最新刊期
      2019 年 第 23 卷 第 1 期

        综述

      • 柳钦火,阎广建,焦子锑,肖青,闻建光,梁顺林,王锦地
        2019, 23(1): 1-10. DOI: 10.11834/jrs.20198077
        摘要：李小文长期致力于遥感基础研究，是植被几何光学遥感建模的先驱。他创建了Li－Strahler几何光学模型，论文入选“国际光学工程学会(SPIE)”里程碑系列文集。以李小文为首席科学家，带领国内外科学团队，在植被二向性反射建模、热红外遥感辐射方向性建模、遥感信息尺度效应、定量遥感综合实验与真实性检验方面做出了卓越成就。本文总结了李小文的主要学术思想，对定量遥感相关研究进展进行了总结和回顾，对遥感科学及相关领域具有重要的借鉴和参考意义。  
        关键词：几何光学建模;热红外辐射方向性;定量遥感反演;尺度效应;遥感综合试验   
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        发布时间：2021-06-07

        基础理论

      • 吴小丹,肖青,闻建光,游冬琴
        2019, 23(1): 11-23. DOI: 10.11834/jrs.20198057
        摘要：地表反照率直接决定了地表能够吸收到的太阳辐射能量，是研究气候变化、能量平衡的一个关键参数。遥感为大尺度、连续获取地表反照率提供了一种有效的观测手段。但遥感数据本身的精度限制和反演模型的不确定性，使基于卫星数据反演的反照率产品存在误差，而这种误差的存在又会影响产品的进一步应用。正确的认识这种误差有助于提高产品的应用精度，深化其应用的深度和广度。真实性检验就是正确认识卫星反照率产品准确性、稳定性的重要手段，它是卫星产品从生产到应用的桥梁。虽然目前已经开展了大量的真实性检验工作，但即使是针对同一种卫星产品，真实性检验的结果往往并不一致。其根本原因在于验证中所采用的参考值能不能够准确地代表卫星像元尺度的地面真值。地面观测和卫星产品像元之间巨大的尺度差异以及广泛分布的地表异质性，使地面观测并不能直接作为像元尺度真值与卫星产品进行简单的对比。因此真实性检验过程并不是直接的，而是需要经过一系列严格、独立的过程得到像元尺度真值后与产品在一定的空间和时间范围内进行对比。针对目前真实性检验结果准确性和可信度不高等问题，本文尝试从地面实测数据、尺度转换、验证方式、评价方法及验证中存在的问题等几个方面来论述反照率产品的真实性检验现状及挑战。  
        关键词：真实性检验;地表异质性;尺度;反照率   
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        发布时间：2021-06-07
      • 赵丽芳,沈占锋,李春明,郜丽静,郭明,孙源,彭嫚
        2019, 23(1): 24-36. DOI: 10.11834/jrs.20198236
        摘要：地表净辐射通量是陆—气相互作用水热交换过程中的一个重要物理参量，在全球变化背景下，定量研究地表净辐射通量的时空变化对气候变化研究具有重要意义。本文总结了目前定量研究地表净辐射通量的主要方法——观测、模拟和同化，分析了观测和模拟的优势和不足，提出利用数据同化方法可以弥补观测和模拟的不足，并比较分析了目前流行的同化算法的优缺点，利用不同的同化算法构建的同化系统可以同化不同来源的观测数据对模型进行校准，获取时空上连续一致的高精度地表净辐射的预报值。最后，探讨了同化多源遥感数据改进地表净辐射通量的研究中存在的问题、发展方向及其在全球变化研究中的意义。  
        关键词：地表净辐射通量;观测;模拟;数据同化;同化算法   
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        发布时间：2021-06-07
      • 章钊颖,王松寒,邱博,宋练,张永光
        2019, 23(1): 37-52. DOI: 10.11834/jrs.20197485
        日光诱导叶绿素荧光遥感反演及碳循环应用进展
        摘要：在植被遥感领域，遥感植被指数在过去30年极大地促进了从宏观尺度上来理解和认识地球生物圈，但是以“绿度”观测为主的植被指数仅表征植被“潜在光合作用”，而不能直接量化“实际光合作用”。植被叶绿素荧光在光合作用探测上具有优势，是“实际光合作用”的直接探测方法。日光诱导叶绿素荧光(SIF)遥感是近年快速发展起来的新型遥感技术，尤其是2011年实现全球尺度卫星反演以来，在反演算法、植被监测和碳循环应用等方面发展迅速，是近10年来植被遥感领域最具突破性的研究前沿。本文阐述了现阶段(2011年以来)SIF遥感反演及其在碳循环应用方面的进展。本文首先介绍了卫星SIF遥感的发展及其反演算法现状；然后重点剖析了其在陆地生态系统总初级生产力(GPP)估算、全球碳循环监测、物候和植被胁迫监测等方面的应用现状和特点；最后从卫星SIF反演算法优化、SIF-GPP关系机理、SIF多尺度综合观测和全球碳循环监测等方面对今后植被SIF遥感的发展前景进行了展望。  
        关键词：日光诱导叶绿素荧光;GPP模拟;碳循环监测;植被物候监测;植被胁迫监测   
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        发布时间：2021-06-07
      • 何丹丹,焦子锑,董亚冬,张小宁,丁安心,尹思阳,崔磊,常雅轩
        2019, 23(1): 53-61. DOI: 10.11834/jrs.20198007
        机载WIDAS数据的Landsat卫星反照率初步验证
        摘要：随着精细化监测的需求，中高空间分辨率的地表反照率产品逐渐成为气候模型的主要输入。目前，中高空间分辨率反照率产品的验证主要基于地表站点的通量塔观测数据，区域机载飞行数据的验证依然相对较少。因此，本文基于区域机载数据验证Landsat反照率产品。针对内蒙古自治区根河森林试验区所获取的机载红外广角双模式成像仪(WIDAS)多角度反射率数据，应用BRDF原型反演算法估算其反照率，分析了应用机载数据验证中高空间分辨率反照率产品的潜力。2016年内蒙古根河森林试验区机载WIDAS飞行多角度观测的可用多角度范围为25°，以前的研究表明BRDF原型反照率反演算法表现出对小观测角度的反照率反演结果的鲁棒性。因此，机载WIDAS反照率在一定程度可用于星载反照率的验证。首先，基于核驱动模型和各向异性平整指数(AFX)提取了试验区4种MODIS二向性反射分布函数(BRDF)原型；然后，将其作为先验知识应用到根河森林WIDAS机载数据的反照率反演中；最后，用WIDAS反照率和单个地面通量塔观测的反照率对Landsat卫星数据的反照率进行初步验证。验证结果表明Landsat反照率与WIDAS反照率结果较为一致，但略有低估，总体均方根误差(RMSE)约为0.02，偏差为0.0057。在多角度观测范围较小时，BRDF原型的反照率反演算法可为星载地表反照率的验证提供了一种有效的验证手段。  
        关键词：机载WIDAS;核驱动模型;AFX;BRDF原型;Landsat;地表反照率   
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        发布时间：2021-06-07
      • 全兴文,何彬彬,刘向茁,廖展芒,邱实,殷长明
        2019, 23(1): 62-77. DOI: 10.11834/jrs.20197422
        摘要：植被冠层可燃物含水率FMC(Fuel Moisture Content)是评估野火风险及估算火灾蔓延速率的重要指标。以中国西部6个典型研究区为例，基于辐射传输模型，利用Landsat 5 TM及Landsat 8 OLI遥感数据，开展草原、森林冠层FMC定量反演研究。为克服基于物理模型的病态反演问题、FMC自身的弱敏感性问题及西南森林多具复杂的双层冠层结构问题，研究中考虑了模型参数之间的相关特征，使用多波段遥感数据及耦合辐射传输模型等方法。反演结果显示，总体植被冠层FMC反演精度R2为0.64，RMSE为44.86%，其中草地冠层FMC的反演精度(R2=0.64，RMSE=47.57%)略低于森林冠层FMC的反演精度(R2=0.71，RMSE=30.82%)。为进一步论证该反演结果对野火风险评估的有效性，研究中选取并分析了2011年3月2日于云南大理白族自治州剑川县金华镇金和村森林火灾爆发前、爆发时及灾后该区域植被冠层FMC的变化特征。结果显示，火灾爆发时该地区植被冠层FMC明显低于火灾发生前后(约一月时间)植被冠层FMC，证明了本文FMC反演结果对野火风险评估的有效性。  
        关键词：植被冠层可燃物含水率;辐射传输模型;弱敏感性;双层冠层结构森林;中国西部;野火   
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        发布时间：2021-06-07

        技术方法

      • 余洁,刘利敏,李小娟,朱琳,谢东海,陈蜜
        2019, 23(1): 78-88. DOI: 10.11834/jrs.20197272
        摘要：根据干涉图信号和噪声时频分布差异的特点，提出一种改进的基于经验模态分解EEMD的InSAR干涉相位滤波方法。该方法首先利用可有效降低模态混叠的EEMD算法，对干涉图的实部及虚部分别进行2维经验模态分解，获得具有不同时间尺度的模态分量；然后根据信号和噪声分量的时间尺度分布特性的差异，采用适用于非线性信号分析的KECA算法对噪声识别、分离；最后利用去除噪声后的模态分量重构干涉图。为了证明本文方法的有效性，分别利用模拟数据及真实InSAR差分干涉相位进行滤波试验。对比本文EEMD-KECA滤波方法、Goldstein滤波、圆周期—中值滤波、EMD分解、EMD-PCA方法的滤波效果，采用相干斑指数、均方差指数、边缘保持指数进行定量评价。结果表明，与经典InSAR干涉图滤波方法相比，本文联合EEMD-KECA算法的滤波方法能有效滤除干涉图噪声，且在条纹边缘等细节信息的保持上也具有较大优势。  
        关键词：EEMD;模态混叠;KECA;噪声分离;INSAR干涉图;滤波   
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      • 李洪鹏,李国元,蔡志坚,吴冠豪
        2019, 23(1): 89-98. DOI: 10.11834/jrs.20197518
        摘要：全波形激光雷达的回波中携带了被测目标的距离与特征信息，为了获取这些信息，本文提出了一种回波分解方法。本方法将原始的全波形回波分解为几个独立的高斯脉冲，并得到其函数表达式，从而提取出被测目标的距离等信息。分解过程中，首先，采用可变阈值的经验模态分解滤波法(EMD-soft)对原始波形进行滤波和噪声水平评估；其次，采用一套应对多种波形组成的初始参数估计方法，获取后续拟合所需的初始参数；最后，采用LM(Levenberg-Marquardt)优化算法对回波进行拟合优化，从而获取全波形回波中包含的独立高斯脉冲及其函数表达式。仿真波形的分解实验表明，分解误差在0.1 ns量级，换算成距离误差为15 mm，通过实验室自制的全波形激光雷达实验系统获取的回波的分解实验表明，分解的距离误差小于0.1 m。对比另外两种高斯分解方法对于相同仿真与实验数据的分解结果可以看出，本方法在分解成功率与精度上都有较大的提高。回波分解后的独立高斯脉冲中，除距离外还含有被测目标的反射率、粗糙度、面型等丰富的信息，回波分解方法作为回波分析的基础，将在遥感、测绘等生产与科研领域中发挥非常重要的作用。  
        关键词：全波形激光雷达;回波分解;经验模态分解(EMD);LM(Levenberg–Marquardt)优化算法   
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      • 张云鹏,毕大平,周阳,张博,房明星
        2019, 23(1): 99-107. DOI: 10.11834/jrs.20197114
        摘要：作为多通道合成孔径雷达(SAR)的一种高效便捷的抗干扰方法，SAR多通道对消技术可有效抑制包括散射波干扰在内的多种干扰类型，于是提出采用方位向余弦调相散射波干扰方法来对抗SAR双通道对消的干扰抑制能力。该方法通过对传统散射波干扰慢时间域进行余弦调相，不仅实现了干扰信号的方位向扩展，更使得干扰信号到达各通道之间的相位关系发生严重改变。这种相位差变化会影响干扰对消过程中的自动相位搜索环节，扰乱对消时所需补偿相位的估计结果，进而严重破坏对消后的真实场景成像。以SAR双通道对消系统为例分析了该干扰方法的影响效果，理论分析与实验结果表明：余弦调相散射波干扰可使得补偿相位的估计结果在慢时间上近似正弦分布；在双通道对消成像中，该干扰使得真实场景在方位向上被重复搬移，造成严重的影像重叠，同时在方位向上伴随着密集的明暗条纹；干扰效果可通过设定余弦调制频率、调制指数等参数进行控制。  
        关键词：合成孔径雷达;双通道对消;散射波干扰;余弦调相;补偿相位;电子对抗   
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      • 周雨迪,刘东,徐沛拓,毛志华,陈鹏,刘志鹏,刘群,唐培钧,张与鹏,王雪霁,任佳炜,金时伟
        2019, 23(1): 108-115. DOI: 10.11834/jrs.20197535
        偏振激光雷达探测大气—水体光学参数廓线
        摘要：激光雷达在上层水体垂直廓线的遥感中展现出巨大优势。本文研制了一套高垂直分辨率的实时探测偏振激光雷达，提出了一种基于偏振激光雷达回波信号的反演算法，采用Fernald理论和多次散射原理反演非均匀大气—水体的衰减和退偏光学产品，以高效稳定地处理偏振激光雷达实验数据。展示了一个中国内陆水体激光雷达探测实例，观测到了两次气溶胶积聚现象和一次水体浑浊现象。对实验数据的分析表明，退偏比主要由前向多次散射和后向单次散射产生的退偏两部分组成。当多次散射强度较大时，退偏比的变化主要取决于多次前向散射退偏；反之，则主要依赖于单次后向散射退偏。  
        关键词：光学遥感;激光雷达;漫射衰减系数;偏振;多次散射   
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      • 李豫东,文林,黄建余,文延,张科科,郭旗
        2019, 23(1): 116-124. DOI: 10.11834/jrs.20197144
        空间碎片探测卫星成像CCD的在轨辐射效应分析
        摘要：电荷耦合器件(CCD)是卫星应用的主流成像器件，其受空间辐射环境影响易产生辐射效应，导致卫星成像性能退化，因此CCD的在轨辐射效应分析对卫星在轨风险评估、在轨维护具有重要意义。针对空间碎片探测试验卫星成像CCD在轨出现的辐射效应，通过在轨图像数据计算，对辐射作用于CCD导致的瞬时效应、热像素、电离总剂量效应和位移损伤进行了估算。分析认为瞬时效应主要源于南大西洋异常区内高能质子入射器件导致的瞬间电离作用；热像素源于质子辐射导致的单个像素位移损伤，且数量随着在轨时间的累积不断增加，与瞬时效应无明显的相关性；在轨初期累积的电离总剂量效应和位移损伤并不突出；热像素是影响探测器光电探测性能的主要问题，在较低粒子注量时就比较显著。上述工作为卫星在轨风险评估与运行管理收集了数据依据，并初步形成了针对在轨运行光电探测载荷辐射效应分析方法，可为天基目标探测卫星成像器件的在轨辐射效应分析、抗辐射设计提供参考。  
        关键词：空间碎片探测;电荷耦合器件;辐射效应;在轨数据分析;瞬时效应;热像素   
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        发布时间：2021-06-07

        遥感应用

      • 游永发,王思远,王斌,马元旭,申明,刘卫华,肖琳
        2019, 23(1): 125-136. DOI: 10.11834/jrs.20197500
        高分辨率遥感影像建筑物分级提取
        摘要：高分辨率遥感影像建筑物信息自动提取是遥感应用研究中的一个热点问题，但由于受到成像条件不同、背景地物复杂、建筑物类型多样等多个因素的影响使得建筑物的自动提取仍然十分困难。为此，在综合考虑影像光谱、几何与上下文特征的基础上，提出了一种基于面向对象与形态学相结合的高分辨率遥感影像建筑物信息分级提取方法。该方法首先利用影像的多尺度及多方向Gabor小波变换结果提取建筑物特征点；然后采用面向对象的思想构建空间投票矩阵来度量每一个像素点属于建筑物区域的概率，从而提取出建筑物区域边界；最后在提取的建筑物区域内应用形态学建筑物指数实现建筑物信息的自动提取。实验结果表明，本文方法能够高效、高精度地完成复杂场景下的建筑物信息提取，且提取结果的正确性和完整性都优于效果较好的PanTex算法。  
        关键词：高分辨率遥感影像;建筑物提取;Gabor小波变换;面向对象;空间投票矩阵;形态学建筑物指数   
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      • 朱松岩,李小英,程天海,余超,王新辉,苗晶,侯灿
        2019, 23(1): 137-154. DOI: 10.11834/jrs.20197528
        广东省和江苏省大气甲醛时空变化对比分析
        摘要：利用Aura/OMI月均甲醛对流层垂直柱浓度数据对2005年—2016年中国广东省和江苏省的大气甲醛的时空变化规律、不同排放源的前体物的潜在贡献进行了分析。甲醛在广东省主要集中在珠三角地区，在江苏省分布则相对较为均匀。2005年—2010年，随着经济发展，在两省都发现了大面积的甲醛增加趋势；相应的，在2011年—2016年，由于减排等治理措施的实施，在两省都有大面积的甲醛减少现象。广东省的甲醛主要呈现出春季、秋季高于冬季再高于夏季的特征；而江苏地区夏季甲醛浓度远高于其他季节，并与光照强度的季节性特征较为一致。此外，由于广东省甲醛分布的均一性较差，因此区域性因素(如地形等)对广东省甲醛分布可能有着较大的影响。各个排放源中，工业源、交通源对珠三角潜在贡献可能较大；自然源对梅州等林地覆盖地区可能有相对较高的影响；在江苏省，各个排放源对甲醛的贡献相对均衡，但夏季较为频繁的生物质燃烧可能对夏季高值甲醛有着相对较高的贡献。  
        关键词：大气甲醛;OMI;VOC;光化学反应;人为源排放;趋势分析   
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      • 龙昶宇,万华伟,李利平,王锦地
        2019, 23(1): 155-165. DOI: 10.11834/jrs.20197538
        新疆地区鸟类和哺乳动物丰富度与环境因子的空间格局与关系
        摘要：干旱区生态系统极易受到气候及土地利用变化的影响，其生物多样性格局及其形成机制是重要的生态学问题。基于新疆地区鸟类及哺乳动物物种多样性数据，结合气候、地形和长时间序列的植被遥感参数产品FAPAR数据等，主要在不同的土地利用类型及海拔带上采用单因子相关分析方法探讨了物种丰富度格局的形成机制。总体来说，不同生境类型中，植被遥感参数因子(DHI、NDVI等)与两种类群物种丰富度分布的相关性强于与气候因子(温度、降水)的相关性。具体而言，植被遥感参数因子中，基于FAPAR的生境指数因子与丰富度的相关性大于基于植被指数的因子(DHI_cum>NDVI_cum>EVI_cum)；气候因子中，在草地生境或者较低的海拔上，年均降水因子对于丰富度分布的解释力强于年均温度因子。这表明在新疆地区，影响鸟类与哺乳类动物物种丰富度分布的主导理论是生境异质性假说与环境稳定性假说，其解释力在多种生境内均强于生产力与环境热量。  
        关键词：新疆地区;物种丰富度格局;环境因子;指标参数;相关关系   
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      • 崔璐,杜华强,周国模,李雪建,毛方杰,徐小军,范渭亮,李阳光,朱迪恩,刘腾艳,邢璐琪
        2019, 23(1): 166-176. DOI: 10.11834/jrs.20187155
        决策树结合混合像元分解的中国竹林遥感信息提取
        摘要：竹林是中国亚热带地区特殊而重要的森林资源，现有方法难以实现全国范围竹林时空分布信息快速准确提取。针对此问题，本研究利用2003年、2008年、2014年MODIS NDVI、反射率产品数据和省域Landsat分类数据，提出了基于决策树结合混合像元分解的全国竹林信息提取方法。首先，通过最大似然法获取中国林地分布信息；然后，在林地信息的基础上，构建决策树模型提取中国竹林分布信息；最后，采用线性最小二乘法混合像元分解得到中国竹林丰度图，并计算竹林面积。研究结果表明：(1)最大似然法提取的3个时期中国林地信息的生产者与用户精度均在90%以上，Kappa系数均值为0.93，为竹林信息提取奠定了基础。(2)C5.0算法构建的决策树模型能够很好的提取中国竹林时空分布信息，3个时期竹林分类精度均在80%左右。(3)在混合像元分解的基础上，统计得到的全国各省竹林估算面积与清查面积具有较高的相关性，R2分别为0.98、0.97和0.95，RMSE范围为3.92万—9.58万ha，说明估算得到全国竹林面积与实际情况较为吻合。本研究所提出基于MODIS遥感数据运用C5.0算法决策树结合混合像元分解的方法，实现了全国竹林时空分布信息的准确提取，为全国竹林资源信息动态监测及管理提供了技术手段和数据支撑。  
        关键词：中国竹林;MODIS数据;C5.0算法;决策树分类;混合像元分解   
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        发布时间：2021-06-07

        Progress

      • “Chang'e-4 lander achieves high-precision localization, crucial for mission safety and efficiency. The paper introduces localization techniques using Chang'e-2 and LROC NAC images, as well as Chang'e-4 camera images, determining the lander's precise location at (177.588°E, 45.457°S). This multi-dataset localization is valuable for comprehensive scientific exploration of the landing site.”
        Kaichang DI,Zhaoqin LIU,Bin LIU,Wenhui WAN,Man PENG,Yexin WANG,Sheng GOU,Zongyu YUE,Xin XIN,Mengna JIA,Shengli NIU
        2019, 23(1): 177-180. DOI: 10.11834/jrs.20199015
        Chang’e-4 lander localization based on multi-source data
        摘要：High precision localization of Chang’e-4 lander is critical to support safe and efficient mission operations. This paper presents the lander localization techniques, including image feature matching and monoscopic image measurement, using digital orthophoto maps of Chang’e-2 and LROC NAC images, descent camera images and monitoring camera image of Chang’e-4 lander. The lander location is precisely determined to be (177.588°E, 45.457°S) using these techniques. Localization of the lander in multiple datasets is valuable for synergistic scientific investigation of the landing site.  
        关键词：Chang’e-4;lander localization;descent camera image;monitoring camera image;multi-source data   
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        发布时间：2024-10-10

        快报

      • 邸凯昌,刘召芹,刘斌,万文辉,彭嫚,王晔昕,芶盛,岳宗玉,辛鑫,贾萌娜,牛胜利
        2019, 23(1): 181-184. DOI: 10.11834/jrs.20199015
        多源数据的嫦娥四号着陆点定位
        摘要：嫦娥四号着陆点的精确定位对于工程任务安全高效实施至关重要。本文基于嫦娥二号正射影像、LROC NAC正射影像、嫦娥四号降落相机影像、嫦娥四号监视相机影像等多源数据，利用影像特征匹配定位和单像视觉测量定位技术，确定了嫦娥四号着陆点的精确位置为(177.588°E，45.457°S)。本研究结果对综合利用多源数据深入开展着陆区科学研究具有重要意义。  
        关键词：嫦娥四号;着陆点定位;降落相机影像;监视相机影像;多源数据   
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        发布时间：2021-06-07
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