CoLM改进与多源遥感陆面数据同化系统研发

该报告以发展气候系统模式为核心,研发相关的模拟技术,确定关键物理和模发展的冠层辐射模型为三维辐射传输模型(简称3-D模型)以替换陆面模型CoLM中基于二流近似的辐射传输模块,将动力植被模块(DGVM)引入了陆面模型CoLM,实现了模型的改进;制备了2005—2010年比湿、气压、气温、风速(U,V)、降雨、入射短波辐射、入射长波辐射大气驱动数据集和土壤及植被功能型参数数据集;实现了一个高分辨率多源遥感陆面数据同化系统HDAS,包含了多种数据同化算法,并针对高分辨率陆面数据同化需要重点解决了高性能计算问题;能够在陆面过程模型的动力学框架内同化多源遥感观测以及其他观测资料,生产中国陆地区域内2005—2010年空间分辨率为5 km、时间分辨率为1 h的同化数据集。     

基于方向反射率的大尺度叶面积指数反演算法及其验证

提出了一种新的叶面积指数反演方法，该算法尝试采用不同于传统遥感反演方法的思路和架构，借鉴了地面观测叶面积指数的原理和方法，首先从叶面积指数的定义出发推导出叶面积指数与方向间隙率的关系，然后通过遥感BRDF产品和大尺度方向间隙率算法获得方向间隙率信息，最终通过角度积分得到大尺度LAI(叶面积指数).敏感性分析表明，该算法可以较好反映叶面积指数的相对分布信息，并采用长白山和黑河地区的地面观测数据对反演结果进行验证，为了解决高分辨率观测数据到低分辨率遥感数据的尺度转换问题，采用了与地面观测尺度相适应的高分辨率遥感数据进行过渡.首先建立实测LAI与高分辨率反射率数据之间的经验关系，进而得到高分辨率的叶面积指数分布，再利用高分辨率叶面积指数产品通过面积加权，获得对应低分辨率像元的LAI值.验证结果表明，算法具有较高的精度.     

星载短波红外多光谱图像硬件融合系统

正高分辨率对地观测系统(高分专项)是国务院发布的《国家中长期科学和技术发展纲要(2006-2020年)》中确定的16个重大专项之一,通过建设高分辨率先进对地观测系统,全面提升我国自主获取高分辨率数据的能力。今后高分专项的重点之一将转向应用建设,其中卫星平台的在轨信息处理能力尤为突出。星载嵌入式信息处理模块是一种较为理想的选择,借助FPGA的并行化计算优势,能够在低功耗、小体积的约束下完成图像信息的实时处理任务。目前在轨的诸如World View-3、Sentinel-2等卫星能够提供高时相短波红外多光谱图像,显著地提高了火灾救援、环境监测以及目标检测等对地观测应用。与可见光图像相比,这种新型短波红外多光谱图像的空间分辨率较弱,对小尺寸的地面目标感知能力有限。提高空间分辨率的有效途径之一是借助可见光图像丰富的空间细节信息,通过图像融合的途径达到。     

第二届高分辨率对地观测学术年会征稿启事

1会议背景及主题高分辨率对地观测学术年会(China High Resolution Earth Observation Conference)是一个开放的学术交流平台.旨在交流思想观点,分享研究成果,营造学术氛围,进一步开拓思路,发现人才,推动理论创新和技术进步,促进产学研合作与交流,支持我国高分辨率对地观测事业持续健康发展.年会主题:精确感知、创新应用.     

李国庆:把科研当作信仰

李国庆博士,中国科学院对地观测与数字地球科学中心研究员,硕士生导师,国际对地观测卫星委员会网格任务组负责人。主要研究领域包括:空间信息网格技术和下一代空间信息设施、高性能遥感图像处理技术和并行处理系统、对地观测卫星数据地面预处理技术和系统。     

科技珍闻

中国航天提出未来五年主要任务中国国务院新闻办公室在10月12日发布的《二○○六年中国的航天》白皮书中,明确提出了中国航天事业未来五年的十二项主要任务。这十二项主要任务分别是:研制新一代无毒、无污染、高性能、低成本和大推力的运载火箭,最终实现近地轨道运载能力达到25吨,地球同步转移轨道运载能力达到14吨;启动并实施高分辨率对地观测系统工程,研制、发射新型极轨和静止轨道气象卫星、海洋卫星、地球资源卫星、环境与灾害监测预报小卫星,初步形成全天候、全天时、多谱段、不同分辨率、稳定运行的对地观测体系,实现对陆地、大气、海洋的立体观测和动态监测;统筹发展卫星遥感地面系统和业务应用系统,建立和完善国家级的遥感卫星数据中心,初步实现社会公益服务领域的遥感数据共享,建立卫星环境应用机构和卫星减灾应用机构,形成若干重要     

高分辨遥感综合定标技术系统的研发助推我国遥感产业进入发展新阶段

随着定量遥感信息技术的快速发展,对遥感数据质量检测与评估提出了迫切的应用需求。本研究攻克了宽动态高均匀固定人工靶标技术、自主辐射定标技术、高分辨率微波图像分辨率在轨检测技术等瓶颈问题,构建了涵盖地面标准测试目标系统、地面测量技术系统、测试数据处理系统在内的高分辨遥感综合定标技术系统,建成了国际上系统化程度最高、综合测试功能最强、适用范围最广的航空航天共用高分辨遥感综合定标场。该技术系统已用于多型国产新型遥感载荷的严格航空校飞以及多个系列国内外高分辨率遥感卫星的在轨定标与性能评测,在提升我国遥感技术社会经济效益转化质量和回报效率等方面发挥了重要作用。     

星机地综合观测定量遥感融合处理与共性产品生产系统关键技术研究与系统设计

针对全球资源环境监测需求,该课题作为"星机地综合定量遥感系统与应用示范(二期)"项目的一部分,将集成和突破在"一期"研究中形成的卫星数据库分布式组网技术、多尺度遥感数据同化与真实性检验技术、面向应用的遥感数据融合处理与生成技术等关键技术,重点突破运行性多源遥感共性产品生产系统构建中的一系列相关技术,研制星机地综合观测定量遥感数据融合处理与共性产品生产系统。该年度基于项目一期相关技术成果,初步实现连通6个以上卫星数据中心的能力,建立虚拟组网分布式卫星数据服务系统;研究多源遥感数据的辐射归一化、几何归一化、定量遥感产品反演、星机地观测数据同化、时空无缝融合和多尺度真实验证等技术,对虚拟组网的分布式卫星数据服务系统、多源遥感数据辐射归一化系统、多源遥感数据几何归一化系统、多源数据融合定量遥感产品生产系统、多源数据融合产品生产系统、时间连续共性产品同化系统、定量遥感产品真实性检验系统、多中心海量遥感数据协同处理支撑系统八个子系统进行实际的系统设计工作,包括顶层设计、需求分析及概要设计。     

星机地综合观测定量遥感融合处理与共性产品生产系统关键技术研究与系统设计

针对全球资源环境监测需求,本课题作为"星机地综合定量遥感系统与应用示范(二期)"项目的一部分,将集成和突破在"一期"研究中形成的卫星数据库分布式组网技术、多尺度遥感数据同化与真实性检验技术、面向应用的遥感数据融合处理与生成技术等关键技术,重点突破运行性多源遥感共性产品生产系统构建中的一系列相关技术,研制星机地综合观测定量遥感数据融合处理与共性产品生产系统。该年度基于项目一期相关技术成果,初步实现连通6个以上卫星数据中心的能力,建立虚拟组网分布式卫星数据服务系统;研究多源遥感数据的辐射归一化、几何归一化、定量遥感产品反演、星机地观测数据同化、时空无缝融合和多尺度真实验证等技术,对虚拟组网的分布式卫星数据服务系统、多源遥感数据辐射归一化系统、多源遥感数据几何归一化系统、多源数据融合定量遥感产品生产系统、多源数据融合产品生产系统、时间连续共性产品同化系统、定量遥感产品真实性检验系统、多中心海量遥感数据协同处理支撑系统八个子系统进行实际的系统设计工作,包括顶层设计、需求分析及概要设计。     

中国：高端多用途无人机遥感系统首飞成功

中国第一个高端多用途无人机遥感系统在贵州省安顺市黄果树机场首飞实验成功，这标志着中国无人机对地观测技术跨入世界先进行列。这个由北京大学与中国贵州航空丁业（集团）有限公司联合研制的多用途无人机遥感系统首次采用集成性、智能化和高分辨率空间数据获取等技术，在可靠性、飞行高度、平稳度、导航精度及运行制作成本等方面，已具备了航空遥感的应用能力，综合性能达到国内领先水平。有关专家表示，该机无论在飞行性能、导航控制精度、通信与任务设备装备，还是价格上，均具备了与国外发达国家竞争的实力。     

基于无人机遥感技术的南极冰川表面冰坑监测

冰坑(ice doline)是指冰川表面因塌陷所形成的特殊地貌,由于冰坑的规模通常较小,相关的高分辨率遥感数据十分匮乏,加之其形成具有突发性和偶然性,目前的研究尚不充分.已有的研究主要通过对冰坑形成后的表面特征分析得出,对形成前冰面的应力应变状态尚缺乏有效观测数据支撑.在我国第33次南极考察期间,中山站至内陆出发基地的达尔克冰川表面发生了塌陷,形成了冰坑地貌.在达尔克冰川开展长时间序列的无人机遥感监测,获取了塌陷事件发生前后多期高分辨率无人机遥感数据.利用该数据处理得到的塌陷区高分辨率数字高程模型(DEM)和数字正射模型(DOM),分析了塌陷发生前后冰面地形变化和融池分布,发现此处冰坑地貌的形成与冰下径流、冰上的融水过程有重要关系.     

高分辨率遥感影像面向对象耕地信息提取方法探讨

随着高分辨率遥感技术发展,高分辨率遥感影像得到广泛应用,特别是高分辨率遥感影像面向对象信息提取技术应用广泛.本文以某地区遥感影像为基础数据,探讨了高分辨率遥感影像面向对象耕地信息提取的技术方法,并对耕地信息提取实验结果进行精度评价,得到了良好的效果.     

多尺度遥感数据按需快速处理与定量遥感产品生成关键技术2013年度报告

该课题重点解决全球陆表综合观测多源遥感协同反演与多尺度定量遥感产品生成的重大关键技术,建立全球陆表综合观测的定量遥感产品技术体系,集成开发新一代全球综合观测陆表定量遥感产品生产原型系统,形成全球高精度、多尺度共性定量遥感产品生产能力,推动共性定量遥感产品在我国矿产、森林、水、粮食等资源环境监测的应用,为实现全球资源环境遥感监测的业务运行服务提供技术支撑。在全体人员的共同努力下,今年该课题在以下几个方面取得了重大进展:(1)初步建立了共性定量产品生产技术体系,包括共性产品的生产技术体系、共性定量遥感产品生产技术标准规范、制定了多尺度数据的全球剖分标准等;(2)多源多尺度遥感数据归一化处理关键技术取得突破,发展了中高和中低两个不同尺度上的几何、辐射归一化技术,发展了多种数据的光谱归一化技术,发展了中高分辨率数据大气校正技术等;(3)多源遥感协同高精度定量反演关键技术攻关取得突破,确定了几类共性定量产品的卫星数据组网方案,在辐射收支、植被结构与生长状态、水热通量、冰雪参数等方面都取得了关键技术突破,形成了部分产品的软件模块;(4)初步搭建了共性定量遥感产品生产原型系统软硬件环境,完成了中高分辨率遥感数据的归一化处理技术集成,完成了数据库分系统、运管分系统的研发,完成了30 m分辨率共性定量遥感产品生产算法的集成,形成了中高分辨率数据处理能力与30 m分辨率共性定量遥感产品的生产能力;(5)共性产品试生产与应用示范:利用该课题研发的算法为应用课题生产了部分共性定量遥感产品,并在鄱阳湖地区开展了初步的应用示范;(6)在国内外学术期刊上发表了27篇论文,其中SCI论文10篇,申请了国内发明专利5项。     

基于决策树的MODIS影像赤潮智能检测技术

针对赤潮检测方法的及时性和普适性较差的问题,选取美国国家航空航天局(NASA)对地观测系统(EOS)所获取的多景MODIS遥感图像,经过光谱分析和特征选择获得所需数据集,采用数据挖掘技术训练赤潮检测的决策树分类模型,抽取赤潮分类规则。通过对2004年5到6月份一次赤潮爆发周期内获取的8景MODIS遥感影像的赤潮检测,验证了利用挖掘出的分类规则对渤海黄河入海口及邻近海域所发生的赤潮进行检测可取得较满意的结果。     

基于遥感卫星组网观测的海洋环境预报技术

基于海洋遥感卫星组网获取的高时空分辨率的风、浪、温盐流等观测数据,发展了大数据预报技术和数值同化模式预报技术,获取了高精度、高分辨率的预报结果,为马六甲海峡、斯里兰卡和霍尔木兹等海峡通道和支点的海洋环境提供安全保障.     

基于面向对象的分布式遥感数据存储模型研究

现有的遥感数据存储模型大都针对遥感影像产品数据,且在分布式环境中不能达到较好的负载均衡,为了能够管理及高效存取海量多源异构的遥感数据,满足日益增长的高并发数据共享服务需求,提出了一种支持分布式虚拟化技术的遥感数据存储组织模型.模型利用面向对象思想对遥感数据进行分类及标准化处理,结合金字塔与全球剖分格网模型,建立分布式虚拟化环境下的遥感数据存储组织架构,利用一致性哈希算法思想解决数据在分布式环境下均衡性存储问题,同时通过虚拟化服务器动态分配策略优化了系统整体性能.实验表明新提出的模型比传统模型及同类模型更具优势.该模型已经应用在国家高分辨率对地观测系统河南数据与应用中心数据分发服务系统,验证了模型的可靠性、稳定性和适用性.     

高分辨率SAR遥感综合实验与应用示范年度报告

该报告介绍了2013年度该课题在机载极化干涉SAR系统构建、高分辨率SAR遥感综合实验、高分辨率SAR遥感应用示范软件开发等方面的研发进展。在机载极化干涉SAR系统构建方面,完成了X-波段干涉SAR传感器的研制,进行了SAR系统的实验室联调测试和机载校飞试验。先后在四川若尔盖实验区和大兴安岭根河实验区开展了高分辨率SAR遥感综合实验,共获取8 619.8km2,约28.5TB的机载X-波段双天线In SAR和P-波段极化SAR数据,完成了所获取SAR数据的预处理;获取了覆盖大兴安岭根河实验区的多时相Radarsat-2极化SAR和Landsat-8多光谱卫星遥感数据;组织来自项目8家课题承担/协作单位的50多人次,参加了遥感同步、准同步调查工作,获取了森林叶面积指数(LAI)、农田植被参数、土壤参数、气象参数以及土地覆盖类别等的地面实况数据。在高分辨率SAR软件开发方面,已初步完成地形测绘、土地利用分类、植被覆盖类型分类和森林植被垂直结构参数估测等软件模块原型的开发,正在按统一的语言和标准进行完善和集成,以尽快形成界面友好的高分辨率SAR应用示范软件,为2014年的应用示范工作开展提供软件支撑。     

墨西哥湾轨道碳观测2号卫星叶绿素荧光产品分析与评价

陆上植被荧光遥感分析已经发展了30余年,技术层面上日臻成熟;而海洋方面的叶绿素荧光研究正方兴未艾。为了促进卫星遥感手段研究叶绿素荧光的发展,以墨西哥湾东北部水域为研究区,对2014年9月~12月轨道碳观测2号(orbiting carbon observatory-2,OCO-2)提供的L2级叶绿素荧光遥感反演产品,进行了分析和评价。首先阐述了OCO-2荧光检索的原理和方法。在此基础上,结合表观辐射亮度和纠正参数Ci论述了叶绿素荧光值的变化趋势和波动范围;并进一步对太阳天顶角和观测天顶角等观测几何因素与荧光值之间的关系进行了分析。研究结果表明:(1)从数值上看,771 nm波段叶绿素荧光显著大于757 nm波段,而两个波段提取的叶绿素荧光相关性明显,这与地面实际观测得到的结果相一致;(2)太阳/卫星天顶角和方位角与叶绿素荧光反演结果关系不显著,表明观测几何因素对卫星遥感叶绿素荧光的影响不明显;(3)提取的叶绿素荧光值偏小,并出现负值,而纠正参数Ci相对恒定,这表明IMAP-DOAS反演算法和传感器探测可能存在一定的系统性误差。通过对以上研究结果的分析,可知利用OCO-2反演叶绿素荧光所得到的产品具有一定的可信度和稳定性;但其反演精度与地面观测数据相比,仍需相关部门投入大量的时间和精力进行比对和验证,以提高其实际利用价值。     

森林冠层多角度高光谱观测系统的实现与分析

为了进一步理解遥感观测中地表目标物二向性反射特性产生的影响,增强定量反演植被结构和生理参数的能力, 以江西千烟洲通量站为基地建立了多角度高光谱观测系统。此系统主要由UniSpec-DC双通道光谱仪、Pan-Tilt Unit 可水平垂直旋转的云台、电脑、电力供应系统、软件控制系统,以及数据转换器等配件组成。获得的光谱数据经白板校正、暗电流校正、超量程数据插补、异常数据删除、缺失角度插补等预处理后可用于冠层反射率和植被指数的计算与定量分析。多角度高光谱观测系统观测的辐照度与通量观测的光合有效辐射(PAR)具有较好的一致性(R² = 0.961 4, P<0.001)。利用2013年7月观测得到的光谱和通量数据计算得到光化学反射指数(PRI)与光能利用率(LUE),二者表现出明显的对数关系(R² = 0.514 2, P<0.001)。分析认为,多角度高光谱遥感是定量研究森林生态系统的重要手段,也是进一步理解航空航天遥感与样地观测尺度问题的有效方法。     

高分辨率遥感影像解译方法探讨

随着测绘技术的飞速发展,高分辨遥感影像的解译十分重要。高分辨率遥感影像解译是指从已获得的高分辨率遥感影像上获取目标地物信息的过程。论文重点讲述了高分辨率遥感影像解译的原则、方法和细节问题,这使得遥感影像能被高效、准确地解译并最终成图,同时也会推动各种新的遥感技术应用,相信对从事相关工作的同行能有所裨益。