最新刊期
      2014 年 第 18 卷 1 期

        综述

      • 刘晶,柳钦火,李静,马红章,杨乐,杜鹤娟
        2014, 18(1): 1-26. DOI: 10.11834/jrs.20133045
        摘要：热红外遥感提供地表表层辐射信息为主,被动微波遥感可更好地提供植被和土壤背景垂直结构的辐射信息。结合热红外与被动微波遥感的优势协同反演植被和土壤组分温度是提高组分温度反演精度的一种思路。本文在对热红外辐射传输模型和微波辐射模型进行比较的基础上,构建均匀作物的统一场景,将统一场景的参数分为直接参数和间接参数。基于统一场景,修改微波辐射模型的场景结构及叶倾角分布,并增加组分温度参数以计算辐射亮温,最终构建热红外与微波辐射联合模拟模型（UEasmmes模型）。针对均匀玉米作物,利用UEasmmes模型进行联合模拟,分析了组分温度、组分发射率、叶面积指数LAI及叶倾角分布LAD对热红外与微波的方向性亮温DBT的敏感性响应差异。分析结果表明:协同热红外与被动微波遥感反演植被和土壤组分温度是可行的,但对于如何克服组分发射率、LAI及LAD对植被有效发射率的影响而导致的微波辐射亮温变化以及实现热红外表皮温度与微波等效温度之间的转化仍是需要深入研究和探讨的问题。  
        关键词：热红外辐射方向性;微波辐射方向性;UEasmmes模型;联合模拟   
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        发布时间：2021-06-10

        基础理论

      • 李喜佳,肖志强,王锦地,瞿瑛,靳华安
        2014, 18(1): 27-44. DOI: 10.11834/jrs.20133036
        摘要：遥感估算叶面积指数（LAI）时空动态变化对全球气候变化研究具有重要的意义,为了提高遥感估算时间序列叶面积指数的精度,需要耦合遥感观测数据与LAI动态过程模型。本文提出一种基于双集合卡尔曼滤波（Dual EnKF）的时间序列LAI反演方法,同时更新LAI估计值和LAI动态过程模型中的敏感性参数,得到LAI和动态过程模型敏感参数的最优估计值来优化动态过程模型。一方面使得动态过程模型可以更好地描述LAI随时间的变化过程,降低模型预测误差,从而提高LAI动态过程模型的预测能力;另一方面通过耦合动态过程模型和辐射传输模型,集成遥感观测数据与动态过程模型的预测值,进而得到优化的LAI估计值。为检验算法,分别选取作物、草地和林地等典型植被验证站点进行Dual EnKF LAI时间序列估算,并分别与MODIS LAI产品及其SG滤波曲线、集合卡尔曼滤波方法反演LAI、未优化的动态过程模型模拟LAI结果进行比较,并配以一些站点地面实测点数据作为参考。结果表明,采用Dual EnKF方法得到的LAI不但保持了时间上的连续性,而且通过改善动态过程模型的预测能力,即使在缺乏高质量遥感观测数据时,也能够获得符合LAI发展趋势的估算值,没有出现跳跃、波动现象,时间序列曲线较稳定,更符合植被LAI变化规律,表明基于Dual EnKF的时间序列LAI遥感估算方法是提取LAI时间廓线的一种有效途径。  
        关键词：叶面积指数（LAI）;数据同化;双集合卡尔曼滤波（Dual EnKF）;遥感反演   
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      • 胡顺石,张立福,佘晓君,童庆禧
        2014, 18(1): 45-60. DOI: 10.11834/jrs.20132343
        摘要：大气参数查找是遥感图像大气校正中一个重要的步骤。本文针对当前多数大气参数查找表普适性不强、查找表数据存储空间巨大、具体实施步骤不详细的问题,建立了一个通用化的多维大气参数查找表,其光谱分辨率为1 nm,并适用于多种遥感传感器。本文采用二进制文件方式存储查找表,并研究采用多维拉格朗日和多维反距离加权插值方法对输入参数进行插值。结果表明以二进制文件方式存储查找表,不但可以最大化地减少磁盘存储空间,还可以实现查找表数据快速随机读取;相对于多维反距离加权插值方法,多维拉格朗日插值方法的速度更快,精度更高,与MODTRAN4.0模型计算结果（真值）相比,它的误差仅为±1.0%左右。  
        关键词：查找表;多维插值;拉格朗日;反距离;大气校正;高光谱   
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      • 刘正军,梁静,张继贤
        2014, 18(1): 61-76. DOI: 10.11834/jrs.20132231
        摘要：机载LiDAR具有快速、直接获取地物3维坐标的能力,在电网高压输电线路安全巡检中具有较大的应用前景。论文针对机载LiDAR输电线智能巡检的需求,提出并实现了一种基于空间域分割的LiDAR点云数据输电线自动提取方法。该方法首先利用高程直方图统计法去除地面点,再次利用点云密度差异剔除杆塔,根据相邻线之间的距离差和相邻层的高程差进行单根输电线分离。最后,采用多项式模型在3维空间中重构每根输电线空间坐标。实验结果表明该方法能够快速自动地提取多个杆塔之间的多根输电线数据,具有一定的工程应用价值。  
        关键词：输电线提取;空间域分割;机载LiDAR;高程直方图;杆塔提取   
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      • 彭嫚,邸凯昌,刘召芹
        2014, 18(1): 77-89. DOI: 10.11834/jrs.20133089
        摘要：针对深空探测影像纹理贫乏导致的匹配不确定性问题,在传统马尔科夫匹配模型的基础上提出自适应马尔科夫随机场模型,将模型抽象为数据项和空间项的组合,通过自适应视差范围确定、自适应窗口匹配和自适应权重系数的有效结合,实现了深空探测影像的密集匹配。该模型在匹配过程中有效降低了视差搜索范围,在实现全局匹配的同时保留了视差不连续的区域特征。采用勇气号火星车影像与嫦娥影像进行实验,结果证明该方法提高了深空探测影像中纹理贫乏区域匹配的精度。  
        关键词：深空探测;密集匹配;马尔科夫场;自适应   
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        发布时间：2021-06-10

        技术方法

      • 冯霞,秦昆,崔卫红,陈一祥,李向辉
        2014, 18(1): 90-104. DOI: 10.11834/jrs.20133056
        摘要：在高分遥感影像中,同类地物目标形状具有多样性,单一尺度或单一形状模版不足以描述同类目标的形状。本文利用小波变换和Fourier描述子构建了一种目标形状的多尺度描述模型,并基于该模型给出了一种新的面向对象的高分遥感影像目标识别方法。从上到下,该模型采用尺度依次减小的小波近似系数对原始形状进行近似表示,并利用Fourier描述子对其进行定量描述。利用语义规则综合考虑多个尺度下的识别结果,得到最终识别结果,减小小尺度下分割目标破碎和大尺度下小目标无法识别造成的影响,提高识别精度。基于本文方法分别对高分遥感影像中的飞机和建筑物进行识别,对比实验表明,该方法具有较高识别精度。  
        关键词：小波变换;Fourier描述子;多尺度形状模型;高分辨率遥感影像;目标识别   
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      • 骆磊,王心源,郭华东,李超,吉玮
        2014, 18(1): 105-116. DOI: 10.11834/jrs.20132317
        摘要：基于嫦娥一号数字高程模型（DEM）数据,利用地形信息参数来描述月表撞击坑的边缘轮廓特征,采用Hough变换检测方法提取了月表撞击坑。将该方法应用于克拉维乌斯（Klavius）撞击坑的周围区域,在DEM数据500 m空间分辨率下,不考虑退化严重的撞击坑时,检测百分比D=90%,分支系数B=0.30,质量百分比Q=71%,在考虑退化严重的撞击坑时,D=71%,B=0.30,Q=58%;研究表明该算法对没有退化或轻微退化的撞击坑有很好检测效果。与基于影像数据月表撞击坑自动检测的研究进行比较,本文给出的算法具有更高的检测精度,同时虚假检测较少。证明该方法用于月表撞击坑的自动检测是可行的。  
        关键词：DEM;撞击坑自动检测;坡度;曲率;Hough变换;嫦娥一号   
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      • 黄华兵,程晓,宫鹏,CLINTON Nick
        2014, 18(1): 117-125. DOI: 10.11834/jrs.20133093
        摘要：南极数字高程模型DEMs（Digital Elevation Models）是研究极区大气环流模式,南极冰盖动态变化和南极科学考察非常重要的基础数据。目前,科学家已经发布了五种不同的南极数字表面高程模型。这些数据都是由卫星雷达高度计,激光雷达和部分地面实测数据等制作而成。尽管如此,由于海洋与冰盖交接的南极冰盖边缘区随时间的快速变化,有必要根据新的卫星数据及时更新南极冰盖表面高程数据。因此,我们利用雷达高度计数据（Envisat RA-2）和激光雷达数据（ICESat/GLAS）制作了最新的南极冰盖高程数据。为提高ICESat/GLAS数据的精度,本文采用了五种不同的质量控制指标对GLAS数据进行处理,滤除了8.36%的不合格数据。这五种质量控制指标分别针对卫星定位误差、大气前向散射、饱和度及云的影响。同时,对Envisat RA-2数据进行干湿对流层纠正、电离层纠正、固体潮汐纠正和极潮纠正。针对两种不同的测高数据,提出了一种基于Envisat RA-2和GLAS数据光斑脚印几何相交的高程相对纠正方法,即通过分析GLAS脚印点与Envisat RA-2数据中心点重叠的点对,建立这些相交点对的高度差（GLAS-RA-2）与表征地形起伏的粗糙度之间的相关关系,对具有稳定相关关系的点对进行Envisat RA-2数据的相对纠正。通过分析南极冰盖不同区域的测高点密度,确定最终DEM的分辨率为1000 m。考虑到南极普里兹湾和内陆地区的差异性,将南极冰盖分为16个区,利用半方差分析确定最佳插值模型和参数,采用克吕金插值方法生成了1000 m分辨率的南极冰盖高程数据。利用两种机载激光雷达数据和我国多次南极科考实测的GPS数据对新的南极DEM进行了验证。结果显示,新的DEM与实测数据的差值范围为3.21—27.84 m,其误差分布与坡度密切关系。与国际上发布的南极DEM数据相比,新的DEM在坡度较大地区和快速变化的冰盖边缘地区精度有较大改进。  
        关键词：南极冰盖;数字高程模型;激光雷达;雷达高度计;高度相对纠正   
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      • 郎文辉,常灿灿,杨学志,张杰,孟俊敏
        2014, 18(1): 126-138. DOI: 10.11834/jrs.20132305
        摘要：合成孔径雷达SAR（Synthetic Aperture Radar）图像的非平稳性是SAR海冰图像自动解释的主要障碍,入射角效应是导致海冰图像特征不稳定的主要因素之一。基于Radarsat-1 ScanSAR模式数据,本文提出了一种集成入射角效应校正步骤的分割算法。该方法综合考虑了入射角效应、斑点噪声等不确定因素,经由像素到区域再到大尺度区域这一途径,把区域聚类、类尺度上的入射角效应校正以及区域合并等操作组合起来,以有效提高分割算法对非平稳性的适应能力。针对巴芬湾和和波斯尼亚湾ScanSAR模式图像的实验表明,本文提出的方法可有效提高分割准确性。  
        关键词：合成孔径雷达;入射角效应;ScanSAR模式;分割;海冰   
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      • 李亮,龚龑,李雪,王凯
        2014, 18(1): 139-153. DOI: 10.11834/jrs.20133009
        摘要：基于像斑的变化向量分析法CVA（Change Vector Analysis）过分依赖像斑的灰度均值信息,而未能有效利用其灰度分布信息,这在高分辨率遥感影像变化检测中存在不足。本文提出了一种基于像斑直方图相似性测度的变化检测方法。利用G统计量构建不同时期像斑之间的相似性测度。假设所有像斑的相似性测度值符合混合高斯分布模型,通过期望最大化算法EM（Expectation Maximization）求解相关参数,最后采用基于最小错误率的贝叶斯判别规则获取最终的变化结果。实验表明,本文提出的上述方法能够有效提高变化检测的精度。  
        关键词：像斑;变化向量分析;变化检测;G统计量;EM算法   
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        发布时间：2021-06-10
      • 付薇,陈焱磊,施楣梧,张旭东,肖红,宫鹏
        2014, 18(1): 154-179. DOI: 10.11834/jrs.20132323
        摘要：本文对2001年—2010年的MODIS光谱反射率数据进行时空聚类,得到2001年—2010年8天合成的色调信息,并初步分析了中国地表色调的时空分布格局及变化趋势,得出以下主要结论:（1）中国地表主色调主要由代表植被的绿色、裸土的褐色、裸土与植被混合的黄色、水体的蓝色以及冰雪的白色这5种颜色组成。分布在西北地区的褐色在一年中4个季节都为主色调。NDVI值较低的绿色光谱簇在春秋冬3个季节都为主色调,分布在南方的热带、亚热带针叶林以及灌木区。NDVI值较高的绿色光谱簇只在夏季一个季节为主色调,分布在长江中下游、华南、西南以及东北部分地区。永久白色主要分布在西藏、青海、四川等多年积雪地区。（2）黄淮海平原农业区色调在一年中呈现褐色—绿色—褐色—绿色—褐色的变化,与第一轮生长—间歇—第二轮生长物候历一致。长江中下游以及华南水稻播种和插秧时节有独特的光谱簇,呈现出植被与水体混合的特征。从华南地区、长江中下游地区到河北、陕西、甘肃、宁夏再到黑龙江,从南到北呈现出作物播种时间推迟、收割时间提早、生长期变短的现象。（3）甘肃北部、四川北部、山西北部、河北北部是年际主色调在绿色和黄色之间变化最为频繁的区域。这些年际主色调变化频繁区域也是中国绿度变化最显著的区域,也是在LUCC分类中易产生错误的地区。  
        关键词：中国;MODIS;光谱簇;主色调;时空特征   
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      • 雷连发,卢建平,朱磊,吴皓
        2014, 18(1): 180-191. DOI: 10.11834/jrs.20133013
        摘要：本文主要介绍了自主研发的多通道地基微波辐射计观测亮温和数据反演方法,并与探空观测值进行对比,分析了辐射计观测亮温、反演的温度和水汽廓线的精度。结果表明,该仪器亮温观测误差小且利用神经网络反演的大气温度及水汽等廓线参数准确可靠,具有实际应用价值。  
        关键词：微波辐射计;BP神经网络;MonoRTM模型;多通道;地基   
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      • 崔宾阁,张杰,马毅,任广波
        2014, 18(1): 192-205. DOI: 10.11834/jrs.20133067
        摘要：现有的端元提取算法大多是基于凸面单形体假设,对于非单一地物类型,利用这些端元进行丰度反演将会影响混合像元分解精度。本文提出一种利用高分辨率图像判断高光谱像元内是否为同一类型地物的方法。首先,利用图像分割程序对高分辨率图像进行分割,得到光谱均一的斑块矢量图,并叠加到高光谱图像上;然后,通过空间关系分析找出斑块内的高光谱像元,称其为准端元;最后,利用端元提取算法在这些准端元中进行端元提取。实验结果表明,该方法将端元提取结果的误差降低了20%左右。  
        关键词：端元提取;高分辨率;高光谱;分割;准端元   
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        遥感应用

      • 徐广珺,杨劲松,徐圆,潘玉方,陈小燕
        2014, 18(1): 206-214. DOI: 10.11834/jrs.20132260
        摘要：本文选取与海洋二号（HY-2）卫星高度计同步的Jason-1和Jason-2有效波高数据以及同步的浮标数据对HY-2卫星高度计观测的结果进行验证,结果表明HY-2观测的有效波高存在0.3—0.4 m的误差;通过HY-2数据和同步的浮标数据的拟合得到HY-2数据的校准关系式,并比较校准后的HY-2有效波高数据与Jason-1和Jason-2数据,表明校准后的HY-2数据能够更好地反映海面的真实状况。  
        关键词：海洋二号;卫星高度计;有效波高;数据校准   
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      • 张雷,石汉青,杜华栋,陈宪,杜海龙
        2014, 18(1): 215-230. DOI: 10.11834/jrs.20133040
        摘要：为更好地利用合成孔径雷达SAR图像本身的风条纹信息来反演高精度的海面风向,采用不同模式、不同极化方式的星载ASAR图像,基于抽样小波变换结合快速傅里叶变换的方法反演海面风向,同时将该方法反演的结果与传统的傅里叶变换法和改进的局部梯度法反演的结果进行了对比。结果表明,抽样小波变换应用于海面风向的反演是可行的,反演的风向精度优于传统的傅里叶变换法和改进的局部梯度法。ASAR不同模式、不同极化方式的数据反演结果存在着一定的差异。  
        关键词：合成孔径雷达SAR;海面风向;小波变换;小波分析   
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