面向应用需求的遥感卫星载荷空间分辨率标准化研究

遥感应用需求是对地观测卫星载荷设计的出发点和落脚点,载荷的通用化、标准化、系列化是未来载荷发展的必然趋势。在对遥感应用需求分析的基础上,从应用部门关注的空间分辨率这一主要指标对遥感卫星载荷标准化进行了研究,提出了我国对地观测卫星载荷的空间分辨率设计标准,对促进遥感卫星载荷的大规模批量生产、节约设计成本具有重要意义。     

单框架控制力矩陀螺转子动不平衡对遥感卫星成像的影响

分析了单框架控制力矩陀螺（SGCMG）转子在高速旋转时产生的动不平衡干扰力矩引起的星体颤振角和颤振角速度对TDI CCD相机成像的影响。通过坐标变换将转子坐标系下的干扰力矩转换至星体坐标系下的干扰力矩,将卫星姿态动力学方程计算出干扰力矩引起的星体颤振角位移和颤振角速度代入TDI CCD相机成像像移补偿模型;利用TDICCD相机像点与物点对应模型的仿真系统仿真了陀螺转子在不同转速下引起星体颤振角位移和角速度对相机成像的影响;最后,利用图像对比度和互相关相似性测度分析仿真成像质量。仿真显示：SGCMG转子在转速为3 000 r/min时,横向调制传递函数为0.997,图像互相关相似性测度为0.996 1;转速为6 000 r/min时,横向调制传递函数为0.928 3,图像互相关相似性测度为0.974 8。结果表明：SGCMG转子在高速旋转过程中引起的星体颤振角位移和角速度严重影响了TDI CCD相机的成像质量,应依据颤振的影响对SGCMG实施减震措施。     

基于卫星高光谱遥感的水体和林木面积测绘北大核心CSCD

高光谱卫星的出现和发展为遥感测绘提供了新的技术手段。与传统卫星图像相比,高光谱卫星图像含有更为丰富的光谱信息,能够对目标物进行更为准确的鉴别、分类、定位和测绘。以“珠海1号”高光谱卫星(OHS-C)所提供的高光谱卫星图片为样本,利用地物反射光谱结合自适应算法实现了对林木和水体的精确鉴别、增强标记和面积测量。利用比值法对光谱进行处理,在无需复杂校准的情况下便可去除大气情况及时间季节对光谱的影响。实验结果表明林木和水体鉴别的特异性和灵敏度均高于97%。依据本文设计的鉴别模型,计算得西丽水库官方水域计算总面积数约为4.6 km^(2),与官方数据的误差仅约为0.144 6 km^(2);计算得淇澳岛的绿化面积为22.171 3 km^(2),该岛总占地面积为23.8 km^(2),按照90%绿化面积计算得误差小于0.751 3 km^(2),且误差主要源于商用卫星的空间分辨率不足。     

静止卫星遥感图像海岸线检测

静止卫星采用遥感图像中的地标进行自动导航,海岸线的检测是图像导航的重要一步。将检测结果与全球标准模板库中相应区域的海岸线匹配,依据获得的偏移量调整卫星姿态。根据静止卫星图像导航过程的特点,提出了一种适用于静止卫星红外通道的海陆分界线检测方法,进行云检测并依据地标模板库初始化后,采用C-V模型推动曲线进行演化。实验结果表明,此方法针对静止卫星红外通道的特征,不仅具有计算量小、精度高的特点,而且具有较好的稳定性和普适性。     

静止卫星遥感图像海岸线检测

静止卫星采用遥感图像中的地标进行自动导航,海岸线的检测是图像导航的重要一步。将检测结果与全球标准模板库中相应区域的海岸线匹配,依据获得的偏移量调整卫星姿态。根据静止卫星图像导航过程的特点,提出了一种适用于静止卫星红外通道的海陆分界线检测方法,进行云检测并依据地标模板库初始化后,采用C-V模型推动曲线进行演化。实验结果表明,此方法针对静止卫星红外通道的特征,不仅具有计算量小、精度高的特点,而且具有较好的稳定性和普适性。     

纳型卫星CMOS遥感相机及其实验研究

为了满足纳型卫星遥感系统的要求,设计了基于互补型金属氧化物半导体CMOS(complementarymetalox idesemiconductor)图像传感器的遥感相机。通过热平衡实验,得到了CMOS相机平均暗输出和暗不一致性随温度的变化曲线。它适于在15～50℃的温度环境中工作,并可经受-25～60℃卫星舱内的温度变化的考验。光度标定实验表明:该相机的数字输出线性度好,可用于获取所需要的图像。     

Predicting the probability of wheat aphid occurrence using satellite remote sensing and meteorological data

The occurrence and prevalence of wheat aphid has severe impact on wheat quality and bring about wheat yield loss. Infestation models commonly based on in situ meteorological data can be effective, but are usually lacking spatialized information, which could be provided using multispectral remote sensing datasets. The purpose of this study was to develop a prediction model for aphid occurrence probability by combining remote sensing images and meteorological data in a logistic regression based framework. In such framework, the predictor variables are: land surface temperature (LST), normalized difference vegetation index (NDVI) and perpendicular drought index (PDI) derived from satellite remote sensing image and temperature, precipitation and wind speed coming from meteorological stations. Logistic regression estimated predictor coefficients showed that LST was the most important factor inducing aphid occurrence, followed by NDVI, temperature, precipitation, wind speed and PDI. The prediction accuracy of the model was evaluated by calculating receiver operating characteristics (ROC) against reference data, scoring a value of area under the ROC curve of 0.993, and resulting in an overall predicted accuracy of 94.4% for the estimated subset. In addition, the results suggested that the probability of aphid occurrence obtained by the logistic regression model had a positive correlation with aphid damage level from field data. Based on the validation subset, it was observed that there were lower omission error with 23.68 and commission error with 23.81% and higher overall accuracy with 75.61% when the cut-off probability (p) value was 0.45. The model developed can be a useful tool to predict aphid occurrence and incidence over winter wheat with some advance, and it could be effective in protecting winter wheat from aphid infestation.     

Hyperspectral imaging for thermal analysis and remote gas sensing in the short wave infrared

A novel hyperspectral imaging device based on Fourier transform analysis applied to a low finesse scanning Fabry–Pérot (F–P) interferometer has been demonstrated in the short wave infrared (SWIR) region. The technique allows the realization of a lightweight and compact instrument yet allowing much faster and/or better quality hyperspectral images with respect to classical instruments based on a dispersive means or on a tunable band-pass filter. The potentialities in spectroscopic applications like remote gas sensing are presented as well as accurate thermal imaging capabilities.     

偏振成像激光雷达遥感中的基本变换研究

针对偏振成像激光雷达遥感的计算需求,在假设以散射体中心为主坐标系中心的情况下,研究了入射偏振光和散射偏振光坐标系的变换、散射体引起的偏振状态的变化以及散射矩阵与Mueller矩阵之间的几种最基本的变换关系,并从群论的观点给出了这些变换关系的描述。这些变换关系的进一步展开便可得到具体的激光雷达偏振遥感物理量的计算方法,这在解读偏振激光雷达遥感图像的应用中具有实际作用。     

激光诱导荧光遥感系统的设计

分别设计了地面车载 (或海面 )和空中机载激光诱导荧光雷达成像遥感系统。提出了用拼合式卡塞格仑(Cassegrainnian)望远镜结构实现多色荧光成像系统。所设计的系统可以同时获取荧光光谱信息、荧光信息成像和与荧光信息相匹配的地理信息。所设计的系统与以住的激光荧光遥感系统相比 ,增加了荧光成像功能。机载设计方案是一个适应RS、GPS、GIS一体化和“数字地球”发展要求的激光遥感空间信息集成的设计 ,具有一定的先进性。     

Analytic evaluation of the weighting functions for remote sensing of blackbody planetary atmospheres: a general linearization approach

An analytic approach is proposed for the evaluation of weighting functions for remote sensing of a blackbody planetary atmosphere based on straightforward, general linearization. In the present paper, this approach is applied to the case of remote sensing with the nadir (down-looking) geometry. Expressions for weighting functions for various atmospheric parameters are derived. It is demonstrated that in a realistic case of temperature-dependent atmospheric absorption, an additional term appears in the expression for the temperature weighting function which contains the temperature derivative of the atmospheric absorption coefficient. The approach is applied to the case of a semi-infinite atmosphere and then, to the atmosphere of a finite optical depth with the underlying surface. In this, latter case, the expressions are also obtained for partial derivatives of observed radiances with respect to surface parameters: surface pressure, temperature and emissivity.     

用于大气遥感的远紫外光栅色散成像光谱仪的研究

远紫外光栅色散型成像光谱仪在空间大气遥感领域主要用于电离层、热层、极光和辉光的探测。文章根据临边与天底结合的大气成像光谱探测原理,提出了探测方案,设计了适用于远紫外波段的光栅色散型成像光谱仪的两种光学系统,并选择了平面光栅结构进行研制集成,在国内首次获得了原理样机。样机工作波段为120～180nm,望远系统采用离轴抛物镜,光谱成像系统采用改进型的Czerny-Turner结构,探测器使用远紫外响应背照型增强CCD。搭建了相应的实验系统对样机的基本性能参数进行了测试,测得光谱分辨率约为2nm,空间分辨率0.5mrad。这种远紫外光栅色散型成像光谱仪的研究对完善我国大气遥感事业具有重要的研究与应用价值。     

基于感兴趣区域的海洋卫星遥感图像压缩算法

针对海洋监视卫星遥感图像的特点,提出了一种基于感兴趣区域的自适应遥感图像近无损压缩算法。该算法利用红-黑小波提升方法检测出目标的边缘,采用阈值法将目标和背景分割,使用外接矩形来描述目标,从而自动确定感兴趣区域。感兴趣区域采用Rice无损熵编码方法,背景区域采用比特平面编码的有损压缩方法。实验结果表明,该算法能有效地划分感兴趣区域,其压缩比较无损压缩有了很大提高,目标无失真,整幅图像的峰值信噪比都在40dB以上。算法的计算复杂度较低,易于硬件实现,而且还具有自适应性和数据包独立的优点,适合于海洋监视卫星遥感图像近无损压缩应用。     

利用QuickBird数据进行热红外遥感成像模拟的研究

针对基于机载热像仪图像或随机产生仿真场景的早期热红外成像模拟系统,提出了对高分辨率QuickBird图像进行星载热红外成像模拟的方法。基于高分辨率QuickBird图像,采用ISODATA法进行非监督分类,得到土地分类专题图,通过地物光谱数据库获得场景地物温度及发射率,从而可获得地面辐亮度图像;利用大气辐射传输软件MODTRAN对其进行大气修正,结合卫星遥感器辐射定标系数,最终可得到卫星遥感器输出图像。仿真结果表明,利用QuickBird进行热红外遥感成像模拟是一种全新而有益的尝试,对伪装效果检验等具有一定的参考价值。     

高分辨率遥感图像SIFT和SURF算法匹配性能研究

遥感图像匹配是图像校正、拼接的基础。由于遥感图像特征相似度大,重叠区域小,遥感图像对匹配算法的要求更高。本文首先从特征检测、特征描述和特征匹配三个方面,比较了SIFT算法和SURF算法在计算速度和准确度方面性能,然后研究了算法对遥感图像重叠度、度量距离的要求,并针对SURF算法对特征方向误差敏感的特点,提出一种oSURF算法;最后利用卫星1A级条带遥感图像分析各个算法优劣性。测试结果表明,相比于SIFT算法,SURF算法计算速度为SIFT的3倍,需要的图像重叠宽度仅为1.25倍描述向量尺寸,而在保证同样匹配率的情况下,SIFT算法则需要图像重叠宽度为1.5倍描述向量尺寸。本文提出的oSURF算法在保证计算速度的同时,准确度相对于SURF算法提升5%~10%,因此,oSURF算法更适合1A级条带遥感图像的拼接。     

推扫式航空遥感器像面调焦机构设计

为了提高航空遥感器的地面分辨率,改善图像清晰度,本文分析了遥感器离焦原因,根据推扫式航空遥感器光学系统的特点和结构形式,设计了一种使用凸轮和直线导轨的调焦机构来补偿CCD感光面的离焦量。设计中采用偏心的内、外曲线凸轮,以保证CCD探测器的位置稳定性。对机构的误差分析和精度实验表明:该调焦机构的误差不大于遥感器的半焦深0.04 mm,满足使用要求。提出的像面调焦方法适用于装机空间小,焦距较短的遥感器。     

Acoustic remote sensing of the atmosphere

I.IntroductionBy"remotesensing*ismeantatechniquefordctectingand/ormeasuringthelocation,shapc,featuresandstatcsofanobjcctfarbcyondbyaspecifiedtool.Andby"acousticremotescnsingoftheatmosphcre'isthusmeantthctechniquefordetcctingthcstatesoftheatmos-phercandvariousphenomenainitbysoundwavcsasatoo1farbeyond.Itisintcrcstingtonotethattheword"sound'means"acousticwaves'whenuscdasanoun,andhasthemeaningof"toexamine"or"toprobe'whenusedasatransitiveverb.ThcreIYomonecanscethecloserc1ationshipbetwccn"acoustic…     

大气声遥感

本文系统而简要地评述了大气声遥感。与作者提出的将大气声学分为\