最新刊期
      2013 年 第 17 卷 5 期

        综述

      • 姜高珍,韩冰,高应波,杨崇俊
        2013, 17(5): 1033-1048. DOI: 10.11834/jrs.20132296
        摘要：Landsat系列卫星数据凭借其长期连续、全球覆盖、适中的时间空间分辨率和科学的数据存档与分发策略等优势,逐渐成为地表特征和地球系统科学研究中最有效的遥感数据之一,并广泛应用于生态环境、农林地矿、能源资源、教育科研和政府管理等领域。而第8代陆地卫星——陆地卫星数据连续任务卫星（LDCM）于2013年2月发射升空,该卫星携带了运行性陆地成像仪（OLI）和热红外传感器（TIRS）两种传感器。与Landsat 7/ETM+相比,OLI/TIRS在波段设置、辐射分辨性能和扫描方式上都得到很大改进,其中OLI共包括9个波段,新增海岸带（coastal）监测和卷云（cirrus）识别波段,TIRS则设置了两个热红外波段。如果LDCM能够成功升空运行,它将继续承担起长期连续对地观测的使命。  
        关键词：Landsat;ETM+;LDCM/Landsat 8;OLI;TIRS   
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        发布时间：2021-06-10

        基础理论

      • 殷晓斌,王振占
        2013, 17(5): 1049-1059. DOI: 10.11834/jrs.20132258
        摘要：利用欧洲空间局发布的土壤湿度和盐度卫星最新版本V5.04及V5.05的2010年5月至2012年4月的L1C级亮温数据,分析了其2维视场中存在的亮温偏差和年际变化。亮温偏差在视场中的分布不均匀并随季节变化。其年际变化超过1 K。太阳及其尾迹在视场中的位置随季节变化并对该卫星测量的亮温产生影响,是亮温偏差年际变化的主要来源。另外,太阳高度角的季节性变化会使该卫星天线的物理温度产生季节性变化,并通过天线模型使其测量亮温产生季节性偏差。  
        关键词：亮温偏差;季节变化;海表面;天线温度;太阳修正   
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      • 孙晓芳,岳天祥,王情
        2013, 17(5): 1060-1076. DOI: 10.11834/jrs.20132160
        摘要：草地生物量的大区域精确估算对全球变化研究和草地资源的合理利用具有重要作用。为提高草地生物量的空间模拟精度,发展了草地地上生物量的高精度曲面建模方法 HASM-GB（High Accuracy Surface Modeling for Grassland Biomass）,基于内蒙古草地地上生物量野外调查资料和同时期的遥感影像数据,采用HASM-GB方法对内蒙古自治区草原地上生物量空间分布进行了模拟。通过野外实测数据采用修正的Jackknifing方法对HASM-GB方法模拟结果进行了验证,结果表明模拟结果与实测数据之间具有较低的均方根误差（28.03 g/m2）和较好的相关性,相关系数为0.62。将HASM-GB方法与遥感生物量回归模型、普通克里金和回归克里金3种方法进行了精度对比,结果表明与其他3种方法相比,HASM-GB方法的模拟结果具有相对较低的平均误差、平均绝对误差、均方根误差和与测定值较高的相关系数。通过对地上生物量空间分布格局模拟结果的分析可知,由于植被指数—生物量回归模型属于非空间方法,其模拟精度很大程度上取决于主、辅变量间的相关性水平,易受植被指数数据误差的影响。普通克里金不能考虑辅助变量的作用。HASM-GB方法能够充分考虑生物量采样点和辅助变量的空间变异信息和邻域样本的空间结构特征从而提高模拟精度,其对草地地上生物量的曲面模拟能力高于回归克里金。结果表明HASM-GB可以作为模拟草地地上生物量空间分布相对有效的方法。  
        关键词：高精度曲面建模;草地地上生物量;空间格局;遥感;均一化植被指数   
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        发布时间：2021-06-10
      • 韩阳,赵云升,王野乔
        2013, 17(5): 1077-1086. DOI: 10.11834/jrs.20132252
        摘要：水分含量是影响土壤偏振光谱特征的重要参数之一,研究土壤不同水分含量的偏振光谱特征在土壤偏振遥感波段的选择和图像解释上具有重要意义,为应用偏振遥感信息进行土壤调查及理化性质的分析提供依据。本文通过在350—2500 nm波段范围内对不同水分含量的土壤进行偏振光谱测试与分析,研究土壤偏振光谱数据与水分含量之间的关系,建模并检验其精度,对影响土壤偏振光谱特征的各个因素设计科学的正交实验,研究含水量、偏振角度、探测角和方位角等各个因素及其交互作用对土壤偏振光谱特征的影响。结果表明,含水量与偏振角度的交互作用和含水量本身对土壤偏振光谱的影响最大,显著性最强,其次是探测角与含水量的交互作用的影响,而偏振角对土壤偏振光谱有一定的影响,其他因素对土壤光谱偏振反射的影响不大。  
        关键词：偏振;光谱;土壤含水量;模型;交互作用   
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        发布时间：2021-06-10

        技术方法

      • 王涛,张艳,张永生,潘申林
        2013, 17(5): 1087-1102. DOI: 10.11834/jrs.20132277
        摘要：本文对高分辨率遥感卫星传感器严格成像模型进行了深入研究。分析了星载线阵CCD传感器严格成像模型的一般建立方法与过程,针对SPOT 5 HRS/HRG、ALOS PRISM、资源三号TLC等典型的高分辨率遥感卫星传感器特点,分别给出了3种改化的严格成像模型;设计了基于光束法区域网平差的模型验证方法。利用登封遥感实验场区域的3种卫星影像及相关辅助数据,对严格成像模型的正确性进行了验证。结果表明3种改化模型可有效实现卫星影像的平差定位。  
        关键词：星载线阵CCD传感器;严格成像模型;光束法区域网平差;资源三号卫星   
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      • 熊金鑫,张永军,郑茂腾,叶沅鑫
        2013, 17(5): 1103-1117. DOI: 10.11834/jrs.20132246
        摘要：针对国产卫星数据特点及长条带影像匹配困难问题,提出了一种基于全球SRTM数据的影像匹配方法。本文探讨了长条带影像物理分块机制,并引入LBP/C算子实现了兴趣点的筛选。在全球SRTM数据的辅助下,采用投影轨迹法,建立了近似核线方程。沿核线方向,进行局部畸变改正,进而消除匹配窗口的几何变形与辐射差异,利用金字塔匹配策略,逐层进行相关匹配。最后,在原始层引入MPGC（Multi-photo Geometrically Constrained Matching）算法与RANSAC（Random Sample Consensus）算法,进行精化匹配,并剔除误匹配点。文中综合运用了小面元几何纠正法与基于控制网的匹配生长算法,从而提高了匹配点的精度与均匀性。本文方法可在并行环境下全自动实现不同分辨率、不同视角、不同时相的多轨道长条带影像匹配,获得高精度的同名点观测值。以天绘一号与资源三号卫星影像作为试验数据,与现有匹配算法进行对比结果表明该算法具有较好的鲁棒性,能够达到较高的匹配精度。  
        关键词：长条带;SRTM;影像匹配;天绘一号;资源三号   
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        发布时间：2021-06-10
      • 沈占锋,SHENG Yongwei,骆剑承,夏列钢
        2013, 17(5): 1118-1130. DOI: 10.11834/jrs.20132245
        摘要：在进行北美阿拉斯加地区多期影像湖泊变化分析过程中,由于该区域长期被冰雪及湖泊覆盖,几乎没有较明显的地面标志点可作为影像配准控制点,给影像的配准工作带来困难。在分析长时相区域湖泊形状变化的基础上,认为湖泊中最稳定的点为湖泊的中心点,该点位置随湖泊面积的变化不大,可以作为影像配准的控制点。与多边形质心相比,多边形的最大内圆圆心始终位于多边形的内部,且以该点为圆心的内圆半径最大（对应的内圆即为最大内圆）,其计算方法可以应用矢量多边形的Voronoi图来求得。本文在分析简单多边形Voronoi图性质及其计算方法的基础上,提出了一种面向复杂多边形的最大内圆圆心点查找方法,给出了其算法实现流程与算法的复杂度分析。通过北美阿拉斯加地区湖泊最大内圆圆心查找的测试实例,表明本文提出的方法能够较好地计算出各种复杂矢量多边形的最大内圆圆心点,并达到较高的计算效率,且以多边形最大内圆圆心点作为配准点实现的影像间配准效果也较好。  
        关键词：Voronoi图;最大内圆圆心;复杂多边形;阿拉斯加   
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      • 李军,秦其明,陈超,赵越,解超
        2013, 17(5): 1131-1145. DOI: 10.11834/jrs.20132166
        摘要：缓冲区分析是地理信息系统空间分析的一种重要方法,但应用现有的缓冲区分析方法处理海量数据的时间效率和空间效率非常低。针对存在的问题,本文定义了缓冲区的一种近似表达方式——方程式缓冲区,它以数学方程模拟缓冲区的边界。使用方程式缓冲区代替传统的缓冲区能使缓冲区分析从一个包含复杂几何运算的过程转变成包含简单代数运算的过程,从而提高计算效率。论文阐述了方程式缓冲区的定义、图形、使用方法和性能。最后将方程式缓冲区应用于中国高速公路实时路况采集的数据筛选过程中,实验结果表明方程式缓冲区在海量地理数据分析中的有效性。  
        关键词：缓冲区分析;缓冲区表达;数据筛选;方程式缓冲区;海量地理数据   
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        发布时间：2021-06-10
      • 陈卓,马洪超,张良
        2013, 17(5): 1146-1157. DOI: 10.11834/jrs.20131213
        摘要：由于缺乏有效并具有针对性的方法以及传统遥感影像的2维局限性,城市立交桥点的识别与轮廓提取存在较大困难。本文基于机载LiDAR点云数据提出一种城市立交桥的提取方法。首先,通过基于局部平面约束的剖面点分割方法,利用多方向扫描线建立改进的剖面邻域点云组织结构,从而提取出立交桥种子点。然后,利用Alphashape算法定位立交桥轮廓,并获取立交桥初始点。最后,利用区域增长的方法提取出完整结构,同时获取立交桥轮廓。实验结果表明,从提取结果上获取的立交桥长度、宽度以及形态等指标与人工量测结果相近,具有较高的准确度。  
        关键词：立交桥;LiDAR;扫描线剖面邻域结构;Alpha-shape算法   
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        发布时间：2021-06-10
      • 范德芹,朱文泉,潘耀忠,姜楠
        2013, 17(5): 1158-1174. DOI: 10.11834/jrs.20132274
        摘要：归一化差值植被指数NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）时序数据已被广泛应用于植被变化监测、植被物候识别和土地覆盖分类等领域,但受观测条件限制,NDVI原始数据中包含大量噪声,在实际应用时需对其进行检测并去除。目前常用的NDVI数据去噪重建方法主要包括阈值检测法、滤波拟合法及曲线拟合法3类。各方法在应用时均需根据不同的土地覆盖类型或特定的研究区域设置一定数量的经验参数,对噪声的定义缺乏客观标准;此外,这3类方法都没有进行专门的噪声检测,在进行NDVI数据重建时只是根据经验进行噪声判断。本文提出了一种基于狄克松（Dixon）检验法、适用于对小样本进行检测的数理统计噪声检测方法,该方法首先对同一像元、同一时段、不同年份的NDVI时序数据进行统计分析,然后再结合质量评估数据的分析结果,最终给出NDVI是否异常的判断。运用狄克松检验法对噪声进行检测,然后结合已有的两种数据重建方法——变权重滤波法和SavitzkyGolay方法,基于2001年—2010年250 m分辨率的MODIS NDVI时序数据,对覆盖中国55种植被类型共520个测试样点及洞庭湖测试区域进行了NDVI时序数据重建实验,结果表明,狄克松检验法降低了对先验知识的依赖程度,应用该方法对NDVI时序数据中的噪声进行检测预处理后,可以有效提高变权重和Savitzky-Golay方法的数据重建质量。  
        关键词：NDVI;噪声;狄克松检验;数据重建   
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        发布时间：2021-06-10
      • 杨博,王密
        2013, 17(5): 1175-1190. DOI: 10.11834/jrs.20132265
        摘要：为提高资源一号02C卫星全色影像几何精度,首先从其严格几何成像模型出发,对成像过程中的几何误差来源及其特性进行分析,在此基础上构建资源一号02C卫星全色相机的在轨几何定标模型;然后,将待定标参数分为内外定标参数,采用分步迭代策略进行解算;最后,基于本文的定标模型及解算方法,利用嵩山定标场提供的高精度参考数据对其进行了在轨几何定标实验。实验结果表明,本文的定标模型及解算方法合理有效,能显著提高资源一号02C卫星全色影像的无控定位精度和有控定位精度;同时,内定标精度优于0.3个像元。  
        关键词：资源一号02C卫星全色相机;严格几何成像模型;在轨几何定标;外定标参数;内定标参数;定位精度   
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        发布时间：2021-06-10
      • 程熙,沈占锋,骆剑承,周亚男,张新
        2013, 17(5): 1191-1205. DOI: 10.11834/jrs.20132251
        摘要：提出"全域—局部"遥感信息分布提取模型,通过计算和整合影像局部范围内的空间和光谱特征来优化全域上光谱混淆较大像元的提取精度。模型分为两个主要计算步骤:"全域"前分类与"局部"后分类;"全域"前分类将仅划分出满足一定精度阈值标准的像元,而"局部"后分类则在此部分分类结果基础上,进一步发掘和计算已分类像元所蕴含的信息来辅助对全域未分类像元的提取。在不透水面专题提取过程中,采用支持向量机SVM作为前分类器,通过控制精度阈值所对应的分类后验概率产生部分分类结果;采用调节最小距离分类器作为后分类器,根据一定的权重整合像元局部范围内的空间与光谱信息,代替了传统的全域光谱信息来优化分类。实验采用TM5影像以及所对应的NLCD（National Land Cover Data）标准不透水面产品作为测试集,"全域-局部"模型对应单一SVM模型的提取精度由80.31%提高为82.73%,局部后分类器精度较单一SVM模型由54.27%提高到59.94%。实验证明该模型具有较明显的精度提升且能够较好地解决不透水面与裸土混淆的问题,并得到空间形态上更为完善的不透水面提取结果。  
        关键词：全域—局部;不透水面;遥感;分步提取   
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      • 于龙龙,赖涛,赵拥军,陈建宏
        2013, 17(5): 1206-1222. DOI: 10.11834/jrs.20132229
        摘要：通信系统的不可靠性会造成SAR卫星下发数据出现误码或丢失,从而导致几何参数的解译、计算出现较大的误差或者缺失,限制了SAR数据成像处理及后续利用。针对该问题,提出一种基于回波数据的成像参数联合估计方法。首先通过回波数据进行多普勒中心频率估计和多普勒调频斜率估计;然后,根据SAR多普勒参数特性,建立多普勒参数与几何参数之间的超定方程组,并利用多普勒参数估计值求解方程组反演几何参数;最后,利用多普勒参数估计值和几何参数估计值完成SAR数据成像处理。实验结果表明,本文方法可以获得可靠的多普勒参数估计值和几何参数估计值,从而有效地解决像参数欠缺情况下的星载SAR成像处理问题。  
        关键词：星载SAR成像;多普勒中心频率估计;多普勒调频斜率估计;超定方程组;成像几何参数反演   
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        发布时间：2021-06-10

        遥感应用

      • 杨璐,王振会,詹奕哲,张治国
        2013, 17(5): 1223-1234. DOI: 10.11834/jrs.20132262
        摘要：利用大气红外辐射传输模式,结合FY-2E静止卫星红外窗区光谱响应函数,模拟计算了标准大气环境下0—5 km各高度层气溶胶消光系数增量为50%和30%两种情况下对FY-2E红外1通道亮温增量的贡献。定量分析了春季气溶胶消光系数对亮温增量的影响以及主要影响高度。结合FY-2E红外1通道灵敏度,提出了可用于红外通道晴空沙尘气溶胶微弱示踪信号移动追踪的"时间差分法"。理论模拟计算和实例分析表明,在一定条件下,"时间差分法"追踪红外通道晴空沙尘气溶胶微弱示踪信号的移动,可以获得传统云导风所无法得到的干旱半干旱沙尘爆发区的风场信息,且反演得到的风场与美国国家环境预报中心NCEP再分析资料850 hPa风场有着很好的一致性。  
        关键词：辐射传输;时间差分法;晴空导风;FY-2E;气溶胶   
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      • 武卫玲,陈良富,陶金花,闫欢欢
        2013, 17(5): 1235-1245. DOI: 10.11834/jrs.20132243
        摘要：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。  
        关键词：燃煤电厂;SO2;NO2;气溶胶光学厚度AOD;空气质量   
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      • 杨辰,沈润平,郁达威,刘荣高,陈镜明
        2013, 17(5): 1246-1263. DOI: 10.11834/jrs.20132308
        摘要：作为陆地生态系统的主体,森林的碳循环与碳蓄积对研究陆地生态系统起着重要作用,但目前森林扰动资料的缺乏在很大程度上影响着森林碳通量的估算精度。利用1986年—2011年共14期的Landsat TM/ETM+影像,以江西武宁县为例,使用遥感指数时间序列轨迹分析方法,研究了适用于中国南方森林的扰动监测技术,该技术不仅可以识别森林的扰动变化,同时还可以监测植被的恢复信息。精度分析表明该方法得出的扰动产品的Kappa系数达到0.80,总体精度达到89.7%,表明该方法对武宁县森林扰动具有较好的监测能力。森林扰动特征分析表明武宁县森林在20世纪90年代受扰动最为剧烈,并且扰动主要发生在低海拔地区。  
        关键词：森林扰动;Landsat数据;时间序列   
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      • 杨俊涛,蒋玲梅,吴凤敏,孙瑞静
        2013, 17(5): 1264-1280. DOI: 10.11834/jrs.20132217
        摘要：利用MTSAT-2静止气象卫星数据开展了中国区域的雪盖监测研究,结合MODIS雪盖产品及站点雪深观测数据对判识结果进行对比分析和验证。首先,根据MTSAT-2静止气象卫星数据特点,进行角度效应校正及多时相数据合成,以减少云对图像的影响;其次,根据多个雪盖判识因子建立中国区域雪盖判识算法;最后,对比分析2011年1月份MTSAT-2和MODIS雪盖判识结果,并使用站点观测数据进行精度验证。研究表明:（1）MTSAT-2雪盖判识受云影响比例约30%,MODIS雪盖产品受云影响比例约60%,MTSAT-2去云效果明显。（2）无云情况下,MTSAT-2雪盖判识和MODIS雪盖产品判识精度均高于92%;有云覆盖时,MTSAT-2判识精度约65%,优于MODIS雪盖产品35%的判识精度。（3）MTSAT-2静止气象卫星在保持高积雪判识精度的前提下,可以更有效减少云对雪盖判识影响,实时获取更多地表真实信息。该研究对中国区域雪盖信息准确监测、气候变化研究以及防灾减灾等具有重要意义。  
        关键词：MTSAT-2;静止气象卫星;雪盖   
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        发布时间：2021-06-10
      • 郎文辉,磨玲,杨学志,张杰,孟俊敏
        2013, 17(5): 1281-1294. DOI: 10.11834/jrs.20132291
        摘要：针对宽观测带SAR图像,在对入射角效应量化研究的基础上,提出了一种入射角效应按类校正方法。利用分水岭分割和区域标记技术实现地物取样,基于结合线性回归估计的余弦朗伯定律,实现对地物后向散射值的按类辐射校正。针对Envisat ASAR C波段HH极化数据的实验结果表明,入射角效应对雷达后向散射有明显的影响,含水量越高的地物类型,入射角效应越明显。利用本文方法进行入射角效应校正的效果优于绝对定标和一阶余弦校正的效果。  
        关键词：入射角效应;分水岭;量化研究;余弦朗伯定律;线性回归   
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        发布时间：2021-06-10
      • 王怀清,李三妹
        2013, 17(5): 1295-1310. DOI: 10.11834/jrs.20132125
        摘要：日照百分率是地球辐射研究、太阳能资源评估等工作中使用的一个重要指标量。为探讨FY-2C静止气象卫星资料估算日照百分率的可能性,以江西省为例,采用了FY-2C静止气象卫星2007年整年白天逐小时云检测资料和同期江西省87个国家气象站逐小时日照时数资料,建立了北京时间8:00—17:00逐时多元线性回归和权重系数两种估算模型,估算得到了覆盖江西省范围的5 km空间分辨率的逐时日照百分率格点资料。另外,用反距离加权（IDW）和克里金法（Kriging）模型对全省8:00—17:00逐时的日照百分率进行5 km分辨率空间插值,以进行多种方法对比分析。将各模型的估算结果与未参与模型构建的17站实测资料进行对比分析后发现,基于FY-2C云检测资料的两种估算模型的平均绝对误差（MAE）和相对误差均比IDW和Kriging的小50%以上,且其均方根误差（RMSIE）均明显小于后两者,误差离散性亦更小。基于FY-2C云检测资料的日照百分率的两个估算模型中多元回归模型的平均绝对误差（MAE）为3.40%,平均相对误差为8.62%,略小于权重系数模型的3.47%和8.75%,两者的均方根误差（RMSIE）则相差无几,误差空间分布也较为一致;各时次两种模型的估算值多大于实测值,仅17:00的估算结果小于实测值,8:00和17:00的MAE、RMSIE、相对误差均明显大于其他时次。对试验结果进行综合分析得出结论:基于FY-2C云检测资料的两种日照百分率估算模型均明显优于传统的IDW和Kriging方法;就2007年资料而言,多元回归模型优于权重系数模型。  
        关键词：FY-2C;云检测;日照百分率;估算   
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        发布时间：2021-06-10
      • 王园香,李贵才,戎志国,吴晓,曹冬杰
        2013, 17(5): 1311-1323. DOI: 10.11834/jrs.20132099
        摘要：卫星的射出长波辐射OLR（Outgoing Long-wave Radiation）数据具有不同程度的误差。为满足业务和科研工作的需要,对国产卫星FY-3 A/VIRR的OLR产品与其他同类卫星产品进行一致性和差异性分析是非常必要的。采用风云三号A星（FY-3A）扫描辐射计（VIRR）的OLR日平均产品作为被检验数据,美国大气海洋局NOAA18卫星上搭载的甚高分辨率扫描辐射计（AVHRR）OLR日平均产品作为检验源数据,使用相关系数、平均偏差、均方根误差、相对误差等检验方法,对两种产品进行一致性和差异性分析。结果表明,两种OLR资料大部分相关系数较大,平均偏差、均方根误差和相对误差较小,个别资料相关系数较小,平均偏差、均方根误差和相对误差较大。如2010年4月23日、7月13日和10月13日,相关系数、平均偏差、均方根误差、相对误差分别为（0.63,7 Wm-2,31 Wm-2,0.12）、（0.5,-5 Wm-2,45 Wm-2,0.125）和（0.3,-200 Wm-2,225 Wm-2,0.85）。这些偏差主要发生在高山和海洋地区,并且暖季相对冷季偏差较大,可能是由于高山、海洋地区和暖季较强的对流活动造成两种资料的对比结果存在一定的差异;此外,由于FY-3A为上午星,NOAA18为下午星,过境时间存在一定的差异,也给二者的对比结果带来一定的差异。  
        关键词：FY-3A/VIRR;NOAA18/AVHRR;射出长波辐射OLR;差异   
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        发布时间：2021-06-10
      • 2013, 17(5): 1324.
        摘要：<正>2013年7月2日至10日,北京大学成功主办了第十届"定量遥感"暑期研究生精品课程班。本届课程班先后邀请了多名国内外知名专家学者讲授定量遥感课程,其中包括童庆禧院士、郭华东院士、丁一汇院士、"千人计划"入选者李召良研究员与李军教授、科技部国家遥感中心总工程师李加洪研究  
          
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        发布时间：2021-06-10
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