最新刊期
      2014 年 第 18 卷 3 期

        陆表遥感数据产品的分析研究专栏

      • 张开,周红敏,王锦地,薛华柱
        2014, 18(3): 497-517. DOI: 10.11834/jrs.20143147
        摘要：提出一种通过融合高空间低时间分辨率、低空间高时间分辨率地表短波反照率,来估算高时空分辨率地表短波反照率的方法。首先,利用Landsat ETM+数据,通过窄波段到宽波段的转换得到一景或多景空间分辨率较高的ETM+蓝天空短波反照率;然后,在MODIS短波反照率产品基础上,以天空光比例因子为权重,得到空间分辨率较低的MODIS蓝天空短波反照率;最后,利用STARFM（Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model）模型融合ETM+短波反照率的空间变化信息和MODIS短波反照率的时间变化信息,得到高时空分辨率的地表短波反照率。针对STARFM模型在异质性区域估算精度降低的问题,通过以MODIS反照率影像各像元的端元（各地类）反照率取代MODIS像元反照率来提取时空变化等信息参与STARFM模型的融合过程,达到提高异质性区域估算精度的目的。结果显示,直接利用STARFM模型估算得到的高空间分辨率地表短波反照率处在合理的精度范围内（RMSE<0.02）,用改进后的STARFM模型估算得到的异质性区域短波反照率和真实ETM+短波反照率间的相关系数增大。  
        关键词：地表反照率;Landsat;MODIS;数据融合;高时空分辨率   
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        发布时间：2021-06-10
      • 孙晨曦,刘良云,关琳琳,焦全军,彭代亮
        2014, 18(3): 518-536. DOI: 10.11834/jrs.20143097
        摘要：本文研究了LAI产品真实性检验的指标和方法,建立了LAI产品真实性检验的流程,将遥感产品真实性检验误差分解为模型误差、数据定量化差异和尺度效应3个方面。以内蒙古锡林浩特草原为研究区,结合实测数据和Landsat TM数据建立NDVI-LAI模型,得到LAI验证参考"真值",据此"真值"按照本文的流程对MODIS LAI产品进行验证,分析了研究区MODIS LAI产品真实性检验的误差来源。研究表明,该研究区的MODIS LAI（MOD15A2）产品相对高估约25%。各个误差因素中,LAI遥感模型差异对于结果影响最大,MODIS LAI模型高估了该区域草地LAI（高估约44.2%）;数据定量差异的影响也比较大,MODIS地表反射率数据与Landsat TM地表反射率数据的差异造成了约16.2%的低估;尺度效应的影响较小,造成约3.1%的低估,其中NDVI-LAI模型的尺度效应带来2.4%的低估,NDVI数据的尺度效应造成约0.7%的低估。  
        关键词：叶面积指数（LAI）;MODIS LAI产品;真实性检验;尺度效应   
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      • 蔡国林,刘国祥,张奥丽,孙美玲
        2014, 18(3): 537-546. DOI: 10.11834/jrs.20143120
        摘要：为识别InSAR干涉图噪声的类型,从而更有效地进行干涉图处理,提出一种基于小波变换的干涉图噪声类型识别方法。该方法结合小波变换和对数变换算法,从能量和分布特征两个角度,对经小波变换后的InSAR干涉图小波系数的特点进行分析。首先研究低频子带小波系数在对数变换前后的能量分布特点,以此识别干涉图的噪声类型,然后在此基础上利用高频子带系数估计噪声的大小。分析结果显示,干涉图中的噪声为加性噪声,且干涉图高频系数呈高斯正态分布,其噪声大小可用尺度1上的HH子带系数估计。这些结果对在小波域内进行InSAR干涉图噪声的分析与处理具有一定指导意义。  
        关键词：INSAR干涉图;噪声;小波系数;能量   
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        发布时间：2021-06-10
      • 王立钊,郑学昌,孙林,刘强,刘素红
        2014, 18(3): 547-558. DOI: 10.11834/jrs.20143130
        摘要：Global LAnd Surface Satellite Products System（GLASS）反照率产品基于Angular Bin（AB）算法,仅使用单一观测角度的地表或大气层顶反射率数据就能较为准确地反演地表宽波段反照率,具有较高的时间分辨率,可以反映降雪、融雪、收割等状况下地表反照率的快速变化。遵循"一检两恰"的验证流程对这一反照率产品进行验证,首先使用FLUXNET站点验证数据对AB算法反演的Landsat Thematic Mapper（TM）高分辨地表反照率数据进行验证,再将TM高分辨反照率聚合到GLASS像元尺度对GLASS反照率产品进行验证。挑选FLUXNET的5个站点,筛选无云条件下的TM高分辨率影像,共获得103组有效验证数据。验证结果表明,GLASS反照率产品具有较高的精度,总体误差约为0.0163,可以满足大多数应用的精度需求。  
        关键词：反照率验证;GLASS;TM;尺度转换;FLUXNET   
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        发布时间：2021-06-10
      • 齐文栋,刘强,洪友堂
        2014, 18(3): 559-572. DOI: 10.11834/jrs.20133118
        摘要：地表反照率对于地表能量平衡和全球气候变化具有重要的影响。近年来,地表反照率产品已经取得了较为广泛的应用,但是仍存在时间分辨率低和数据缺失等问题。本文基于均匀站点观测数据与MODIS的MCD43B3产品验证了GLASS（Global LAnd Surface Satellite）地表反照率产品的3种算法及其对应的反照率产品:AB1（ABD01）、AB2（ABD03）和STF（ABD06）。并分析比较了GLASS反照率初级产品到最终产品的质量提升。结果表明:最终产品ABD06与地面观测数据符合最好,RMSE为0.050,R2为0.788;同时,ABD06与MCD43B3反照率产品一致性最好,RMSE优于0.03,R2达到0.9,且ABD06有效数据最多（ABD01为4290,ABD03为3296,ABD06为5507）,比较适合生产长时间序列的反照率产品。大量数据的统计结果还表明:3种GLASS产品80%以上的数据与地面观测数据的偏差均能满足气候模式对反照率的精度要求（0.02—0.05）。  
        关键词：地表反照率;MODIS;FLUXNET;时间序列;GLASS   
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        发布时间：2021-06-10
      • 向阳,肖志强,梁顺林,王锦地,宋金玲
        2014, 18(3): 573-596. DOI: 10.11834/jrs.20143117
        摘要：在国家高技术研究发展计划（863计划）重点项目的支持下,已利用MODIS和AVHRR地表反射率数据生成了1981年—2012年的GLASS（Global LAnd Surface Satellite）叶面积指数（LAI）产品。本文从两个方面对GLASS LAI产品的质量进行分析和评价:（1）与现有的全球LAI产品进行比较,分析GLASS LAI产品的时空变化特征;（2）利用LAI的地面测量数据,对GLASS LAI的精度进行评价。研究结果表明:GLASS LAI与CCRS LAI在高纬度和赤道附近区域的差异较大;相对而言,GLASS LAI与MODIS（主算法反演）和CYCLOPES LAI在空间分布上具有更好的一致性;GLASS和CYCLOPES LAI的时间序列曲线连续平滑,MODIS LAI在一些区域的植被生长季节存在剧烈的跳跃;与LAI的地面测量数据进行比较,GLASS LAI产品的R2为0.76,RMSE为0.51,结果明显优于MODIS和C YCLOPES LAI产品。  
        关键词：叶面积指数（LAI）;GLASS;验证;MODIS;长时间序列   
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        发布时间：2021-06-10

        综述

      • 段依妮,张立福,晏磊,吴太夏,刘跃生,童庆禧
        2014, 18(3): 597-617. DOI: 10.11834/jrs.20143204
        摘要：遥感影像相对辐射校正是一项基础的数据预处理工作,用于去除影像整体的辐射不均匀性、条带噪声、坏线等辐射问题,经过30多年的发展,已形成几十种不同的相对辐射校正方法和算法。面对种类众多的相对辐射校正方法,它们之间的区别和关联是什么,每种方法的特点是什么,如何选择合适的校正方法,是3个亟需解决的问题。围绕这3个问题,第一,本文以相对辐射校正系数获取的不同方式为原则,将现有的相对辐射校正方法分为3大类:定标法、统计法和综合法,使该分类体系能够反映各类校正方法的区别和关联。第二,在新的分类体系下,给出了定标法、统计法、综合法的数学模型表达,详细介绍了3类方法包含的每种具体的校正方法和算法,比较分析了每种方法的基本思想、原理和优缺点。第三,从影像辐射不均匀特征、影像几何特征、传感器定标、影像综合特征4个方面,对各种校正方法的适用性进行综合分析,给出了科学合理地选择相对辐射校正方法的建议,同时结合具体应用实例进行了实验验证。最后,分析了相对辐射校正研究的发展趋势和存在的问题,有效信息和噪声的计算机判定准则、相对辐射校正效果的评价体系、相对辐射校正对于后续的绝对辐射校正结果的影响是下一步需要深入研究的问题。  
        关键词：相对辐射校正;定标法;统计法;综合法;适用性分析   
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        技术方法

      • 吴一全,沈毅,陶飞翔
        2014, 18(3): 618-629. DOI: 10.11834/jrs.20143113
        摘要：SURF（Speed Up Robust Features）算法是对尺度不变特征变换SIFT（Scale Invariant Feature Transform）算法的一种改进,应用到遥感图像匹配领域中可以大大提高匹配速度,但是匹配精度略有下降。为此,本文提出一种基于无下采样Contourlet变换NSCT（Nonsubsampled Contourlet Transform）和SURF的遥感图像匹配算法。首先使用NSCT分别分解参考图像和待匹配图像,得到各自对应的低频分量;然后把这两幅低频分量图像作为SURF算法的输入图像进行预匹配,降低高频噪声对匹配结果的影响;最后利用预匹配结果求解变换模型的参数,并采用随机抽样一致RANSAC（Random Sample Consensus）算法剔除误匹配点对,解决了SURF算法存在的错误匹配问题。实验结果表明,与SIFT算法、SURF算法相比,本文算法具有更高的匹配精度和更快的匹配速度,且抗旋转、噪声、亮度变化能力更强。  
        关键词：遥感图像匹配;尺度不变特征变换;SURF算法;无下采样Contourlet变换（NSCT）   
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      • 袁修孝,韩宇韬,方毅
        2014, 18(3): 630-641. DOI: 10.11834/jrs.20143295
        摘要：针对航摄影像中存在高亮区域和大面积阴影等灰度剧烈变化区对匀光影像造成的灰度失真现象,本文对Mask匀光算法中的背景影像生成方法进行了改进,通过使用扩张吞噬算法明显改善了背景影像的质量。经对带有高亮度屋顶、高亮度水体和大面积阴影等特殊区域的航摄影像匀光实验表明,本文方法较现行Mask匀光方法具有更好的匀光效果,不但有效消除了特殊区域交界处影像的灰度失真现象,而且明显增强了暗区影像的纹理清晰度。  
        关键词：航摄影像;Mask匀光;扩张吞噬算法;背景影像;阴影   
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      • 周武,林明森,杨劲松,郑罡
        2014, 18(3): 642-656. DOI: 10.11834/jrs.20143212
        摘要：本文研究最冷目标地物替代法计算Jason-2微波辐射计JMR年度漂移。针对Jason-2卫星微波辐射计（JMR）,利用微波辐射计传输模型,建立JMR 3个通道的全球最低亮温观测值的理论计算模型,模拟其3通道全球地物观测最冷亮温;基于2008年—2012年Jason-2地球物理数据（GDR）产品中全球对地观测亮温序列和模型计算的最冷亮温,建立亮温序列的最小观测亮温统计模型,查找全球地物观测最冷亮温序列;根据地物年度变化特性,建立光谱分析模型,去除最冷亮温序列的年度谐波;去除年度谐波后,采用线性拟合的方法外推最冷亮温序列的理论最小值,并据此计算Jason-2微波辐射计仪器的年度漂移量。  
        关键词：地物替代法;辐射传输模型;谐波分析;仪器漂移;定标   
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        发布时间：2021-06-10
      • 陈峰,赵小锋,全元,柳林
        2014, 18(3): 657-672. DOI: 10.11834/jrs.20143167
        摘要：地表温度被认为是影响生态系统的关键因子之一,它与许多地表过程有关。目前,热红外卫星遥感技术是获取有关区域和全球尺度地表温度信息的一个有效、可行的手段。针对不同卫星上搭载的热红外传感器,许多学者开展了大量的研究,其中针对单波段热红外的特点（如Landsat TM/ETM+,CBERS和HJ-1B）提出了单通道（或单窗）算法。该类算法需要准确的地表比辐射率和大气参数（如大气水分含量）。这些参数在现实中又很难轻易获得,从而在一定程度上限制了现有算法的应用。针对HJ-1B高回访频率的特点,本文提出了利用多时相影像的时空信息来直接反演地表温度的Multi-Temporal and Spatial Information-Based Single Channel（MTSC）,以解决现有算法对地表比辐射率和大气参数的过度依赖性。实例分析结果显示,基于MTSC法由HJ-1B反演得到的地表温度结果与MODIS地表（陆表和海表）温度产品具有很好的空间一致性;HJ-1B的陆表温度结果总体上被高估了约1 K,而海表温度结果总体上被高估了0.5 K;同时,MTSC法得到的HJ-1B地表温度结果具有更好的细节和空间完整性。最后,通过分析和讨论指出了一些可能的完善途径,如相似像元的确定、修改优化求解中的目标函数、参数的自适应初始化等,以便提高MTSC法的反演精度和实用性。  
        关键词：光谱相似性;辐射传输方程;地表比辐射率;大气校正;MOD11   
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        发布时间：2021-06-10
      • 马红章,张临晶,孙林,柳钦火
        2014, 18(3): 673-685. DOI: 10.11834/jrs.20143077
        摘要：光学和微波协同遥感反演对于提高农田土壤水分遥感反演精度十分重要。本文采用SMEX02数据集,研究了L波段土壤发射率与地表土壤水分之间的关系,分析了地面植被覆盖对L波段土壤发射率与地表水分之关系的影响规律,推导了以L波段土壤发射率和归一化植被指数NDVI为自变量的土壤水分反演模型。研究表明:L波段土壤发射率与地表土壤水分之间的相关性随NDVI的增加而下降。验证结果表明,本文算法相对常规经验算法,土壤水分反演精度明显提高,H极化条件下,土壤水分的反演精度RMSE由0.0553提高到0.0407,相关系数R2由0.70提高到0.81;V极化条件下,反演精度RMSE由0.0452提高到0.0348,相关系数R2由0.79提高到0.86。  
        关键词：土壤水分;被动微波遥感;MEX02实验;协同反演   
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        发布时间：2021-06-10

        遥感应用

      • 平博,苏奋振,杜云艳,苏伟光
        2014, 18(3): 686-695. DOI: 10.11834/jrs.20143221
        摘要：本文基于引力模型,对北京一号对地观测小卫星数据渤海区域进行海洋锋面检测。针对北京一号小卫星数据的特点,选择红波段作为实验波段,并选择渤海湾南岸水色锋和辽东湾东岸辐射沙脊两个实验区域。算法首先对数据进行线性拉伸,波段运算等预处理,突出锋面信息,其中,拉伸区间由图像直方图确定,接着应用引力模型对预处理后的数据进行锋面检测。实验结果表明,本文算法能够对两个实验区域的锋面进行检测,得到的锋面信息连续、突出,证明了算法的有效性;针对北京一号对地观测小卫星数据,本文算法相比于传统锋面检测算法,能够得到更加连续的锋面信息,并能较好抑制近岸泥沙对锋面检测的干扰。  
        关键词：北京一号小卫星;引力模型;锋面提取;渤海   
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      • 顾春明,刘振波,葛云健
        2014, 18(3): 696-714. DOI: 10.11834/jrs.20143133
        摘要：基于MODIS二向反射分布函数（BRDF）模型参数产品数据,利用4-scale模型建立查找表,以中国东北大兴安岭加格达奇地区为研究区,反演森林背景反射率,并分析不同森林类型二向反射与背景反射率特性及其季节变化。研究结果表明:（1）研究区针叶林和混交林二向反射特征较为相似,夏季阔叶林在红光波段的二向反射率值均低于针叶林和混交林,而在近红外波段则相反;不同森林类型二向反射率均存在明显的季节变化,其中阔叶林二向反射率季节变化最为明显;（2）研究区夏季森林背景反射率在红光波段较低,均在0.1以下,近红外波段背景反射率普遍高于0.3,且空间差异较大;（3）不同森林类型的背景反射率季节变化趋势大致相同,但变化幅度存在差异:阔叶林的背景反射率值季节差异最大,尤其在近红外波段。  
        关键词：MODIS BRDF;东北森林;背景反射率;4-scale模型   
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      • 乔治,田光进
        2014, 18(3): 715-734. DOI: 10.11834/jrs.20143030
        摘要：城市热环境空间区划是采用分区管理的思路来缓解城市社会经济发展与热环境之间矛盾的技术基础。本文构建城市热环境区划模型的思路为:（1）将不同时相的MODIS地表温度数据产品进行正规化、分级,分析2008年北京城市热环境时空分布特征。（2）构建城市热环境影响因素评价体系,并通过空间主成分分析计算得到热环境影响主成分因子。（3）通过自组织映射神经网络,利用热环境影响主因子,进一步对热环境进行空间区划。结果表明,北京夜间较白天城市热岛分布层次感明显,夏季白天较其他季节高温区聚合程度高。区域下垫面组成要素直接影响热环境,北京城市热环境的主成分因子依次为植被覆盖、地形地貌、城市下垫面建设规模和人为热排放,并依此将北京划为7个热环境区域,根据各个分区热环境成因机制差异分别提出热环境改善和调控措施。  
        关键词：热环境;区划;空间主成分分析;人工神经网络;北京   
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      • 2014, 18(3): 735.
        摘要：<正>经研究决定"第十九届中国遥感大会"将于2014年9月20-23日在西安市召开。本届大会由中国遥感委员会主办,北京空间机电研究所、中国宇航学会空间遥感专业委员会、中国遥感应用协会光学遥感专业委员会共同承办。会议旨在交流近年来国内遥感领域在理论、技术与应用等方面的最新进展,展示遥感技术最新成果。大会同期将举行第八届中国青年遥感辩论会、遥感科技创新展、中国遥感影像艺术展、遥感科普文化周等活动。  
          
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        发布时间：2021-06-10
      • 2014, 18(3): 736.
        摘要：<正>针对全球叶面积指数（LAI）产品存在的数据缺失、不连续和不确定性较大等问题,北京师范大学全球变化数据处理与分析中心（http://www.bnudatacenter.com/）发布了1981年-2013年的全球GLASS LAI产品。该产品利用"多输入-多输出"的广义回归神经网络反演算法,将一年的MODIS或AVHRR地表反射率数据作为输入,一次性输出获得一年的LAI产品。GLASS LAI产品具有空间完整、时间序列平滑连续等特点,且精度优于MODIS和GEOV1等全球LAI产品,可以很好地反映全球植被的物候变换规律。基于该产品的部分研究成果请见本期"陆表遥感数据产品的分析研究"  
          
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        发布时间：2021-06-10
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