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光学与微波植被指数协同反演农作物叶面积指数的可行性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
光学遥感是目前反演植被叶面积指数LAI（Leaf Area Index）的主要手段,但是当叶面积指数较大时存在光学遥感信息饱和、反演精度显著降低的问题。叶面积指数和平均叶倾角对光学、微波波段范围内反射和散射特性都有重要影响,主要表现在植被结构参数的变化可以引起冠层孔隙率和消光截面大小的改变。本文以典型农作物玉米为例,通过构建统一的PROSAIL和MIMICS模型输入参数,生成一套玉米全生长期光学二向反射率和全极化微波后向散射系数模拟库和冠层参数库。通过对模拟数据与LAI敏感性和相关性分析得出：（1）光学植被指数MNDVI(800 nm,2000 nm),在LAI为0—3时敏感,基于MNDVI与LAI的回归模型可以估算LAI变化 0.4的情况,RMSE是0.33,R2是0.958。（2）微波植被指数SARSRVI(1.4 GHz HH,9.6 GHz HV),在LAI为3—6时敏感,基于SARSRVI与LAI的回归模型可以估算LAI变化1的情况,RMSE为0.22,R2是0.9839。研究表明,采用分段敏感的植被指数,协同光学和微波遥感反演玉米全生长期叶面积指数是可行的。 相似文献
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在油气资源遥感探测中,通过烃渗漏引起的海表面甲烷气浓度异常来探测海底气藏是最直接的方法之一。为了更好地识别海表甲烷异常,提高遥感反演精度,对海表甲烷气含量进行定量光谱分析研究。设计室内甲烷波谱测试平台,获取海水背景下不同含量甲烷高光谱数据为数据,对光谱数据预处理及进行比值导数光谱法,并提取光谱吸收特征参数,对甲烷含量与光谱参数之间进行相关性分析,构建甲烷含量的反演模型。比值导数光谱法确实抑制了海水背景信息,突出了甲烷特征。1650—1664 nm和2180—2210 nm波段范围的光谱参数与甲烷含量相关性显著;其中,波谷、波深、面积、斜率与甲烷含量显著相关。基于2180—2210 nm波段范围建立的波谷、波深、面积、斜率四元回归方程y=-14.356 - 5931.796x1 - 4325.081x2+241.481x3+7531.973x4拟合效果最好,R2为0.9817;且在此波段范围内基于波深建立的单变量甲烷反演模型y = 2047.571x - 9.758,R2为0.9741,比基于其他变量所建立的反演模型效果要好。成功获取了和海水背景下甲烷含量线性相关显著的对应波段和吸收特征,可为利用多/高光谱遥感预测勘探海表面甲烷气浓度提供一定的理论和技术依据。 相似文献
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利用遥感技术对大气环境污染进行监测时,云是影响痕量气体反演精度的重要因素,因此在痕量气体反演中需要对云的影响进行校正,通常使用的云参数主要是有效云量和云压。本文基于O2-O2 477 nm吸收波段构建了O2-O2云反演算法：首先,根据有效云量和云高与连续反射率和O2-O2斜柱浓度之间的对应关系,结合假定的云模型利用VLIDORT辐射传输模型建立关于有效云量和云压的查找表;然后,通过差分吸收光谱技术拟合卫星载荷观测的大气层顶辐射,获得O2-O2斜柱浓度并计算连续反射率;最后,结合辅助数据,根据查找表进行插值反演获得有效云量和云压。通过将算法应用到OMI观测数据,将反演结果与OMCLDO2产品进行对比验证,有效云量和云压空间分布一致,相关系数R均超过0.97;并还将该算法应用于下一代大气成分监测仪器TROPOMI,与FRESCO+产品对比,有效云量和云压空间分布基本一致,当地表类型为海洋时,有效云量相关系数R大于0.97,云压相关系数R大于0.94,云压反演结果存在一定的区别;通过将O2-O2云反演算法和FRESCO+云压反演结果与CALIOP Cloud Layer产品进行对比,结果表明,在低云情况下,O2-O2云反演算法线性回归方程斜率为0.782,截距为198.0 hPa,相关系数R为0.850,算法表现优于FRESCO+。而在高云情况下,FRESCO+反演结果更接近CALIOP云压结果。在OMI和TROPOMI上的应用表明O2-O2云反演算法在大气云反演中具有较高的准确性和可行性,可以为大气痕量气体反演的校正提供云参数,并为中国同类型卫星载荷的云反演算法提供算法参考。 相似文献
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细颗粒物PM2.5（Fine Particulate Matter）是影响空气质量和公共健康的关键因素之一。高时空分辨率的PM2.5数据是公共健康风险评估和流行病学研究的基本需求。相较于地面站点,卫星遥感技术具有连续观测、宽覆盖和低成本的优势,基于卫星气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）反演PM2.5质量浓度的方法已成为热点。本研究概述了卫星AOD产品反演PM2.5浓度的原理,介绍了用于PM2.5反演的主要卫星AOD产品及其反演精度;总结了现有的PM2.5估算方法及其优缺点,指出目前PM2.5反演研究存在的问题;提出未来PM2.5反演方向主要集中在高时空分辨率的PM2.5浓度重建、基于激光雷达数据的三维PM2.5浓度反演及PM2.5化学组分反演等方向。比例因子法、物理机理模型和统计模型这3种方法都能在不同时期不同程度地准确估算PM2.5浓度,代表了那个时期较为前沿的研究热点,但比例因子法和物理机理模型因其自身的局限性而应用较少,而统计模型因其独特的时间或时空异质性的可描述性和强大的非线性描述能力的优势而被广泛应用并不断改进。目前PM2.5反演研究存在的问题主要有3种：（1）卫星AOD的非随机缺失问题造成估算的PM2.5数据缺失;（2）反演模型的精度问题;（3）PM2.5的化学成分估算问题。基于此,本文为了准确揭示近地面PM2.5的时空变化趋势,提高基于卫星AOD产品的近地面PM2.5反演研究的准确性,提出了几点未来的研究方向：首先,新型的高空间（如风云四号、高分五号）、高时间分辨率（Himawari-8/9）卫星AOD产品在PM2.5的精细化估算研究上具有很大优势,这对于高时空分辨率的PM2.5浓度重建具有重要意义;其次,随着大气探测技术的发展,星载、机载及地基激光雷达都能够获取垂直分布信息,搭载在无人机上的颗粒物传感器可实现PM2.5垂直方向上的监测,将其与光学遥感卫星数据及地面监测数据结合,可实现三维的PM2.5浓度反演;最后,PM2.5化学组分信息对于分析污染成因、暴露特征等尤其重要,其时空变化趋势研究是一个重要的发展方向,然而,地面PM2.5组分观测站网仍不完善,如何克服卫星遥感估算中对地面站网的依赖,实现PM2.5化学成分的高精度反演需要进一步研究。通过本研究,有助于进一步了解不同PM2.5估算方法的原理机制及其优缺点,为基于卫星AOD产品反演近地面PM2.5浓度的新的发展方向提供启示,提升近地面PM2.5浓度反演的精度及时空分辨率。 相似文献
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红树林是世界上生产力最高、价值最高的湿地生态系统之一。冠层叶绿素含量CCC（Canopy Chlorophyll Content）作为红树林重要的生物物理参量,是估算其生产力和评价其健康状况的重要指标。本文利用珠海一号高光谱卫星（OHS）影像与Sentinel-2A多光谱数据计算传统植被指数与组合植被指数并构建了高维数据集,综合利用正态分布检验、最大相关系数法与变量重要性评价进行数据降维和变量优选;分别基于单一线性回归算法、机器学习回归算法和堆栈集成学习回归算法构建了红树林CCC遥感反演模型,探明北部湾红树林CCC的最佳遥感反演模型,验证OHS高光谱影像与Sentinel-2A数据反演红树林CCC的精度差异,评估SNAP-SL2P算法反演红树林CCC的适用性。研究结果表明：（1）通过数据降维和变量选择处理,从高维度OHS数据集选取了8个特征变量,其中RSI（12,17）、DSI（12,18）和NDSI（6,12）组合植被指数对红树林CCC反演精度的贡献率较高;（2）联合OHS数据和最优堆栈GBRT集成学习回归模型（Score=0.999,RMSE=0.963 μg/cm2）的训练精度优于最优RF机器学习回归模型（RMSE降低了7.531 μg/cm2）,明显优于最优Lasso线性回归模型（RMSE降低了19.383 μg/cm2）;（3）在最优堆栈集成学习回归模型下,OHS数据反演红树林CCC的精度（R2=0.761,RMSE=16.738 μg/cm2）高于Sentinel-2A影像（R2=0.615,RMSE=20.701 μg/cm2）;（4）联合OHS和Sentinel-2A数据的最优堆栈集成学习回归模型反演红树林CCC的精度都明显优于SNAP-SL2P算法（R2=0.356,RMSE=49.419 μg/cm2）。研究结果论证了正态分布检验、最大相关系数法和基于XGBoost的特征选择方法有效降低了高维数据集的维度,并得到了最优特征变量;OHS数据的最优堆栈GBRT集成学习回归模型训练精度最高,是估算红树林CCC的最优反演模型;OHS和Sentinel-2A数据都能有效反演红树林CCC（R2均大于0.61）,而OHS数据的估算精度更高（R2大于0.75）;SNAP-SL2P算法不能有效反演红树林CCC（R2小于0.4）,且对红树林CCC数值存在系统性低估。 相似文献
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许多城市建立的相对稠密的网格化监测站点,为精细化监管城市空气质量奠定了基础。本文选用徐州市网格化监测数据、地球静止卫星Himawari-8/AHI及COMS/GOCI的表观反射率和气溶胶光学厚度数据、气象和其他辅助数据,开展了徐州地区0.005°空间分辨率网格的PM2.5浓度精细化制图研究。本文使用了极端梯度提升（XGBoost）、随机森林（RF）及时空加权回归（GTWR）等3种方法,并选用多种特征参数组合进行对比分析。综合分析模型精度和过拟合程度,结果表明XGBoost模型表现最好,其R2为0.90,RMSE为11.65 μg/m3。进一步将本文结果与国控站点、清华大学的TAP数据集和马里兰大学的CHAP数据集的对比分析,结果表明基于网格化站点的PM2.5制图结果能更好地反映城市内部不同区域的PM2.5浓度分布差异性,弥补因国控站点稀疏带来的缺陷,更好地服务于城市空气质量精准管控。 相似文献
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大气细颗粒物（PM2.5）质量浓度是重要的空气质量指标之一。为了促进区域PM2.5浓度监测的研究,同时拓展利用CE318太阳光度计等光学传感器反演的大气气溶胶产品的应用领域,本文首先基于北京地区2014年—2017年大气气溶胶反演的粒径尺度谱分布产品,计算表征PM2.5的粒子体积,并结合同一时间北京地区35个空气质量站点提供的PM2.5质量浓度参考值计算转换系数,对样本区间进行划分以构建转换模型。其次,利用各CE318站点数据所得转换系数及其相对精度,对研究区PM2.5质量浓度估算误差空间分布,以及转换系数偏差对估值误差贡献情况进行评价。研究结果表明,由CE318站PM2.5粒子体积与其临近空气质量站PM2.5质量浓度联合建立的转换系数是一种与气溶胶理化属性密切相关的参数指标,可将时间和空间维度上PM2.5体积与PM2.5质量浓度之间的关系映射到由理化属性主导的维度上,可用于对估值模型进行细化和分类,构建分段转换函数模型,使得各分段区间内具有较高的模型拟合精度。基于转换系数的北京地区PM2.5浓度估值的相对误差多年均值介于12.8 %—28.7 %,而转换系数相对偏差对PM2.5质量浓度估值相对误差的影响显著,二者之间具有“r”型结构。当转换系数相对偏差介于-16.3 %至24.5 %时,该偏差的出现概率约为66.5 %,使得PM2.5质量浓度估值误差在20 %以内,表明采用此种方法对相应站点的PM2.5质量浓度进行估值具有相当的精度和稳定性。以上研究结果可为地面观测站稀少区域利用卫星光学遥感开展空气质量大范围监测应用提供理论前提和技术支持。 相似文献
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支持向量机回归SVR（Support Vector Regression）方法作为叶面积指数反演的一种新思路,在LAI反演中具有一定的应用价值和前景,但SVR算法中惩罚系数C、核函数宽度参数g、不敏感损失函数参数ε的取值对回归精度有显著的影响。本文提出了一种基于人工蜂群算法ABC（Artificial Bee Colony）优化SVR参数的遥感影像叶面积指数反演方法。研究数据为美国土壤水分实验（SMEX02）2002年LAI实测数据和同期的Landsat 7 ETM+地表反射率数据,为了验证ABC算法优化SVR各个参数对反演精度的影响,建立了未优化参数（SVR）、优化单个参数（ABC-SVR-C,ABC-SVR-g,ABC-SVR-ε）、优化3个参数（ABC-SVR）的3类LAI反演模型,并比较了其回归拟合精度。在此基础上,分析了3个关键参数对LAI反演模型精度的敏感性,并对ABC算法优化SVR模型的精度进行显著性检验。研究表明：（1）相比未优化参数模型,ABC算法优化模型具有更高的反演精度,优化3个参数优于优化单个参数,回归直线斜率k达到0.797、决定系数r2达到0.775。（2）SVR的3个关键参数对模型精度都有影响,相较参数C和g,参数ε引起模型精度的不确定性更高。（3）95%的置信区间下,ABC-SVR模型与SVR模型的回归直线斜率k、r2、RMSE的差异显著性检验P值均小于0.005,ABC算法显著改善了SVR模型的精度。 相似文献
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中国南方森林冠顶高度Lidar反演—以江西省为例 总被引：1，自引：0，他引：1
激光雷达(Lidar)与光学遥感的有效结合对中国南方区域森林冠顶高度反演意义重大,而国产卫星将为中国森林生态研究提供新的数据源。本文联合利用大脚印激光雷达GLA和国产MERSI数据,在实现GLAS波形数据处理和不同地形条件下森林冠顶高度反演算法基础上,建立了区域尺度不同森林类型林分冠顶高度GLAS+MERSI联合反演关系模型,进行了江西地区森林冠顶高度反演。总体上,GLAS激光雷达森林冠顶高度估算精度较高;且在与MERSI 250 m数据的联合反演模型中,针叶林模型精度较好(R2=0.7325);阔叶林次之(R2=0.6095);混交林较差(R2=0.4068)。分析发现,考虑了光学遥感生物物理参数的GLAS+MERSI联合关系模型在区域森林冠顶高度估算中有较高精度,且在空间分布上与土地覆盖数据分布特征非常一致。 相似文献
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大气污染物浓度全方位动态监测是进行区域大气污染精细化防控的重要前提。为开展长三角地区小时分辨率PM2.5浓度无缝制图,本研究通过耦合AOD缺失信息重建与多模数据融合技术,建立了一套能够有效集成卫星遥感、地面观测、数值模拟等多源异构数据资料的近地面PM2.5浓度无缝制图方案,并据此生产了2015年—2020年长三角地区小时分辨率无缝PM2.5浓度格点数据产品。结果表明：本研究生产的PM2.5浓度无缝格点产品与国控站点观测数据的交叉验证相关系数达0.9,平均偏差不超过10 μg·m-3。较于空间分布不均且相对稀疏的站点观测PM2.5浓度资料,面域无缝PM2.5浓度格点数据更能有效揭示长三角地区PM2.5污染的时空变化特征;在2015年—2020年研究期内,其平均下降速率超过3 μg·m-3·a-1。本研究发展的PM2.5浓度无缝制图方法和生产的相关数据产品有望为区域灰霾污染防控和PM2.5暴露健康风险评估研究提供方法参考和基础数据支撑。 相似文献
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基于极化相干矩阵的河流水质污染监测初探 总被引：1，自引：0，他引：1
利用遥感手段监测水质污染具有监测范围广、实时性强的优点。本研究选择中国南方地区水质变化明显的河流区域作为研究对象,利用C波段星载极化合成孔径雷达(极化SAR)卫星RADARSAT-2提供的数据,对基于极化SAR的河流水质污染监测技术进行了初步研究。首先介绍了电磁波的极化现象以及极化SAR的基本原理;其次结合一次同步测量实验,提取河流区域,并对极化SAR数据与水质常见监测指标的监测数据进行对比分析,通过对10个采样点18组数据的分析发现,极化相干矩阵中的T 22元素与部分水质指标(如五日生化需氧量BOD5等)具有较强的相关性,从而反映水质的污染状况;并通过实测数据和最小二乘法,拟合得到了利用[T]矩阵元素反演BOD5的经验公式,拟合系数达到0.82。最后通过对地表散射模型和菲涅尔系数的分析,从理论上探讨了极化相干矩阵中部分元素与水体物理性质存在相关性的原因。初步理论分析和实验数据表明,T 22元素能够反映水体的污染状况。 相似文献
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PM2.5作为指示环境质量的重要因子之一,不仅影响着灰霾天气的发生,还与公众健康息息相关,近年来受到广泛的关注。尽管PM2.5地面观测站点在不断地扩张,其覆盖范围依旧有限,难以反映全域PM2.5浓度的时空异质性。本研究运用卫星遥感气溶胶光学厚度数据,辅助因子除常规的气象因子等以外,还加入了针对中国人民生产生活习惯的农历日因子,提出一种耦合注意力机制的深度神经网络模型,对长三角区域2015年—2020年PM2.5浓度进行了逐日的高精度估算。模型交叉验证结果显示决定系数R2高达0.85,斜率0.86,与地面站点观测值有较高的一致性,优于多元线性回归和随机森林模型。长三角区域PM2.5浓度时空特征分析结果表明,PM2.5浓度在空间上呈现北高南低的趋势;季节特征以冬季浓度最高,夏季浓度最低,春秋过渡。此外,长三角区域2015年—2020年整体PM2.5浓度呈下降趋势,其中以上海市最为明显,下降速率为3.30 μg/（m3· a）,其次为江苏省（2.65 μg/（m3· a））;浙江省与安徽省下降速率都小于2 μg/（m3· a）,但由于安徽省PM2.5浓度远高于浙江省,提升空间更大,需要更多的关注。综上所述,利用卫星数据结合本研究提出的方法能弥补地面观测站点的不足,获得高精度全域PM2.5浓度时空分布特征,从而更科学地指导相关政策的规划与落地。 相似文献
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搭载于“高分五号”（GF-5）卫星上的痕量气体差分吸收光谱仪（EMI）是一台星下观测的高光谱载荷,测量紫外和可见光光谱范围的地球后向散射辐射,设计用于大气痕量气体的探测。本研究基于EMI在VIS1通道的实测光谱,利用差分光学吸收光谱（DOAS）方法进行了对流层NO2柱浓度反演,展示了基于EMI载荷的对流层NO2柱浓度反演结果,与同类载荷产品进行交叉验证,并利用地基观测结果进行了地基验证。研究表明,EMI反演结果与OMI、TROPOMI具有较好的空间分布一致性和较低的相对偏差,与TROPOMI具有较好的时间变化一致性。地面验证结果表明EMI NO2反演结果具有较高的精度。本研究证明了EMI在全球NO2监测方面的能力,可以为中国后续污染气体探测载荷的设计和反演算法的开发提供参考。 相似文献
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利用机载激光雷达点云数据,计算了9种度量指标,并将其分为冠层的高度指标、结构复杂度指标和覆盖度指标。利用高度指标和结构复杂度指标,结合大量实测单木结构与年龄估测数据,从样点和区域尺度分别分析了青海云杉林冠层垂直结构分布,分析得知实验区内主要以中龄林和成熟林为主,冠层垂直分布复杂程度偏低,高度分化程度一般。通过回归分析发现首次回波覆盖度指标FCI与实测的有效植被面积指数PAIe有良好的相关性（R2=0.66）,在此基础上基于辐射传输模型反演了实验区内PAIe的水平分布,且用实测数据验证发现反演的PAIe略高于实测值（R2=0.67）,绝对平均误差为0.65。分析结果很好地反映了激光雷达在森林空间结构信息提取方面的应用潜力。 相似文献
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对流层二氧化氮（NO2）是一种重要的痕量污染气体。现有基于OMI卫星探测器、覆盖亚洲地区的NO2公开产品QA4ECV、OMNO2和POMINO受到广泛使用,然而对于这3个产品的差异的定量认识仍然不足。我们将前期开发的POMINO产品进行了改进和优化,更新至v2.1并将反演区域扩大至覆盖东亚、东南亚和南亚大部分地区,随后定量分析了QA4ECV、OMNO2 v4和POMINO v2.1对流层NO2垂直柱浓度在2015年—2020年在不同采样条件下的异同。结果显示,POMINO版本的更新对自身NO2柱浓度反演结果的整体影响较小（<10%）。当3个产品均基于POMINO v2.1进行一致采样时,产品之间在整个亚洲区域的平均差异约为10%,在京津冀等污染地区的差异最高可达40%。3个产品均显示,京津冀地区NO2柱浓度在五年间下降了约30%,而长三角地区的变化趋势较小。当3个产品进行分别采样时,POMINO v2.1的有效数据量比其他两个产品增加了11%—44%,特别是更好地保留了重污染情形下的NO2数据,从而降低了采样引起的对NO2污染水平的系统性低估。本研究对于NO2卫星产品差异的定量分析有助于认识氮氧化物污染状况以及排放和影响评估。 相似文献
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利用遥感数据评价燃煤电厂空气质量 总被引：1，自引：0，他引：1
卫星观测数据可以评价燃煤电厂的空气质量等级。NO2、SO2 和烟尘是燃煤电厂排放的主要污染物,本文利用卫星遥感观测的NO2、SO2和气溶胶光学厚度AOD(Aerosol Optical Depth)开展燃煤电厂空气质量评价。以中国华北地区为实验区,分析对比了3种污染物不同时间分辨率和空间分辨率的污染状况,确定了单因子的5级分级标准,根据燃煤电厂排放污染物的权重不同,提出了评价近地表空气质量状况的模型。本文综合考虑3种污染因子来反映电厂空气质量,有利于提高评价的准确性以及反应信息的全面性。结果表明,该模型能正确反映不同地区电厂的空气质量特点。 相似文献
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氮素是植被整个生命周期的必要元素,红树林冠层氮素含量（CNC）遥感估算对红树林健康监测具有重要意义。以广东湛江高桥红树林保护区为研究区,本文旨在基于Sentinel-2影像超分辨率重建技术进行红树林CNC估算和空间制图。研究首先基于三次卷积重采样、Sen2Res和SupReMe算法实现Sentinel-2影像从20 m分辨率到10 m的重建;然后以重建后的影像和原始20 m影像为数据源构建40个相关植被指数,采用递归特征消除法（SVM-RFE）确定CNC估算的最优变量组合,进而构建CNC反演的核岭回归（KRR）模型;最后选取最优模型实现CNC制图。研究结果表明：基于Sen2Res和SupReMe超分辨率算法的重建影像不仅与原始影像具有很高的光谱一致性,且明显提高了影像的清晰度和空间细节。红树林CNC反演波段主要集中在红（B4）、红边（B5）、近红外波段（B8a）以及短波红外波段（B11和B12）,与“红边波段”相关的植被指数（RSSI和TCARIre1/OSAVI）也是红树林CNC反演的有效变量。基于3种方法重建后10 m的影像构建的模型反演精度（R2val>0.579）均优于原始20 m的影像（R2val=0.504）;基于Sen2Res算法重建影像构建的反演模型拟合精度（R2val=0.630,RMSE_val=5.133,RE_val=0.179）与基于三次卷积重采样重建影像的模型拟合精度（R2val=0.640,RMSE_val=5.064,RE_val=0.179）基本相当,前者模型验证精度（R2cv=0.497,RMSE_cv=5.985,RE_cv=0.214）较高且模型变量选择数量最为合理。综合重建影像光谱细节及模型精度,基于Sen2Res算法重建的Sentinel-2影像在红树林CNC估算中具有良好的应用潜力,能为区域尺度红树林冠层健康状况的精细监测提供有效的方法借鉴和数据支撑。 相似文献
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非球形冰晶的毫米波k-Ze关系研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对毫米波雷达处理数据的实际需要,应用离散偶极子近似法DDA,获得了非球形冰晶的后向散射及衰减截面并进行了参数化,并主要基于细化的冰云模型,假设冰晶粒子谱为Γ分布,通过模拟取样各1330次（代表1330种粒子分布）,分别计算得到了W波段（94 GHz）与Ka波段（35 GHz）毫米波雷达探测的冰云衰减系数k及雷达反射率因子Ze,而且利用数值模拟的方法,建立了k-Ze关系的具体表达式。计算表明,非球形和非瑞利散射对W波段毫米波雷达衰减的影响较大,而且在同样滴谱分布条件下,W波段毫米波雷达的衰减比Ka波段毫米波雷达的大几倍,此外细化的冰云模型对k-Ze关系具有影响。本研究对中纬度非降水性冰云的毫米波雷达的衰减订正具有参考价值,并对中国的毫米波雷达应用具有借鉴作用。 相似文献
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大气温室气体监测仪GMI（Greenhouse gases Monitor Instrument）是高分五号（GF-5）卫星载荷之一,主要用于全球温室气体含量监测和碳循环研究。高精度反演是卫星大气CO2遥感的基本需求。地表反射率影响卫星遥感辐射量及辐射传输过程中的地气耦合过程,严重制约着CO2的反演精度,针对GMI开发高精度的大气CO2反演算法,地表反射是一个需要重点考虑的因素。城市是CO2重要的发射源,且城市下垫面存在明显的二向反射特性,加上城市大气条件不良,复杂的地气耦合效应存在这都考验反演算法的准确性和鲁棒性。本文针对北京城市地区,利用2011年—2016年共5年的MODIS（MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer）地表二向反射分布函数BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function）数据,构建了适合利用单次观测数据反演的BRDF模型,并提出一种同时反演地表BRDF参数和大气CO2含量的算法。结果表明在550 nm波长处气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）小于0.4时,大部分GMI模拟数据的反演误差控制在0.5%（~2 ppm）内。利用GOSAT （Greenhouse gases Observing SATellite）实测数据的反演结果与修正后的日本国立环境研究所NIES（National Institute for Environmental Studies）反演结果进行对比,其平均误差为1.25 ppm,相关性达到0.85。本算法满足GMI数据在北京城市区域高精度CO2反演的需求,并使得反演高值气溶胶区域数据成为可能,增加了GMI观测数据的利用率。 相似文献
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火山喷发产生的高浓度SO2气体及其远距离输送会对全球气候变化和航空飞行安全产生重要影响。卫星遥感技术以大面积连续观测、高时空分辨率等优势成为大气SO2监测的重要手段之一。作为中国第一颗紫外可见光波段的高光谱载荷,高分五号卫星大气痕量气体差分吸收光谱仪（GF-5 EMI）通过探测地球大气或表面反射、散射的紫外辐射来解析SO2总量的分布和变化。本文首先基于大气辐射传输模型SCIATRAN,选择中低纬地区地表类型均一的海洋区域像元,模拟了典型大气条件下的晴空天顶反照率,用以评价EMI载荷天顶观测光谱的精度。其次,基于TROPOMI L1 Radiance辐亮度数据和DOAS反演原理,经477 nm O4云筛选、光谱定标、慢变剔除、斜柱转垂直柱等步骤后,获得同一火山喷发区域的SO2总量反演结果并与TROPOMI官方offline L2 SO2产品进行对比分析。最后,利用GF-5 EMI UV-2通道观测数据,采用DOAS算法反演获得GF-5 EMI大气SO2总量,并将反演结果与国际同类载荷S5P/TROPOMI SO2总量结果进行比较分析,评判GF-5 EMI在全球火山活动SO2变化监测方面的能力。结果显示,300—400 nm波段范围内,海洋区域采样点EMI观测光谱值低于SCIATRAN模拟光谱值,EMI与TROPOMI观测光谱呈现出相似的系统性偏差。基于高空间高光谱分辨率的TROPOMI L1 Radiance辐亮度数据、315—327 nm、325—335 nm和360—390 nm共3个波段窗口、以及上述DOAS反演原理获得的SO2结果与TROPOMI官方发布的offline L2 SO2产品结果相关性较高,两者的相关系数可达到0.97—0.99,相对偏差在3%—9%。GF-5 EMI能够获取火山喷发SO2排放的时空分布特征,并与国际同类载荷TROPOMI反演结果具有较高的空间一致性,能够满足全球火山喷发监测、预警及其气候影响研究的应用需求。 相似文献