O₂-O₂云反演算法及其在TROPOMI上的应用     

张文强  刘诚  郝楠  Gimeno Garcia Sebastian  邢成志  张成歆  苏文静  刘建国 《遥感学报》2020,24(11):1363-1378

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   

顾及水陆差异的高分五号影像条带去除     

皮原征  储栋  管小彬  沈焕锋 《遥感学报》2020,24(4):360-367

高分五号搭载的可见光短波红外高光谱相机,能获取精细的地物光谱信息,具有十分广泛的应用前景。但高光谱卫星遥感数据往往无法避免条带噪声的干扰,进行条带去除是数据预处理中不可缺少的步骤。传统方法往往对地物的异质性与丰富的细节纹理考虑不足,导致条带不能被彻底地消除。为此,本文提出了一种顾及水陆差异的影像条带去除方法,采用水体与陆地区别统计的策略,解决条带噪声在异质区域的统计特征差异问题,并结合优化统计和一维变分滤波技术实现水陆区域参考统计特征的精确估计,最终基于矩匹配方法分别实现条带去除。实验结果表明:无论是真实实验还是模拟实验,本文提出的算法相较于传统条带去除算法,能更加稳健地去除数据条带噪声,还原地表真实辐射信息;在模拟实验中,本文算法处理结果的峰值信噪比(PSNR)达到46.58,且平均绝对误差(MAE)仅有11.56,均明显优于用于比较的3种传统算法,且算法执行效率也具备优势,能够更好地适用于高分五号大数据量的处理需求。  相似文献   

测绘地物波谱本底数据库     

钟守熠  肖青  闻建光  郑兴明  马明国  屈永华  郑柯  池天河  唐勇  游冬琴  郝大磊  程娟  贺敏  姜涛  晋锐  姚晓婧  赵理君 《遥感学报》2020,24(6):701-716

地物波谱特性是利用遥感进行建模反演和地物目标探测识别的理论基础，波谱数据库对于提高遥感应用水平有重要作用。为规范和丰富中国波谱数据库并促进其在测绘等领域的应用，依托国家科技性基础专项,建立了“测绘地物波谱本底数据库”，在数据规范编制、波谱数据采集实验与整编入库、地物波谱数据库建设和应用示范初步探索方面取得重要进展。在波谱数据采集和处理的标准规范方面，建立完善了测绘地物波谱与配套非波谱数据收集与汇总标准、测绘地物波谱和配套非波谱参数测试技术规范、测绘地物波谱库地物分类编码规范。依照项目制定的数据规范标准，对现有波谱数据进行了整编和入库，共计整编数据1.4万余条；组织实施了全国范围的典型地物波谱采集实验以及相应配套参数测量实验，主要试验类型包括典型地物波谱测量试验、定点时间序列测量试验、多尺度测量试验、全波段测量试验、参数控制测量试验和无人机观测试验等，共计获取地物波谱1.7万余条。特别是在华北和东北进行了全波段观测试验（可见光—近红外波（0.35—2.5 μm）、红外波段（3—15 μm）、微波波段（Ka、K、X、C、L波段）），获取冰雪、土壤、植被冠层、人工目标的全波段数据。为方便波谱数据的应用和共享，项目建设了包含3万余条数据的测绘地物波谱本底数据库（GOSPEL）及数据共享平台。依据地物波谱数据的类型和应用需求，形成了全波段典型地物波谱数据集、多角度光谱反射率数据集、多尺度典型地物反射率数据集、长时间系列波谱数据集等共25个特色数据集。基于测绘地物波谱本底数据库进行了地物分类、遥感机理模拟、遥感定量反演、遥感产品验证等方面的应用示范。  相似文献   

新冠病毒疫情期间复工复产卫星遥感监测     

陶金花  范萌  顾坚斌  陈良富 《遥感学报》2020,24(7):824-836

本文利用美国新一代极轨卫星NPP搭载的VIIRS载荷数据反演获得的热点数据，以及美国NASA的Aura卫星搭载的OMI载荷的二氧化氮对流层柱浓度资料，对中国地区2020-01—02及2019年同期，以及抗击疫情期间和后期复工复产的情况进行监测。监测结果表明：（1）2020-02较1月份及2019年同期相比，工业企业的耗能水平却出现显著降低，NO₂浓度呈现显著下降趋势。（2）全国工业热源点数和分布范围及密度自2020-02-03正式复工后稳步提升。湖北省除武汉、黄石和鄂州地区仍可监测到少数热点外，其他地区2月份均未再监测到任何热点，也证明了湖北基本没有复工迹象。（3）疫情得到基本控制之后，京津冀地区工业热源点有显著增加，但新增区域一般仍处于低能耗水平。从全国大气NO₂柱浓度监测来看，复工开始前后与2019年同期相比，污染物浓度均呈现明显下降趋势，说明复工强度有限。（4）到3月初工业热源点及其能耗水平出现显著升高，中国大部分地区的热源企业虽已逐步复工生产，说明工业产能较2月有显著提升，但生产规模或产能并未完全恢复。  相似文献   

高分五号热红外传感器多通道SST反演     

崔文杰  李家国  李忠  朱利  王殿忠  张宁 《遥感学报》2020,24(7):852-866

2018-05高分五号（GF-5）卫星发射升空，其上搭载的全谱段成像仪在热红外8—13 μm谱段范围内具有4个温度反演通道（B09,B10,B11,B12），空间分辨率设计优于40 m，在国内民用传感器领域实现了由单通道向多通道、中空间分辨率向高空间分辨率的跨越式突破，使得GF-5卫星热红外数据在地表热环境遥感领域具有极其重要应用价值。本研究基于GF-5的4个热红外通道的通道响应函数，利用全球742条TIGR（Thermodynamic Initial Guess Retrieval）探空廓线数据，进行不同观测角度、水汽含量和海表发射率条件下的MODTRAN4.0（Moderate resolution atmospheric Transmittance and Radiance code4.0)辐射传输过程模拟，基于模拟结果分别对两通道、三通道和四通道劈窗算法海表温度SST（ Sea Surface Temperature）反演系数进行修订，并分析观测角度、水汽含量和海表发射率对不同通道组合的精度影响，并通过GF-5卫星实际反演的SST结果进行验证。GF-5全谱段成像仪SST反演两通道劈窗算法组合共有6种，即B09-B10、B09-B11、B09-B12、B10-B11、B10-B12、B11-B12；三通道劈窗算法组合共有4种，即B09-B10-B11、B09-B10-B12、B09-B11-B12、B10-B11-B12；四通道劈窗算法组合1种，即B09-B10-B11-B12。通过对不同通道组合形式研究发现，水汽含量对SST反演精度有较大的影响，且温度反演的精度随着水汽含量的增加而降低；其次是观测角度，SST反演精度随着观测天顶角的增大而降低；最后是发射率的影响，两通道、三通道和四通道劈窗算法SST反演精度随着发射率的变化总体在0.1 K以内变化。最后以大亚湾核电站周围海域为验证区，用GF-5热红外遥感影像进行SST的反演并做误差分析，结果表明B09-B10通道SST反演实际误差为0.57 K，反演精度较高，实际误差与理论模拟误差相差0.24 K，差异的来源主要包括辐射定标和传感器噪声等要素影响，其他通道形式反演精度有待于传感器响应稳定后进一步验证。  相似文献   

蝗虫遥感监测预警研究现状与展望   总被引：3，自引：0，他引：3  

黄文江  董莹莹  赵龙龙  耿芸  阮超  张弼尧  孙忠祥  张寒苏  叶回春  王昆 《遥感学报》2020,24(10):1270-1279

气候变化背景下全球蝗灾日益肆虐，为支撑虫害及时精准防控，迫切需要开展大面积蝗虫动态监测预警研究。本文从蝗虫生境遥感监测、蝗虫发生动态遥感预警，以及蝗灾遥感损失评估3个方面介绍了当前研究现状，并指出当前存在的问题主要包括3个方面：蝗虫监测预警的时空分辨率较粗，无法精准定位虫害热点发生区和重点危害区；遥感虫害响应机制与虫害生物学扩散模型耦合度较低，导致模型时空普适性较差；缺乏高时空精度的虫害监测预警空间信息服务产品。因此，当前急需发展面向全球、洲际、全国、区域的多尺度、长时序、高精度虫害精准监测预警平台。通过建立时空精细尺度的虫害监测预警指标体系，研制遥感机制与虫害生物学机理深度耦合的高精度预测预报模型，发布多尺度高时频的虫害监测预警空间信息产品和服务，以实现海量数据的自动入库和智能存储、多层次模型的快速调用和高性能计算、虫害测报产品的在线生产和可视化服务。建立从数据到模型到产品服务的全链路，从而切实提升全球应对重大迁飞性虫害的智能化水平，为保障粮食安全、维护区域稳定和可持续发展提供科技支撑。  相似文献   

卫星测高数据监测青藏高原湖泊2010年—2018年水位变化     

廖静娟  薛辉  陈嘉明 《遥感学报》2020,24(12):1534-1547

青藏高原湖泊水位变化是气候变化和生态环境变化研究的重要指标。随着Cryosat-2观测数据的日益丰富和处理技术的提升，可以有效监测更多湖泊的水位变化信息。本研究构建了基于噪声去除技术、改进的波形重跟踪处理算法（ImpMWaPP）和误差混合动态模型为一体的高精度湖泊水位序列提取方法，利用Cryosat-2 SARIn数据获取到133个青藏高原湖泊2010年—2018年的高精度水位序列，并分析了这些湖泊水位变化的时空变化特征。总体上，青藏高原湖泊的水位继续呈上升趋势，但上升速度较2003年—2009年趋缓，年均变化率0.159 m/a。从地域分布上，北部湖泊的水位上升最为显著，而南部湖泊的水位则趋于稳定。从时间上，2010年—2012年和2016年—2018年，大多数湖泊的水位呈现快速上涨，而其他时间水位相对稳定或略有下降。  相似文献   

红外TDI扫描相机信息处理关键技术研究     

潘胜达 《测绘学报》2020,49(5):667-667

时间延迟积分(time delay intergration,TDI)技术不仅具有在不牺牲空间分辨率和成像系统工作速度的情况下获得高灵敏度,而且能够不同程度地增加系统的信噪比,提高探测器响应均匀性的特性,其在空间红外遥感应用中具有广泛的应用前景,尤其是高分辨率以及点目标探测的应用。  相似文献   

基于时相变化的晴空条件下Himawari-8 AHI火点检测     

鄢俊洁  瞿建华  冉茂农  张芳芳 《遥感学报》2020,24(5):571-577

Himawari-8静止气象卫星具有高空间分辨率、高观测频次和高时效特点,对于火点检测具有很强优势。对Himawari-8卫星的3.9μm和11.2μm两通道亮温进行了连续时相变化研究,得出两通道的亮温在时间上的变化差值稳定且规律明显。根据两通道的亮温时相特征,考虑白天可见光对3.9μm通道的影响,并结合火点产生时引起的亮温变化特征,提出了适用于晴空条件下改进的火点检测算法。在多处进行了此算法的实验,例如2018-11-27 T 16:40(UTC时)河北张家口市桥东区一化工厂附近发生的严重爆炸起火事件以及2019-02-28澳大利亚西南部发生的火灾事件,均快速有效的检测到了火点。实验表明,改进的火点检测算法能很好的进行火点检测,并能解决晨昏交界、冰雪下垫面、常规火源点、太阳耀光等火点检测的难题。  相似文献   

Sentinel-2卫星落叶松林龄信息反演   总被引：1，自引：0，他引：1  

唐少飞  田庆久  徐凯健  徐念旭  岳继博 《遥感学报》2020,24(12):1511-1524

林龄结构信息能够有效反映区域森林群落不同生长阶段的固碳能力，对于评估森林生态系统的健康状况具有重要意义。本研究以中国温带典型优势树种落叶松林为研究对象，分别选择其芽萌动期、展叶期和落叶期时段的Sentinel-2影像，采用多元线性回归（MLR）、随机森林（RF）、支持向量机回归（SVR）、前馈反向传播神经网络（BP）以及多元自适应回归样条（MARS）等5种方法依次构建落叶松林龄反演模型。通过相关性分析首先确定最佳遥感反演物候期，并在此基础上根据相关性差异筛选出5个最优特征变量用于模型反演，分别为冠层含水量（CWC），归一化水体指数（NDWI），叶面积指数（LAI），光合有效辐射吸收率（FAPAR）和植被覆盖度（FVC）。研究结果表明，展叶期为落叶松林最佳遥感反演物候期。除植被衰减指数（PSRI）以及落叶期的NDVI、RVI外，落叶松林龄与各指标之间均呈负相关关系，其中与冠层含水量（CWC）的相关性最高，pearson相关系数达到-0.74（p<0.01）。此外，不同模型反演结果表明，随机森林模型（RF）为最佳落叶松林龄估测模型，其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE分别为0.89和2.91 a；多元线性回归模型（MLR）的林龄估测结果最差，其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE仅为0.57和5.69 a，非线性模型能更好的解释林龄与建模变量之间的关系。  相似文献