遥感影像地形与大气校正系统设计与实现

遥感影像地形和大气校正是提高定量化遥感数据处理精度的重要因素。目前的数据处理软件系统集成了一些地形和大气校正算法,但在应用中还存在不能获取重要的地形参数(如阴影因子、天空可视因子等),需提供精准DEM和校正方法基于朗伯体地表假设等问题。为应对遥感专业用户需求,设计并实现了遥感影像地形与大气校正软件系统,用以对影像进行地形辐射校正、获取DEM数据和相关地形参数、地形与大气校正等。介绍了系统的功能模块设计并展示了系统的原型版本,并应用系统中的地形和大气校正方法获取了HJ/CCD影像和Landsat/TM影像的反射率。校正结果表明:该系统中的BRDF模型能够有效消除地形影响。系统的实现可以为遥感科学研究和应用提供支撑。     

Hyperion高光谱遥感数据大气校正方法

由于受到大气的影响,传感器接收到的辐射信息不能真实地反映地表反射光谱信息,因此,从遥感影像中去除大气的影响,即进行大气校正,是高光谱遥感数据处理中极为重要的环节;通过应用大气校正模块FLAASH,研究选择了合适的大气模式、水汽含量、气溶胶模型、波谱分辨率和多散射模型等参数,对内蒙东胜地区Hyperion高光谱遥感影像进行大气校正;比较了校正前后典型地物的光谱曲线,并将它们与实验室典型地物光谱曲线进行对比,大气校正后得到的光谱曲线和实验室得到的光谱曲线具有较好的一致性,达到了去除大气影响的目的,同时校正生成的水汽分布也表明校正效果良好。     

遥感影像的高性能并行处理技术研究

随着空间遥感技术和对地观测技术的不断发展,光学、热红外和微波等不同技术手段可以获取同一地区的多种遥感影像数据（多时相、多光谱、多传感器、多平台和多分辨率等）,每天获取的遥感数据量越来越大。同时,大量的遥感应用需要快速地对这些遥感数据进行处理与分析,提供辅助决策信息。因此,如果不能及时进行数据处理,这些数据就会失去时效性,甚至失去数据本身的价值。高性能计算与并行处理技术,加速了遥感影像数据处理与信息提取的进度,如大规模多处理系统、网格与云计算技术、通用图形处理器（GPGPU）等。文中综述了高性能计算、并行处理及云计算技术应用于遥感领域的最新进展,给出了一些研究与应用范例,并提出了当前高性能遥感影像处理所面临的一些挑战。     

渭河定量遥感水质反演中的大气校正作用研究

以渭河陕西段为研究对象,在获取了渭河陕西段实地监测数据和相应时间段的SPOT-5遥感影像数据基础上采用黑暗像元法(DOS)、大气辐射传输模型法等7种大气校正方法对SPOT-5遥感影像进行大气校正。结合校正后的遥感数据,使用多元线性回归、支持向量机(SVM)、及BP神经网络3种方法对渭河进行定量遥感水质反演。实验结果表明,通过遥感影像对渭河进行定量水质反演是可行的,大气校正在一定程度上提高了定量遥感水质的精度。对于SPOT-5遥感影像的大气校正,采取对遥感数据辐射定标后消除各波段最暗像元的方法可以达到较好的效果。     

农业旱灾遥感监测系统中的MODIS 1B影像几何校正方法及其比较研究

为了满足农业旱灾遥感监测对海量MODIS影像数据的自动化快速处理需要,本文针对现有的四种几何校正坐标变换方法(仿射变换法、多项式变换法、三角网算法和改进三角网算法),结合农业旱灾遥感监测系统,在IDL(Interactive Data Language)平台上开发了MODIS影像数据的自动快速几何校正运行程序,以便比较分析这些算法的几何校正精度、影像处理时间和计算机内存开销大小.结果表明,基于三角网改进算法的几何校正程序在各方面都比较优秀,不仅几何校正精度较高,而且图像处理较快,内存用量也较小,完全能够满足农业旱灾遥感监测的实时海量图像数据处理需要.因此,我们在农业旱灾遥感监测系统中采用了这一算法,作为实时自动快速处理海量MODIS影像数据的重要模块.     

基于波谱匹配的Hyperion数据大气校正方法对比研究

遥感影像数据的大气校正是高光谱遥感地空对比、信息提取的前提和关键,如何根据不同数据、不同研究区、不同研究目的选择合适的大气校正方法是高光谱遥感应用研究的重点和难点。针对EO\|1卫星Hyperion高光谱遥感数据特点和研究区地形环境特征,分别选择线性回归经验模型、基于MODTRAN4模型的FLAASH和基于DEM数据的ACORN\|3模型不同大气校正方法对研究区Hyperion数据进行大气校正。从波谱匹配、识别的目的出发,通过计算不同方法校正后影像像元的波谱曲线与实测地面波谱曲线的匹配程度分析不同大气校正方法的校正效果。     

跨平台的遥感影像处理系统设计与实现

针对军事遥感影像应用时效性的需求以及在自主可控国产软硬件环境下开发军事应用系统的需要,对国产软硬件环境与主流商用系统差异进行了分析,在此基础上对软、硬件兼容技术进行了研究,基于分层思想设计了高内聚、低耦合的遥感影像处理系统,提出源代码一致的跨平台程序设计方法,基于开源Hadoop平台实现了遥感数据管理与高性能计算,并在此基础上生成基于国产软硬件环境下的遥感影像自动处理系统,实现了遥感影像准实时处理,运用于军事应用系统。该跨平台系统设计与实现方法显著提高跨平台应用软件开发效率,且有利于提高系统的稳定性,可以应用于其他类似跨平台系统设计开发。     

遥感数字图像的大气辐射校正应用研究

卫星遥感数字图像成像过程中，由于电磁波受大气作用造成数据质量下降，影响遥感信息的提取及精度。介绍了大气辐射校正的一般原理和PCI软件ATCOR2模块的算法，研究了基于该模块的遥感数字图像大气辐射校正实现方法。根据研究区实际情况，选用1976年美国标准大气乡村气溶胶大气参数，对一景Landsat TM影像进行校正处理。对比处理前后图像和直方图，可知该方法增强了图像清晰度，提高了视觉效果，有利于遥感信息提取和专题解译。     

Landsat-8 OLI与Sentinel-2 MSI山区遥感影像辐射一致性研究

受影像获取时间、大气条件、观测角度、传感器波段设置以及山地地形等因素的影响,山区多源、多时相光学遥感卫星影像间的辐射不一致问题较为突出。以Landsat-8 OLI与Sentinel-2 MSI为例探究山地多源遥感影像间的辐射一致性,旨在为多源影像在山区的协同应用提供理论支持。选取同期OLI和MSI影像,进行大气校正、BRDF校正、光谱通道校正以及影像间的辐射一致性分析,并研究地形对辐射一致性的影响。结果表明:(1)未经校正的Landsat-8 OLI-L1T与Sentinel-2 MSI-L1C反射率影像间的辐射一致性较高(各波段R2均大于0.9);(2)经过6S大气校正、C因子法BRDF校正,影像间辐射一致性进一步提高(如蓝波段反射率RMSD依次减小22%、10%),但光谱通道校正后一致性并未显著增强;(3)地形效应导致了影像阴坡、阳坡辐射一致性水平的较大差异(如BRDF校正后SWIR波段阳坡的反射率平均绝对差为0.010、RMSD为0.006 6,阴坡平均绝对差为0.005、RMSD为0.004 3),且阳坡辐射差异随坡度增大而增大,阴坡则相反。因此,在进行多源遥感影像协同之前,需要进行有效的大气校正、BRDF校正以及光谱通道校正。另外,针对山地遥感影像还应开展地形辐射校正以进一步提高影像间的辐射一致性。     

基于IDL的遥感影像大气与地形校正方法实现

介绍了利用交互式数据语言（Interactive Data Language,IDL）开发TM/ETM遥感影像大气与地形校正模型的详细过程,以2000年4月30日密云ETM影像为例,对大气与地形校正方法的有效性和实用性进行了验证。结果表明,该方法有效地消除了大气与地形影响,提高了地表反射率等地表参数的反演精度和数据质量,为进一步开展定量遥感研究提供了数据质量保障。     

机载AISA Eagle Ⅱ高光谱数据处理——以额济纳旗试验区为例

机载AISA EagleⅡ传感器为"黑河综合遥感联合试验(HiWATER)"额济纳旗试验区提供航空高光谱影像。介绍了高光谱原始数据的辐射定标、几何校正、大气校正等预处理过程。根据研究区地形差异以及数据使用目的的多样性,几何校正中可选择是否加高精度DEM产品,大气校正的选择策略可分为平坦地形无DEM的大气校正和起伏地形添加DEM大气校正。本试验数据采用加载高精度DEM的几何校正和平坦地形大气校正方法,经过预处理后的高光谱数据产品,其地理坐标与高分辨率的CCD影像对比,地理位置信息较为准确;与实测地物光谱对比,影像光谱能较好地体现地物光谱的特性,数据可用作定量遥感进一步的研究。     

一种基于通用模型的遥感影像并行处理算法——以PCA融合为例

空间应用需求对遥感数据处理的时间和精度提出新的要求,为了高速、高效地解决应用需求,提出一种基于通用模型的粗粒度遥感影像并行处理算法,采用＂分块驱动＂和＂影像处理链驱动＂两种策略进行遥感影像的并行算法设计,并对其进行MPI的实现。利用PCA融合算法在集群平台上进行并行性能测试,分析结果表明该算法在集群系统上获得了良好的视觉效果和近似线性的加速比,具有较好的扩展性和移植性。     

高性能大气校正算法中遥感数据切分策略研究

高分辨率卫星遥感数据在地物识别等方面具有明显优势,然而其定量化应用中需要精确的大气校正,该过程通常相当耗时。分别研究了大气校正算法串行处理方法及基于通用计算机集群系统的并行处理过程。通过对2012年7月我国华北地区的环境卫星CCD数据进行大气校正,并分析了串、并行过程各个步骤运行时间,表明了对大气校正并行处理的高可行性。针对并行过程中负载不均衡和通讯频繁等问题,设计了基于卫星像元特征的数据切分策略,并对不同并行算法进行了性能分析,表明了本文反演结果的可靠性,以及提出的切分策略能达到更高的加速比。     

数据融合中支持隐私保护的完整性动态验证算法

为了解决云计算环境下海量遥感影像数据的存储问题,研究了一种支持云计算的遥感影像数据组织模型(RSC-DOM)。在深入分析目前遥感影像数据管理现状的基础上,详细剖析了云计算环境下遥感影像数据组织模型的关键性要素,其涉及到支持扩展的分布式存储模式、存储站点结构以及虚拟磁盘空间结构等问题;构建了基于云计算的分布式存储模型架构。实验结果表明,所提出的存储模型在实际应用中比传统依赖Oracle的数据管理方式具有一定的优势。     

伪不变特征法在遥感影像归一化处理中的应用

提出了一套伪不变特征法（PIF）归一化处理多时相遥感影像的技术流程和方法: 即参考影像选择,参考影像大气辐射校正,伪不变特征点选取,回归模型建立及结果评价,并对处理流程中的各个环节加以详细说明。其中在样本点选取过程中尝试把人工直接选取伪不变特征点应用于实践,并用主成分分析法对处理结果进行评价,评价结果表明人工直接选取伪不变特征点,对多时相遥感影像进行归一化处理是可行的,达到了消除季节性地物辐射变化、太阳光照条件差异、气象条件（大气散射、吸收和云量变化等）波动大等因素的影响,处理后的影像能满足建立模型的要求。

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基于云计算的在线学习平台的设计与应用

本文将云计算的概念引入到在线学习平台的建设中,提出设计基于云计算的在线学习平台。首先介绍云计算的概念和特点,然后提出一种基于云计算在线学习平台的设计框架,最后实现了一个在线讨论的云计算教育服务平台。     

Google Earth Engine在地球科学与环境科学中的应用研究进展

21世纪以来,随着全球信息化与工业化的高度集成发展,出现了物联网与云计算,人类进入大数据时代。在地学、环境科学及相关学科领域,海量地理、遥感及社会经济等数据产生,在本地平台存储、管理以及分析数据的传统方式已经较难满足当前需求。Google Earth Engine(GEE)云平台由Google云基建提供,是一个对海量地球科学数据集(尤其是遥感影像数据)进行全球尺度在线处理分析和可视化的云计算平台,它利用谷歌强大的计算能力,可以分析处理多种环境与社会问题,如气候变化、植被退化、粮食安全和水资源短缺等。首先对GEE云平台进行介绍,综述了近年来应用GEE云平台所做的相关研究,然后应用该平台及MODIS土地覆盖类型数据,研究了2002~2013年三峡库区主要土地覆盖类型的时空变化规律。结果表明:以林地、灌丛草地以及耕地变化最为明显。最后,经粗略统计得出GEE云平台无论在成本还是效益方面,其综合效率提升90%以上。GEE云平台不仅可以为地学及遥感领域专家提供强有力的支持,也能为相关学科领域人员进行科学研究提供帮助,是一个高效的科研工具。     

Landsat8卫星影像大气校正及其植被指数与SEVI性能比较

遥感影像受大气的吸收散射以及地形起伏变化的影响,使得传感器接收到的辐射信号既包含了地物的信息,同时也包含了大气以及地形的信息。为了提高地表反射率的反演精度,需要去除遥感影像中大气和地形的影响。提出了一种基于查找表的Landsat8-OLI遥感影像的大气校正方法,该方法由6S辐射传输模型生成查找表,其中输入的参数包括大气水蒸汽含量、臭氧浓度和气溶胶光学厚度等MODIS大气参数产品。利用传统方法建立的大气参数查找表通常只考虑一部分因素,这对于以MODIS产品为输入参数的大气校正是不适用的。本文建立了一个包括大部分输入参数的高维大气校正查找表,对于Landsat-8 OLI传感器具有很高的通用性,通过进行光谱分析、与USGS地表反射率产品交叉验证等方式来验证模型的精度。验证结果表明该方法能有效地反演精确可靠的地表反射率。最后,采用目视解译、统计分析将校正结果与SEVI做对比分析,比较地形影响消减的效果。结果表明该模型与SEVI在地形消减的效果上作用相当。     

网格计算在遥感图像地学处理中的应用

以空间信息网格技术在遥感影像处理与理解方面的应用为主线,设计了适合遥感影像处理与理解的网格处理架构,并结合中间件技术进行了具体实现。在分析其图像处理应用的基础上,对面向网络的智能化网格处理系统进行了评价,实验结果显示了网格计算技术在遥感地学处理中的实际应用价值。     

基于WPS快速构建面向专业应用的WEB遥感影像处理应用系统试验研究

卫星遥感技术的飞速发展,促进了遥感数据的应用从专业领域向更加广阔的领域发展,这就需要提供应用简单、使用方便、不依赖于专业遥感影像处理系统的应用工具为各领域的专业人员、公众使用,OGC的WPS服务为基于通用浏览器的遥感影像处理应用提供了可能。本文尝试了以ERDAS APOLLO SERVER为服务器基于WPS服务快速构建网络遥感影像处理应用的一种新框架。基于该框架开发的系统很好地解决了海量影像数据的管理、网络影像应用功能的提供、网络影像处理功能使用数据的输入/输出、功能和数据的安全性等问题,并初步构建了可实际应用的通用影像处理应用系统。