积雪、土壤冻融与土壤水分遥感监测研究进展

积雪、土壤冻融与土壤水分是陆表能量与水分以及碳交换过程研究中的重要因子,为了更好地了解积雪覆盖、雪深/雪水当量、土壤冻融状态和土壤水分等参数的遥感监测领域的发展动态,对这些参数遥感监测方法的研究进展进行了梳理,总结了利用光学与微波遥感,以及多源遥感融合的监测方法,并对该研究领域的发展趋势进行了展望。积雪、土壤冻融与土壤水分的遥感监测能力不断提升,监测算法从单一传感器向多传感器、单波段单一模式向多波段多模式集成,以及卫星虚拟星座综合观测概念的提出,均促进了现有卫星观测地表参数能力的提升;长时间序列产品的开发,对于研究和掌握全球变化大背景下对气候的响应提供了很好的数据基础;同时有助于促进遥感在水文、气象、气候、生态等领域的应用。以上的研究综述,有望对陆表水循环遥感参数反演领域,以及水循环遥感关键参数的应用领域有一定的借鉴作用。     

卫星遥感海冰监测技术在河北省近海海域的应用

卫星遥感技术已成为海冰监测的重要技术手段之一。介绍了应用EOS系列卫星、HY-1B卫星和HJ-1A/B卫星等遥感数据提取河北省近海海域海冰分布、海冰类型、海冰厚度等海冰信息的方法。重点研究了应用HJ-1A/B卫星遥感数据进行海冰分类,及根据海冰类型与厚度的对应关系估算海冰厚度的方法,并以2013年1月17日的卫星遥感数据为例,提取海冰信息,制作相关海冰专题产品。结果表明:利用多种卫星遥感数据进行海冰监测,既可相互补充又能提高监测效率和准确率,制作更精细化的海冰监测产品,为河北海洋管理部门制定防灾减灾措施提供重要依据。     

利用Landsat-8 OLI反演大气气溶胶的可见光谱段地表反射率估算

准确估算地表反射率的贡献一直是遥感反演大气气溶胶光学厚度过程中的重点和难点。为了促进Landsat-8OLI传感器在地表参数定量化特别是大气遥感领域的应用,本文提出一种利用OLI 1.6μm、2.2μm短波红外谱段数据估算遥感影像可见光地表反射率的方法。该方法依托于MOD04产品地表反射率估算模式,通过光谱归一化和构建新的短波红外植被指数等过程,建立OLI地表反射率估算模式,通过误差分析发现该模式能够有效地降低由于传感器光谱响应不同对估算结果的影响,对应用在OLI遥感影像的计算结果与同时间同区域MOD04产品地表反射率进行比较,表明其结果有较高的相关性和可靠性。     

Landsat-8卫星数据应用探讨

在过去的40年里,Landsat系列卫星对启蒙和推动遥感应用技术的发展起到了重要作用,其遥感图像数据在我国得到了广泛应用.Landsat-8卫星是Landsat系列卫星的后续任务,已于2013年2月发射,目标是延续Landsat系列卫星数据的连续性,为农业、水资源管理、植被监测、灾害响应等领域继续提供高质量的图像数据.本文将首先介绍Landsat-8卫星的研制背景、卫星的基本参数和新型成像仪的数据特点,然后对比ETM+数据,介绍了Landsat-8卫星的数据产品分级以及数据的应用方向上的变化.     

被动微波遥感在地表冻融监测中的应用研究进展

地表冻融过程强烈影响着地气能量交换、地表径流、作物生长和碳循环等陆地表层过程,利用微波遥感监测地表冻融循环及其相关的地表信息对气候的响应和反馈显然极其重要。随着SMOS(Soil Moisture and Ocean Salinity mission)、SMAP(Soil Moisture Active Passive mission)计划的实施,相对于早期广泛使用的C、X、K和Ka微波波段,L波段具有更低的频率、更深的穿透深度以及对土壤介电常数变化的敏感性,不仅被用于传统的地表冻融状态监测,还被扩展应用于估算土壤冻结深度、冻结速率、相变水含量等信息,显示出更广阔的应用前景。回顾了近年来被动微波遥感在地表冻融循环监测方面的最新研究进展,包含遥感监测原理、微波传感器、遥感算法等方面,重点介绍和总结了L波段在地表冻融循环遥感监测中的前沿研究,并对其应用潜力进行了展望。     

遥感卫星光电传感器参数

自1990年以来,人类发射了多颗性能良好的遥感卫星,为了充分利用不同传感器特有的优势,需要对来自不同传感器的数据进行融合,其关键是提高融合数据之间的关联性和依赖性。如果全球能有标准一致的传感器参数,便可使遥感信息得到最大程度的利用。从与空间分辨率、辐射分辨率、光谱分辨率和时间分辨率有关的参数等几个方面探讨了遥感卫星光电传感器的参数。     

ICESat-1/GLAS数据湖泊水位监测研究进展

湖泊水位动态监测和调查对湖泊资源利用、水循环过程和生态环境变化等研究具有重要意义。ICESat-1/GLAS激光测高数据已经在全球陆地、森林植被和极地冰盖变化监测等方面得到了广泛应用,但在湖泊、河流等内陆水体监测方面的应用研究相对较少。本研究系统分析了国内外利用GLAS数据,以及GLAS和其他卫星测高数据、光学遥感数据联合反演湖泊物理参数方面的研究进展,探讨了该数据在湖泊应用中的关键技术和难点,如GLAS数据的精度评价、湖泊脚印点自动提取等,分析了目前研究中存在的问题,以期对我国即将发射的高分七号测绘卫星在水文方面的应用提供参考。     

SPOT系列卫星及其数据产品的特征

】本文简要介绍了法国 Ｓ Ｐ Ｏ Ｔ 系列卫星的轨道、图像传感器和图像数据的主要特征,在此基础上,结合中国遥感卫星地面站的实际情况,介绍了 Ｓ Ｐ Ｏ Ｔ 卫星数据产品的形式及主要参数。最后,简要描述了 Ｓ Ｐ Ｏ Ｔ 系列卫星的发展概况。     

遥感技术在环境污染监测中的应用

环境污染遥感监测技术具有监测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态监测等优 点,是实现宏观、快速、连续、动态地监测环境污染的有效高新技术手段。介绍了应用于环境污染监 测的可见光、反射红外遥感技术、热红外遥感技术、高光谱技术以及微波遥感监测技术,并着重阐述 了遥感监测技术在水环境污染、大气环境污染中的应用。最后,指出了我国环境污染遥感监测技术 存在的问题和发展趋势,建议尽快发展我国的环境污染遥感监测技术,以满足我国环境污染监测的 需要。     

夜光遥感数据应用述评与展望

夜光遥感作为遥感应用研究的一个重要分支,近年来在自然科学和社会经济领域受到越来越广泛的关注。相比于普通遥感卫星影像,夜光遥感可更直接地反映人类活动的差异,广泛地应用于社会经济领域。目前基于夜光遥感的应用研究成果不断积累,但对成果的系统性总结与归纳研究存在覆盖面不全、时效性不强等不足。针对此问题,文章首先介绍了夜光遥感的观测平台与传感器基本参数;其次,对人口空间化、GDP及电力消耗量等社会经济参数估算,城市建成区提取、城市化体系发展等城市化过程监测,以及重大事件评估等方面归纳总结了夜光遥感数据的应用现状和特点;最后,从新型数据、多源数据结合、知识深度挖掘及学科渗透融合4个方面提出了夜光遥感数据的未来发展趋势与前景展望。     

卫星遥感及图像处理平台发展

航天科技是国家综合国力和科技实力的重要体现,而卫星遥感则是航天科技转化为生产力最直接、最现实的途径之一。遥感数据获取与分发、数据处理与信息提取是卫星遥感应用的两个基本步骤。随着国家民用空间基础设施规划中的遥感卫星体系稳步推进,以及商业卫星遥感的蓬勃发展,我国的卫星遥感数据获取能力呈现质量齐升之势。但同时,作为卫星遥感应用的基础设施和关键工具,遥感图像处理系统平台逐渐成为制约自主卫星数据应用和空间信息业务发展的重要因素之一。本文围绕卫星遥感对地观测主题,从卫星遥感数据获取能力、卫星遥感数据处理系统平台两方面,对国内外现状进行综述,在此基础上分析了卫星遥感的发展趋势。     

A multisensor fusion approach to improve LAI time series

High-quality and gap-free satellite time series are required for reliable terrestrial monitoring. Moderate resolution sensors provide continuous observations at global scale for monitoring spatial and temporal variations of land surface characteristics. However, the full potential of remote sensing systems is often hampered by poor quality or missing data caused by clouds, aerosols, snow cover, algorithms and instrumentation problems. A multisensor fusion approach is here proposed to improve the spatio-temporal continuity, consistency and accuracy of current satellite products. It is based on the use of neural networks, gap filling and temporal smoothing techniques. It is applicable to any optical sensor and satellite product. In this study, the potential of this technique was demonstrated for leaf area index (LAI) product based on MODIS and VEGETATION reflectance data. The FUSION product showed an overall good agreement with the original MODIS LAI product but exhibited a reduction of 90% of the missing LAI values with an improved monitoring of vegetation dynamics, temporal smoothness, and better agreement with ground measurements.     

热红外静止卫星地震监测系统综合技术研究

基于Windows NT服务和Socket套接字程序整合设计了卫星数据处理后台管理服务系统,从底层开始自主开发了卫星数据准实时自动处理系统。通过该系统避免了大量的人工操作,获得了大量的、连续的、覆盖全国的热红外无云遥感影像库,能对任意选定的监测区进行热红外亮温动态跟踪和异常警示。通过对地震热红外卫星监测业务运行系统的研究和开发,为地震热红外研究提供了实用的技术手段和技术基础,为卫星热红外等多源遥感卫星及地面应用系统,天地一体化观测数据处理技术提供了经验。     

天津水务领域遥感监测应用现状分析及前景探讨

为研究遥感技术在水务领域的适用性,从水资源管理、水环境监测、水土保持、水利工程监测、防洪抗旱、生态环境监测等方面,梳理近年来天津水务领域的遥感应用案例和研究进展,对现状存在的遥感产品覆盖领域和基础研究工作不足、遥感数据应用形式单一、光谱和卫星资源利用不充分、监测精度和时效性欠缺等问题进行剖析,对遥感的业务流程化、大数据应用、处理软件国产化及高光谱遥感等技术应用进行探讨,研究表明:遥感在水务领域有巨大的应用需求和市场潜力,遥感技术和产品的发展完善将极大提升水务信息化水平。     

An automatic method for synthetically preprocessing multi‐source NOAA‐AVHRR series and FY‐1D 1A.5 data

Polar orbiting meteorological satellites have been used successfully in many fields in which applications, such as dynamic monitoring, need multi‐temporal remote sensing data imaged in the same region but at different times and with different sensors. The basis of these quantitative applications is automatic and synthetic preprocessing of different satellite data. In order to ensure the direct comparability of multi‐source satellite National Oceanic & Atmospheric Administration‐Advanced Very High Resolution Radiometer (NOAA‐AVHRR) series and FY‐1D 1A.5 data, based on its imaging mechanisms, the paper discusses radiant and geometric preprocessing methods used for visual and near‐infrared and thermal infrared channels. This is performed by analysing the technical parameters of the satellites and the sensors, theoretical numerical simulation and image data comparison. For synthetic radiance preprocessing, radiance calibration, spectral calibration for different sensors and calibration of the Sun elevation angles or the satellite zenith angles at the imaging time are included. Based on normalization of spatial resolution in scan‐line directions, rough geometric correction and precise registration are sequentially processed for geometric preprocessing with a higher precision. Combining the detailed steps introduced in the paper, automatic preprocessing of polar orbiting meteorological satellites can be realized.     

地表温度热红外遥感反演的研究现状及其发展趋势

区域性或全球性的地表温度, 只有通过遥感手段才能获得, 在诸多应用中是一个非常重要的参数。地表温度反演是热红外遥感研究的热点和难点之一, 大气校正、温度与比辐射率的分离是必须考虑的两个重要方面。近年来有关的研究非常多, 主要反演方法可分为5 类: 单通道方法、分裂窗(双波段) 方法、多波段温度- 比辐射率分离方法、多角度温度反演方法和多角度与多通道相结合的方法。这些方法都各有利弊, 如何提高反演的精度和模型的适用性是地表温度热红外遥感的未来发展趋势, 理论和实验相结合的多种信息源的综合应用成为必然的要求。     

我国叶面积指数卫星遥感产品生产及验证

利用卫星遥感生产叶面积指数（Leaf area index： LAI）产品并进行真实性检验是植被定量遥感的一项重要研究内容。过去10 a,我国研究人员利用MODIS或AVHRR观测数据生产了GLOBALBNU, GLASS, GLOBMAP,MuSyQ和FSGOM等数套全球和全国LAI产品,受到了国内外的广泛关注和应用。在产品生产的同时,我国学者也广泛开展了LAI产品在全球和区域尺度的真实性检验研究工作。本文总结了我国LAI卫星产品生产和验证研究工作的现状和趋势。近年来,我国在本领域相关的理论、技术和方法研究方面取得了全面进展,LAI产品精度和连续性已与国外先进水平相当,但仍然存在数据源单一且依赖国外、算法不确定性不清、生产不连续以及缺乏充分验证等问题,客观上影响了LAI产品应用的广度及深度。未来应充分利用新的卫星数据特别是国产数据,加强遥感机理模型、反演算法以及应用的创新研究,生产具有特色的高质量LAI产品,满足地球系统科学的研究需求。同时,应加强LAI验证基础设施建设,发掘利用更广泛的验证站点,同时增进国际合作,加强产品的推广使用,在与用户的互动交流反馈中进一步提高产品的市场。随着我国对相关研究投入的增加,可以预期未来20 a将是我国LAI遥感产品及验证研究由“跟跑”国际先进水平向“并跑”乃至“领跑”过渡的机遇期。     

激光雷达数据辅助的FY-3D影像阈值自适应云检测方法

国产风云系列卫星可为全球范围内大气、陆地和海洋的遥感监测提供重要数据支撑,由于光学卫星影像不可避免受到云覆盖的影响,通过云检测获取准确的云掩膜是风云系列卫星影像精细处理与应用的关键。现有的云检测方法大多采用简单高效的阈值法,然而由于传感器光谱响应以及不同场景云覆盖下垫面的辐射差异,在缺少大量真实云覆盖标记情况下,现有方法往往难以确定最优的检测阈值。鉴于此,提出了一种阈值自适应的云检测方法（TACD）,顾及传感器波段特性以及云覆盖下垫面差异,设置不同场景下的多通道阈值测试,包括反射率及反射率组合测试、亮度温度测试、亮度温度差异值测试、卷云测试等,联合具有高精度云层信息的激光雷达数据构建全球范围的云检测样本集,实现基于样本集真实云标记的迭代阈值优化,最终基于最优的阈值进行云检测。以风云三号（FY-3D）MERSI-II影像为例,联合CALIOP云层数据构建全球范围的云检测数据集,并将所提出的TACD方法云检测结果与官方云掩膜产品进行对比,结果表明该方法较官方云检测算法精度有明显提高,其中平均交并比从80.35%提升至84.09%,召回率可达92.67%,具有业务化应用的潜力。     

基于劈窗算法的Landsat 8影像地表温度反演

陆地表面温度（LST）是表征地表能量交换和地面特征的重要指标,目前遥感技术逐渐成为区域和全球尺度上LST反演的一种便捷工具,而采样不同算法及不同影像的热红外遥感LST反演研究层出不穷,其中基于Landsat数据的反演成果尤为突出。文章利用劈窗算法对Landsat 8遥感影像进行地表温度反演,对比探讨了根据经验值与借助MODIS热红外数据两种不同方式的LST反演结果,并进行北京市热红外波段辐射亮度温度比较,针对地表温度分级进行统计,分析了当地地表温度分布趋势。结果表明：劈窗算法下Landsat 8数据的反演温度更接近实际温度,精度较高且优于MODIS产品;北京市地表温度空间分布格局受地物结构与反射率所制约,高温区主要集中分布于中东部,中低温区分布与林地及水体分布结构较为吻合。     

基于被动微波的地表温度反演研究综述

热红外遥感反演地表温度已取得丰硕的成果,某些反演算法精度可达到1 K以内。然而在非晴空条件下,热红外遥感的应用受到很大限制,甚至无能为力。而被动微波遥感受大气干扰小,可穿透云层获取地表辐射信息,具有全天候、多极化及高时间分辨率等特点,在地表温度反演中具有独特的优越性。被动微波反演地表温度已经成为被动微波遥感技术应用研究的主要问题之一。系统阐述了微波热辐射机理、地表温度反演模型、反演算法及应用现状,分析了目前被动微波地表温度反演研究中存在的主要问题与技术难点,为后续相关研究提供参考。