特的优势.兰州市地质条件特殊,地貌条件复杂,是中国地质灾害发生频率较大的区域之一.采用63景Sentinel-1A和5景Sentinel-1B数据基于永久散射体合成孔径雷达干涉(persistent scatterer interferometric synthetic aperture radar,PS-InSAR)测量技术获取了2014年10月—2020年4月的兰州市城区的地面形变场.研究结果表明,兰州市城区地表形变较小,临近城区周边的几处村镇存在着不同程度的沉降,且部分区域的沉降呈现出逐渐加快的趋势.     

基于双源遥感数据的杉木林分蓄积量估测模型研究

为了提高森林蓄积量估测精度,以福建省三明市将乐县国有林场中杉木林作为试验区,选择资源3号卫星多光谱高分辨率影像及Alos Palsar影像为数据源,将相关性较高的极化雷达参数与最优窗口下的纹理参数相结合,协同两种遥感数据反演蓄积量。利用灰度共生矩阵分别提取高分辨率影像在3×3、5×5、7×7、9×9和11×11的5组窗口大小下8种纹理特征信息,提取Alos Palsar影像双极化方式下后向散射系数并进行比值运算。采用多元逐步回归分析方法,分别利用5组纹理特征信息反演杉木林蓄积量,找出最优窗口; 检测不同极化方式下后向散射系数与蓄积量之间相关性。结果表明,单数据源反演蓄积量模型中,5×5窗口反演效果最好,模型复相关系数R=0.869,均方根误差σ_RMSE=23.38 m³/hm²,蓄积量总体的估测精度为80.32%; 多数据源反演蓄积量模型中,两种极化方式下的后向散射系数比值与高分影像纹理特征参数结合后,反演模型的效果更好,模型中R=0.901,σ_RMSE=22.32 m³/hm²,蓄积量总体估测精度达到85.42%。研究表明,基于多数据源数据的森林蓄积量反演精度更高,结果更准确。     

基于Sentinel-1合成孔径雷达卫星影像的福建沿海区域风能资源分析

海面风场风能资源分析对海上风电场的建设开发具有重要意义.近年来随着遥感技术的发展,星载合成孔径雷达(SAR)为海面风能的分析与评估提供了新手段.基于2015—2019年福建沿海区域的122景Sentinel-1 SAR影像,采用快速傅里叶变换风向反演方法及地球物理模式函数CMOD5.N风速反演方法对福建沿海区域进行SAR风场反演,并从风能有效性、稳定性及时空分布特征方面分析福建近海风能资源.主要结果显示:风速数值范围较大的秋、冬季有效风能占比较高,可达70%以上;福建沿海区域多年平均风能稳定性较好,春、秋、冬季风能稳定性较好,而夏季风能稳定性较差;福建沿海风能的空间分布主要为东北—西南走向逐渐递减类型,在台湾海峡中部区域出现风能最大值.     

基于热红外遥感数据辽东地热区地表温度反演

为解决地热资源的勘探开发问题, 基于新型的 Landsat鄄8 热红外遥感数据, 采用大气校正法(RTE: Radiative Transfer Equation)反演出辽东地热区在 2014 年不同月份的地表温度, 并将反演结果中的高温异常区 与研究区内已知温泉点的空间分布特征进行对比, 结果表明, 两组数据在 8、 9 月份时具有很高的空间相关性。 该方法及结果对于探明辽东地热资源的空间分布及进一步勘探开发具有重要的指示意义。     

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。     

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.