最新刊期
      2015 年 第 19 卷 3 期

        基础理论

      • 张虎,焦子锑,董亚冬,李佳悦,李小文
        2015, 19(3): 355-367. DOI: 10.11834/jrs.20154131
        摘要：地表反照率是影响地表能量收支平衡的决定性参数之一,精确反演地表反照率需要考虑地表各向异性反射特征。本文尝试以双向反射分布函数BRDF原型为地表各向异性反射的先验知识,通过单方向反射率反演地表反照率。首先根据地面实测及MODIS多角度反射率数据对反演方法进行分析和精度评价,然后借助MODIS BRDF产品统计出研究区的主导BRDF原型,并联合环境一号卫星（HJ-1）单方向反射率数据反演30 m地表反照率,最终将结果与地表实测数据进行比较。结果表明:BRDF原型对BRDF的变化进行了约束,且能够适用于几十米尺度的遥感数据反照率的反演;不同级别的各向异性反射特征的分布是不均一的,借助于主导BRDF原型能够使大部分样本的地表反照率满足精度要求;利用研究区MODIS BRDF产品统计得到的主导BRDF原型为先验知识,通过HJ-1数据反演得到的地表反照率与地表实测反照率有较高的一致性,而朗伯假定条件下的反照率高于实测结果。本文算法简单高效,可为产生全国范围的中高分辨卫星反照率产品提供有价值的算法参考。  
        关键词：HJ-1;MODIS;方向反射率;反照率;双向反射分布函数BRDF;AFX;BRDF原型   
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        发布时间：2021-06-10
      • 肖艳芳,周德民,宫辉力,赵文吉
        2015, 19(3): 368-374. DOI: 10.11834/jrs.20153330
        摘要：植被理化参数与许多有关植物物质能量交换的生态过程密切相关,定量分析植被反射光谱对理化参数的敏感性是遥感反演理化参数含量的前提。本文采用EFAST（Extended Fourier Amplitude Sensitivity Test）全局敏感性分析方法,利用PROSAIL辐射传输模型分析了冠层疏密程度对叶片生化组分含量、冠层结构以及土壤背景等多种参数敏感性的影响,并对植被理化参数反演所需先验知识的精度问题进行了初步探讨。研究表明:（1）对于较为稠密的冠层,可见光波段的冠层反射率主要受叶绿素含量的影响,近红外和中红外波段的冠层反射率主要受干物质量和含水量的影响;（2）对于稀疏的冠层,LAI是影响400—2500 nm波段范围内冠层反射率的最重要参数,土壤湿度次之,叶片生化参数对冠层反射率的敏感性较低;（3）在已知稀疏冠层LAI的情况下进一步确定土壤的干湿状态,可显著提高冠层反射率对叶绿素含量的敏感度,有助于稀疏冠层叶绿素含量的反演。  
        关键词：冠层;反射率;敏感性;PROSAIL;EFAST   
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        发布时间：2021-06-10
      • 王蕊,严卫,史顺文,陆文
        2015, 19(3): 375-390. DOI: 10.11834/jrs.20154111
        摘要：为衡量全极化微波辐射计各通道对不同环境参数的探测能力,在构建全极化微波辐射传输正演模型的基础上,采用敏感性分析的方法,在固定背景场条件下,对全极化微波辐射计不同频率、各极化通道亮温对海面风速、海面风向、海面温度、大气水汽含量和云中液态水含量等重要环境参数的敏感度进行了分析和量化计算,对正演模型仿真亮温、星载全极化微波辐射计Wind Sat实测亮温相对于真实背景场参数、NCEP分析场资料和TAO/TRITON浮标实测海面风场数据的敏感性进行了分析。分析结果验证了全极化微波辐射计对海面风场的观测能力,衡量了上述重要环境参数对星载全极化微波辐射计各通道的单独影响程度,为中国自主研制全极化微波辐射计时通道指标设计、环境参数反演通道选取及算法提供支持。  
        关键词：全极化微波辐射计;全极化;敏感性分析;敏感度;海面风场;海面温度   
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        发布时间：2021-06-10

        技术方法

      • 汪艳,谢东辉,王向玉,漆建波,张吴明,阎广建
        2015, 19(3): 391-399. DOI: 10.11834/jrs.20154087
        摘要：地面激光雷达Li DAR可以快速获取高精度、高密度的点云数据,在植被结构参数获取方面的应用越来越广泛。为了定量分析地面激光雷达点云数据获取单木结构参数的能力和精度,本文提出利用光线跟踪结合植被真实结构模拟地面3维激光扫描仪的单木点云数据（以RIEGL VZ-1000为例）,并结合间隙率模型反演单木叶面积指数LAI。在点云模拟过程中,充分考虑了脉冲特性,包括光斑大小、波束发射角以及回波探测强度。重点分析了光斑大小和最小探测强度对LAI反演的影响,并采用根河实测单木数据进行了验证。结果表明,光斑大小和最小探测强度的设定对于LAI反演结果存在很大影响,该结论对于提高地面激光雷达点云数据反演植被结构参数精度具有重要意义。  
        关键词：光线追踪;地面激光雷达;计算机模拟;间隙率模型;叶面积指数   
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      • 肖世忱,廖静娟,沈国状
        2015, 19(3): 400-408. DOI: 10.11834/jrs.20154117
        摘要：相干斑抑制是极化SAR数据预处理的关键步骤。双边滤波是一种空域和值域滤波相结合的优秀边缘保持滤波算法。针对双边滤波在抑制极化SAR数据相干斑的不足,该文将改进的交叉双边滤波引入到极化SAR数据降噪领域,加入散射机制测度来扩展原权重核,根据SPAN图像的局域变差系数自动调整空间方差系数,利用参考图像来度量灰度值和散射机制相似性。实验结果表明:本文方法较经典滤波算法有更强的噪声平滑能力和更好的细节信息保持能力,在保持原数据极化散射信息方面也表现出良好的性能,这为基于极化SAR数据的后续应用提供了支持。  
        关键词：极化SAR;交叉双边滤波;相干斑噪声;滤波   
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      • 张过,郑玉芝
        2015, 19(3): 409-430. DOI: 10.11834/jrs.20154097
        摘要：有理函数模型RF在卫星图像领域的主要应用是进行对象空间和图像空间的转换。Radarsat-2元数据中使用三阶有理函数模型和80个有理多项式模型参数RPCs（Rational Polynomial Coefficients）,为RF模型从光学图像领域的应用扩展到合成孔径雷达（SAR）图像领域提供了契机。本文对多种传感器、成像模式及不同处理级别SAR图像的RPC产品的制作和属性进行综述,主要研究高分辨率星载SAR卫星标准分级产品的制作流程。以中国广州作为实验区域,利用该地区不同级别的条带模式SM（Strip Map）Terra SAR-X和COSMO-Sky Med数据,对提出的分级和生产方案进行验证,结果表明,有理函数模型在SAR图像产品分级体系中具有可行性且效果良好。  
        关键词：有理多项式系数模型产品;有理函数模型;星载雷达;高分辨率   
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        发布时间：2021-06-10
      • 吴军,姚泽鑫,程门门
        2015, 19(3): 431-442. DOI: 10.11834/jrs.20154132
        摘要：针对倾斜航空摄影特点与匹配处理要求,提出了融合尺度不变特征转换SIFT与半全局匹配SGM的倾斜影像密集匹配方法,包括两个阶段:（1）引入局部二阶矩变换的SIFT倾斜影像稀疏匹配。利用与二阶矩特征值有关的Hessian-Gabor算子提取影像初始特征,通过窗口二阶矩变换及椭圆归一化处理去除特征邻域的仿射变化,使得改进SIFT的特征描述符仿射不变性大大增强,满足宽基线倾斜像对稳健匹配要求的同时并能获得较多的匹配特征作为后续SGM优化计算的路径约束条件;（2）路径受限优化下的SGM倾斜影像密集匹配。以倾斜影像SIFT成功匹配像素的互信息为约束,对SGM的动态规划路径进行分段纠正,减小错误匹配代价的传播并加速最优路径搜索过程;以匹配像素的离散视差信息为基础,基于TPS变换生成良好初始视差图,以提高SGM互信息计算的可靠性并提高计算效率;对理想水平像对下的摄影测量水平核线重排过程进行扩展,整体旋转摄影基线以消除分量BX,BY的影响并建立虚拟"水平"像空间辅助坐标系,从而利用相对定向参数生成沿扫描线方向的"水平"核线影像以满足SGM应用要求。倾斜影像密集匹配试验结果证明了算法的有效性,可为后续摄影测量DSM自动生成或3维快速重建工作提供可靠、逐像素的密集匹配点。  
        关键词：密集匹配;倾斜摄影测量;SGM;SIFT   
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      • 王相海,周夏,方玲玲
        2015, 19(3): 443-450. DOI: 10.11834/jrs.20153267
        摘要：高光谱遥感影像除了包含普通2维影像所具有的空间信息还包含了1维光谱信息,传统的针对2维影像的分割方法不能很好地应用于高光谱遥感影像。为此,本文提出一种能够同时处理多波段影像的高光谱遥感影像矢量C-V模型分割方法。首先选出高光谱遥感影像中目标与背景对比度较大的波段,并通过计算波段相关系数,去除其中的冗余信息形成新的波段组合,进而根据所确定的波段组合构建高光谱遥感影像矢量矩阵;在此基础上,构造基于该矢量矩阵的矢量C-V分割模型。模型中通过引入基于梯度的边缘引导函数,在保留传统C-V模型基于区域信息进行影像分割的基础上,利用影像的边缘细节信息,增强了模型在异质区域和复杂背景情况下对目标边缘的捕捉能力,提高了对高光谱遥感影像的分割精度和速度。最后利用HYPERION数据进行仿真实验,并将实验结果和传统C-V模型和相关方法进行了对比,结果表明,本文方法能够在短时间内有效地分割高光谱遥感影像,与传统方法相比,具有分割精度更高运算速度更快的特点。  
        关键词：高光谱遥感;影像分割;矢量C-V模型;边缘引导函数   
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        发布时间：2021-06-10
      • 宋挺,段峥,刘军志,石浚哲,严飞,盛世杰,黄君,吴蔚
        2015, 19(3): 451-464. DOI: 10.11834/jrs.20154180
        摘要：随着卫星遥感技术的发展,利用遥感反演地表温度的方法不断出现,如劈窗法、双角度法和单通道算法等。Landsat系列卫星的遥感数据是地表温度反演的重要数据之一。本文选择无锡周边区域为研究区,利用Landsat 8卫星遥感数据,对两种劈窗算法（Juan C.Jiménez-Muoz劈窗算法和Offer Rozenstein劈窗算法）和两种单窗算法（Juan C.Jiménez-Muoz单通道算法和覃志豪单窗算法）的地表温度反演精度进行了对比和敏感性分析。采用太湖16个浮标站的实测数据来验证了4种算法的反演精度。结果表明:两种劈窗算法的精度较高且较为接近,误差为0.7 K左右;覃志豪单窗算法和Juan C.Jiménez-Muoz单通道算法精度较低,误差分别为1.3 K和1.4 K左右。Juan C.Jiménez-Muoz劈窗算法对参数的敏感性最低,Juan C.Jiménez-Muoz单通道算法次之,覃志豪单窗算法和Offer Rozenstein劈窗算法敏感性相对最高。其中Juan C.Jiménez-Muoz单通道算法只适用于一定的水汽含量范围,有一定的局限性。  
        关键词：陆地表面温度;Landsat 8;劈窗算法;单窗算法;热红外   
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        发布时间：2021-06-10

        遥感应用

      • 冯呈呈,赵虹
        2015, 19(3): 465-475. DOI: 10.11834/jrs.20154056
        摘要：中国风云3号B星（FY-3B）上的微波成像仪MWRI通过5个频率（10.65 GHz,18.7 GHz,23.8 GHz,36.5 GHz和89.0 GHz）的双极化通道对地球表面进行监测。研究表明,MWRI资料的低频波段数据中存在着无线电频率干扰（RFI）现象,这些污染信号对遥感数据和反演产品质量产生极大的影响。本文尝试使用多通道回归方法和双主成分分析（DPCA）方法识别MWRI的10.65 GHz水平通道亮温海洋区域中的RFI信号。结果表明,双主成分分析法可以有效地识别出海洋上的RFI信号。微波成像仪10.65 GHz水平通道亮温数据中的RFI信号主要分布在地中海等欧洲附近海域,也存在于美国、日本、澳大利亚等近岸地区。  
        关键词：微波遥感;微波成像仪MWRI;无线电频率干扰RFI;双主成分分析DPCA   
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        发布时间：2021-06-10
      • 乔治,田光进
        2015, 19(3): 476-484. DOI: 10.11834/jrs.20154165
        摘要：利用2001年—2012年MODIS分裂窗算法反演得到的1 km分辨率地表温度产品分析了北京城市热岛效应。首先计算北京2001年—2012年地表温度年平均值,其次利用半径法确定热岛足迹并计算热岛容量。结论如下:（1）热岛足迹及热岛容量昼夜差异明显,2012年白天热岛足迹是夜间的1.5倍,这是由于城市下垫面热特性差异及人为活动的综合影响。（2）2001年—2012年北京城市高温区在空间上向南北扩展,热岛足迹和热岛容量呈阶段性增长。2010年白天热岛足迹最大,半径为28 km,面积是2001年的2.4倍。当热岛足迹相同时,城市绿地和水体功能区的分布和布局方式等因素能够影响热岛容量。城市建设用地和农村居民点对城市热环境贡献率明显高于其他土地利用类型。当建设用地面积比例超过50%时,区域会产生显著的热岛现象。（3）根据北京热岛足迹及容量时空动态变化特征,提出改善城市热岛的措施。  
        关键词：MODIS;热岛足迹;热岛容量;半径法;北京   
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        发布时间：2021-06-10
      • 梁守真,陈劲松,吴炳方,陈工
        2015, 19(3): 485-494. DOI: 10.11834/jrs.20153337
        摘要：橡胶林的无序和不合理种植引发了一系列的生态问题,快速监测橡胶林空间分布及动态变化,对橡胶的合理种植、区域生态环境保护以及有关部门的规划决策有重要的指导意义。以MODIS归一化植被指数NDVI时间序列数据和多时相的Landsat TM数据为基础分析橡胶林的季相和光谱特征,确定橡胶识别的关键时期和特征参数,构建面向对象的决策树分类模型,开展橡胶信息提取研究。结果表明,多时相的遥感数据可反映橡胶的季相特征,以TM数据为基础计算得到的陆表水分指数LSWI和归一化植被指数NDVI可作为橡胶识别的光谱特征参数,橡胶休眠期是利用遥感方法进行橡胶提取的最佳时期。相比于单时相数据,利用包含橡胶关键物候期的多时相遥感数据能得到更高的橡胶林提取精度。  
        关键词：橡胶;多时相影像;决策树;面向对象;陆表水分指数LSWI;归一化植被指数NDVI   
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        发布时间：2021-06-10

        气溶胶遥感观测专栏

      • 李正强,李东辉,李凯涛,许华,陈兴峰,陈澄,谢一凇,李莉,李雷,李伟,吕阳,伽丽丽,张莹,顾行发
        2015, 19(3): 495-519. DOI: 10.11834/jrs.20154129
        摘要：太阳辐射和大气气溶胶的地基遥感观测在气候变化、大气环境和对地观测等领域有重要意义。结合多波长偏振测量技术在气溶胶观测中的应用,本文介绍了在中国典型区域建立的太阳—天空辐射计观测网SONET（Sunsky radiometer Oberservation NETwork）。主要内容包括:（1）多波长偏振太阳—天空辐射计的参数、基本原理和功能,以及据此建立的中国区域太阳—天空辐射计观测网及其站点的基本情况;（2）太阳直射、太阳主平面和平纬圈几何条件下,太阳—天空辐射和偏振的观测模式及其测量参数;（3）针对气溶胶、水汽等大气成分观测发展的太阳直射辐射、天空光辐亮度、线偏振度等观测量的定标和数据处理方法,并给出在晴朗和灰霾等天气下的SONET观测结果示例;（4）基于在SONET典型站点连续的较长期遥感观测,初步建立了城市、乡村和灰霾情况下的整层大气气溶胶参数模型。在扩展多波长偏振测量的基础上,SONET还发展了自动观测、快速数据处理、定期标定和维护等观测网运行关键技术,可为典型大气气溶胶模型构建、卫星气溶胶产品反演和验证、大气环境遥感监测等应用提供支撑。  
        关键词：太阳—天空辐射计观测网;偏振观测;大气气溶胶;辐射和偏振定标;SONET   
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        发布时间：2021-06-10
      • 孙强,范学花,李艳伟
        2015, 19(3): 520-529. DOI: 10.11834/jrs.20153296
        摘要：利用Cloud-Aerosol Li DAR with Orthogonal Polarization（CALIOP）正交极化云—气溶胶激光雷达资料、Aerosol Robotic Network（AERONET）气溶胶观测资料、地面常规气象观测资料和Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory（HYSPLIT）模式分析了2013年1月份华北地区的3次中重度灰霾天气过程,着重对灰霾天气过程中大气气溶胶的衰减后向散射系数、退偏比和色比等光学参数的垂直分布进行了研究。结果表明,2013年1月份华北地区灰霾天气发生时,低层大气（2 km）以下污染最严重,存在大量的气溶胶粒子。1月29日重度灰霾时气溶胶的后向散射系数增大至0.0045 km-1·sr-1,退偏比大于20%,0—8 km高度范围内的色比值大于100%的比例约为36.3%;气溶胶光学厚度从0.2增大至2.1,Angstrom指数由1.4降至0.9,表明气溶胶光学厚度增加的同时,大气中混合的粗粒子气溶胶比重增加。HYSPLIT后向轨迹模拟结果显示:500 m、1000 m和1500 m 3个高度的气流均途经蒙古国、中国内蒙古自治区、西北地区,最后影响华北地区,表明这次灰霾污染事件除受本地排放的气溶胶粒子影响,还受到源于蒙古国、内蒙古、中国西北部地区远程输送的沙尘影响。  
        关键词：灰霾;气溶胶;CALIOP;衰减后向散射系数;垂直分布;光学特性   
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        发布时间：2021-06-10
      • 王中挺,辛金元,贾松林,厉青,陈良富,赵少华
        2015, 19(3): 530-538. DOI: 10.11834/jrs.20154110
        摘要：针对高分一号卫星（GF-1）的16 m宽覆盖相机数据,探讨了暗目标法的应用。首先,利用地面观测的植被光谱数据,结合模拟计算,发现利用红蓝波段线性关系能更好地去除地表影响,而利用反演的气溶胶光学厚度AOD进行大气校正能很好地去除伪暗目标;然后,以天津地区和北京地区为试验区进行了反演试验。结果表明,利用本算法能较好地观测气溶胶分布,与地面观测结果均有较好的相关性（R>0.8）,但反演结果整体偏高,可能是云像元的影响。误差分析表明,整景图像采用统一的观测天顶角会带来较大误差,最大误差为0.3;绝对辐射定标精度在3%以下,反演精度能控制在10%,城市型气溶胶会对反演带来较大误差。  
        关键词：高分一号GF-1;遥感;暗目标;气溶胶   
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