高分三号卫星影像在黄河洪水监测中的应用

高分三号（GF-3）卫星是我国首颗C频段多极化高分辨率合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）卫星,尝试利用高分三号（GF-3）卫星对黄河2017年第1号洪水开展遥感监测工作,获取了7月28日18时42分和7月29日6时52分的黄河小北干流河段遥感影像。经过影像处理和遥感解译,高分三号（GF-3）卫星影像清晰,层次分明,对河流水体、沙洲、以及河道整治工程、桥梁等反映明显,能够较好地识别洪水淹没范围信息。应用表明,高分三号（GF-3）卫星具有良好的编程成像能力,可以全天候全天时获取洪水遥感影像,在洪涝灾害监测和防灾减灾领域具有较大应用潜力。     

基于单景高分四号卫星多光谱影像的舰船运动特征检测

高分辨率地球同步轨道（GEO）遥感卫星技术能够在短时间内对大范围海域进行高频重复监测，有望近实时地获取海上舰船运动特征。以广东省珠江伶仃洋的南部海域为研究区，基于单景高分四号卫星多光谱影像，使用梯度阈值方法对海上运动舰船进行检测，结果表明：①利用单波段高分四号多光谱影像能够检测出船位与航向，船位平均误差为80.46 m（相当于1.61个图像分辨单元），航向检出率为74.36%，航向绝对误差为8.65°。②利用单景高分四号影像能够检测出航向与船速，航向精度为98.96%，平均绝对误差为8.78°，船速精度为83.0%，平均绝对误差为1.41 m/s。研究表明高分四号卫星能够用于海上舰船近实时遥感监测，在海上舰船运动特征检测方面具有独特优势和巨大的应用潜力。     

基于单景高分四号卫星多光谱影像的舰船运动特征检测

高分辨率地球同步轨道（GEO）遥感卫星技术能够在短时间内对大范围海域进行高频重复监测，有望近实时地获取海上舰船运动特征。以广东省珠江伶仃洋的南部海域为研究区，基于单景高分四号卫星多光谱影像，使用梯度阈值方法对海上运动舰船进行检测，结果表明：①利用单波段高分四号多光谱影像能够检测出船位与航向，船位平均误差为80.46 m（相当于1.61个图像分辨单元），航向检出率为74.36%，航向绝对误差为8.65°。②利用单景高分四号影像能够检测出航向与船速，航向精度为98.96%，平均绝对误差为8.78°，船速精度为83.0%，平均绝对误差为1.41 m/s。研究表明高分四号卫星能够用于海上舰船近实时遥感监测，在海上舰船运动特征检测方面具有独特优势和巨大的应用潜力。     

基于COSMO-SkyMed和SPOT-5的城镇洪水淹没信息快速提取研究

洪水是我国最为频繁的自然灾害之一,如何快速准确地获取洪水淹没范围在救灾减灾工作中具有重要意义。目前,卫星遥感技术已广泛应用于洪水信息提取的研究中。不同的遥感数据源在洪水信息提取中各有利弊,综合研究雷达影像和可见光影像的优缺点,建立了基于多源遥感数据的洪水淹没信息快速提取模型。首先,利用灾中第一时间获取的COSMO-SkyMed雷达影像,采用面向对象的方法提取出洪灾发生时的水域空间信息;其次,利用灾前SPOT-5高分辨率光学影像,采用多光谱影像波段运算和决策树分类的思想提取出常态下的水域空间信息;最后,对灾中雷达影像COSMOSkyMed提取的水体和灾前光学影像SPOT-5提取的水体进行空间差值运算,得到洪水淹没范围信息,并利用洪水当天拍摄的无人机遥感影像对结果进行精度评价。将该模型应用于2013年浙江余姚水灾,监测结果表明:在洪水发生后,能够快速获取淹没范围空间信息,并且提取精度达到93.7%,为洪灾的防治以及抗洪抢险救灾工作提供强有力的技术支撑和基础数据信息。     

基于形态学阴影指数的高分二号影像建筑物高度估计

高分二号卫星是我国自主研发的高分辨率对地观测卫星,分辨率达到亚米级。利用高分二号卫星遥感影像,结合数学形态学和面向对象分类的思想进行城市建筑物高度估计。首先,利用多尺度分割将影像分割成对象;进而结合光谱、形状、形态学阴影指数(MSI)等特征面向对象进行分类,相对准确提取出建筑物的阴影并计算阴影的长度;最后,结合影像成像时的卫星、太阳和建筑物的几何关系模型进行建筑物高度估计,并利用实地测量数据进行精度评价和误差分析。结果显示,90%的估计结果绝对误差小于1m,说明该方法可以有效地从高分二号影像中提取建筑物高度,展现了国产高分辨率遥感影像提取城市建筑物信息的巨大潜能。     

基于COSMOＧSkyMed和SPOTＧ５的城镇洪水淹没信息快速提取研究

洪水是我国最为频繁的自然灾害之一,如何快速准确地获取洪水淹没范围在救灾减灾工作中具有重要意义.目前,卫星遥感技术已广泛应用于洪水信息提取的研究中.不同的遥感数据源在洪水信息提取中各有利弊,综合研究雷达影像和可见光影像的优缺点,建立了基于多源遥感数据的洪水淹没信息快速提取模型.首先,利用灾中第一时间获取的COSMOＧSkyMed雷达影像,采用面向对象的方法提取出洪灾发生时的水域空间信息;其次,利用灾前SPOTＧ５高分辨率光学影像,采用多光谱影像波段运算和决策树分类的思想提取出常态下的水域空间信息;最后,对灾中雷达影像COSMOＧSkyMed提取的水体和灾前光学影像SPOTＧ５提取的水体进行空间差值运算,得到洪水淹没范围信息,并利用洪水当天拍摄的无人机遥感影像对结果进行精度评价.将该模型应用于２０１３年浙江余姚水灾,监测结果表明:在洪水发生后,能够快速获取淹没范围空间信息,并且提取精度达到９３．７％,为洪灾的防治以及抗洪抢险救灾工作提供强有力的技术支撑和基础数据信息.     

卷积神经网络下的高分二号卫星影像道路提取

本文针对深度神经网络对高分二号遥感影像道路提取时细节信息丢失较多、道路周围环境考虑不充分等情况, 在已有的研究成果上, 提出一种基于全卷积神经网络遥感影像道路提取的改进方案. 方案创新研究了全卷积神经网络的算法原理, 将预调色后的高分二号影像按一定尺寸分幅输出, 将输出图像及标签对应输入于以全卷积神经网络为基础的改进网络, 通过结合残差单元以及增加网络层数得到识别精度较高的道路提取图像. 实验表明, 该方法在同一样本中对高分二号卫星影像道路提取的效果有所提升, 道路的完整性和准确性有所提高.     

利用卫星遥感数据提取生态干扰信息的方法研究

利用卫星遥感数据获取具有高时空分辨率的生态干扰信息,是生态保护规划与自然资源管理的重要需求。本文通过系统研究国内外相关进展,总结提出了利用卫星遥感数据提取生态干扰信息的三种方法。详细阐述了基于高分一号、Landsat 和 MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 等三种遥感影像的生态干扰信息提取方法,并讨论了不同方法的适用性和局限性。     

全国饮用水水源地遥感监测技术与系统

针对传统水源地监测存在的成本高、周期长、监管难度大等缺陷,本研究面向具有高空间分辨率的高分1号卫星影像,结合遥感监测、组件式GIS等原理与技术设计并实现全国饮用水水源地遥感监测系统,实现水源地属性、矢量、影像、高程数据一体化管理,提供联动查询、异常区域标绘、DEM导出等辅助监测分析,以及水源地遥感影像库构建与更新和专题制图等功能。遥感监测系统各功能测试结果表明,系统满足水资源管理部门对饮用水水源地信息一体化管理与辅助监测分析的需求,有助于建立更为完善的饮用水水源地监测网络,提高水源地监测效率,为水源地保护区的设立和划分提供科学依据。     

GF-1 WFV影像的中小流域洪涝淹没水深监测

针对目前水深监测仍主要依赖Landsat、SPOT等国外遥感卫星的问题,提出采用国产高分一号(GF-1)卫星16m分辨率WFV影像进行洪涝淹没水深监测。通过以中小流域为研究区,采取RS和GIS结合的水深测算方法计算淹没水深:在利用RS影像提取淹没范围的基础上,运用GIS方法由水面高程和地面高程之差计算得出淹没水深的空间分布。结果表明,GF-1卫星作为新兴的国产遥感数据源,凭借空间分辨率高和回访周期短的优势,可帮助摆脱对国外卫星遥感数据的依赖;GF-1卫星WFV影像提取水体精度较高,能广泛应用于中小流域洪涝灾害监测;RS和GIS结合的洪涝淹没水深监测算法简单易行,可快速计算在淹没范围已知情况下的水深。相关结果可为洪涝灾害监测与评估提供信息依据。     

GF-1 WFV 影像的中小流域洪涝淹没水深监测

针对目前水深监测仍主要依赖Landsat、SPOT等国外遥感卫星的问题,提出采用国产高分一号(GF-1)卫星16 m分辨率WFV影像进行洪涝淹没水深监测。通过以中小流域为研究区,采取RS和GIS结合的水深测算方法计算淹没水深：在利用RS影像提取淹没范围的基础上,运用GIS方法由水面高程和地面高程之差计算得出淹没水深的空间分布。结果表明,GF-1卫星作为新兴的国产遥感数据源,凭借空间分辨率高和回访周期短的优势,可帮助摆脱对国外卫星遥感数据的依赖;GF-1卫星WFV 影像提取水体精度较高,能广泛应用于中小流域洪,涝灾害监测;RS和GIS结合的洪涝淹没水深监测算法简单易行,可快速计算在淹没范围已知情况下的水深。相关结果可为洪涝灾害监测与评估提供信息依据。     

多尺度分割的高分辨率遥感影像分类对比研究

为进一步提高高分辨率影像地物分类精度,以高分2号卫星影像为研究数据,根据高分2号卫星遥感影像光谱信息以及高空间分辨的结构特点,从遥感影像数据分割的尺寸效果及其各种地物显著特征着手,通过局部方差法寻求出各类地物的最优分割尺度,并建立尺度网络层,利用继承进行多尺寸下多特征的整体融合,在最优尺度层下根据光谱特征、形状特征对高分2号影像进行多特征融合与多尺度分割实验,并在此基础上进行了典型地物的分类对比研究。结果表明多特征融合多尺度分割能够较好利用高空谱信息提高地物分类精度。     

太浦河水面和岸线利用遥感监测分析研究

以太浦河为研究对象,利用2014年国产高分一号卫星2 m全色/8 m多光谱影像,结合地理信息技术(GIS)技术,对太浦河流域面积和长度及离岸200 m区域内土地资源利用现状进行遥感监测,得到太浦河总流域面积、长度,分析得出流域内城镇村及工矿用地面积较大,农业结构多元化,且分布较均衡。研究结果表明,遥感监测能准确、全面地监测河道及两岸的土地开发利用情况及空间分布状况,是进行大范围、周期性水面和岸线利用监测的理想数据源,具有很大的应用潜力。     

基于“北京一号”小卫星影像阴影的建筑物高度测算研究

通过分析"北京一号"小卫星成像特点及数据获取时的几何特性,建立了利用"北京一号"小卫星影像进行建筑物高度测量的模型,并对北京市望京地区建筑物高度进行了测量试验和实地验证.结果表明,用"北京一号"小卫星影像能获得较为准确的建筑物高度信患,并为城市遥感应用提供辅助和支持.     

遥感卫星数据预处理功能扩展模型设计与实现

针对光学成像遥感卫星数据预处理功能难以扩展的问题,提出了一种适用于多颗光学成像遥感卫星的数据预处理功能扩展模型。该模型对数据预处理中的各项业务流程实现模型化,建立了各个模块子模型,并确立子模型配置文件的标准,使得功能扩展模型只需添加新卫星在各个子模型中的配置文件,就能添加模型对该卫星的数据预处理功能。实验结果表明,文章提出的模型具有良好的可扩展性,在不改变程序代码的情况下,通过配置不同卫星的配置文件,实现了对高分一号、高分二号、高分四号、高分五号和高分六号共5颗光学成像卫星的数据预处理功能。     

基于PostGIS的高分一号卫星影像管理与Web应用研究

介绍了高分一号卫星影像在测绘生产中的管理与Web应用,探索使用PostGIS数据库进行海量遥感影像管理应用的方法。在数据生产中,利用影像元数据信息进行影像管理,结合测绘生产任务实现影像存储、检索、浏览以及影像产品的管理。结合辅助数据,进行生产进度管理、产品质量管理。在网络服务中,利用PostGIS数据库和瓦片地图数据库相结合的方式,实现卫星影像的网络共享服务,拓展了测绘产品的服务模式。     

城市绿地信息提取中高分辨率卫星影像融合方法研究

针对城市绿地信息提取时不同影像融合方法缺少系统性研究的问题,本文以国产高分一号、WorldView-2卫星影像的数据为例,借助GS变换、PCA变换以及HIS变换3种方法,融合高分辨率卫星影像,并从融合质量及城市绿地信息提取精度等方面评价了影像融合方法的可行性。研究结果表明,在3种影像融合方法中,GS融合的效果最好;且用于城市绿地信息提取时,GS和PCA能够获得高精度的卫星影像,对影像分类精度的提高效果最为明显,充分满足了城市绿地信息提取的应用需求。     

基于改进Faster R-CNN的高分遥感影像储油罐检测与信息提取

快速获取储油罐分布、体积等信息对于估算全球各国当前石油储备具有重要意义。针对高分辨率卫星遥感影像中储油罐目标快速搜索、罐体体积估算等问题,以高分二号影像为数据源,引入深度学习方法,建立了储油罐目标遥感影像样本集,通过使用改进特征提取网络和优化区域建议网络等策略,优化原始Faster R-CNN模型。实验表明,相比原始Faster R-CNN,mAP值提高了6.39%,实现了遥感影像储油罐目标的高精度检测。之后,基于检测罐体阴影的亚像元分析准确提取阴影长度,通过遥感成像阴影空间几何关系计算罐体高度,结合Hough变换获取的罐体半径,实现了罐体体积的快速估算。利用所提出的方法可以快速检测储油罐目标,提取油罐阴影并估算油罐高度,油罐体积估算的平均相对误差为2.37%,说明该方法具有较高的可行性。     

基于ZY3数据的南水北调西线生态遥感调查研究

国产ZY3高分辨率卫星数据在国土资源管理方面已经有较广泛的应用,通过对ZY3数据的处理和信息自动提取,可获取南水北调西线工程沿线的土地利用及植被群落分布状况。通过本次遥感解译流程,克服卫星时相、区域地貌差异等问题,形成适用于ZY3卫星遥感影像生态遥感解译的流程,与传统的生态遥感解译方法相比,不仅成本低,而且工期短,可为大区域性生态遥感解译提供依据。     

黄河下游河势遥感监测系统建设分析

为提高黄河下游河势遥感监测能力,提升河势遥感监测服务水平,深入探讨黄河下游河势遥感监测的现状和存在的问题,提出黄河下游河势遥感监测系统的建设目标及思路。通过充分整合卫星遥感、黄河水利对象等相关数据,最大程度地共享现有数据资料和软硬件资源,设计开发黄河下游河势遥感监测系统,包括卫星遥感数据传输通道建设、遥感数据处理软硬件和存储设施建设、河势信息解译和服务功能开发,以及河势信息数据库建设等。结果表明：黄河下游河势遥感监测系统的建设可强化黄河河势遥感监测的数据计算与存储服务能力,提升河势信息解译的自动化水平,实现河势遥感监测工作的数字化及河势信息服务的高效化,具有很好的推广应用前景。