温室气体遥感反演系统的设计与实现

设计并实现了温室气体遥感反演系统,主要包括两个部分:温室气体遥感自动反演处理和多源卫星数据交叉验证.系统采用.NET框架和IDL程序相结合,快速自动地对卫星遥感数据进行反演运算,同时得到主要温室气体反演产品的柱浓度时空分布.系统可以方便地将地基观测数据和国际主要的卫星产品数据进行验证对比和精度分析.应用结果表明,该系统基本满足温室气体遥感监测业务需求,能够提高环保部门的监测能力,在温室气体遥感监测和评价中发挥了重要作用.     

基于GF-1遥感数据的大兴安岭林区雪水当量反演

【目的】以Landsat-8卫星数据为对照,探索国产GF-1卫星数据对林区积雪特征的估测能力,实现基于国产卫星对东北林区雪水水文过程的监测。【方法】以大兴安岭北部林区为研究区,结合同期的地面雪水当量野外观测数据,利用偏最小二乘回归与BP神经网络两种方法建立线性与非线性雪水当量反演模型。通过平均均方根误差(E_(RMSE))、平均相对均方根误差(r_(RMSE))和平均估测精度这3个评价指标对所建模型进行对比评价。同时,利用两种遥感数据建立的最优模型对研究区内雪水当量分布特征进行反演,并对反演结果进行对比分析。【结果】基于GF-1数据所建立的线性与非线性模型性能均略低于以Landsat-8数据构建的模型,其中GF-1数据最优反演模型精度为80.3%,较Landsat-8反演模型低1.6%;基于GF-1数据反演的雪水当量值与Landsat-8的基本相同;两类遥感数据反演得到的雪水当量在空间分布特征上基本一致,均反映了雪水当量与地形、植被及土地利用类型的高度相关性;由于山地林区植被和地形复杂,并且春季升温过程中地面积雪日消融速率快,GF-1数据以其高空间与时间分辨率上的优势能够更好地对研究区雪水水文过程进行监测。【结论】国产GF-1卫星能够替代Landsat-8卫星成为对大兴安岭北部林区雪水水文过程监测的遥感数据源。     

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。     

环境减灾卫星遥感宏观监测应用评价研究

文章介绍了环境减灾卫星的基本情况,结合环境减灾卫星遥感数据(HJ-1)在黑龙江省土地利用宏观监测中的实际应用,针对HJ-1数据的生产流程及生产方法进行了详述,对土地利用遥感宏观监测技术路线进行了研究,并通过高分辨率卫星遥感影像数据对宏观监测成果及其质量进行精度评价与验证,建立一套基于HJ-1数据的土地资源调查监测技术方法与流程,为在全国范围内广泛应用环境减灾卫星数据积累经验和技术方法。     

海洋大气和环境卫星遥感技术进展

 分别从海雾、海上强对流、海洋环境监测角度,介绍了卫星遥感监测能力、方法和相关产品的最新进展。卫星监测能力上,发展方向主要为高低轨、主被动协同观测;数据提取和产品反演方面,遥感反演算法趋于多样化且逐渐稳定成熟。基于卫星遥感对高层大气（以强对流为代表）、边界层大气（以海雾为代表）以及海洋环境（以海洋藻类、水体组分参数为代表）的评估,已经从科学研究过渡到业务监测,进一步提升了对海洋大气和生态环境的监测能力。     

基于高分六号卫星遥感影像的太湖叶绿素a质量浓度反演

针对太湖叶绿素a浓度反演大多采用低中分辨率遥感数据,缺少基于高分辨率遥感数据研究的现状,采用高分六号卫星遥感影像,运用波段比值模型、归一化差异叶绿素指数（NDCI）模型和三波段模型定量反演了太湖蓝藻的叶绿素a质量浓度,并采用2018年10月28日、2019年4月6日和2019年6月3日的高分六号卫星遥感影像对3种模型的反演精度进行了验证。结果表明,采用NDCI模型的平均相对误差、均方根误差和平均绝对误差最小,NDCI模型具有更好的精度和稳定性,更适合高分六号卫星遥感影像在太湖叶绿素a质量浓度反演方面的应用。     

基于Hadoop的PM_(2.5)遥感监测系统设计与实现

遥感定量反演的对象为多源遥感数据,处理过程不可避免地涉及到海量数据处理、信息提取和分析.遥感反演既是计算密集型,同时又是数据密集型的科学应用.随着反演理论和技术的发展,地表遥感模型复杂化,数据量呈爆炸式增长,相应地对计算能力的要求也越来越高.同时,随着我国空间技术的不断发展,卫星数据正以指数级的形式迅速增长,对相关应用系统的存储和计算能力也提出了很高的要求.基于以上原因,采用云计算框架,利用Hadoop平台设计该PM_(2.5)卫星遥感监测系统.其中,第一部分介绍了整个系统的架构设计,自上而下包括四个部分;第二部分对该系统的核心算法进行了详细的阐述,利用HDFS和MapReduce分别实现了对海量数据的冗余存储和并行化处理;第三部分进行了性能分析及实例测试,通过详细的对比,可以发现MapReduce并行计算在很大程度上能够提高系统的运行效率;最后对本系统进行总结和展望.通过对"高分一号"卫星数据获得的PM_(2.5)产品进行加速比分析,验证了系统具有高处理效率和高可用性等优点.     

基于GF-1 WFV影像的浑河悬浮物浓度和浊度遥感反演研究

综合利用高分一号(GF-1)卫星WFV影像和地面同步水质实测数据,以沈阳浑河为实验区,分别建立悬浮物浓度和浊度反演经验模型。经验证分析GF-1WFV数据可有效反映浑河悬浮物浓度和浊度,且反演精度较好,结果均符合常规水质监测规律。同时基于浊度数据模拟的悬浮物浓度也具有较高的精度,拟合度达到0.68,可为今后简化浑河悬浮物浓度反演流程提供经验。将反演模型应用于GF-1卫星WFV数据,得到2016年9月浑河悬浮物浓度和浊度分布图,反映了浑河流域悬浮物浓度和浊度的空间变化规律。对GF-1卫星WFV数据和Thermo便携式浊度计综合运用进行中小尺度河流水质遥感监测有一定的参考价值。     

黄河源区高寒草地植被覆盖度反演模型精度评价

植被覆盖度是许多气候、水文、生态等模型的重要输入参数,其估算精度的提高对相应模型的改进及模拟精度的提高具有重要的现实意义。本研究以黄河源为研究区域,基于大量与卫星遥感像元空间尺度匹配的实测植被覆盖度数据,评估了回归模型法、像元分解法、神经网络算法三种常用植被覆盖度遥感估算方法的反演精度。结果表明:回归模型法中基于归一化植被指数(NDVI)的反演精度高于其他植被指数;像元二分法中,变量因子(L)的加入不能显著提高反演精度;反向传播(BP)神经网络算法应用植被指数替换卫星遥感反射率数据作为驱动数据,反演精度显著提高。因此,通过比较和优化可以提高植被覆盖度的反演精度,但每类反演方法的最高反演精度差异不显著。     

基于MODIS数据的地面颗粒物浓度估算方法

提出了一种基于卫星遥感数据的近地面颗粒物质量浓度(PM值)估计方法 .采用Terra/MODIS卫星数据和基于连续两天MODIS数据的气溶胶光学厚度反演算法,反演出无锡地区的气溶胶光学厚度;再利用所反演的气溶胶光学厚度与地面实测颗粒物质量浓度数据进行分析,得出颗粒物质量浓度的大小分布范围与气溶胶光学厚度的关系模型;进一步利用研究区域中地面站点监测到的颗粒质量浓度数据对估算结果进行评估.结果表明该方法所估算的PM值与地面实测数据具有较好的相关性,且地面监测的颗粒物质量浓度均分布在卫星遥感数据所估算的范围之内.本研究证明了MODIS卫星数据监测地面颗粒物质量浓度的可行性,为近地面PM值的估算提供了有效手段.     

机载GPS-R遥感海面风场实验

利用GPS导航卫星反射信号遥感海面风场是一种新的海洋遥感手段.对2009年在我国海南开展的机载飞行实验进行了介绍,为了验证该技术测风原理的正确性、反演算法的可行性和实际测风精度,利用飞行实验数据反演出了海面风速风向,并与同步获得的海洋站实测风场数据和卫星散射计风场数据进行了对比.统计表明,GPS-R反演风场与博鳌海洋站...     

利用遥感数据反演长江三角洲瞬时地表反照率的研究

利用极轨气象卫星遥感影像处理软件挑选出无云的长江三角洲地区的NOAA-AVHRR影像数据,对该数据应用Liang（2000）算法进行瞬时地表反照率的反演,从中提取出不同下垫面的反照率,并与已有的研究结果进行对比.结果显示,各主要下垫面的卫星反演结果基本在地面观测和已有的结果范围之内,反演精度比较高,可为如何利用热红外遥感数据有效进行区域性或全球性的大范围地表反照率的反演提供科学依据.     

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.     

高分一号卫星重大工程用地监测应用评价研究

文章介绍了高分一号卫星与资源一号02C卫星的基本数据情况,结合2014年上半年重大工程用地监测应用项目,制定了GF-1卫星16 m影像进行土地利用动态遥感监测的技术流程。并以资源一号02C卫星数据提取的变化图斑为真值,对重大工程用地监测的结果进行质量评价,有针对性地选择一些关键性指标,如判别精度、面积精度和最小可监测图斑三方面进行了研究。建立了基于GF-1卫星16 m数据重大工程用地监测的技术流程,为在全国范围内进行重大工程用地监测提供参考依据。     

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.     

MODIS气溶胶光学厚度与青岛市市南区空气污染指数的回归分析

以青岛市市南区中国海洋大学鱼山校区为研究区域,利用MODIS二级产品的大气气溶胶光学厚度(aerosol optical thickness,AOT)数据、天空辐射计反演得到的AOT数据以及地面测量的空气污染指数(air pollution index,API)数据,利用统计回归分析方法,建立AOT与API之间的数学模型,考虑了湿度因子对API的影响及校正,并分季节进行了分析.在此基础上,探讨利用卫星遥感气溶胶光学厚度进行大气污染监测的可行性.     

中巴资源二号卫星影像在土地利用变化中的应用——以包头固阳县土地利用变化为例

以包头固阳县为实验区，概述了利用中巴地球资源卫星（CBERS）遥感数据进行土地利用动态监测的主要研究方法．通过系统研究，探索了利用CBERS遥感数据开展国土资源环境监测的理论和方法．在分类中，采用监督分类辅以目视解译分类法相结合的混合分类法，改进训练样本选取方法，进行变化信息的提取，此方法的使用，使土地利用信息自动提取的精度明显提高，得到的总体分类精度为82．13％和Kappa指数值0．8016、研究中使用了中巴资源二号卫星影像，取得了一定的成效，这在国内土地利用变化影像应用研究方面还较新，需进一步的研究，同时由于此影像的免费使用，使得成本费用大大降低，值得大力推广、研究表明，CBERS遥感数据在干旱、半干旱地区资源调查与监测评价等诸多方面，具有良好的实用性能和应用前景．     

CBERS-02图像在土地利用/覆盖动态监测中的应用

以四川省2000-2004年生态环境动态监测项目为基础，对中巴资源二号卫星（CBERS-02）遥感数据的处理方法和技术流程进行了分析和讨论，并探讨利用CBERS-02卫星遥感图像，结合GIS技术实施快速、准确、经济的大范围土地利用／覆盖状况调查．通过对遥感图像处理和信息提取，查明了研究区2000-2004年期间土地利用／覆盖状况及其动态变化．结果表明，CBERS-02卫星数据可以在土地利用／覆盖动态监测中发挥重要作用，通过与其它遥感资料和实测数据相结合，可以缩短监测周期，降低应用成本．     

土地利用的遥感信息变化提取研究

利用卫星遥感影像进行土地利用类型分类和动态变化监测是遥感应用中的一个重要课题。本文选择不同时相的ETM 和SPOT-5卫星遥感影像数据,对两期影像进行监督分类,快速提取不同时期的土地利用数据;然后进行动态变化监测,获得土地利用情况的变化特征和信息;最后对其分类精度进行评价分析。研究表明,两期影像中耕地、居民用地和未利用地这三个类别的变化面积较大;ETM 影像进行监督分类的精度为90.1692%,Kappa系数值为0.8268;SPOT-5影像进行监督分类的精度为95.1477%,Kappa系数值为0.9361。由于SPOT-5影像的分辨率较高,分类效果更优于ETM 影像,更能准确的反映土地类型的信息和特征。     

利用MODIS遥感大气气溶胶及气溶胶产品的应用

介绍了利用EOS卫星上MODIS传感器遥感大气气溶胶光学厚度(AOD)的技术,总结了作者利用MODIS资料进行的研究工作,包括利用太阳光度计的地面观测进行MODIS 10 km分辨率Level 2气溶胶产品的校验、利用该产品分析我国陆地上空气溶胶光学厚度分布特征、1 km高分辨率气溶胶光学厚度反演、气溶胶光学厚度产品应用于大气污染的分析等.证实MODIS遥感手段获取气溶胶分布,不仅为全球和区域气候变化研究提供了基础数据,而且也为区域环境大气污染的研究提供了新工具.