HJ-1A/B星地表反照率生成算法与检验

提出了适合环境与灾害监测预报小卫星-A、B星(简称HJ-1A/B星)CCD相机的大气订正算法,并基于不同地表特性和大气条件下的辐射传输模拟数据,建立HJ-1A/B星的窄波段向宽波段反照率转换的模型.利用多级灰阶靶标实测数据、敦煌检验场实测数据验证了大气订正算法以及转换模型的可靠性和精度,并将HJ-1A/B星影像数据计算的反照率产品与同时相的MODIS反照率产品进行对比分析.结果表明:文章提出的HJ-1A/B星CCD相机大气订正算法可有效校正大气影响;窄波段向宽波段反照率转换模型反演的反照率精度可靠;基于研究成果生成的HJ-1A/B星地表反照率与MODIS反照率产品一致性较好,满足后续遥感数据定量化模型研究的精度需要.     

环境一号卫星CCD相机水体信息采集特性分析

利用覆盖我国4大海区共88景图像数据,针对4波段CCD相机(HJ-1A/CCD1、HJ-1A/CCD2、HJ-1B/CCD1、HJ-1B/CCD2)在水体中的信息采集特性进行分析。结果表明:(1)HJ-1A和B星虽不是水色卫星,但其CCD相机在水体中依然有一定的信息,可作为水色遥感器服务于水环境;(2)HJ-1B/CCD1在南海海域水体信息采集过程存在明显的太阳耀斑现象,因而在水色信息提取时太阳耀斑是一个不可忽略的因子;(3)无论是在一类水体还是在二类水体,各遥感器的近红外波段皆存在水体信息采集为零的现象,其中HJ1B-CCD2尤为明显。利用近10景涵盖了HJ-1A/CCD1、HJ-1A/CCD2、HJ-1B/CCD1、HJ-1B/CCD2数据,以及同时过境的EOS/MODIS,采用基于遥感器入瞳处总辐亮度的交叉定标方法进行交叉辐射定标,获取适用于水体目标的交叉辐射定标参数。最后根据瑞利散射和气溶胶散射的计算值,以及获取的交叉定标系数,反推出HJ1B-CCD2可能接受到的灰度值。     

MODIS浒苔遥感监测误差分析研究

近年来,我国沿海浒苔灾害频发,影响日趋严重,MODIS-TERRA/AQUA等中低分辨率卫星遥感影像成为浒苔遥感监测最主要的数据源之一。但低分辨率影像存在大量混合像元,导致浒苔提取误差。本文先从理论上分析了植被指数算法的非线性对浒苔信息提取的影响,发现像元中浒苔覆盖比例为0.2～0.4时,NDVI最大,会有0.8的偏差,且浒苔越厚误差越大。然后以环境减灾卫星(HJ-1A/B)作为真实值,对MODIS浒苔监测误差进行定量分析。结果表明:MODIS影像难以兼顾大块聚集和零散分布的浒苔,业务化监测中提取面积可能会被夸大21.88%,在面积准确的情况下,也会有21.67%的浒苔信息被错误提取。本文最后提出通过选择两个阈值来解决此问题。     

基于HJ-1A/B卫星CCD数据的土地宏观监测试验研究

对HJ-1A/B卫星CCD数据质量进行分析,并采用人工解译和计算机自动分类两种方法进行土地利用信息提取试验研究。结果表明,HJ-1A/B卫星CCD数据能够满足制作1∶100 000比例尺数字正射影像图的平面精度要求,可用于不大于1∶100 000比例尺的土地利用宏观遥感监测。
     

HJ-1 CCD图像自动几何精纠正系统的设计与实现

由于环境与灾害监测预报小卫星HJ-1A/1B星CCD数据幅宽大,时间分辨率高,数据量大,实现一个自动几何精纠正系统有迫切的现实意义。描述一个HJ-1 CCD图像自动几何精纠正系统的框架设计和集成实现方案,包括系统功能组成、工作流程和模块集成方法以及系统的具体实现过程和实验结果的分析。系统采用全球或局部区域的经过地理编码的TM数据作为基准图像,将图像精纠正问题转化为图像自动配准的问题,同时通过任务流程管理实现图像的批量处理功能。     

基于HJ-1星CCD数据的溢油遥感特性分析与信息提取

基于HJ-1星CCD多光谱数据,以2010年美国墨西哥湾深海油井溢油污染海域为研究区,对溢油迁移转化过程进行分析,认为油水混合物是该次事故的主要污染类型之一.研究HJ-1星CCD数据多种目标的影像特征与光谱响应特征,指出油水混合物能明显改变海水对入射光的后向散射性能,可以被有效地识别与判定.利用决策树分类方法能有效地提取墨西哥湾溢油污染中的油水混合物;对误判信息进行分块合并处理后,可进一步提高油水混合物的提取精度.研究表明,HJ-1星CCD多光谱数据能有效提取海洋溢油污染信息,具备了开展海洋溢油污染遥感监测的能力.     

HJ-1星CCD相机场地辐射定标与真实性检验研究

为了满足HJ-1星遥感数据定量化应用的需求,2008年10月中旬,以敦煌定标实验场为地面目标,采用反射率基法对HJ-1A和HJ-1B星的CCD相机开展场地绝对辐射定标,以确定CCD相机响应的变化,并对得到的定标结果进行了误差分析。同时利用非定标同日的敦煌场和贡格尔实验场的CCD星地同步数据得到的表观辐亮度作为标准值,对定标系数进行真实性检验研究。结果表明,定标系数模拟出的CCD表观辐亮度与标准值非常接近,误差均小于3%。研究表明:此次定标实验的结果精度高,并将两次同步数据的定标系数平均值作为定标系数结果,为CCD相机定量化应用研究奠定了良好基础。     

基于HJ-1卫星数据反演长江三角洲地区气溶胶光学厚度

探索利用我国HJ-1卫星CCD数据,运用深蓝算法开展长江三角洲地区气溶胶光学厚度反演的可行性,并将结果与其他气溶胶光学厚度产品进行比较。针对HJ-1A和HJ-1B数据,反演结果分别与MODIS气溶胶光学厚度产品以及AERONET地基观测数据进行对比验证。结果表明:深蓝算法得到A星、B星的反演结果与MODIS气溶胶产品呈显著相关,但在数值上普遍高于MODIS产品;反演结果与AERONET站点数据之间的误差介于0.008~0.364之间,研究时段内站点数据缺乏,未对误差进行严格的统计分析。基于深蓝算法的HJ-1卫星数据反演结果虽然在数值上与MODIS气溶胶光学厚度产品存在系统性偏差,但在空间上能够较好地反映长江三角洲地区大气气溶胶分布状况,且具有空间分辨率高的优势。     

HJ-1A/1B卫星远程播报系统的实现

基于环境与灾害监测预报小卫星星座中的HJ-1A、1B卫星遥感数据,提出一种卫星影像数据与矢量数据在远程播报系统中快速叠加匹配的方法与技术流程。在此基础上,实现了HJ-1A、1B卫星宽覆盖CCD相机的数据远程播报。系统测试表明,远程播报系统对HJ-1A、1B卫星数据空间定位准确,数据处理速度快,满足远程播报实时显示数据的要求。     

Landsat TM/OLI和HJ-1B CCD传感器数据的交互对比

针对Landsat TM/OLI和HJ-1B CCD的不同传感器交互定标问题,提出了关于不同传感器NDVI、地表反射率两个参数之间的交互对比及转换方程.Landsat系列影像具有较为丰富的历史存档数据,而HJ-1B数据可作为Landsat系列数据的衔接和补充.文章基于同日过境的Landsat TM/OLI和HJ-1B ...     

MODIS浒苔遥感监测误差分析研究

近年来,我国沿海浒苔灾害频发,影响日趋严重,MODIS TERRA/AQUA等中低分辨率卫星遥感影像成为浒苔遥感监测最主要的数据源之一。但低分辨率影像存在 大量混合像元,导致浒苔提取误差。本文先从理论上分析了植被指数算法的非线性对浒苔信息提取的影响,发现像元中浒苔覆盖比例为0.2~0.4时,NDVI最大,会有 0.8的偏差,且浒苔越厚误差越大。然后以环境减灾卫星（HJ 1A/B）作为真实值,对MODIS浒苔监测误差进行定量分析。结果表明：MODIS影像难以兼顾大块聚集和零 散分布的浒苔,业务化监测中提取面积可能会被夸大21.88%,在面积准确的情况下,也会有21.67%的浒苔信息被错误提取。本文最后提出通过选择两个阈值来解决此 问题。     

HJ-1A/B卫星CCD影像大气订正

大气订正是遥感信息定量化研究中必不可少的一步,目前已有一些成熟的方法,但由于HJ-1A/B卫星CCD相机波段设置特点,常规的大气订正方法基本不适合于HJ-1A/BCCD影像.本文在大量分析HJ-1A/BCCD影像中不同地物的多种指数基础上,提出了改进暗目标法实现HJ-1A/BCCD影像的大气订正,该方法采用比值植被指数(RVI)、土壤调整植被指数(SAVI)和归一化水体指数(NDWI)的综合分析法确定暗像元自动提取,使之适用于环境减灾卫星CCD影像数据.为了客观地验证该方法的精度,本文选取地表平坦均一的敦煌校正场作为实验区,通过多次测量卫星过境时的地表反射率进行分析验证.     

基于HJ-1卫星CCD数据的厦门海域叶绿素a浓度反演

针对HJ-1A/B卫星CCD数据,建立适合于厦门海域的叶绿素a浓度反演模型,将为持续监测该海域的赤潮提供时间序列的叶绿素a浓度数据。基于2013年7月31日厦门海域水体实测光谱与叶绿素a浓度同步测量数据,及HJ\|1B卫星CCD2光谱响应函数,对各波段遥感反射率与叶绿素a浓度的相关性进行比较,证实蓝、绿波段比值与叶绿素a浓度相关性最高。对OC3模型在内的5种模型的反演结果和实测叶绿素a浓度做相关性分析,发现各模型相关系数均达到0.7以上。利用2013年7月30日实测数据对同期厦门海域HJ-1B卫星CCD2数据叶绿素a浓度反演结果进行精度验证,结果表明本地化的10指数模型在反演叶绿素a浓度动态范围较大的区域具有更高的精度。     

基于HJ-1B卫星遥感数据的水稻识别技术研究

为快速、准确地在遥感图像上识别水稻作物的信息,满足县级尺度水稻遥感监测的需要,以野外实地调查资料、1∶5万地形图数据为辅助,通过光谱分析法,分析研究HJ-1B星CCD数据的水稻作物的光谱反射特性,建立水稻作物遥感信息识别模型。采用决策树分类方法提取水稻作物信息,并将该技术方法应用于广西宾阳县水稻作物信息提取研究。采用实测样地数据,利用混淆矩阵进行精度评价验证,总精度为94.9%,Kappa系数为0.8533。研究表明,该水稻作物的识别技术,可以为了解我国水稻种植情况,进行水稻长势监测和产量估测提供技术参考。     

2011年环境一号卫星绝对辐射定标系数发布

＂环境与减灾监测预报小卫星星座‘2＋1’计划中的两颗光学小卫星——HJ-1A/B＂（搭载有CCD、红外、高光谱共6个有效载荷）已在轨运行三年多,卫星传感器受到空间环境变化及元器件老化等因素的影响,其性能指标会不断发生衰减,     

HJ-1A/1B CCD数据湖泊水体污染遥感监测

针对新型国产卫星数据源HJ-1A/1B多光谱数据特点,进行内陆湖泊水污染定性及半定量化的遥感监测。根据水体污染所产生的光谱特性变化进行水体污染的识别与分析。通过实验表明,HJ-1A/1B多光谱数据能够有效地进行湖泊水污染变化监测与应用分析。     

利用环境一号卫星数据监测雾分布

雾是环境空气监测的一个重要内容之一。根据环境一号卫星B星（HJ-1B）的数据特点,从典型地物、云、雾的微物理特性的RT3辐射传输模拟出发,分析不同波段典型地物和云、雾的反射率、亮温差别,提出了综合利用HJ-1B卫星CCD相机和红外相机数据进行雾监测的方法与流程。最后,使用2009年3月12日我国南方地区的HJ-1B数据为卫星监测数据进行了监测试验。结果表明:HJ-1B卫星数据能够实现雾的监测,但由于薄云受到地表影响,无法准确区分薄云与雾。     

HJ-1A/B CCD与Landsat TM/ETM+植被指数的交互比较

利用5对同日过境的HJ-1A/B CCD和Landsat TM/ETM+影像对,研究了二者植被指数(NDVI,SAVI,EVI)之间的定量关系。选用其中的3对影像对作为实验影像,通过对均匀同质实验区对应的植被指数进行回归分析求出二者之间的转换方程,用未参与实验的2对影像对来验证所求转换方程的有效性,并对二者植被指数之间的差异进行了分析。结果表明：两种传感器对应的植被指数之间存在极显著的线性正相关关系,所求的转换方程具有较高的精度,可以利用转换方程将两种传感器的植被指数进行互为转换,有利于二者植被监测结果的互为补充,而两种传感器在光谱响应函数上的不同造成了二者植被指数间存在差异。     

基于Terra/MODIS数据的HJ-1B/CCD1交叉定标方法研究

交叉辐射定标是国际上新近发展起来的一种无场地定标方法,它的应用弥补了场地定标成本较高、定标参数更新周期较长的不足。对于我国2008年发射的环境与灾害监测预报小卫星CCD数据而言,探索交叉辐射定标方法的适用性,对及时发现传感器辐射性能的变化,促进CCD遥感数据的定量化应用具有重要意义。本研究以辐射定标精度较高的Terra/MODIS数据为参考,分别使用光线匹配法（RM）和辐射传输模型方法（RTM）对HJ-1B/CCD1数据进行交叉辐射定标,并与相同条件下进行的场地定标结果比较。实验结果表明,使用这两种方法获取的CCD1的第2、3、4波段的定标结果与场地定标结果差异较小,只有第1波段定标结果与场地定标结果差异相对较大,这证明了交叉辐射定标方法的有效性。另外,虽然RTM方法考虑了参考传感器和待定标传感器光谱响应和观测几何的差异,但是由于RTM方法会受到所使用的6S模型本身的误差以及输入的大气参数、地表参数测量误差的影响,该方法并不总是优于RM方法。     

HJ-1/CCD地表反照率估算及其与NDVI关系分析

参照TM地表反照率反演算法,建立了适用于HJ-1/CCD传感器估算地表反照率的算法。通过应用6S辐射传输模型建立查找表,对覆盖内蒙古自治区锡林浩特市的HJ-1/CCD数据进行大气校正,并根据反照率定义,回归分析得到可见光波段地表反照率;通过与地面实测数据进行对比分析,表明该算法估算得到的地表反照率精度较高,其最大相对误差为14.32%。同时,本文将估算结果与同时期NDVI进行拟合分析,得出地表反照率与NDVI存在较高的负相关关系。