最新刊期
      2017 年 第 21 卷 4 期
      • 于生全,黄伟,褚备,黄颖,张超,于波,张鹏,雷文平
        2017, 21(4): 493-499. DOI: 10.11834/jrs.20176255
        “浦江一号”轻小型相机设计及在轨测试
        摘要：相机分系统是“浦江一号”卫星的关键载荷之一。它在光学系统、指向摆镜以及电子学设计方面均坚持集成化、小型化的思想。整机结构紧凑，体积小，重量轻。相机光学系统选择三反离轴结构，与同轴系统相比，具有视场大、无遮拦、传函高等优点。通过光学设计合理布局，有效控制了光学系统尺寸；合理优化光学系统公差，降低了机械设计难度和装调难度；光学系统后截距对镜间距变化不敏感，在没有调焦机构时仍能满足清晰成像的要求。相机利用摆镜机构实现多目标快速指向，能在一个成像周期内对多个目标成像，反应时间短，成像效率高。摆镜指向机构采用电机+齿轮组的驱动方式；光电编码器与指向镜同轴安装，能够精确测量指向角度，对目标准确定位。在一个电子设备内集成视频成像、图像压缩及编码、遥控遥测、控温以及供配电等功能。对外采用标准的即插即用1553B接口以及小型高速Spacewire数传接口，实现了设备快速组装和测试。电路的集成化设计，减少了设备数量，进而减少了整个系统的体积、重量和功耗。卫星在轨运行以后，结合用户需求，优化在轨测试流程，卫星入轨1个月内完成了相机的全部测试和评估工作。迄今为止，相机运行正常，性能优越。该相机的研制成功及在轨稳定运行，为后续高性能轻小型相机的设计提供了有力的技术支撑。  
        关键词：离轴三反;摆镜机构;高集成度电子学;在轨测试   
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        发布时间：2021-06-07
      • 赵富强,王维和,邓小波,杨阳,彭永杰
        2017, 21(4): 500-508. DOI: 10.11834/jrs.20176324
        大气臭氧总量与吸收性气溶胶指数的关系
        摘要：吸收性气溶胶指数AAI (Absorbing Aerosol Index)是基于卫星观测的紫外后向散射辐射导出的参数，与大气中对紫外线有吸收作用的气溶胶(简称吸收性气溶胶)有关，能够定性反应吸收性气溶胶的存在与空间分布特征。由于臭氧在AAI反演波段对紫外线仍然存在弱吸收作用，因此AAI可能与大气臭氧总量有关，臭氧反演的误差也可能对AAI的反演精度造成影响。为了研究臭氧总量与AAI的关系，臭氧反演的精度对AAI反演的影响，利用辐射传输模型通过敏感性实验，来模拟吸收性气溶胶指数和臭氧总量之间的关系，臭氧反演误差对吸收气溶胶指数的反演的影响。采用沙漠气溶胶，不改变气溶胶的含量，通过改变中纬度夏季的臭氧总量来计算大气模型。对臭氧总量、气溶胶含量与AAI的内在关系，臭氧总量对AAI反演精度的影响进行了模拟，模拟结果表明，气溶胶指数与臭氧总量的改变存在正相关关系，而臭氧总量的反演误差对AAI指数的反演影响不大。基于风云三号气象卫星紫外臭氧总量探测仪(FY-3/TOU)的臭氧总量和吸收性气溶胶指数数据(2012年)，分析了青藏高原地区7月份臭氧总量与吸收性气溶胶指数空间分布特征的关系，与模拟结果一致。  
        关键词：臭氧总量;吸收性气溶胶指数;中分辨率大气辐射传输模式;风云三号气象卫星;紫外臭氧总量探测仪   
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      • 彭令,徐素宁,梅军军,苏凤环
        2017, 21(4): 509-518. DOI: 10.11834/jrs.20176176
        地震滑坡高分辨率遥感影像识别
        摘要：区域性地震滑坡信息获取目前主要通过遥感目视解译和计算机提取，存在主观性强、耗时费力、提取精度低等问题，导致难以满足灾后应急调查、灾情评估等方面的应用需求。采用资源三号、高分一号高分辨率遥感影像，以汶川震区为实验区，在地震滑坡灾害特征分析的基础上，通过多尺度最优分割方法构建多层次滑坡对象，融合光谱、纹理、几何等影像特征和地形特征信息建立多维滑坡识别规则集合，基于高分辨率影像认知模式与场景理解过程提出滑坡分层识别模型，从而实现地震滑坡空间分布及其滑源区、滑移区和堆积区的准确识别。实验区分析结果显示最低识别精度为81.89%，而滑坡的堆积区最容易被分辨，识别方法具有可推广性。研究成果可为灾后应急调查提供技术支撑，并促进国产高分辨率遥感卫星的地质灾害应用。  
        关键词：地震滑坡;滑坡识别;高分辨率遥感;国产卫星;汶川地震   
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      • 王娜,李强子,杜鑫,张源,赵龙才,王红岩
        2017, 21(4): 519-530. DOI: 10.11834/jrs.20176373
        单变量特征选择的苏北地区主要农作物遥感识别
        摘要：遥感识别多源特征综合和特征优选是提高遥感影像分类精度的关键技术。农作物遥感识别中，识别特征的相对单一和数量过多均会导致作物识别精度不理想。随机森林(random forests)采用分类与回归树(CART)算法来生成分类树，结合了bagging和随机选择特征变量的优点，是一种有效的分类方法。单变量特征选择(univariate feature selection)能够对每一个待分类的特征进行测试，衡量该特征和响应变量之间的关系，根据得分舍弃不好的特征，优选得到的特征用于分类。本文基于随机森林和单变量特征选择，利用多时相光谱信息、植被指数信息、纹理信息及波段差值信息，设计多组分类实验方案，对江苏省泗洪县的高分一号(GF-1)和环境一号(HJ-1A)影像进行分类研究，旨在选择最佳的分类方案对实验区主要农作物进行识别和提取。实验结果表明：(1)多源信息综合的农作物分类精度明显高于单一的原始光谱特征分类，说明不同类型特征的引入能改善分类效果；(2)基于单变量特征选择算法的优选特征分类效果最佳,总体精度97.07%，Kappa系数0.96，表明了特征优选在降低维度的同时，也保证了较高的分类精度。随机森林和单变量特征选择结合的方法可以提高遥感影像的分类精度，为农作物的识别和提取研究提供了有效的方法。  
        关键词：单变量特征选择;光谱特征;植被指数特征;纹理特征;波段差值特征   
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      • 芶盛,岳宗玉,邸凯昌,张霞
        2017, 21(4): 531-548. DOI: 10.11834/jrs.20176335
        火星表面含水矿物探测进展
        摘要：火星表面含水矿物类型识别和空间分布特征研究对圈定火星表面生命活动有利区域和探索可能存在的火星生命形式具有重要科学意义。本文总结了20世纪90年代以来火星表面含水矿物的探测进展，从火星轨道器光谱仪遥感探测、着陆器和巡视器就位探测两方面介绍了矿物探测使用的数据源，重点阐述了目前火星表面已经探测到的各类含水硅酸盐矿物、硫酸盐矿物、碳酸盐矿物、氯盐及高氯酸盐矿物等含水矿物的光谱特征、矿物具体类别及分布特征，分析了火星表面含水矿物定量反演的主要方法与地质意义。最后从比较行星学角度倡议开展地球和火星含水矿物形成环境和形成过程的类比研究。  
        关键词：火星表面;含水矿物;遥感探测;就位探测;定量反演;比较行星学   
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      • 吴一全,王志来
        2017, 21(4): 549-557. DOI: 10.11834/jrs.20176273
        混沌蜂群优化的NSST域多光谱与全色图像融合
        摘要：为有效融合多光谱图像的光谱信息和全色图像的空间细节信息，提出了一种基于混沌蜂群优化和改进脉冲耦合神经网络(PCNN)的非下采样Shearlet变换(NSST)域图像融合方法。首先对多光谱图像进行Intensity-Hue-Saturation(IHS)变换，全色图像的直方图按照多光谱图像亮度分量的直方图进行匹配；然后分别对多光谱图像的亮度分量和新全色图像进行NSST变换，对低频分量使用改进加权融合算法进行融合，以互信息作为适应度函数，利用混沌蜂群算法找到最优加权系数。对高频分量采用改进脉冲耦合神经网络(PCNN)方法进行融合，再经NSST逆变换和IHS逆变换得到融合图像。本文方法在主观视觉效果和信息熵、光谱扭曲度等客观定量评价指标上优于基于IHS变换、基于非下采样Contourlet变换(NSCT)和非负矩阵分解(NMF)、基于NSCT和PCNN等5种融合方法。本文方法在提升图像空间分辨率的同时，有效地保留了光谱信息。  
        关键词：图像融合;多光谱与全色图像;非下采样Shearlet变换;混沌蜂群优化;改进的脉冲耦合神经网络   
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      • 鞠冰,昌虓,谷德峰,段晓君,朱炬波,王正明
        2017, 21(4): 558-565. DOI: 10.11834/jrs.20176315
        质心误差对分布式InSAR基线确定的影响及消除
        摘要：高精度星间基线确定是分布式InSAR干涉测量中的关键技术。针对卫星在轨运行期间的质心与地面标校结果不一致问题，仿真分析了星体系x、y、z不同方向1 cm质心误差对InSAR星间基线确定的影响。结果表明：x、y方向的质心误差对基线解算影响很小；z方向的质心误差对基线解算影响显著，使得InSAR基线产品中含有明显的系统误差。提出了两种消除卫星质心误差影响的方法：一是在星载GNSS定轨过程中增加轨道径向的经验加速度予以补偿；二是增加星体系z方向的质心偏差估计。实验结果表明，经两种方法处理后得到的InSAR基线3维误差由8.8 mm分别降至0.13 mm和0.09 mm，98%以上的卫星质心误差影响被消除。  
        关键词：卫星质心误差;分布式InSAR;星间基线确定;星载GNSS;经验加速度   
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      • 马燕妮,明冬萍,杨海平
        2017, 21(4): 566-578. DOI: 10.11834/jrs.20176374
        面向对象影像多尺度分割最大异质性参数估计
        摘要：多尺度分割是遥感影像分析的关键步骤，影像分割过程中的尺度参数选择直接关系到面向对象影像分析的质量和精度。首先，总结了面向对象影像分析中尺度概念的内涵，分析遥感影像空间和属性两大基本特征，依据空间统计和光谱统计获得理论上最优的空间尺度分割参数、属性尺度分割参数。其次，运用了基于谱空间统计的高分辨率影像分割尺度估计方法，分析了分形网络演化多尺度分割与影像谱空间统计特征的关系，进而将基于谱空间统计的面向对象影像分析尺度参数应用于分形网络演化多尺度分割算法中，最后，对其参数的合理性进行验证。研究采用高空间分辨率IKONOS和SPOT 5影像数据，选择建筑实验区和农田实验区进行空间和光谱特征统计，以进一步估计分割中的最佳尺度参数。使用分形网络演化方法对图像进行分割，利用监督分类对本文提出的尺度估计方法进行验证，验证结果表明尺度估计方法可以一定程度上保证后续的面向对象影像分类的精度。不同于以往分割后评价的尺度选择方法会需要大量的运算量，本文方法不需要先验知识的参与，且在分割前就可以自适应地估计出相对较为合适的尺度参数，提高了面向对象信息提取的自动化程度。  
        关键词：面向对象影像分析;影像分割;尺度估计;尺度选择;空间统计;分形网络演化方法   
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      • 孙豆,邢世其,李永祯,代大海
        2017, 21(4): 579-587. DOI: 10.11834/jrs.20176207
        SAR稀疏成像模型参数自适应选择
        摘要：合成孔径雷达(SAR)稀疏成像模型中的参数选择对于SAR稀疏成像的性能有重要影响，也是当前SAR稀疏成像研究中的难点问题。已有参数选择方法普遍存在适用于个别模型或者运算量大的缺点。基于最大后验概率估计和贝叶斯推理，提出了一种无需额外先验信息的自适应参数选择方法，所有需要的参数都可从已知的数据中获取。通过推导得到模型参数与信号、噪声方差的关系，避免了对数据进行一系列的训练处理，因此极大地减小了计算量。仿真数据和实测数据处理表明，本文方法在实现了较为精确的参数优化选择的前提下，其计算量远低于贝叶斯信息论准则、L-曲线等已有参数选择方法。  
        关键词：稀疏成像;合成孔径雷达;参数选择;贝叶斯推理   
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      • 吴俊峰,姜志国,张浩鹏,蔡博文,罗鹏浩
        2017, 21(4): 588-603. DOI: 10.11834/jrs.20176121
        半监督条件随机场的高光谱遥感图像分类
        摘要：善于捕捉空间信息的条件随机场模型虽然已被应用于高光谱遥感图像分类，但条件随机场的性能受到了标注训练样本数量的制约。为解决上述问题，本文提出了一种半监督条件随机场模型用于高光谱遥感图像分类。在该模型中，首先，利用空间-光谱拉普拉斯支持向量机定义关联势函数，以利用未标注样本中包含的信息获取样本类别概率；然后，在交互势函数中嵌入未标注的空间邻域样本，以充分利用空间信息实现对样本类别概率的修正；最后，采用分布式学习策略和平均场完成半监督条件随机场的训练和推断。本文在两个公开的高光谱数据集(Indian Pines数据集，Pavia University数据集)上进行了实验。实验结果表明Kappa系数提升3.94%。  
        关键词：高光谱;遥感;分类;半监督;条件随机场   
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      • 张甜,廖和平,崔林林
        2017, 21(4): 604-613. DOI: 10.11834/jrs.20176312
        包络线去除的丘陵地区遥感影像阴影信息重建
        摘要：中国西南丘陵常态山和喀斯特山交错分布，遥感影像普遍存在山体阴影，分布零散且无规律，基于DEM的地形校正模型(C校正等)虽然算法成熟、易于操作，但在复杂地形区存在误差。引入基于相似像元包络线的阴影校正方法(CR校正)，按照阴影提取、包络线去除、相似像元寻找和阴影亮度重建的步骤，采用西南丘陵地区Landsat 8 OLI影像进行验证实验。结果表明：CR校正后，阴影区的视觉特征与邻近非阴影区趋于一致，阴影像元亮度有明显提升；校正后影像主要波段标准差减小，与非阴影区参考光谱的相对均方根误差在2.919%以内，最低仅为0.516%；自动分类精度从43.59%提高到61.57%，CR校正有效提高了有阴影的丘陵地区遥感影像质量。  
        关键词：阴影校正;包络线去除;信息增强;Landsat 8 OLI影像;西南丘陵   
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      • 张建龙,王斌
        2017, 21(4): 614-621. DOI: 10.11834/jrs.20176330
        DSSRM级联分割的SAR图像变化检测
        摘要：SRM(Statistical Region Merging)分割算法具有快速、稳定和抗噪强的优点，基于此，本文提出一种基于DSSRM(Dynamic Sorting Statistical Region Merging)级联分割的SAR图像变化检测方法。首先，针对SRM算法基于单特征静态排序导致的过分割问题，提出一种动态排序模式的DSSRM算法以减少差异图像分割错误，该算法建立基于合并区域的多特征马氏距离排序准则，在每次合并之后更新区域邻接矩阵并重新排序；然后，基于互信息最小化准则构造多通道差异数据集以提高算法对区域合并的约束能力；最后，提出一种级联分割变化检测框架，第1级利用SRM算法将差异图像映射到超像素空间，第2级采用DSSRM算法对超像素进行动态合并获得收敛的分割结果，第3级采用简化SRM方法进行三次合并获得最终的变化检测图。实验结果表明，该方法可以获得比SRM方法和目前流行方法更好的检测性能。  
        关键词：合成孔径雷达图像;变化检测;动态排序;统计区域合并   
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      • 赵云,廖静娟,沈国状,张学良
        2017, 21(4): 633-644. DOI: 10.11834/jrs.20176217
        卫星测高数据监测青海湖水位变化
        摘要：为了验证Cryosat-2/SIRAL数据监测湖泊水位的能力，提高其提取湖泊水位变化的精度，以青海湖为研究对象，利用主波峰重心偏移法、主波峰阈值法、主波峰5-β参数法、传统重心偏移法、传统阈值法和传统5-β参数法6种算法对Cryosat-2/SIRAL LRM 1级数据进行波形重跟踪，提取青海湖2010—2015年湖泊水位，对比不同算法获取水位的精度，并结合Envisat/RA-2 GDR数据，延长水位变化时间序列，获得青海湖2002年—2015年的水位变化信息。结果表明，主波峰5-β参数法提取湖泊水位的精度最好，均方根误差为0.093 m；对于GDR产品中LRM模式的3种数据，基于Refined OCOG算法的数据更适合湖泊水位的提取；青海湖2002年—2015年水位整体上涨，水位平均变化趋势为0.112 m/年，年内水位变化呈现明显的季节性。  
        关键词：卫星测高;Cryosat-2;Envisat/RA-2;重跟踪;水位;青海湖   
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      • 张奎,汪慧,宋瑞庆,盛耀彬
        2017, 21(4): 645-652. DOI: 10.11834/jrs.20175337
        摘要：相位萃取技术可最小化多基线InSAR处理中干涉像对的去相关噪声，已成为雷达干涉测量研究领域中热点技术之一。本文首先设计并实现了一套专门针对小数据集的基于相位萃取技术的多基线InSAR处理流程。整个流程分为两大模块。第一个模块为称为预处理模块，通过图像配准、地形相位移除等操作生成相位萃取技术所需的零基线SAR图像堆栈。第二个模块首先基于多视像元生成相干矩阵，并且在此基础上完成相位萃取操作。然后，利用小基线集技术的思想在萃取相位上分离出各相位稳定点上的形变情况。为了保证结果可靠性，在这一模块中还加入了大气相位预估与移除的步骤。最后，该流程被应用到了5景拍摄于太原地区的PALSAR图像上。实验结果表明，相位萃取技术在小数据集情况下仍然能够有效提升数据的相干性，这有利于多基线InSAR输出结果密度的提升。  
        关键词：相位萃取;多基线InSAR;小数据集;相干性;合成孔径雷达   
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