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.     

基于环境一号小卫星CCD图像的滨海湿地监测研究

湿地生态系统是与森林和海洋并列的三大生态系统之一,在全球气候和环境保护中发挥着非常重要的作用,因此,湿地的监测对环境保护和人类健康至关重要。本文以渤海湾-莱州湾为研究区域,利用环境与灾害监测预报小卫星（简称HJ-1）CCD图像通过分层分类法提取滨海湿地的分布,并以黄骅市为例对湿地的变化进行景观格局的动态分析。结果表明,利用HJ-1 CCD图像进行滨海湿地的监测是可行的,且与Landsat图像相比HJ-1 CCD数据具有高获取频率和宽覆盖范围,从而可以为湿地分布和变化的监测与管理提供经济有效的支撑。对湿地景观格局的评价表明,由于人类活动的影响,近年来湿地景观正在悄然地发生变化,天然湿地逐渐减少,人工湿地相对增多,人类的影响正日益加剧,需要引起重视。     

HJ-1A/1B星CCD传感器数据在黄东海浒苔监测中的应用

基于浒苔光谱特性和归一化植被指数,利用HJ-1A/1B星CCD传感器数据对黄东海浒苔进行监测。监测结果表明HJ-1A/1B星CCD传感器,可以提供比MODIS更多的精细信息,如提供重点海域的浒苔分布范围、覆盖范围、变化状况等信息。     

HJ-1B卫星遥感数据在重庆市城市热环境监测的应用分析

本文以MODIS反演大气透射率,以HJ-1B/CCD分类结果反演地表比辐射率,并基于单窗算法,利用HJ-1B/IRS4数据反演地表温度.在此基础上,提取研究区的热场变异指数来分析重庆热岛空间分布特征,并就NDVI与NDBI对热岛效应的影响进行了分析.其结果如下:1)重庆城市热岛大致位于中梁山、铜锣山之间,呈东北、西南走向分布;2)热岛中心不在市中心,而是集中在大渡口工业园区、江北机场这些能耗大、人口密集区域,热岛强度范围在5?C-10?C之间;3)接近长江、嘉陵江水域的建筑用地密集区域,其热岛效应并不明显;4)NDVI与热岛强度呈负相关关系,NDBI与热岛强度呈现较为明显的正相关关系,二者对热岛都有重要影响,而NDBI的影响更大.因此,利用HJ-1B数据监测城市热环境,能较好地揭示重庆城市热岛空间分布特征,为城市环境监测与改善提供参考.     

基于多时相环境星NDVI时间序列的农作物分类研究

时相和归一化植被指数(NDVI)时间序列特征在农作物分类提取方面具有重要的应用价值。以黑龙江红星农场为研究区,利用多时相环境星HJ-1A/B CCD数据及其多期平滑重构后的NDVI时间序列曲线特征,在对象尺度上采用决策树算法开展了农作物分类研究,通过与单独利用多时相遥感数据分类结果的对比分析,研究了增加NDVI时序曲线特征对分类精度的影响。结果表明:面向对象分类方法得到的地块较为规则,平滑了地块内部同种作物间的噪声,避免了"椒盐现象",适合于我国东北地区农作物分类识别;利用NDVI时序曲线特征参与分类,增强了不同作物之间的光谱差异,提高了作物分类精度,比仅使用3个多时相HJ-1A/B CCD数据分类精度提高了5.45%,Kappa系数提高了0.09。通过该研究探讨了NDVI时序曲线特征在作物分类中的应用,拓展了遥感数据在农业领域的应用范围,具有推广价值。     

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。     

针对HJ-1B的水表温度反演方法研究

利用HJ-1B热红外波段数据进行了水表温度反演。数据定标后,利用水体指数对HJ-1B热红外数据进行了水体识别,识别后直接对水体区域进行编程处理。在模型方面,考虑了HJ-1B热红外通道波谱响应函数的影响,利用MODTRAN4模型修正了Jimenez-Munoz和Sobrino提出的单通道算法,算法的参数"水汽含量"从MOD05水汽产品中取得。最后利用相同时间段内MODIS的海表面温度产品进行了验证,结果显示在抽取的1211个验证点中相对误差在5%以下的占78.695%,可以认为利用HJ-1B热红外数据进行水表面温度反演是可行的。     

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.     

基于Sentinel-1A SAR的湖南省宁乡市洪水淹没监测

洪涝灾害以其高频发、大危害的特点,严重危害人类的生命和财产安全,洪水监测也因此至关重要。2017年6月末,我国湖南省县级市宁乡市发生有记录以来最严重降水,引发严重洪水灾害。选取宁乡市灾前和灾中的Sentinel-1ASAR数据,采用基于GMM模型的双峰法、Otsu算法和区域生长法提取水体信息,进行洪水淹没区监测,再与从In-SAR干涉图中获得的淹没区域进行比较,评定方法优劣。结果表明:完全基于统计的双峰法提取结果与In-SAR干涉图提取结果差异最大,查全率和查准率均最低;Otsu算法和区域生长法提取效果相当,Otsu算法查全率较高,区域生长法查准率稍强;Otsu算法监测宁乡市洪水淹没区面积为8.49km~2,区域生长法监测宁乡市洪水淹没区面积为8.71km~2,均高于过去两年同期水平。     

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。     

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。     

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-1B卫星的作物秸秆提取及其焚烧火点判定模式

作物秸秆焚烧产生的气体和颗粒物严重污染大气环境,威胁人类健康,给交通带安全带来隐患,利用遥感技术优势监管秸秆焚烧火点具有重要的现实意义.文中基于HJ-1B卫星CCD多光谱遥感数据和IRS热红外遥感数据,以中国江苏中东部为研究区,开展作物秸秆提取及其焚烧火点判定的一体化研究.根据秸秆的光谱特征研究建立了秸秆乘积指数(SMI),结合其纹理信息可从HJ-1BCCD遥感图像上快速有效的提取出秸秆分布,继之结合修正后的火点探测算法可对HJ-1BIRS遥感数据进行火点提取.在秸秆分布和火点探测结果矢量化的基础上,通过GIS技术进行火点叠置分析,可有效地判定作物秸秆火点分布,同时结合实地调研及与MODIS火点产品比对分析验证评价了本研究方法的可行性和有效性.     

多源卫星绿潮遥感信息提取易混淆因素分析

针对绿潮遥感信息提取过程中容易出现的几种易混淆因素,开展了多源卫星绿潮遥感信息提取易混淆因素分析研究。基于多源遥感卫星图像,分析了光学和微波遥感数据在提取绿潮过程中常见的几种易混淆因素。结果发现:(1)HJ-1卫星CCD遥感影像上,岛屿、船只、堤坝、云都是易混淆因素。在信息提取中,需结合基础地理资料或"天地图",将岛屿识别出来,此方法同样适用于MODIS和SAR数据。对于堤坝、船只和有云覆盖的绿潮区域,则需要通过人机交互的方式进行识别。(2)MODIS遥感影像中散布的小面积云和条带噪声是易混淆因素,因此需在MODIS数据预处理中进行云掩膜和条带噪声去除。(3)ENVISAT ASAR遥感影像中船只是易混淆因素,需通过人机交互的方式进行区分。     

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。     

不同空间分辨率热红外数据在近海核电厂温排水监测一致性研究

针对近年来我国核电厂大力发展而引起的核电温排水体污染的问题,该文利用相同日期的环境一号B星(HJ-1B)红外相机与Landsat ETM+热红外波段数据,均采用辐射传输模型法反演出大亚湾区域海表温度,通过同日期MODIS海温产品作为基准,比较HJ-1B数据、Landsat ETM+数据温度反演的差别,在此基础上,基于同一基准温度提取方法,开展HJ-1B数据、Landsat ETM+数据及MODIS反演结果3种不同空间分辨率数据在近海核电站温排水监测的一致性进行了分析与评价。研究表明:ETM+数据温度反演精度高于HJ-1B结果,且更能体现高温升区监测精度;基于劈窗算法的MODIS海温反演精度更高,但不能反映温排水温升分布细节;综合考虑具有较高时间分布率和较大幅宽的HJ-1BIRS数据更能满足业务需求。     

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。
     

基于视频特征提取的虚拟植物动态仿真研究*

植物生长信息的提取与重构是在计算机上实现植物生长动态仿真的基础和关键。以树的生长为对象,将包含植物生长信息的视频图像转换为若干关键帧数据,提取反映植株拓扑结构与器官形态变化的特征信息,采用枝条拼接算法对植株拓扑变化过程进行重构。通过3DMAX开发平台对植株生长过程进行重建,结果表明该方法既能有效构建植株生长的数字化模型,又能较好地虚拟植物生长和形态演变过程。     

基于区域生长的指针式仪表自动识别方法

针对复杂多指针式仪表的读数自动识别难度大精度低的问题,提出了一种基于区域生长的指针式仪表自动识别方法。算法主要由基于区域生长的指针提取算法和基于 Hit-Miss 变换法击中直线或基于最小二乘法拟合直线的指针识别算法所组成。其中,区域生长所需的种子点通过基于差影法的模糊聚类自动选取。实验表明,基于区域生长的指针提取算法有效提取了指针特征,为 Hit-Miss 变换法和最小二乘法获得良好的指针识别精度奠定了重要基础。整个算法高效快速,能满足实时识别的应用需求。本文首次提出将基于区域生长的图像分割算法运用于指针式仪表识别领域中,丰富了指针式仪表识别的应用方法,获得了良好的识别效果。     

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。