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积雪深度是积雪的重要结构参数,获取高精度雪深空间分布信息对于流域尺度水资源管理、气候变化研究和灾害预报等具有重要意义.本文以新疆阿尔泰山南坡克兰河上游为研究区,利用C波段全极化GF-3数据及地面同步观测数据,根据VV与HH极化信号在积雪中折射率不同导致相位差异的原理,使用Maxwell-Garnett方程构建同极化相位差(co-pol arized phase difference,CPD)的正演模型,并基于CPD与雪深关系构建了雪深反演模型.通过对具有不同积雪条件的浅雪区与深雪区分别进行雪深反演,获得雪深空间分布信息.同时对反演不确定性进行了分析,并与已有方法进行比较,研究结果表明:①假定研究区积雪各向异性介电常数恒定的理想情况下,CPD仅是雪深的函数,可用半经验的线性模型反演雪深,反演精度的高低与计算CPD过程中使用的滤波器的窗口大小有关,浅雪区的最优滤波窗口为59×59像元,反演精度R为0.83,RMSE为2.72 cm,深雪区的最优滤波窗口为33×33像元,反演精度R为0.54,RMSE为11.69 cm;②雪深反演误差与坡度显著相关,随着坡度的增加,雪深的反演误差呈现出显著增加的趋势,雪深反演不确定性受雪层变质程度、含水量及卫星入射角观测几何条件影响,反演方法对于干燥、雪层变质结晶程度低、均质的积雪及具有大入射角的SAR卫星有更好的适用性;③对比已有基于CPD模型的雪深反演方法,本文方法已经将反演所需要的参数减少为遥感获取的CPD数据,以及进行模型拟合的实测雪深数据,反演精度更高.研究表明CPD模型反演山区雪深空间分布是有效和可行的,研究成果为山区雪深遥感反演提供了新思路. 相似文献
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研究了GPS干涉反射技术GPS-IR(GPS-Interferometric Reflectometry);在利用GPS卫星SNR信号进行积雪深度探测的基础上构建了支持向量机SVM(Support Vector Machine)辅助的GPS SNR雪深时间序列反演模型;对积雪深度进行时间序列预报和与传统GPS-IR积雪探测模型进行精度对比分析。实验结果显示,相比传统GPS-IR雪深反演模型,SVM辅助的GPS SNR雪深时间序列反演模型的雪深预报结果的精度更高,也更符合实测雪深的变化趋势,可为地面积雪雪深反演提供新方法。 相似文献
3.
极化SAR干涉测量 (PolInSAR)的相干性是反演植被参数的重要信息来源,极化空间中不同极化状态对应的相干性分布与复极化相干矩阵的值域相关。本文讨论了不同结构的复极化相干矩阵值域的特点,分析了不同极化状态下干涉相干性与复极化相干矩阵的值域的关系。利用模拟数据和真实全极化SAR数据分析了滑动窗口大小和不同散射体对复极化干涉矩阵值域的影响,以及复极化干涉矩阵的结构对极化干涉SAR相干性分布空间的影响,有助于更加准确地获取极化干涉SAR最优极化基和估计最优相干性。 相似文献
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本文对全球定位系统干涉反射技术进行了研究。以美国板块边界天文台计划提供的P101测站的GPS监测数据为基础,利用GPS卫星高度角低于某一角度时多路径效应明显的特点,构建高斯过程回归(GPR)辅助的GPS干涉反射积雪深度估测模型,并监测了测站周围的积雪深度。结果表明,GPR辅助的GPS干涉反射积雪深度估测模型输出的雪深估测值的精度,相比传统单星反演结果有不同程度的提高,并且更贴近实测雪深的变化,为地表雪深反演提供了新思路。 相似文献
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天基InSAR系统具有全天候、全天时、数据处理自动化程度高等优点,可以快速获取数字表面模型和雷达正射影像,发展前景广阔。本文首先介绍了InSAR测量及影响产品精度误差传递模型,阐述了基于卫星编队InSAR系统;然后,从系统获取干涉数据和确保产品精度两方面出发,提出在不考虑SAR技术的情况下,卫星编队InSAR系统设计主要关键技术有:系统相干性、基线选择、卫星编队设计、双星协同工作、产品精度控制等;最后,在归纳总结天绘二号关键技术攻关的基础上,对这些关键技术所涉及的性能及核心指标进行了分析,提出了设计所关注的要素。 相似文献
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星载差分合成孔径雷达干涉测量(differential interferometric synthetic aperture radar,DInSAR)技术已经广泛应用于大范围的地表形变监测,但星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)数据获取的地表形变易受大气噪声的影响,且长时间的重访周期会导致像对之间的失相干。为了有效减弱这些影响,提出了利用零空间基线的车载合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)系统监测公路边坡形变的方法。在车载双天线系统采集不同时相的公路边坡SAR数据时,通过轨道控制使得异时相干涉对的空间基线接近零,从而使得利用DInSAR数据进行形变信息提取时可以减少去平地相位的过程,极大地简化了差分干涉处理的流程。以中国湖北省武汉市某区域获取的车载双天线InSAR数据为例,使用所提出的方法对7个布设的角反射器点进行形变精度分析,得到形变值均方根误差为2.206 mm。 相似文献
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融合D-InSAR与GIS技术的矿区开采沉陷形变监测及预测方法 总被引：2，自引：0，他引：2
针对合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）技术能监测大范围地表形变信息，但单一的D-InSAR技术不能精确分析沉降分布的范围和位置的问题，本文以淮北袁店二矿为例，首先选择2015年4—5月2景C波段Radarsat-2和7—12月6景Sentinel-1卫星影像数据作为干涉影像数据构成6个干涉影像对，通过二轨法对其进行差分干涉处理和相位解缠提取干涉形变图；然后将D-InSAR差分干涉图与开采平面、开采计划图导入ArcGIS进行叠加，分析矿区开采沉陷区域的空间动态分布位置并进行定量分析；最后采用灰色理论模型进行预测。结果表明：D-InSAR叠加分析图能反映出在煤炭开采过程中沉降区域位置和分布范围；D-InSAR预测值与实测值最大相对误差和方差比分别为11.5%和0.097。 相似文献
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SAR干涉测量的相干性特征分析及积雪划分 总被引：5，自引：0，他引：5
雪盖面积是高山地区和季节雪盖区水文,气象模型的重要输入因子.SAR干涉测量不仅能够生成高精度的DEM,而且能够通过重复轨道雷达信号的相干性来探测地表覆盖的变化.通过分析比较四景重复轨道ERS-1/2的SAR图像发现,裸岩,裸地,灌丛等未受到扰动的地表相干性高,湖面,雪盖等变化明显的地表相干性低.积雪覆盖后的表面,其相干性急剧隐低,利用其相干性特征可以进行积雪划分.根据上述特性,利用地物的散射强度和SAR重复轨道的相干测量进行雪盖划分,分类精度达到82%,结果表明利用SAR干涉测量的相干性特征进行雪盖制图是可行的. 相似文献
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利用覆盖整个日本东北部的3个条带的Envisat/ASAR降轨数据和6个条带的ALOS/PALSAR升轨数据,通过二通差分干涉处理,首先得到了2011年日本Tohoku-Oki Mw 9.0级地震的初步同震形变干涉结果,然后,利用GPS同震观测值对InSAR结果进行校正和基准统一。在此基础上,采用弹性半空间矩形位错模型,联合GPS和InSAR观测结果对同震滑动分布进行反演,获取了发震断层的断层滑动分布。结果显示,此次地震的滑动分布主要发生在40～50km深度范围内,最大滑移量为50.3m,释放的能量为3.20×1022 N·m(相当于Mw 8.94级)。 相似文献
11.
Satellite Remote Sensing, with both optical and SAR instruments, can provide distributed observations of snow cover over extended and inaccessible areas. Both instruments are complementary, but there have been limited attempts at combining their measurements. We describe a novel approach to produce monthly maps of dry and wet snow areas through application of data fusion techniques to MODIS fractional snow cover and Sentinel-1 wet snow mask, facilitated by Google Earth Engine. The method is demonstrated in a 55,000 km2 river basin in the Indian Himalayan region over a period of ∼2.5 years, although it can be applied to any areas of the world where Sentinel-1 data are routinely available. The typical underestimation of wet snow area by SAR is corrected using a digital elevation model to estimate the average melting altitude. We also present an empirical model to derive the fractional cover of wet snow from Sentinel-1. Finally, we demonstrate that Sentinel-1 effectively complements MODIS as it highlights a snowmelt phase which occurs with a decrease in snow depth but no/little decrease in snowpack area. Further developments are now needed to incorporate these high resolution observations of snow areas as inputs to hydrological models for better runoff analysis and improved management of water resources and flood risk. 相似文献
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哨兵-1系统因其优质的设备参数及开放性的政策具有很高的学术及应用价值，然而其特殊的TOPS成像模式对利用该数据的干涉处理与分析提出了挑战。本文对影响哨兵-1 TOPS模式数据干涉质量的数据配准、电离层及对流层因素进行了定量化分析，提出了基于ESD，以及GPS、ECMWF等外部数据源校正的TOPS哨兵-1模式干涉图误差校正技术；以一对2016年某区域的哨兵-1 TOPS模式影像为研究数据，对其依次进行了精配准、电离层相位和对流层相位系统校正。研究结果表明，配准精度能够满足数据1/1000像元的精度要求；能去除电离层条带相位和方位向相位跳变；进而实现对流层相位约27%标准差精度的提升。此技术能够显著减小哨兵-1 TOPS模式数据的干涉误差，提高其在差分雷达干涉乃至时序差分雷达干涉等形变监测中的应用价值。 相似文献
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以天山北麓为研究区,通过MOD10A2获得月最大雪盖,在无雪区构建虚拟气象站,提高了样本点数量和空间均匀性。运用普通Kriging和协Kriging法对12月至2月最大雪深进行了空间插值,利用交叉检验法对插值精度进行了评估。 相似文献
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《International Journal of Digital Earth》2013,6(1):78-90
Abstract Information of snow cover (SC) over Himalayan regions is very important for regional climatological and hydrological studies. Precise monitoring of SC in the Himalayan region is essential for water supply to hydropower stations, irrigation requirements, and flood forecasting. Microwave remote sensing has all weather, day and night earth observation capability unlike optical remote sensing. In this study, spaceborne synthetic aperture radar interferometric (InSAR) coherence analysis is used to monitor SC over Himalayan rugged terrain. The feasibility of monitoring SC using synthetic aperture radar (SAR) interferometry depends on the ability to maintain coherence over InSAR pair acquisition time interval. ERS-1/2 InSAR coherence and ENVISAT ASAR InSAR coherence images are analyzed for SC mapping. Data sets of winter and of snow free months of the Himalayan region are taken for interferogram generation. Coherence images of the available data sets show maximum decorrelation in most of the area which indicates massive snowfall in the region in the winter season and melting in the summer. Area showing coherence loss due to decorrelation is mapped as a snow-covered area. The result is validated with field observations of snow depth and it is found that standing snow is inversely related to coherence in the Himalayan region. 相似文献
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基于GPS和北斗信噪比观测值的雪深反演及其误差分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用GNSS反射信号反演雪深具有全天时、全天候、数据量大、成本低等突出优点。本文围绕基于信噪比观测值的雪深反演方法,利用参加中国北极科学考察的机会在黄河站设计了GNSS-R试验,采集了GPS和北斗的双频信噪比观测数据,详细讨论了高度角范围、弧段长度、卫星数量、方位角、时间尺度、星座结构、信号频率、信噪比强度等多种因素对雪深反演结果的影响。通过大样本、质量控制、误差分析等手段,雪深反演精度和可靠性得到有效提高。根据误差分析的结果,本文推荐的反演策略如下：选择高度角范围为5°~25°、信噪比强度较高的L1和B1I观测值,充分利用多颗卫星和4个方位角的大量观测数据,在一天的时间尺度上,可以实现5 cm的反演精度。另外,弧段长度、星座结构、信号频率等对反演结果的精度影响较小。 相似文献
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This paper proposes an applicable approach for snow information abstraction in northern Xinjiang Basin using MODIS data. Linear
spectral mixture analysis (LSMA) was used to calculate snow cover fractions (SF) within a pixel, which was used to establish
a regression function with NDSI. In addition, 80 snow depths samples were collected in the study region. The correlation between
image spectra reflectance and snow depth as well as the comparison between measured snow spectra and image spectra was analyzed.
An algorithm was developed for snow depth inversion on the basis of the correlation between snow depth and snow spectra in
the region. The results indicated that the model of SF had a high accuracy with the mean absolute error 0.06 tested by 26
true measured values and the validation for snow depth model using another dataset with 50 sampling sites showed an RMSE of
1.63. Our study showed that MODIS data provide an alternative method for snow information abstraction through development
of algorithms suitable for local application.
Supported by the National Natural Science Foundation of China (No.70361001). 相似文献
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基于风云-3B（FY-3B）卫星的微波成像仪（MWRI）数据对HUT模型（Helsinki university of technology snow emission model）进行验证,结果表明,无论是18.7 GHz还是36.5 GHz水平极化亮温,HUT模型模拟亮温都与MWRI亮温存在较大的偏差。因此,本文对消光系数进行了本地化改进,得到了改进的HUT模型（IMPHUT模型）。IMPHUT模型在18.7 GHz水平极化和36.5 GHz水平极化时的模拟亮温偏差分别为-0.91 K和-4.19 K,较原始的HUT模型模拟精度（偏差分别为14.03 K和-16.33 K）有很大提高。最后,利用遗传算法进行雪深反演,基于IMPHUT模型的雪深反演（偏差为-6.79 cm）优于HUT模型和Chang算法,反演与实测雪深具有较好的一致性。 相似文献
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时序双极化SAR开采沉陷区土壤水分估计 总被引：1，自引：0，他引：1
开采沉陷地质灾害诱发矿区生态环境恶化的关键因子是土壤水分变化。研究提出了一种利用Sentinel-1A双极化SAR和OLI地表反射率数据联合反演土壤含水量的方法,即基于归一化水体指数(NDWI)反演植被含水量;采用Water-Cloud Model(WCM)模型消除植被对Sentinel-1A后向散射系数产生的影响,将其转化为裸土区的后向散射系数;利用基于AIEM模型和Oh模型建立的经验模型反演研究区地表参数,并用OLI光学反演结果进行验证;最后比较了开采沉陷区内外土壤水分含量。研究表明:(1)与基于OLI的土壤水分监测指数(SMMI)的土壤水分含量反演结果相比,两种极化方式中VH极化反演的水分结果具有更好的一致性,且两种极化方式反演结果也表明荒漠化草原区比黄土丘陵沟壑区反演效果更好,说明地形对后向散射的影响不可忽略。(2)在2016年内72期数据中,VH极化反演结果对比区土壤水分含量大于沉陷区的有41期,所占比例为57%;VV极化反演结果对比区土壤水分含量大于沉陷区的有36期,所占比例为50%,且不同矿区内的沉陷区受到的影响不同。说明开采沉陷造成的地表粗糙度的增加会对地表土壤水分产生负面影响,但不同矿区之间又有差异。 相似文献
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针对SARscape SBAS技术存在人工选取地面控制点影响监测结果的问题，本文提出了一种结合PS特征点的SBAS地表形变监测方法。通过设置PS技术中的振幅离差指数与相干性阈值，提取PS监测结果中的特征点作为地面控制点进行轨道精炼与形变反演。以2017年3月至2018年12月覆盖南昌地区的Sentinel-1影像为数据源，进行了地表形变监测与验证。结果表明：①该方法与PS方法监测结果均显示南昌市城区在监测时段内整体呈小幅度上升趋势，年平均沉降速率相关性达到了0.959，具有高度一致性。②将该方法、PS方法、人工选取地面控制点的SBAS方法的监测结果与水准数据进行对比，该方法与水准数据的误差不超过3.5 mm，说明了该方法的有效性。 相似文献