由法国空间研究中心(CNES) 于2004 年12 月18 日发射的PARASOL (Polarization &Anisotropy of Reflectances for Atmospheric Sciences coupled with Observations from a Lidar) 卫星, 是法国和美国合作的“卫星列车”(“A-Train ”) 计划中的一员, 上面主要搭载了POLDER(Polarization and Directionality of the Earth’s Reflectances) 仪器, 可以通过全球观测, 从空间收集地气系统反射太阳辐射的偏振性和方向性数据。从这些数据, 我们可以获得地表、大气气溶胶及云的多种特性, 这些信息是改进气候数值模式所必需的。主要以POLDER 仪器为例, 就多光谱、多角度和多偏振联合遥感观测地气系统方面的进展进行综述。
地震预报, 特别是短临预报一直是个世界性的科学难题。介绍了几种地震预报的新方法、新途径, 包括: 卫星热红外异常法、地震云法、磁暴二倍法、引潮力共振的异常叠加法等。对各种方法, 特别是涉及遥感应用的地震预报方法的机理及其优缺点进行了分析和初步总结。希望通过与地震预报常规方法的优势互补, 相互印证, 从而促进地震预报能够尽早取得突破性进展。
应用矩量法对波长为0. 70 m 的P 波段抛物柱面天线进行了分析和计算, 该天线的馈源由7 元半波振子阵列构成。分析了馈源阵列偏离抛物柱面焦线时对天线增益、输入阻抗等性能的影响。计算表明, 馈源阵列沿径向向内偏离焦线时, 主要对天线的前后比产生影响, 沿径向向外偏离焦线时,对天线的主瓣和前后比都产生影响。此时, 天线输入阻抗的变化比方向图的变化明显。同样, 馈源振子直径的变化对方向图的影响较小, 而对输入阻抗的影响则较大。还对天线的波束扫描进行了模拟。
针对空间碎片观测中尚未得到确切观测数据的危险碎片的观测需求, 对天基雷达观测的要求和关键技术开展研究, 针对低地轨道上5～ 70 mm 的危险碎片的普查任务提出了适合小卫星搭载的35 GHz 毫米波雷达, 并进行了雷达系统设计。
扫描的地形图存在一定的误差, 可采用方里网精纠正方法对其进行几何纠正。这需要大量的控制点, 一般采用图中方里网格线交点作为控制点。针对地形图网格点的提取, 对Hough 变换进行了改进, 即采取预测网格点的方法确定搜索区域, 用Hough 变换提取方里网格点, 然后把所有检测出的方里网格点组成三角网格, 用仿射变换对地形图进行分三角网格精纠正。实验表明, 该方法检测精度高, 只需要少量的人工干预, 即可实现所有网格点的子像元级提取。
高光谱遥感数据以数据量大、含混度高、地面样本数据少的特点给分类处理带来了困难。将独立成分分析技术与多层前向神经网络相结合, 得到一种新的分类算法。独立成分分析在提取有效光谱特征的同时, 大大降低了数据的维数。神经网络作为分类器, 分类精度显著高于传统的bayes 分类器。通过对220 波段的高光谱数据进行实验, 得到了良好的效果。
针对传统BG 反演算法对微波辐射计图像增强效果有限的不足, 提出了改进BG 反演算法的新方法——细分重建方法, 来进一步提高辐射计图像的空间分辨率。描述了新方法的计算过程, 比较了新的方法与传统的BG 反演方法在处理上的异同, 并使用模拟的数据对这两种方法的性能做了定性的分析和定量的比较, 验证了新方法的有效性。
高速数据传输一直是合成孔径雷达系统设计的一个重点和难点。针对Xilinx 的Virtex2ⅡPRO 系列FPGA 内嵌的Rocket IO 收发器模块, 设计了一块应用于SAR 雷达通信系统中的高速串行I/O 电路板。该板充分利用了芯片中集成的Rocket IO 收发器模块, 采用BREFCLK 差分输入参考时钟, 8B/10B 编码, 预加重处理技术等, 实现了多个通道的高速互连。通过实际系统验证了这种传输的可靠性。实验结果表明: 采用Rocket IO 模块进行高速串行传输设计, 可极大简化片上逻辑电路和片外PCB 板图的设计。
Prihodko 和Goward (1997) 在假设气温与浓密植被冠层温度近似的基础上, 利用空间分辨率为1 km NOAA 影像13×13 像素窗口的植被指数和LST 的线性外推求得NDVI= 0. 86 时LST, 作为中间像素气温的估计值, 这种方法假设了两个前提, 即13×13 像元窗口的植被指数和LST 呈负线性相关; 高植被覆盖条件下的LST 与气温相等。
根据Parton 和Logan (1981) 提出的气温时间尺度转换模型将297 个气象观测站获得的最高和最低气温资料计算MODIS Terra 卫星过境时刻的气温, 利用MODIS 每天陆地表面温度(LST ) 产品、16 d 合成植被指数产品, 探讨气温、植被指数和LST 之间的关系, 对Prihodko & Gow ard 法的两个前提进行调研。结果表明: ①在晚上,LST 与植被指数之间相关性很小; 方差分析的结果表明晚上LST 与晚上气温差异不显著, 因此晚上的气温基本可以由LST 代替; ②在白天, 在地形平坦的平原地区, 植被覆盖度范围较大的情况下,LST 与植被指数呈负相关关系, 但是在地形复杂的青藏高原地区和植被覆盖度范围较小(如在沙漠地区) 的情况下, 植被指数与LST 的关系很不明确; ③在白天,LST 与气温的关系随着植被生长状况差异而不同, 在稀疏植被覆盖条件下,LST 大于气温;当植被指数> 0. 7 时, 获得的LST 与气温差异不显著, 这与前人研究成果一致。根据结果②和③, 我们认为Prihodok & Goward 模型应用于区域尺度上计算白天气温存在一定局限性, 特别是应用于我国地形复杂的青藏高原地区和植被稀少的西北荒漠地区。
遥感技术在旱情监测中得到了广泛应用。针对常用的温度植被旱情指数法, 利用NOAA/AVHRR 数据, 分析了大范围旱情监测中下垫面因纬度、地形等因素造成的空间物候差异, 指出了旱情指数分带计算的必要性。通过分纬度计算, 提高了温度植被旱情指数法中旱边与湿边拟合方程的准确度, 与整体计算方法相比, 温度植被旱情指数与各层土壤相对湿度实测值的相关性均得到明显改善, 提高了大范围旱情遥感监测的准确性。
归一化差值植被指数NDVI是植被遥感中应用最为广泛的指数之一, 但它受土壤背景等因素的干扰比较强烈。结合实测的土壤数据以及公式推导、PROSAIL 模型模拟等方法分析了这种影响。首先, 假定与土壤线性混合且叶片呈水平分布的植被冠层, 根据土壤与植被分别在红光、近红外波段处的反射率值、植被覆盖度等参数, 利用公式推导了土壤背景对不同覆盖度下冠层NDVI的影响。其次, 利用PROSAIL冠层光谱模拟模型, 模拟分析了土壤背景对不同LAI下冠层NDVI的影响。分析的结果表明:LAI 越小, 土壤背景的影响越大; 暗土壤背景下的冠层NDVI值大于亮土壤背景下冠层的NDVI值; 并且,暗土壤条件下,NDVI值对土壤亮度的变化更敏感,而亮土壤下,NDVI值则对LAI或覆盖度的变化更敏感。最后利用实测的不同土壤背景下的冬小麦冠层光谱数据, 验证了公式推导和模型模拟的结果。
根据冬小麦发育期的同步性、土壤类型、灌溉条件等多项因子, 参考河北省土地利用现状资料和生态功能区划成果, 将河北省冬小麦种植区域划分为五大区。利用多时相MODIS 遥感数据和冬小麦地面GPS 定位调查信息, 充分考虑冬小麦的生长发育特征和下垫面的植被生长特征来剔除小麦生长季节的非麦区信息。在测算冬小麦种植面积、解决混合像元问题时, 改进了“麦土比”的概念,提出了“像元麦土比”的新方法, 将遥感知识、农学知识和地学知识进行有机结合, 形成一套计算机自动提取冬小麦种植信息系统。利用该系统提取了河北省2004～2005 年度冬小麦播种信息, 遥感测算的全省总面积误差为3. 2% , 综合考虑各个地市的偏差情况, 9 个地市面积平均绝对误差为9. 6%。
由于建筑物的材质不同、高楼阴影等使居民地的自动提取成为遥感技术的一个难点, 而且, 在干旱、半干旱区, 泥质房顶的居民地与泥质荒漠有异物同谱现象使居民地信息提取更加困难。准确了解防护林草的变化信息对维护沙漠铁路、公路的正常运行, 保护绿洲都有重要的意义, 而防护林草与荒漠草原因为有相同的荒漠植被类型而波谱相似, 所以在干旱、半干旱地区土地利用/ 覆盖的遥感影像分类, 普遍受到同物异谱和异物同谱现象的影响和制约, 使传统基于光谱特征的分类方法精度低。仔细分析了研究区典型地物的光谱特征和同物异谱与异物同谱现象, 并结合实地考察建立了分类体系。基于知识对监督分类的结果做后处理, 准确地提取了居民地和防护林草类型, 并对分类结果进行了精度评估。结果表明: 与传统的基于光谱特征的分类方法相比, 基于多特征的遥感影像分类精度明显提高。
探讨应用高分辨率遥感影像提取城市地区绿地信息。利用自相关函数计算30 个绿地样区, 结果表明在影像位移2 像元时, 自相关系数还能达到0. 95, 从而确定纹理窗口大小为53 5。纹理值计算是在全色影像灰度共生矩阵的基础上, 方向取45°、135°、225°、315°4 个方向的平均值, 计算5 个纹理参数:Mean、variance、homogeneity、contrast、secondmomen t。对全色影像和5 个纹理影像进行多分辨率分割, 对分割所形成的目标根据绿地5 个纹理特征设定阈值, 提取出绿地信息, 通过精度评定正确率达92. 8%。结果表明所采取的方法在高分辨率遥感影像的城市绿地信息的提取上具有很好的应用性。
摘要: 为探索新的数据源, 研究了IRS-P6卫星在土地利用动态遥感监测项目中的应用潜力并进行分析, 就IRS-P6 影像在最大成图比例、最小响应图斑面积、地类可解度、地类解译精度等方面进行试验, 通过试验并根据土地利用动态遥感监测项目的技术要求可知, IRS-P6 卫星影像可以用来制作1∶2. 5 万、1∶5 万等中等比例尺的图件, 更新或者辅助更新1∶2. 5 万、1∶5 万的土地利用现状图, 在土地利用动态遥感监测中有一定的应用潜力。
卫星遥感技术应用在高压输电选线中, 具有常规方法无法比拟的优势。在西北—华北500 KV高压直流输电线路工程的宁—蒙—陕段的选线研究中, 通过对多时相遥感数据处理, 获取了研究区内的地质、地貌等相关信息, 并分析了沿线沙地的动态演化及分布规律。研究结果表明, 区域沙丘属于半固定沙丘, 移动速度缓慢, 全区的沙化地总体表现为负增长。尤其是基于地形图等高线要素获取数字高程模型(DEM ) , 对研究区进行三维虚拟地理景观可视化模拟, 并利用相应的遥感图像进行叠加复合, 获取真实三维地表景观, 提高可视化效果。在此基础上通过综合分析区内地形、地貌、工程地质、岩性构造、地理条件及居民地分布等相关因素, 提出了两套选线方案作对比分析, 为高压输电线选线方案的最终确立提供了科学依据。
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