海洋上空云多角度偏振辐射阈值检测方法研究

云是海洋遥感的一项重要研究内容, 云检测精度对于海洋上空云微物理特性的反演和海洋水体观测具有重要 意义。以高分五号卫星搭载的大气气溶胶多角度偏振探测仪 (Directional polarimetric camera, DPC) 在轨成像数据为 研究对象, 提出了一种基于多角度偏振辐射信息的海洋上空云检测方法。首先用耀光角判别法区分出海洋耀光区域 和非耀光区域, 然后利用多角度偏振信息对耀光区域进行云检测, 并基于反射率阈值、可见近红外反射率比值和偏 振信息检验等方法对非耀光像元进行云检测。以印度洋和大西洋海域为例, 基于DPC数据进行了海洋上空云检测, 经 过时空匹配后, 其结果与 MODIS (Moderate-resolution imaging spectroradiometer) 云掩膜数据一致性分别为 91.39% 和 94.73%。此外, 用法国 POLDER3 (Polarization and directionality of the earth′s reflectances) 数据验证了文中算法的有效 性, 将云检测结果和 POLDER3 官方云检测产品对比, 一致性达到 90.40%。文中提出的多角度偏振辐射阈值云检测算 法, 可为卫星观测的海洋上空云特性研究和海洋水体观测提供有效云检测数据。     

航空/航天偏振遥感陆地上空气溶胶研究进展

POLDER是第一个可以获取全球气溶胶偏振信息的遥感仪器.自POLDER以来,人类在气溶胶偏振遥感探测方面取得重大进展,发展了POLDER和Aerosol Polarimetry Sensor(APS)两个重要的气溶胶偏振探测系列的传感器,分别代表了欧洲与美国在偏振探测气溶胶方面的成就。并在这些传感器的基础上研究了气溶胶反演的方法,取得了众多成果。在研究POLDER系列和APS系列的发展进程基础上,分析和总结了气溶胶探测仪器与偏振反演算法的发展状况。另外,对中国偏振气溶胶探测的发展,特别是针对安徽光机所研制的多角度偏振成像仪(Directional Polarimetric Camera,DPC)和多角度偏振辐射计(Atmosphere Multi-angle Polarization Radiometer,AMPR)进行了介绍,指出中国气溶胶偏振探测发展的特点。     

多角度偏振成像仪系统级偏振定标方法研究

系统级偏振定标是多角度偏振成像仪(Directional polarization camera, DPC)研制过程中的关键环节,对于提高大气气溶胶和云相态等定量化探测应用具有重要意义。结合矩阵光学和辐射度学理论,建立了多角度偏振成像仪偏振响应定标模型,对关键影响参量进行定标。采用大口径积分球参考光源和分视场测量方法,消除了光楔平板对DPC三检偏通道视场非一致性的影响,实现了高频和低频相对透过率的高精度测量。采用傅里叶级数的分析方法,建立全视场起偏度的测量模型,消除参考光源偏振方位角绝对位置引入的测量误差,实现光学系统偏振特性的准确测量。采用可调偏振度光源和大口径积分球辐射源,开展了偏振定标精度的比对验证实验和精度分析。测试结果表明,全视场偏振定标精度优于0.5\%,自然光状态下的偏振定标精度优于0.05\%,验证了宽视场偏振遥感器偏振辐射响应定标模型的合理性,说明该系统级偏振定标方法可满足宽视场光学偏振遥感器的高精度偏振观测科学应用要求。     

国产卫星多角度偏振传感器的光谱特征云检测方法研究

在卫星遥感研究中, 云检测是基础环节, 其结果影响大气、地表各种参数的定量遥感, 同时也影响云微物理特 性的反演。本研究针对多角度偏振卫星载荷(高分五号DPC 传感器), 建立了一种改进的光谱特征云检测算法。该算 法综合利用云像元和非云像元在可见光反射率光谱、氧A 波段吸收、蓝光偏振反射率以及偏振虹等特性上的差异, 分别提出了陆地、海洋上空的云检测方案, 并进一步建立了多角度云检测融合策略以标记云、晴空和未定像元。在 陆地检测中, 通过增加表观压强检测和偏振虹检测分别改进了高层薄云和低层薄云的识别; 在海洋检测中, 利用表观 压强与云层的退偏特性改进了耀光区云像元的识别。全球云检测结果示例显示该算法整体检测效果较好, 同时典型 区域的检测结果与MODIS 云产品也具有较好的一致性。该研究可为高分五号02 星上的多角度偏振传感器云检测提 供方法基础。     

偏振成像仪几何定标数据处理及软件设计北大核心CSCD

偏振成像仪(DPC)是获取目标多光谱、多角度、多偏振信息的航天遥感器,它的几何定标过程特殊、复杂,需要处理庞大的数据,现有人工处理方法无法满足实时得出结果的要求。通过分析DPC的实验室几何定标原理、模型和流程,对处理软件的需求和设计框架进行讨论,研制了基于信息流的数据处理软件。该软件可对定标测试原始图像数据进行原始数据解包、图像数据识别、帧转移校正、去本底等预处理工作,并根据几何定标模型快速计算得到几何定标参数。与人工计算结果的对比验证了软件的有效性,一组数据计算的时间成本可由40min缩短至50s,满足了定标实验实时得出结果的需要。     

卫星大气多角度偏振遥感系统方案研究

偏振遥感作为一项新技术将在大气探测中发挥作用。通过偏振测量,不仅得到了辐射度测量值,而且能够得到大气偏振态参数。基于多角度偏振信息,能够提高大气特性参数反演精度,并为精确大气校正服务。讨论了偏振遥感探测方式及其研究进展情况,从大气偏振信息特点考虑,提出了一种卫星大气偏振信息获取方式,简要给出了卫星大气遥感的多角度偏振遥感系统总体方案,旨在积极推进多角度偏振遥感技术在卫星大气遥感中的应用。     

基于高频角位移数据的卫星平台颤振检测与影像几何质量补偿

随着对地观测卫星成像分辨率和在轨机动性能的提升,卫星平台姿态的高频颤振对成像几何质量的影响更加显著。鉴于传统的基于分时成像数据的颤振检测和补偿方法具有密集匹配计算量大,误差干扰程度高和无法分解各旋角方向的颤振量等缺点。该文以国产遥感系列光学卫星搭载的高频角位移设备为例,研究基于角位移高频测姿数据的直接颤振检测方法和影像几何质量补偿方法。其中包括角位移数据的加窗FIR滤波预处理,在俯仰、翻滚和偏航方向随时间变化的颤振曲线分布规律分析,以及基于角位移数据的影像直接定位补偿。将高频颤振补偿应用于卫星平台的姿态复原和基于严格成像几何模型的几何纠正解算。采用北京地区遥感系列光学卫星数据的实验结果表明,该文方法能够显著地改善高频颤振检测的精度和可靠性,有效地提高颤振补偿后卫星影像的内部几何质量,其中长度变形精度提高了0.5个像素左右。     

GPS的几何精度因子和定位解的递推算法

本文从理论上证明了几何精度因子随卫星数目的增加而减小，提出了两个几何精度因子和定位解的递推算法。这些算法不仅能在递推几何精度因子的同时递推定位解，而且使用灵活，可根据需要求出最佳四星定位解、最佳五星定位解及全部可见星定位解。由于算法不涉及矩阵的乘法和求逆运算，因而计算量较小。     

卫星大气多角度偏振遥感系统方案研究

偏振遥感作为一项新技术将在大气探测中发挥作用。通过偏振测量，不仅得到了辐射度测量值，而且能够得到大气偏振态参数。基于多角度偏振信息，能够提高大气特性参数反演精度，并为精确大气校正服务。讨论了偏振遥感探测方式及其研究进展情况，从大气偏振信息特点考虑，提出了一种卫星大气偏振信息获取方式，简要给出了卫星大气遥感的多角度偏振遥感系统总体方案，旨在积极推进多角度偏振遥感技术在卫星大气遥感中的应用．     

FY-4A卫星云底高度预测算法

云底高度是重要的云物理参数。由于被动遥感卫星无法精确获取云底信息，结合主动被动遥感卫星的各自优势预测FY-4A卫星云底高度，针对多层云和卷云的云底高度预测精度不足，同时加入ERA5气象数据。引入基于树结构概率密度估计贝叶斯优化算法优化XGBoost模型，实现FY-4A云底高度预测，并与其他方法比较。结果表明，此算法优化的XGBoost模型可实现高维度、多超参数全局快速寻优，且在加入气象数据后，多层云和卷云的云底高度预测精度提升较大。     

微波遥感及其在中国的发展

全天候全天时微波遥感是空间遥感监测技术的前沿之一。文章回顾了自1970年代中国遥感事业起步,到2000年后中国空间遥感技术迅速发展的过程,充分展示了中国空间微波遥感在风云气象卫星与海洋卫星、星载合成孔径雷达技术方面的研究进展,展现从"追跑、跟跑",到"平跑"的历史进程,并展望在未来30年,中国空间微波遥感技术将达到国际"领跑"的目标与任务。     

垂直观测时水平粗糙地表偏振反射作用研究

在利用偏振遥感对地表目标或大气进行研究时,由于大气散射光相对地表反射具有更强的偏振特性,故常认为经地气系统反射回空间的太阳辐射偏振信息主要来源于大气,而在遥感反演时常忽略地表的偏振反射作用.这个结论是基于地面目标为漫反射体的假定,但事实上,在绝大多数情况下,地表并非朗伯体,在某些时候这种非朗伯体的地表偏振作用甚至超过大气的影响.本文从推导地表的偏振反射作用机理及偏振光谱解译模型出发,首次利用偏振成像光谱实验,证明了地表的偏振度在某些情况下甚至达到50%以上,说明地表的偏振作用对传感器的信号有时会有很大影响.该作用是进行定量遥感研究时不容忽视的一个重要因素.     

航空放射性遥感技术应用研究

航空放射性遥感系统采用航空γ能谱仪,在空中飞行探测地表放射性,能够快速进行大面积环境放射性调查。结合已经开始进行的首次大面积航空放射性遥感调查工作,简要介绍了航空放射性遥感系统构成、核探测γ能谱测量和数据处理技术。对系统转换因子刻度和剥离系数刻度方法进行了讨论,并对初步应用情况进行了总结。     

遥感中的高光谱技术及应用

简要介绍了高光谱的概念、高光谱成像光谱技术及其相关的定标技术,并介绍了有关领域中高光谱的应用,据此反映高光谱技术在遥感中的重要作用。     

大气海洋高光谱分辨率激光雷达鉴频特性研究

统一分析大气海洋高光谱分辨率激光雷达(HSRL)的鉴频性能,能够为大气海洋的联合探测研究提供帮助。 提出了一种基于视场展宽迈克尔逊干涉仪(FWMI)鉴频器的大气海洋HSRL系统和算法,用于反演海水和 大气颗粒的180°体积散射系数。该系统的核心在于采用混合-分子双通道接收信号,其中分子通道 利用FWMI鉴频器滤除颗粒信号,透过分子信号。研究表明,反演误差会随着颗粒散射比(总180°体积散射 系数与分子180°体积散射系数之比)增大而线性增大,而光谱分离比(分子与颗粒透过率之比)的提高能够显 著抑制误差的增长趋势。因为海洋的分子散射与颗粒散射在光谱上更加分离,因此FWMI在海洋HSRL上的鉴频 能力高于大气HSRL。所提的基于FWMI的HSRL系统能够工作于水体和大气中,对大气海洋激光雷达的性能提升有重要的意义。     

高光谱遥感考古探索研究

高光谱遥感与以往遥感技术相比,具有图谱合一的特征和从可见光到热红外的一系列波段,是一种综合性的遥感技术手段.文物遗存在地面的信息一般比较微弱,高光谱遥感具有识别微弱信息和定量探测的优势,但高光谱遥感目前在考古中却未得到有效的应用.本文以秦始皇陵区为研究区,较系统地阐述了高光谱遥感在考古中的创新应用研究,以及所取得的考古成果.表明高光谱遥感技术在考古中的应用有广阔的前景.     

基于双谱模型的被动微波遥感土壤湿度反演

利用随机粗糙表面的双谱散射模型计算了粗糙裸土壤表面的发射率,并建立了基于双谱模型的被动微波遥感的土壤湿度的人工神经网络反演方法.结果表明,基于双谱散射模型计算粗糙裸土壤表面发射率是可行的,利用人工神经网络反演方法,仅采用两个发射率的数据组合便可以反演出精度较高的土壤湿度值,且反演方法具有一定的抗噪性能.     

利用星载多波长辐射计观测资料反演大气气溶胶光学厚度

本文提出了一个利用星载多波长辐射计的可见光和近红外通道观测资料反演气溶胶光学厚度的迭代方案。数值试验结果表明，该方案反演气溶胶光学厚度的误差小于10％。将该方案用于分析我国东南沿海上空NOAA－AVHRR观测资料，得到了较为合理的气溶胶光学厚度的空间分布。     

影像配准中遥感影像库的应用

在目标变化检测和识别过程中,影像的高精度配准是极为重要的环节,它直接决定了变化检测和识别的成败,然而配准过程中参考影像的获取和配准控制点的提取一直是工程实践中的难点;以遥感影像库为配准参考影像,提取配准控制点,对系统内部处理的遥感影像进行精确配准,很好地解决了不同分辨率参考影像的获取和有效控制点的提取,并使待配准影像和影像库数据获得一致的地理坐标系统,能取得较好的效果。     

水下目标光学隐蔽深度遥感获取方法

针对用透明度盘深度(SD)估计水下目标的光学隐蔽深度(OCD)的方法缺乏科学性与准确性,提出了利用水色卫星遥感数据获取水下目标光学隐蔽深度的方法。在给出水下目标光学隐蔽深度概念的基础上,分析了水下目标对水中光传输的影响,并根据目标背景对比度传输方程建立了水下目标隐蔽深度与透明度盘深度的转换关系。建立了水下目标光学隐蔽深度的遥感获取模式,并对模式进行了实验验证。结果表明,黑色模型的理论计算和实测数据的相对误差小于30%,而白色模型的理论计算和实测数据的相对误差小于20%。