星载SAR测量海洋流场研究进展

多普勒信息是合成孔径雷达(SAR)进行海洋动力遥感的一个重要参数,自从20世纪80年代末就已经开始利用该参数反演海表面动力过程的相关研究.本文重点论述了星载SAR多普勒信息反演海表面流及其应用研究,主要包括SAR干涉测量方法获取海洋流场信息的主要技术手段及研究进展;多普勒频移方法反演表层海洋流场的发展历程及在上层海洋现象(包括地转流、准地转流以及中小尺度过程)中的应用研究;相关的国外重要数据融合计划和研发计划.目前国内在海洋流场的遥感方面还处于起步阶段,重点关注于反演理论和方法,而将反演信息应用于上层海洋动力的研究,还十分缺乏.希望通过本文的综述,为后续在该方向的研究提供借鉴.     

合成孔径雷达森林资源监测技术研究综述

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)技术凭借其全天时、全天候的成像能力以及对森林垂直结构信息敏感的特点,在森林资源监测中具有独特的优势,已成为当前森林资源遥感调查技术的研究热点.本文首先介绍了SAR森林资源监测技术的发展背景、发展轨迹和相关知识;然后,重点阐述了极化SAR、干涉SAR、极化干涉SAR和层析SAR在林地覆盖类型分类、变化检测以及森林参数定量化估测应用中的技术方法;最后,就SAR在森林资源监测研究和应用中存在的问题与发展趋势进行了总结与展望.     

星载合成孔径雷达海洋遥感与大数据

星载合成孔径雷达以其全天候、全天时、不受云雨影响的工作特性在空间对海观测中起到了重要作用,又以其高空间分辨率、多极化、多成像模式的特点展示了其在海洋动力要素反演和海洋多尺度动力过程研究中独特的魅力.起步于20世纪70年代末的星载合成孔径雷达技术,迎来了发展的"黄金时期",大数据和机器学习又赋予了星载合成孔径雷达海洋遥感更强大的生命力.本文首先阐述了星载合成孔径雷达大数据的5"V"特性,进而以高分辨率海面风场反演、海洋内波中尺度动力过程观测两类典型案例,阐述了大数据、机器学习等现代信息科学技术与卫星海洋遥感结合,实现海洋环境参数高精度反演和海洋动力过程科学深层次认知的研究.最后,展望了星载合成孔径雷达海洋遥感与大数据的发展前景.     

多云雾山丘地区遥感定量化理论及应用进展

在分析光学与微波遥感各自的应用现状及面临的挑战的基础上,从数据层、数据预处理和定量化理论与方法3个层面详细分析和总结了适用于多云雾山丘地区复杂环境的遥感定量化应用理论与方法,包括面向对象的反演策略、主被动遥感协同、时间序列建模、前向模型地形效应修正、弱敏感参数反演等。同时,结合研究团队近年在多云雾山丘地区遥感定量应用的研究实践,给出西南地区的土地连续变化监测、森林火灾风险评估、干旱监测、植被覆盖条件下的土壤水分主被动遥感反演等方面的应用实例。     

基于支持特征点的SAR辅助导航反演点置信度估计

合成孔径雷达(SAR)由于全天候、全天时等特点使得它正成为飞行器导航的理想传感器之一.SAR辅助导航是利用SAR实时获取的目标散射图像与飞行器中存储的参考图像进行匹配运算,进而修正飞行器的位置数据.但由于SAR为侧视雷达,当地形存有较大起伏时,实时图中某些位置的像素将产生偏移,使整个反演精度下降.基于此,以F.Leberl构象模型为基础,提出了基于支持特征点的反演控制点置信度估计方法.实验结果显示,根据置信度对适合精确匹配区域的数据进行优化选取,能较大提高反演飞行器空间位置的精度.     

森林冠层BRF分布模拟

森林的组成、结构及其动态变化一直是林业遥感研究的一个热点,森林冠层结构对太阳辐射能量分布以及植被冠层的生物物理参数有非常重要的影响.针对计算机模拟模型难以用于大尺度的森林场景模拟和森林参数反演等问题,基于针叶枝简化的方法,分析了利用辐射度模型(RGM)进行森林冠反射特性研究,将森林生长模型(ZELIG)和L-系统结合进...     

基于一种简单物理模型的叶面积指数反演

叶面积指数(LAI)是植被冠层结构最基本的参量之一,也是植被定量遥感的重要参数,反演方法主要有经验模型、半经验模型与物理模型.提出了一种基于四分量的简单物理模型,能快速准确地模拟森林冠层反射率并建立查找表,以Landsat-7ETM+遥感图像中单个像元作为测算单位,对大野口典型森林区叶面积指数进行反演,利用研究区地面实测数据对模型反演结果进行验证和精度分析.结果表明:相比二分量物理模型,改进的四分量物理模型能较好地描述遥感图像植被覆盖混合像元真实的物理组成,提高冠层光谱曲线模拟精度,使LAI反演准确度有所提高,R2(R为相关系数)由0.240 3提高到0.772 7,均方根误差由0.983 0降低到0.114 8,说明四分量模型能真实地反映研究区叶面积指数分布状况.     

城市遥感研究进展

城市遥感是当前遥感技术应用的一个重要领域.随着我国新型城镇化过程的推进,遥感技术将在城市生态建设、国土空间开发、资源环境承载能力监测等方面发挥重要作用,成为城市规划管理重要的信息源.本文在总结国内外城市遥感研究内容的基础上,重点对城市遥感若干重要方向的发展进行了分析,在此基础上构建出一个地理学视角的城市遥感研究框架,结合典型实例从结构与格局、要素与作用、变化与过程、功能与响应4个方面进一步探讨了城市遥感研究的发展.最后,结合国家需求和技术发展,对城市遥感今后的发展从数据源、研究对象、应用主题、研究目标、技术方法等方面进行了展望.     

高分辨率星载SAR矿区灾害监测的应用潜力

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）遥感与成像具有全天时、全天候、能穿透风云雨雪和植被等独特优势,是近20年空间遥感与对地观测技术最重要的进展.进入21世纪,一系列高分辨率星载SAR的成功运行,标志着雷达遥感与对地观测进入了一个新时代.总结高分辨率SAR数据的优越性以及中低分辨率SAR数据分辨率不高造成的应用瓶颈问题.概述目前在轨的高分辨率SAR卫星———意大利的COSMO-Sky Med卫星、加拿大的Radarsat-2卫星和德国的Terra SAR-X卫星传感器特征,通过调研目前国内外高分辨率SAR后向散射信息和相位信息在变形类地质灾害监测特别是矿区地质灾害监测领域的应用,展望了高分辨率SAR在矿区开采沉陷与地质灾害监测的应用前景.     

多情景源排放参数反演下典型优化算法性能对比

确定排放源参数是合理处置突发大气污染事故的重要前提.不同事故(如泄漏、火灾)反演的参数(源强、位置等)存在差异,研究对比不同优化算法的估算性能对于实际事故中快速、准确估算源参数具有重要意义.基于草原SO2释放实验数据,开展了不同未知参数情景下典型最优化算法(遗传算法,GA;粒子群算法,PSO;粒子群-单纯形耦合算法,PSO-NM)在源参数反演中的对比研究,从反演结果的准确性、稳定性与反演时间效率等方面进行了评估.研究发现,优化算法在不同源排放参数数量下的反演性能存在明显差异.单参数源强反演情形下,GA、PSO-NM算法准确性相近(相对偏差,24. 0%),均优于PSO算法(37. 6%),三者均有较好的反演稳定性(变异系数0. 004);多参数反演(源强Q与位置x、y、z)情形下,PSO-NM算法反演准确性最好,GA最差,但稳定性表现与之相反;反演参数数量的增加明显影响算法反演稳定性,四维参数反演情形下PSO、GA、PSO-NM算法的源强反演变异系数比单参数反演分别高出0. 50、0. 12、0. 29. PSO算法计算效率最高,同时,PSO-NM算法在稳定大气条件下计算时间明显增加.     

河口悬浮泥沙浓度遥感反演模型的探讨

介绍了河口区悬浮泥沙浓度遥感反演的理论基础及反演模型的建立方法,通过对国内外近年研究的主要悬浮泥沙遥感反演模型进行简单分类、对比分析得出其优缺点,并针对现有悬浮泥沙遥感反演模型的不足,在提高精度和普适性方面提出一些建议.     

岷江上游典型流域林冠截持降雨遥感模型与反演

在对岷江上游典型流域研究区实地踏勘和定位观测的基础上,综合利用ETM和ASTER遥感数据、地面实测数据和常规观测数据等资料,结合森林水量平衡原理,建立了岷江上游典型流域林冠截持降雨遥感信息模型。以遥感图像中单个像元作为测算单位,对模型参数叶面最大持水度、覆盖度、叶面积指数(LAI)进行了计算,并对岷江上游毛儿盖地区林冠截留降雨量进行了反演。并利用研究区实测数据、生态环境本底遥感调查数据和水文气象数据对上述模型反演结果进行验证和精度分析。结果表明,模型反演结果精度较高,能较好反应研究区植被冠层截留量的实际状况。     

基于ETM+的滇东南石漠化区域植被指数与叶面积指数反演关系研究

为了建立遥感数据获取的植被指数与石漠化区域叶面积指数之间的关系,以此来反演遥感光谱信息与石漠化程度之间的定量关系,本研究选择云南省石漠化最严重的滇东南地区作为研究区域,以ETM+为研究对象,采用仪器野外实测数据内插生成叶面积指数图,经过大气地形校正后的遥感影像数据生成植被指数图,找出两者之间的规律.考虑到高原山地地区特殊的大气地形条件,为提高校正的精度,减低遥感信号和陆地表面参数反演的影响,本研究在原有的类型匹配法的基础上进行改进,综合考虑湿度、能见度后进行地表反射率反演、气溶胶光学厚度估计以及临近效应的纠正,再结合阴影函数运算法,同时进行大气地形的校正.研究表明,经过大气地形校正后不同土地利用类型的植被指数NDVI与叶面积指数LAI的相关系数很高,且与LAI呈非线性函数关系.采用一阶关系式,复相关系数达到0.712;二阶复相关系数达到0.765.     

基于RadarSat2数据的法拉第旋转校正算法实验

鉴于星载合成孔径雷达(SAR)系统受法拉第旋转效应引入的极化矢量偏移影响,研究基于极化SAR传输模型给出常用星载SAR法拉第旋转效应校正算法,还原目标真实散射特性以用于地面精确信息反演.实验给出了四种常用校正算法关于C波段全极化Radar Sat2数据的法拉第旋转角估计性能分析,对比得到Bickel&Bates算法及Freeman算法具有较稳健的估计性能表现;并基于其对整景数据进行法拉第旋转效应估计,得到该雨林区域数据具有0°~2°的法拉第旋转角变化,对于一般遥感数据应用不会产生较大影响.这为进一步精确监测星载极化SAR系统失真变化打下了技术基础.     

光学遥感探测尾流研究

本文对舰船航行产生尾流（伯努利水丘、表面波尾流、内波尾流、涡旋尾流）的生成机制进行探讨.研究了水中气泡上升的运动学规律和气泡群光散射特性.通过比较分析尾流在可见光、红外和微波等不同波段所表现的物理特征,并对可见光探测尾流、红外遥感探测尾流、合成孔径雷达探测尾流的发展进行探究,表明三种不同光学遥感探测尾流分别具有各自的优劣.研究合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像检测算法表明,Radon变换检测算法能增强尾流图像,Hough变换检测算法能从尾流图像中提取目标的位置、航速、航向等参数.合成孔径雷达探测尾流具有高分辨率、快速实时、全天候等显著优势,是目前最适合探测尾流的光学遥感.     

基于Hydrolight模拟的内陆水体光场的二向性

为了进一步完善内陆水体光场的二向性研究,以水体固有光学量和水质参数为输入,采用Hydrolight辐射传输模型模拟了内陆水体光场的二向性分布,获得了二向性因子Q、f/Q随观测方向、波段的变化规律以及Q、f/Q受驱动要素的影响规律.结果表明:f/Q随波段的变化大于随观测天顶角和观测方位角的变化,f/Q随观测天顶角变化大于随观测方位角的变化;观测方向对蓝光和近红波段f/Q的影响大于对绿光和红光f/Q的影响.Q、f/Q的驱动要素中太阳天顶角、悬浮物质量浓度、叶绿素a质量浓度、悬浮物后向散射概率及云量属于主导要素,在反演浑浊类水体水质参数时需要慎重对待;aCDOM、叶绿素后向散射概率、漫总比、风速等要素对光场二向性的影响可以忽略.总体而言,仅考虑二向性影响时,水质参数遥感反演时应尽量选用绿光和红光波段、观测天顶角在40°范围内、观测方位角在0°~150°和210°~360°内的遥感反射率数据,可以适当降低方向性观测引入的误差,提高水质参数反演精度.     

基于激光雷达数据的森林蓄积量模型反演及精度估算

森林资源管理逐渐走向全面数字化、信息化,森林蓄积量作为林业调查的一项重要指标,在遥感反演领域一直处在热门地位.利用激光雷达数据和样地数据,使用多元线性回归和随机森林数学模型,选取合适的参数及评价指标,得到对森林蓄积量的反演结果;再对两重回归估计算法进行优化,得到两步回归估计,使用该方法对森林蓄积量反演结果与人工验证结果进行精度估算,兼顾到了全覆盖的激光雷达数据反演结果以及人工修正和地面验证两个部分的验证数据,得到的精度估算结果较好.     

光学遥感卫星大气校正研究综述

由于高分辨率遥感应用需求增加的牵引,国内外发射了越来越多的光学遥感卫星载荷.然而,随着传感器分辨率的增加,大气对地表信息干扰的问题也越来越突出,光学遥感图像的大气校正问题,因载荷特点和应用需求的改变面临着一些新的挑战,有必要对其进行总结和分析.本文在介绍大气校正现状和原理的基础上,按照光学遥感卫星大气校正输入信息来源不同,把大气校正方法归纳为基于图像和图形处理方法、基于辐射传输计算、基于图像自身信息反演大气参数、基于大气同步校正仪的大气校正4类进行介绍.最后,结合我国高分辨率光学卫星的发展方向,对当前的大气校正应用方案和未来发展进行了讨论和展望.     

基于深度学习的星载SAR工作模式鉴别

针对传统星载合成孔径雷达（SAR）工作模式反演方法在识别准确率和时效性上存在局限性的问题,根据SAR信号的特点,提出基于一维卷积神经网络的星载SAR工作模式识别模型.该模型以星载SAR信号脉冲峰值幅度作为输入,利用卷积神经网络的自主学习和模式识别能力,避免了传统方法的人为影响因素,能够学习原始信号更具有代表性的特征,最终实现星载SAR工作模式的有效识别.在设计一维卷积神经网络结构时,参考了现有性能较优的卷积神经网络,根据网络训练过程中准确率和损失值的反馈,调整设置了较优的参数以训练得到具有良好识别性能的模型.基于仿真数据的对比实验表明,该模型相较于传统反演方法具有更高的识别准确率,同时对于主旁瓣信号和不同侦收条件均具有较优的鲁棒性和抗噪性.     

对SAR卫星天线旁瓣信号侦察研究

对合成孔径雷达(syntheticapertureradar,SAR)卫星旁瓣侦察和跟踪的目的是:为地面对SAR的干扰系统提供SAR卫星过顶的预警,引导地面干扰天线对准SAR卫星,提高干扰系统的效能。针对SAR卫星天线的工作特点,重点研究了SAR卫星天线旁瓣增益变化的范围及趋势,推导了对SAR卫星旁瓣进行侦察的侦察方程;建立了SAR卫星过顶的场景模型,仿真分析中利用了真实SAR卫星的天线参数及轨道参数,计算了天线跟踪角速度、SAR卫星在侦察天线处的功率密度等参数随时间变化的关系;分析了对SAR卫星旁瓣信号进行侦察跟踪的若干问题,为地面侦察跟踪系统各指标的研制提供参考。