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。     

基于时空融合的NDVI时序生成技术在冬小麦监测中的应用

高时空分辨率归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据对于冬小麦的动态监测具有重要意义,而高分一号卫星的不足之处是无法获得时间序列数据。为了解决上述问题,以河南省东北部为实验研究区,以高分一号卫星16m分辨率的多光谱宽覆盖GF-1/WFV(Gaofen-1satellite/wide field of view)数据与MODIS地表反射率产品MOD09Q1数据为数据源,采用STARFM (spatial and temporal adaptive reflectance fusion model)时空融合算法,对冬小麦出苗生长期、越冬期、返青-拔节期、抽穗期、成熟期等5个不同物候期的数据进行分析,并最终生成步长为8d的GF-1/WFV NDVI时间序列数据(即预测NDVI).结果显示:5个不同物候期的预测GF-1/WFV NDVI与实际GF-1/WFV NDVI的相关系数分别为0.695 9,0.840 4,0.892 1,0.897 0,0.632 9;预测GF-1/WFV NDVI时间序列数据与实际MOD09Q1NDVI数据具有高度的一致性。     

基于GF-1卫星的县域冬小麦面积提取及年际变化监测

利用遥感技术提取冬小麦种植面积及年际变化监测,可为农业经济的宏观决策提供可靠的依据.自2013年我国首颗高分卫星发射以来,高分一号卫星数据以其高分辨率的优势成为了我国农业遥感监测的主要数据源之一.本文以高分一号卫星携带的16m空间分辨率的宽视场(wide field view,WFV)数据为主要数据源,以开封县为例,采用Google Earth(以下简称GE)0.3m遥感影像为样本辅助数据,加上人工目视解译选择样本控制点,采用监督分类中的最大似然法提取冬小麦种植面积,并利用样本点对分类结果进行精度验证和年际变化监测.实验数据表明:采用冬小麦生长周期内的11月份到翌年4月份间的一幅高质量GF-1/WFV影像,利用本文给出的处理流程提取冬小麦面积均可达到农业使用的标准,且1月份为开封县冬小麦提取的最佳时像.同时,采用2013年12月29日、2015年2月25日及2016年2月20日的开封县GF1/WFV数据,面积提取精度均达到95%以上,kappa系数均大于0.96,种植面积提取的数据均略小于河南省统计局公布的数据,但两者呈现出的波动趋势是一致的.结果表明以GF-1/WFV影像为主要数据源,GE影像为辅助数据进行县域尺度上的冬小麦面积提取及年际变化监测的方法是有效可行的.     

基于间接校正的高分三号正射影像生成

由于高分三号卫星(gaofen-3 satellite, GF-3)数据问世时间较短、参数不足,现有软件未针对GF-3数据添加传感器支持,导致难以利用现有各类软件生成其正射影像。提出一种基于间接校正的GF-3正射影像生成方法。模拟待校正区域卫星成像过程,采用RD模型利用与该区域对应的DEM数据构建模拟GF-3影像;在模拟与真实GF-3影像中分别提取特征点,并配准提取的特征点对,进而建立两影像间的映射关系;利用模拟GF-3影像分别与DEM数据和真实GF-3影像之间的映射关系,间接完成正射校正,生成正射影像。针对GF-3多成像模式的特点,选取3种具有代表性成像模式的影像进行正射影像生成试验,取得了较好的实验结果。将真实GF-3影像与模拟GF-3影像的对应像元坐标进行比较表明,x和y方向误差均小于一个像元,精度较高。提出算法充分考虑到了GF-3系统的成像特点,在不同的地形细节均取得了较好的结果。定性和定量的分析实验结果验证了提出方法的可行性及有效性。     

基于GF-1号卫星WFV数据反演玉米叶面积指数

叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)是描述作物生长状况的重要生理生态参数之一.该文以河南封丘县玉米为研究对象,利用中国高分辨率对地观测系统的首发星——高分一号(GF-1)WFV数据,计算4种常用的植被指数,包括归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、比值植被指数(simple ratio,SR)、土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index,SAVI) 和修正的土壤调节植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI).结合地面同步实测的玉米LAI数据,建立各植被指数与实测LAI的统计回归模型.结果表明：研究区玉米LAI和4种植被指数之间均有较强的相关性,其中,MSAVI-LAI的指数模型相关系数达到了0.842 6,LAI反演精度最高.使用独立的野外观测数据对模型进行验证,平均相对误差为4.85%,均方根误差(root mean square error, RMSE)仅为0.183,表明该文建立的LAI经验统计模型具有较高的精度,利用GF-1 WFV 影像可以快速、准确地监测河南封丘玉米LAI,GF-1影像用于LAI等地表参量遥感定量反演具有巨大的潜力.2014年8月中旬,封丘大部分地区玉米LAI大于4,玉米长势较好.该研究结果可为利用经验统计模型反演河南玉米LAI提供参考.     

基于匹配法的卫星云图自动定位微调算法

利用交叉相关系数法,通过设计晴空合成底图模板,并与当前云图进行匹配,以计算由于卫星飘移等问题出现的云图定位偏移量△x、△y,从而实现卫星云图的精确定位.结果表明：对于自动校正卫星云图中较小的定位误差效果（偏移量小于20个像素）的这种方法,可以用于静止卫星接收处理系统中在初定位后的精确校正.该算法从原理上也可用在定位误差较小的极轨卫星云图的准确定位上.匹配区域选择在海陆交界处、岛屿、湖泊和起伏大的山地等地表特征差异明显的区域效果明显.     

ZY-3卫星的姿态和轨道模型研究

资源三号卫星是我国首颗高分辨率光学三线阵立体测绘卫星.对于推扫式卫星影像而言,姿态和轨道统计模型的精度会直接影响后期卫星数据处理和无控制点的定位精度.通过对资源三号卫星的姿态和轨道数据进行分析研究,提出逐点带权多项式姿轨模型,推导出该模型在几何处理中的微分方程.使用资源三号卫星数据验证了逐点带权多项式模型对资源三号卫星姿轨拟合的正确性和实用性.     

基于有理函数模型的QuickBird立体定位精度分析

针对有理函数模型具有与传感器类型无关,是一种通用成像模型等特点,以上海地区的QuickBird异轨立体像对为例,利用原始影像提供的有理多项式系数,探讨了基于有理函数模型的卫星影像立体定位算法,系统分析了其定位误差的分布特点.在此基础上,提出了提高基于有理函数模型立体定位精度的多种补偿模型.实验结果表明,在该区域使用一阶仿射变换模型进行补偿,在5～6个均匀分布的控制点支持下,即可达到0.6～0.8 m的平面精度和1.0 m左右的高程精度.     

二维矢量声强的误差分析

为便于识别和定位平面内噪声源,依据双传声器互谱声强法原理,建立二维矢量声强探头的物理模型,推导了二维声强的计算公式,分别在单极子和偶极子声场条件下,利用该探头测量二维声强及定位误差。结果表明：对于单板子声场,频率小于4600Hz时,x,y方向和总声强理论误差均不超过1．5dB;频率小于1600Hz时,定位误差均小于0．01m。对于偶极子声场,测点距y轴小于0．01m、频率小于1300Hz时,定位误差较大,均大于0．01m;测点距Y轴0．6～2．0m、频率小于1600Hz时,定位误差均小于0．01m,能够满足工程上的需求。     

基于GF-1卫星遥感影像提取水体的方法比较

选用GF-1卫星遥感影像为主要数据,以南水北调京石段主要水源地之一岗南水库为研究区域,依据GF-1卫星影像各个波段地物的光谱特征信息,采用单波段阈值法、谱间关系法、水体指数法提取水体信息。同时提出一种基于主成分分析的综合方法提取研究区域水体信息。对4种水体提取方法进行比较分析,实验证明主成分分析综合方法可以提取完整准确的水体边界,并且抑制了95%以上的非水体信息,明显改善了水体信息提取精度。