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.     

双层协同对地观测卫星星座设计

针对日益增长的卫星对地观测需求,提出了一种双层卫星星座设计方案.首先,分析了我国目前对地观测卫星的覆盖性能,以时间分辨率和空间分辨率作为对地观测星座的评价指标;然后,通过优化卫星轨道高度,得到满足任务要求的最优轨道;最后,通过设置轨道相位使得整个星座构成全连通链路,单个地面站与卫星相连便可以与整个星座相连,从而摆脱了对中继卫星的依赖.该方案充分结合了中轨星座时间分辨率高、低轨星座空间分辨率高的优点,相对于传统的单层卫星组网方案,双层星座能够以高空间分辨率和时间分辨率对全球任意目标1 d观测多次,并实现遥测指令与观测数据的实时传输.     

基于多时相高分四号影像的雪盖范围提取

积雪覆盖监测是地球科学研究的基础,对于研究全球气候变化,开展防灾减灾救灾等工作都有重要的意义.高分四号卫星是我国高分辨率对地观测系统重大专项中唯一一颗民用高轨卫星,也是世界上首颗静止轨道高分辨率光学成像卫星,其机动灵活、高频次观测能力在积雪遥感业务化监测中具有广阔的应用前景.该文利用高分四号卫星多谱段、高时效、大幅宽和中分辨率等成像优势,紧密结合积雪和移动云层在多时相图像上的反射特点,提出了基于多时相高分四号卫星数据的积雪覆盖范围提取方法.首先对高分四号卫星全色图像进行二值化分割以消除低反射目标的影响;然后对多时相云雪覆盖区域进行合成来剔除移动云层的干扰;在此基础上,利用云、雪在多时相近红外图像上反射值变化的差异性,通过对多时相高分四号卫星近红外图像的最小值合成和阈值分割精细化地提取积雪覆盖范围,进一步去除变化云层的影响.以新疆中西部为试验区,通过与基于HJ-1B卫星的积雪覆盖结果比较,实验表明：两类数据提取的积雪空间分布具有较好的趋势一致性,高分四号卫星影像监测积雪范围更广,总体精度达92.19%,高于HJ-1B卫星图像的89.84%;但受空间分辨率和“不变云层”的影响,基于高分四号卫星影像的积雪识别精度为85.16%,低于基于HJ-1B卫星图像的识别精度94.53%.     

媒体纵览

<正>中国科学报我国将造三颗新型海洋卫星2015年,我国将启动研制3颗新型海洋卫星,分别是"海洋一号C/D"卫星和新一代海洋水色观测卫星。据悉,"海洋一号C/D"卫星能连续获取全球海洋水色水温资料,我国及全球重点区域近海和海岸带环境变化数据及海上浮标、船只信息等,可为海洋环境预报、灾害预警及科学研究提供服务。新一代海洋水色观测卫星可提高我国海洋水色观测卫星空间分辨率、光谱分辨率,提升探测精度,拓展探测谱段,实现全球快速覆盖的海洋水色观测能力。(来源:《中国科学报》2014年12月30日)     

基于环境减灾卫星遥感信息估测呼伦贝尔草原叶面积指数(英文)

国产环境减灾小卫星星座的HJ-1A和HJ-1B星于2008年发射升空,其具有的高时间分辨率和中高空间分辨率的特点,使它们可在资源环境监测中发挥巨大作用.文章探讨了利用环境减灾卫星遥感影像数据估测中国重要牧草基地呼伦贝尔草原叶面积指数的可行性.为实现此目的,2009年夏季获得呼伦贝尔草原区遥感影像三景和对应地面采样点草地叶面积指数信息,利用8个常用光谱指数分别建立了叶面指数的反演模型.结果表明:各光谱指数均与叶面积指数具有较好的定量关系.其中,增强光谱指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)的结果最好,模型的交叉检验决定系数为0.50,均方根误差为0.34.环境减灾卫星可为草原监测和管理提供重要数据支撑.     

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。     

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.     

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.     

基于多接收机的本地监测系统监测算法研究

本地监测系统可以增强卫星导航系统的性能以满足航空用户的需求。针对目前单接收机本地监测系统在进近着陆应用中各导航性能存在的不足,提出了一种基于多接收机的本地监测系统完好性监测算法。该算法考虑了地面接收机故障对用户安全造成的影响,从而提高了系统的完好性。另外,该算法通过利用既有的增强系统完好性信息,改善了系统对本地差分修正误差的监测能力;并且通过使用卫星信号双频观测量,提高了用户的观测精度。上述优化可有效降低保护门限值,最终达到提高系统可用性的目的。应用该算法增强北斗卫星导航(区域)系统,可在我国及周边地区满足I类精密进近的性能指标要求,并且平均可用性达到95.57%。     

小卫星直线编队合成孔径雷达的对地观测性能

为了解决单孔径星载合成孔径雷达方位分辨率和观测带宽之间的矛盾,提出采用较低的脉冲重复频率,通过对多个小卫星平台的欠采样数据组合处理实现高方位分辨率的方法,分析了小卫星数目、方位分辨率和观测带宽之间的关系,建立了卫星分布距离计算公式.分析结果表明,2N-1颗小卫星组成的直线编队SAR系统与单孔径SAR系统相比,在方位分辨率相同时,观测带宽增加到原来的N倍,改善了SAR系统对地观测的性能.     

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。     

我国海洋水色卫星发展概述

目前国外拥有海洋水色卫星的国家和地区有美国、欧洲欧空局、日本、韩国和印度。我国先后成功发射有HY-1A卫星和HY-1B卫星,其中HY-1A卫星为试验型业务卫星;HY-1B卫星在HY-1A卫星基础上研制而成,其技术指标和性能均优于HY-1A卫星。我国常用的海洋水色遥感数据是SeaWiFS数据和M OD IS数据。我国海洋水色卫星主要应用在海洋资源开发利用、海洋灾害监测应用、海洋权益维护、全球气候变化研究、国际交流与合作等方面。我国的海洋水色卫星研究起步较晚,应用水平还不够高,大力发展海洋水色卫星对维护我国海洋权益,加强海洋综合管理,促进海洋资源合理开发利用和海洋环境保护等方面都有非常重要的作用。     

Operational spectrum reconstruction of data from the Fourier transform hyperspectral imager onboard HJ-1A satellite

The HJ-1A satellite was successfully launched on September 6, 2008. The inclusion of a HyperSpectral Imager (HSI) as one of the payloads of the HJ-1A Satellite is a major milestone in the field of the remote sensing in China. It is also the first Fourier transform imaging spectrometer routinely used to acquire scientific data from a satellite orbiting Earth. This paper briefly introduces the basic imaging theories of the spatially modulated Fourier transform imaging spectrometer, and then discusses the theoretical analysis and algorithms of spectrum reconstruction. Results of the operational spectrum reconstruction for the raw data of the HJ-1A satellite Fourier transform HSI are presented. At present, the algorithms and processing flow have been used successfully in the Ground Data Processing System (GDPS) built by the China Center for Resource Satellite Data and Applications (CRESDA).     

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。     

MODIS卫星监测中国东部地区地面颗粒物的样本时间代表性分析

选取2011年中国东部地区428个测站的PM10质量浓度资料, 用Terra和Aqua MODIS AOD产品的时间分布作为指示数据, 检验日、月、季、年时间尺度下, 卫星过境时刻地面PM数据(SATPM)对地面所有时刻数据平均值(ALLPM)的代表性。结果发现, 在东部大部分地区, SATPM与ALLPM的相对误差在±20%以 内, 且Aqua-MODIS代表性更好。此外, 结合两颗卫星的数据, 经拟合订正获得了新的日、年时间尺度上PM10质量浓度数据, 将其与ALLPM的相关系数从0.87和0.83提高到0.90。此检验结果对于检验卫星数据反演 的PM2.5的代表性也有一定指导意义。     

国产HJ小卫星遥感影像多特征融合用于日本海啸灾情快速监测

 针对特大地震和海啸灾害的特点与灾情监测的需求,设计和构建了一种基于多特征决策级融合的灾情快速变化检测方法,首先利用遥感影像中提取的NDVI、主成分变换分量、独立成分变换分量等特征分别提取变化信息,然后对多种变化信息进行决策级融合,获得具有更高可靠性的变化图,用于灾情分析。将所设计的方法用于国产环境与灾害监测预报小卫星HJ-1A/B数据处理分析,对日本东部沿海区域海啸灾害前后进行变化检测与灾情信息提取试验,有效地检测了海啸灾害后的海水倒灌区域、陆地积水区、植被淹没区以及建筑受损区等变化区域。研究表明,基于多源特征融合的非监督变化检测流程可以快速、有效地提取海啸受灾区域,为灾害应急响应与灾情评估提供支持。     

基于IDL的HSI图像条带噪声去除方案研究

HJ-1-A卫星超光谱数据的绿、红和红外各波段(21-115波段)数据质量较高,具有良好的应用潜力.但蓝光波段(前20个波段)有明显的条带噪声,对超光谱数据信息提取的精度产生了严重影响,需去除噪声才能使用.针对HJ-1-A星HSI图像条带噪声的特殊性,提出了两种条带去除方案,并给出用IDL语言实现的方法.结果表明,该方法能够在保持原始HSI图像特征的前提下有效地去除条带噪声.     

大规模数据集聚类的K邻近均匀抽样数据预处理算法

为解决基于密度的聚类算法处理大规模数据集效率低和存储开销大的问题, 提出一种分片的基于K邻近关系的空间均匀抽样算法作为聚类应用的数据预处理过程, 将数据集分片,按密度降序方式去除数据集中部分样本的K邻居, 将剩余样本作为抽样样本, 在保证精度的同时, 可以降低数据规模, 提升计算效率. 实验结果表明, 在数据规模较大且保证聚类结果准确性的前提下, 通过降低聚类数据规模, 可以有效提升聚类效率.