基于HJ星的灾害特征信息自动反演系统

针对环境与灾害监测预报小卫星(HJ)的载荷特点,设计一种以环境星2级数据产品为主要数据源的灾害特征信息自动反演系统。根据灾害监测预警业务的需求,采用B/S架构,集成25个灾害特征参数反演算法模块,并依据各个反演模块之间的输入、输出流程关系,设计一套自动化批处理流程。实际应用结果表明,该系统能延伸HJ星信息产品链,为灾害监测预警提供实时信息产品,并降低普通用户应用遥感信息的难度。     

卫星遥感应用与国计民生

简要阐明我国卫星遥感应用在自然资源与环境的调查、规划、动态监测、科学管理、以及某些灾害的监测与灾情评估等方面的概况,扼要说明卫星遥感应用较传统地学方法的优点。指出我国发展遥感应用前景中的几个方向。     

西藏墨脱县甘登乡滑坡遥感应急调查

利用4个类型11个时相的卫星数据，采用“数字滑坡”技术进行处理及解译获取灾害特征信息，基于地学原理进行的动态空间分析认为：最近发生在我国雅鲁藏布江大拐弯下游右岸，西藏甘登乡菊汤蒙的堵江性质为原已存在的一崩滑群的局部复活，为一自然重力侵蚀现象。自2008年汛期以来曾有过3次较大规模的活动堵江，崩滑活动的规模约为500×104m3 。卫星监测表明，菊汤蒙崩塌群正处于活动期，会经常发生堵江。该段河流位于高山峡谷，滑坡坝堵江后可在较短时间冲开，溃坝可能在下游造成一定的灾害，建议作为重大地质灾害卫星监测区域。     

环境减灾卫星影像森林火灾监测技术方法研究

森林火灾是世界性的、频繁发生的重大自然灾害。随着国内外航天科技的迅猛发展,卫星遥感技术特别是红外卫星遥感已成为森林火灾监测的一种有效手段。我国的环境一号卫星A、B星(简称HJ-1A卫星、1B卫星)于2008年9月成功发射,其中的HJ-1B卫星搭载了红外多光谱相机,在森林火灾监测方面具有得天独厚的优势,可在早期的火灾发现、中期的灾害跟踪、后期的灾害损失评估中发挥重要作用。本文主要分析了环境减灾卫星在森林火灾监测方面的优势,对环境减灾卫星森林火灾监测技术和方法进行了研究。     

绕阳河上游流域土壤水量平衡与植被旱度的研究

以流域为研究单元,采用水量平衡与估算法相结合的潜在蒸散修正模型,定量分析了绕阳河上游流域不同水平年水量平衡的月值和年值。结果表明,绕阳河上游流域水量平衡中蒸散是水分输出的主要形式。因蒸发力大,植被干旱严重。     

遥感卫星灾害应急监测效能评估指标体系构建

遥感卫星广泛应用于包括防灾减灾在内的多个领域,发挥了巨大的社会效益。自然灾害应急对卫星监测的需求具有针对多时空要素的动态高效多源多维的特点,而卫星的全球化可重访、无国界观测能力与灾害的监测需求高度契合。在研究分析遥感卫星在灾害应急任务中的能力需求和应用模式的基础上,从单项性能、能力指标和应用效能三个层次展开分析,构建遥感卫星灾害应急监测效能评估指标体系,给出主要指标的评估方法,为我国卫星有效用于国内外重大灾害应急监测服务提供有效的评估手段和技术支撑。     

合成孔径雷达数据减灾应用潜力研究综述

合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)技术是一种主动的对地观测技术,已在国内外减灾领域得到了广泛的应用。环境减灾HJ-1C SAR卫星是我国第一颗民用SAR卫星,也是我国第一颗用于减灾救灾领域的SAR卫星,已于2012年11月19日发射成功。在HJ\|1C SAR卫星发射前,从SAR技术特点出发,分别分析了单极化、多极化、干涉、极化干涉SAR数据在灾害预警监测评估领域的应用现状及潜力。对于推动利用SAR技术进行灾害监测预警业务体系向更深层面发展,推动高级空间技术在减灾领域的应用,以及推动我国在灾害监测预警领域的SAR卫星星座的建设具有重要意义。     

基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统设计

为缩小预警监测指标与测试指标之间的数值差,实现对气象灾害现象的准确监测,设计基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统。在中心站体系内建立自动监测站局域网络,按照实际响应需求,连接影像显示模块与预警、响应模块,完成监测预警系统主站部分的设计。求解遥感影像数据集,根据卫星信息堆叠系数求解结果,定义核函数任务映射表达式,实现基于卫星遥感技术的气象灾害监测信息处理。建立数据库模型,通过分析中间件性能需求的方式,确定监测数据的XML同步处理结果,完成数据库同步中间件的搭建,结合相关设备元件,实现基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统设计。实验结果表明,卫星遥感及数据库同步处理技术可以有效控制预警监测指标与测试指标之间的数值差,其最大取值结果不超过0.26,符合精准监测气象灾害现象的应用需求。     

HJ-1A/B星CCD多光谱遥感数据特征评价及应用研究

我国现有的风云系列卫星、资源卫星及海洋卫星都可实现多种性能的对地观测,在灾害与环境监测方面发挥了很好的作用。然而,面对复杂多样的自然灾害及环境问题,这些卫星却都难以完全满足灾害和环境监测与预报所需的空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率以及全天候的要求。主要对环境与灾害监测预报小卫星A、B(HJ-1A/B)星多光谱遥感数据进行了质量评价,提取数据特征,以便为该数据的推广应用提供参考。     

生态环境遥感产品生产分系统架构设计与实现

为实现我国生态环境的动态监测与评估,生态环境卫星遥感专题产品和应用产品的业务化生产,研究设计并实现了生态环境遥感产品生产分系统。针对系统功能需求,着重论述了系统的功能设计和架构设计并以"叶面积指数"产品生产为例,对系统的产品生产流程进行了展示。系统通过处理环境卫星遥感数据以及其他相关数据,对我国生态环境和灾害进行监测和评价,为我国环境保护决策提供科学依据。     

基于SVM模型的妫水河叶绿素a浓度的遥感反演

以北京市妫水河为研究区,基于2011年9月25日和2012年9月30日的两期叶绿素a浓度实测数据和准同步的环境一号卫星(HJ-1A)多光谱数据,分别构建一元线性和多元支持向量机模型(SVMM),通过决定系数R²和平均相对误差对模型的精度进行检验,用模型进行水体叶绿素a浓度的反演,并分析其时空分布特征。研究表明:在样本数较少的情况下,SVM具有很强的非线性映射能力,能够取得较好的预测结果,更适用于反演叶绿素a浓度。时间分布上,研究区叶绿素a浓度呈增加趋势,均值上升了6.86 μg/L;空间分布上,深水区叶绿素a浓度值低于浅水区,上游高于下游。国产HJ-1A CCD2多光谱数据以其4 d的时间分辨率,在水质动态变化监测方面具有优势。     

HJ数据的LBV变换及其在面向对象分类中的应用

为了探讨环境卫星影像在分类中的应用潜力,通过对其地物光谱进行分析,计算推导出了适用于环境卫星数据的LBV变换公式,并且将变换后得到的LBV图像应用到面向对象分类中。实验结果表明:推导的针对HJ\|1B影像的LBV变换公式具有普适性,并且经过LBV变换后的影像有效地弥补了环境卫星数据光谱分辨率不高的缺点,在分割参数相同的情况下,分割效果明显好于原始影像分割结果。利用变换后的LBV图像进行面向对象分类,可以很好地提取出水体、植被、城镇和建筑用地4大类,总体分类精度达到93%,Kappa系数为0.8894,表明经LBV变换后的HJ影像在面向对象分类中具有很大的应用潜力。     

垂直干旱指数在高寒农区春旱监测中的应用研究

青海省东部农业区“十年九旱”,“春旱年年有”,对农业生产的影响非常严重,但该地区至今缺乏有效的春季干旱遥感监测方法。使用环境减灾卫星CCD数据提取青海省东部农业区农业气象观测站的垂直干旱指数(PDI),拟合其与不同深度土壤水分的关系模型,各模型的无偏相关系数均在0.7以上;其中PDI与0~20 cm土壤相对湿度关系模型(y=-489.00x+188.78)的拟合效果最好(无偏相关系数为0.7985)。该模型反演的湟源农业气象观测站固定观测地段的土壤水分时间变化序列与人工测量值的时间变化序列,在趋势变化上较为一致。2013年西宁农区的春季干旱监测中,该模型监测结果显示:发生干旱的地区主要出现在大通河谷地和湟水谷地,湟源农区的土壤旱情在整个西宁农区的土壤旱情发展中最为严重,监测结果与实际旱情分布地区一致。     

卫星遥感海冰监测技术在河北省近海海域的应用

卫星遥感技术已成为海冰监测的重要技术手段之一。介绍了应用EOS系列卫星、HY-1B卫星和HJ-1A/B卫星等遥感数据提取河北省近海海域海冰分布、海冰类型、海冰厚度等海冰信息的方法。重点研究了应用HJ-1A/B卫星遥感数据进行海冰分类,及根据海冰类型与厚度的对应关系估算海冰厚度的方法,并以2013年1月17日的卫星遥感数据为例,提取海冰信息,制作相关海冰专题产品。结果表明:利用多种卫星遥感数据进行海冰监测,既可相互补充又能提高监测效率和准确率,制作更精细化的海冰监测产品,为河北海洋管理部门制定防灾减灾措施提供重要依据。     

Operational multi-sensor monitoring of turbidity for the entire Mekong Delta

An operational satellite-based approach was implemented to monitor turbidity and organic absorption in the Mekong river system. Using physics-based algorithms linked together in a fully automated processing chain, more than 300 Landsat Enhanced Thematic Mapper (ETM) scenes and 1000 MODIS scenes, representing five years of data, were used to produce standardized, quantitative time series of turbidity and organic absorption across Vietnam, Thailand, Cambodia, Laos, and China. To set up this system, the specific inherent optical properties (SIOPs) of the Mekong river system were determined through three separate field campaigns, laboratory analysis, and subsequent optical closure calculations. Following this, a range of satellite data types was tested using the derived Mekong-specific inherent optical properties, including Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 500 m data, Landsat ETM, Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS), Satellite Pour l’Observation de la Terre (SPOT) 5, RapidEye, Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER), and QuickBird. The satellite-based turbidity estimates were coincident with available field data, and comparisons showed them to be in good agreement. Overall, the derived SIOPs were suitable for water-quality monitoring of the Mekong, and the MODIS, MERIS, Landsat, and RapidEye sensors were found to be the most radiometrically stable and thereby suitable for ongoing operational processing. The implemented system delivers consistent results across the different satellite sensors and over time, but is limited to where the spatial resolution of the sensor is still able to resolve the river width. The system is currently applicable for the entire Mekong river system, both for near-real-time monitoring and for analysis of historical data archive.     

遥感水分收支对区域水资源估算潜能

为获得遥感水分收支对区域水资源估算潜力，利用遥感降水与蒸散发数据，通过研究中国十大水资源一级区及省区尺度上遥感水分收支平衡(降水与实际蒸散发差值)与水利统计水资源量间的关系，发现遥感降水蒸散差折合水资源量与基于统计数据的水资源量间具有较强正相关性，但总体偏低且存在区域差异，其中海河区低估最为显著，其次为淮河区、西南诸河区，西北诸河区则存在较大高估。对于地下水需求较大的区域，如海河区，地下水开采量没有被考虑作为遥感水资源量来源是造成遥感水资源量低估的主要原因。遥感降水低估、蒸散发高估也导致遥感水分收支平衡折合水资源量低于基于统计数据的水资源量。水资源时间变化趋势显示，中国水资源量总体呈增加趋势，但作为粮食主产区及人口密集区的华北地区，水资源形势严峻，呈显著减少趋势，将对经济发展及人们生活产生重大影响。     

一种利用HJ-1B红外相机数据自动识别林火的方法

森林火灾是一种世界性的重要自然灾害,它分布广、发生频度高,破坏森林资源,干扰人民正常生活秩序,造成全球性环境污染,越来越受到各国政府的重视。环境减灾1B卫星上的红外相机(简称HJ-1BIRS),其空间分辨率提高到了150m,高温饱和点达到了500K,是国内目前卫星上可探测地表温度最高的相机。在对HJ-1BIRS数据相关波段进行抽样统计分析基础上,针对HJ-1BIRS数据各波段特性,采用自适应的劈窗检测算法识别林火;在IDL语言环境下,实现了基于HJ-1BIRS和背景信息集成的林火自动识别算法程序。同时,通过近1a的试运行,并选取发生在东北林区和南方林区的森林火灾为验证案例,对算法及其监测精度进行验证。验证结果表明:该方法的判对率达到了90%以上,遗失率都低于10%,错判率为0,该方法基本能满足我国林火监测业务的精度要求。     

Research on Glacier Change Monitoring in Nianchu River Basin

This study extracted the local glacier information over the Nianchu river basin in the Tibet in 1996 and 2005 by using ice index,snow index and water index of Landsat TM\|5 multi\|spectral images,and Synthetic Aperture Radar (SAR)intensity and coherence information of ERS\|1/2 and Envisat ASAR.The optimized features were determined by their classification accuracies based on Support Vector Machine (SVM)classifier.The result showed that the composition of multi\|spectral and SAR features could effectively discriminate the water and ice from other types,with overall accuracies of 84% and 85% in 1996 and 2005,respectively.Based on the thematic information of these two years,the changes of the local glacial area and boundary were detected.The result showed that the glacial area of the Nianchu river basin was reduced by 154.7 km²,which mainly caused by the climate warming.     

基于分组分裂窗算法的MTSAT-1R地表温度反演

以黑河流域上游和中游为研究区,针对MTSAT-1R卫星数据,运用MODTRAN 4.0及晴空状态下的TIGR大气廓线数据,发展了根据地表比辐射率、大气水汽含量、传感器观测角度分组模拟的分裂窗算法,进行地表温度反演。分析了传感器噪声、地表比辐射率和大气水汽含量3个参数对该算法的影响,并结合模拟数据、地面观测数据及MODIS地表温度产品,对反演结果进行分析评价。结果表明:当传感器垂直观测或大气水汽含量小于2.5g/cm2时,反演精度在1K以内;反演结果与地面观测数据对比差异较小,在阿柔站RMSE为3.7 K(日)/1.4 K(夜),在盈科站RMSE为2.4K(日)/2.0K(夜);与MODIS地表温度产品比较,空间分布呈现出一致性。总之,分组分裂窗算法能较好地用于MTSAT-1R卫星数据进行地表温度反演。     

黑河综合遥感联合试验数据发布

“黑河综合遥感联合试验”(Watershed Allied Telemetry Experimental Research,WATER)是在我国第二大内陆河流域-黑河流域开展的大型航空、卫星遥感和地面同步观测试验。在试验加强观测期结束两年之际,试验数据集正式发布,实现了发展多尺度、多分辨率、高质量并最终完全共享的综合数据集的目标。本文是“黑河综合遥感联合试验”数据专栏的序言,概述了试验数据信息系统的意义、数据集的构成、数据质量控制的基本措施和流程,以及数据共享政策。我们热情邀请国内外同行在内陆河水文与生态研究、定量遥感研究等多方面使用该数据集,共同推进其广泛应用。