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2023 年 第 3 期
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高分遥感共性产品生成和真实性检验技术体系
摘要：随着高分辨率对地观测系统重大专项的成功实施，GF-1—GF-7七型卫星共19种主要载荷发射升空，形成了中国遥感卫星多谱段、多模式的观测能力，可为各种科研和行业遥感应用提供源源不断的高空间、高时间和高光谱分辨率的高质量遥感数据。如何打通高分卫星遥感数据到信息的转换链，降低高分卫星数据应用门槛、提升高分卫星应用服务成效已成为急需破解的迫切问题。遥感定量产品的误差来源包括传感器成像、几何与辐射定标、数据预处理、定量反演与产品检验等各个环节，提高定量遥感产品精度是一个复杂的系统工程，各行业应用部门和多领域用户难以独立完成全流程数据处理、产品生产和检验。本文在分析高分卫星遥感产品体系的基础上，针对多用户共同需求，梳理了7大类共45种共性定量遥感产品；从全链条误差溯源和质量检验需要出发，提出了高分遥感共性产品生成和检验的技术体系，分析了算法测评—算法优化—产品生产—真实性检验等环节面临的关键技术；进而提出了高分遥感共性产品真实性检验平台与产品定型分系统的初步设计方案，并介绍了系统研发的最新进展；最后对高分共性产品应用前景进行了展望，构建高分遥感共性产品生成与真实性检验技术体系，对于保障高分卫星遥感共性产品精度和质量、提升高分卫星应用服务效益具有重要的意义。关键词：高分卫星;遥感反演;遥感共性产品;算法测评;像元真值;真实性检验- 639
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发布时间：2023-04-18 -
高分卫星数据应用产品分级与共性产品体系构建研究
摘要：高分辨率对地观测系统重大专项（以下简称“高分专项”）部署建设国家真实性检验系统，目的是形成对高分共性产品进行真实性检验的能力，打造共性产品批量化生产能力，整体提高中国的高分遥感定量化应用水平。此项工作中，如何界定共性产品、共性产品之间及其与专题产品之间存在哪些生成关系是首要解决的问题。围绕这些问题，本文提出了高分专项国家真实性检验系统的总体架构，定义了高分共性产品的范畴及分级方法，探讨了共性产品体系的构建流程，以农业和交通为例，分析推导了行业专题产品生产中对共性产品的需求，进一步地，以产品树的形式推导了共性产品之间的衍生关系，明确了真实性检验系统的检验对象和应着力攻关的产品目录，对于该系统的实施具有重要的指导意义。关键词：高分卫星;共性产品;专题产品;产品体系;产品分级;真实性检验系统- 335
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发布时间：2023-04-18 -
中国遥感实验与真实性检验的发展思考
摘要：遥感实验与真实性检验始终在遥感科学与技术发展中发挥重要的作用，遥感实验是真实性检验的基础，真实性检验是遥感算法精度的重要保障，是遥感产品质量提升的重要途径。中国遥感实验和真实性检验发展历经遥感应用实验、定量遥感机理研究实验以及真实性检验综合实验等3个主要发展阶段，遥感系列实验有力推动了中国遥感真实性检验理论和方法的发展，形成了从遥感观测到像元“真值”的遥感产品真实性检验系统性技术链条，发布实施了遥感真实性检验系列国家标准，构建了中国算法测评与真实性检验平台。2022年11月4—6日，中国举行了“首届遥感实验与真实性检验学术论坛”，围绕遥感实验与真实性检验理论与实践、地面观测与不确定性、真实性检验实践与平台、遥感实验与真实性检验的未来发展等多个议题展开了热烈的交流与讨论。论文在总结和回顾中国遥感实验与真实性检验领域主要进展的基础上，阐述中国遥感实验与真实性检验面临的问题与挑战，文章最后对其发展前景进行了展望。关键词：遥感实验;真实性检验;优化采样;尺度转换;像元真值- 254
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发布时间：2023-04-18 -
关于遥感实验场数字孪生体构建的思考
摘要：遥感机理模型构建、地表参数反演、遥感产品生产以及真实性检验等均离不开完备的地面先验知识支持，然而目前实验观测、模型模拟等均难以满足观测的完备性需求。目前，基于遥感实验场的数字孪生体生成遥感先验知识以支持遥感基础研究的思路逐渐成熟：突破物理遥感实验场的协同观测技术瓶颈，实现场景三维结构的数字重建；耦合辐射传输、能量平衡和植物生长模型，实现遥感实验场模拟的动态演进；基于物理遥感实验场数字孪生体驱动和约束地表观测数据，通过同化观测与模拟数据反馈优化机理模型，生成精度高、时间连续的完备观测数据集作为先验知识，以支撑遥感机理模型、遥感反演方法和真实性检验等研究。遥感实验场数字孪生体构建方法有望成为小尺度地球系统数字孪生体构建理论的雏形，进而推动地球科学各个学科全面、协同发展。关键词：遥感实验场;辐射传输;计算机模拟;数据同化;数字孪生;完备数据集- 256
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发布时间：2023-04-18
综述
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基于自动辐射定标场的高分六号宽幅载荷时序绝对辐射定标及趋势分析
摘要：卫星遥感载荷在轨绝对辐射定标对保证不同来源产品的辐射一致性和提升高分共性产品反演精度至关重要。传统基于人工同步测量的场地定标方法由于受到卫星过境时刻成像条件、地表及大气测量条件等限制，难以满足准确校正遥感载荷自身辐射性能在生命周期内变化的需求。本文针对国产高分六号宽幅载荷（GF-6/WFV）大角度观测的特点，提出了利用自动辐射定标场的GF-6/WFV载荷在轨时序绝对辐射定标方法，基于该方法可得到载荷可量化的时序绝对辐射定标结果及其不确定度，并且通过显著提升在轨定标频次实现卫星载荷辐射性能的趋势变化持续跟踪。基于该方法实现了2019年8月至2021年10月期间过境自动辐射定标场41频次的GF-6/WFV自动辐射定标且定标结果的不确定度优于5%（第7波段除外），对时序定标结果进行趋势分析得到GF-6/WFV载荷各波段辐射定标系数年变化在1.10%—4.59%；此外，以高精度在轨卫星载荷MODIS和Sentinel-2/MSI为参考的GF-6/WFV载荷第1至第4波段交叉验证结果的相对差异绝对平均值在2.12%—6.09%。说明本文方法可实现GF-6/WFV载荷的时序在轨绝对辐射定标和全生命周期辐射性能的趋势变化监测，有效支撑国产高分共性遥感产品生产和提升国产遥感数据定量化应用水平。关键词：时序辐射定标;GF-6/WFV;不确定度分析;趋势分析;交叉验证- 212
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发布时间：2023-04-18 -
基于深度学习的高分辨率卫星遥感影像条带噪声去除
摘要：受到成像环境、硬件条件等因素的限制，高分辨率卫星遥感影像上普遍存在条带噪声的现象，其严重影响了影像的辐射质量和可用性。本文针对传统条带去除方法存在的适应性差、去噪效率低、依靠先验知识等不足，提出了一种基于深度学习卷积神经网络的条带噪声去除方法。本方法首先利用不同尺度的卷积层进行特征提取，然后对多尺度的特征图进行特征融合得到去噪底图，通过残差学习的方法在底图上预测存在的噪声分量，最后用噪声影像减去条带噪声分量实现噪声的去除。以模拟和真实获取的噪声影像为实验数据，将本文提出的方法与一些经典的去噪方法进行实验结果对比分析，实验结果表明本文提出的基于深度学习的条带噪声去除方法能够在保留影像地物细节的情况下，能以优异的速度达到最高的定量指标和最好的视觉效果，充分证明了本文方法的优越性。关键词：高分影像;深度学习;条带噪声;卷积神经网络;特征融合- 834
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发布时间：2023-04-18 -
国产卫星多光谱数据云与云影检测算法研究
摘要：云与云影降低了遥感数据的应用价值，对多光谱卫星影像进行精确、自动的云与云影检测与标记有利于遥感影像的后续应用。中国目前有海量的高分辨率多光谱卫星影像，但卫星数据产品中很少包含逐像素的云与云影标记数据。高质量的云检测算法通常需要卫星成像几何、时间与定标系数等参数，但很多国产数据在多次产品迭代过程中丢失了参数辅助文件，很多军事应用卫星数据缺失或不提供参数文件，本文研究在参数缺失情况下的国产四波段多光谱卫星影像云与云影检测方法，以经典光谱阈值云与阴影检测算法为基础，利用图像处理与形态学算法改善精度，并对于缺失参数的数据提出了一种基于形态学的云影相对云区方位与距离的估算方法。实验数据利用包含高亮地表与雪山的中国甘肃敦煌区域86景高分一号卫星图像，结果表明在缺失参数的情况下本文算法检测结果依然能达到与常用算法相近的精度，同时本文也对算法存在的误检情况进行了分析，明确后续研究的挑战。关键词：云检测;阴影检测;高分一号;多光谱影像;参数缺失- 2431
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发布时间：2023-04-18 -
国产光学卫星正射影像产品及自动生成算法
摘要：正射校正是卫星遥感影像后续处理、分析与应用的必要基础，而目前光学卫星数据自主定位精度尚不能达到1—2像元，正射影像产品的生产仍需依赖地面控制点对成像几何模型进行修正。针对国产光学卫星数据的现状、特点和应用需求，中国遥感卫星地面站自主研发了国产光学卫星正射影像产品和自动正射系统，本文从精细化影像自动配准、成像几何模型优化、影像正射校正、几何不确定度评估、太阳照射和卫星观测角度计算、基于地理格网的影像剖分等方面对相关产品及其自动生成算法进行介绍。其中，基于L1范数约束最小二乘的RPC模型全参数优化方法，可在影像幅宽较大或几何定标精度不足时获得比常规附加像方仿射变换参数的RPC模型更高的校正精度；提出顾及控制点精度的区域网平差方法，在利用从空间分辨率较低的参考影像获取的控制点修正成像几何模型时，可在满足参考影像几何约束的前提下，通过多次观测减小成像几何模型的随机误差、提高影像的几何定位精度；基于不确定度传播理论，建立了正射影像产品逐像元几何不确定度评估方法。试验结果表明，本文算法可用于规模化的正射影像产品生产，分布于全国不同区域的实测检查点表明所生产的16 m分辨率国产高分正射影像产品绝对几何精度可达到2像元以内。关键词：正射影像;区域网平差;L1范数;国产卫星;几何不确定度;像元观测角度;地理格网- 367
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发布时间：2023-04-18 -
高分遥感共性产品生产系统关键设计
摘要：以众多遥感卫星的发射与行业应用系统为代表，遥感应用技术在近年间取得了快速发展，国产高分系列卫星等平台所提供的数据越来越丰富，以遥感共性产品作为信息源的应用系统也已经覆盖了多个行业。然而这两者之间的桥梁，即由国产卫星数据生产标准化系列遥感共性产品的能力，仍显得相对薄弱，极大限制了国产遥感数据的使用率与影响力。这一能力的改善需要从产品体系、产品算法与生产系统等多方面共同推进。本文从高分遥感共性产品生产系统的角度，针对系统所面对的来自数据集成、算法集成、生产编排与云计算等方面的诸多挑战，提出了一套完整的系统关键设计。系统在容器化集成运行的基础上，涵盖了集群、数据、算法、权限、参数、工作流、生产等一系列关键环节的关键技术。系统研发与生产实践表明，本系统可以流畅的集成各类共性产品算法，实现稳定高效的业务化生产平台，助力于国产卫星产品服务能力的有效提高。关键词：生产系统;共性产品;算法集成;容器;云计算;系统架构;工作流- 2310
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发布时间：2023-04-18
高分卫星数据精处理
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高分一号卫星高时空分辨率植被指数产品验证与分析
摘要：归一化差值植被指数NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）是使用率最高的植被指数，但现有的NDVI产品时间分辨率跟空间分辨率不足，限制了其在一定区域范围的精细化动态监测应用。高分一号（GF-1）宽幅卫星WFV（Wide Field View）具有4 d重访周期、16 m空间分辨率，在长时间序列动态监测中具有巨大潜力。本文对基于GF-1宽幅相机数据生产的全国2018年—2020年16 m 10 d的MuSyQ NDVI产品与基于Google Earth Engine（GEE）的Landsat 7、Landsat 8和Sentinel-2数据生产的Landsat NDVI、Sentinel-2 NDVI产品进行了一致性与差异性分析。结果显示MuSyQ NDVI产品空间分布更加连续，没有其他两个产品显示的条带特征；MuSyQ NDVI产品的有效数据比例更高，尤其是分布在北方及青藏高原的农作物和草地类型，具有更好的空间连续性。时间尺度上，由于GF-1/WFV相比于其他两种产品具有更高频次的观测，MuSyQ NDVI时间序列曲线更加平滑且连续，跳跃现象不明显，且能表现出更细节的植被生长特征及物候特征。在空间和时间尺度上，GF-1/NDVI产品提供的高时空分辨率的NDVI产品较已有产品更优，为后续植被动态研究中NDVI产品的选择提供了有用的信息，对于较大空间范围内的长时间序列精细化监测更具有优势。关键词：高分一号（GF-1）;植被指数;高分辨率;时空特征;交叉验证- 241
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发布时间：2023-04-18 -
基于三维随机辐射传输模型的高分一号中国叶面积指数产品算法
摘要：叶面积指数LAI（Leaf Area Index）是研究植被生态系统结构和功能的核心参数之一，遥感是获取大范围动态LAI的一个主要技术手段。目前国际上没有高分辨率的LAI标准化产品。本文基于三维随机辐射传输（3D-SRT）模型查找表算法研究了适用于国产高分辨率卫星高分一号宽幅相机（GF-1 WFV）的叶面积指数反演算法。模型中单次散射反照率和不确定性等参数与波段设置和波段稳定性相关。算法在全国范围内选取不同植被类型的均质样点，统计地表反射率的差异特征，调整全国6种植被类型各波段的单次散射反照率、不确定性等算法参数，进而构造适用于GF-1 WFV传感器的查找表以进行LAI的反演。研究中使用新疆维吾尔自治区石河子地区、内蒙古自治区四道桥包含农作物、森林等共359组实测地面数据开展LAI验证。验证结果表明，和调整参数前的反演结果相比，优化后的算法均方根误差RMSE可由算法优化前的1.209下降至0.804，决定系数R2由0.659提高至0.883，反演成功率RI可由25.3%提高至73.8%，算法精度和稳定性较高，更适用于GF-1叶面积指数的反演。将其应用于GF-1卫星影像上，生产了2018年—2020年全国16 m空间分辨率10天合成的叶面积指数产品，产品能够反映出不同植被类型的物候特征，有利于大面积农业林业等遥感监测应用。关键词：遥感;叶面积指数;高分一号;三维随机辐射传输模型- 203
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发布时间：2023-04-18 -
高分一号卫星中国植被覆盖度高时空分辨率产品验证与分析
摘要：植被覆盖度FVC（Fractional Vegetation Cover）是衡量地表植被状况的重要指标之一。卫星遥感是获取全球与区域动态FVC的主要技术手段，但现有FVC产品空间分辨率主要为中等（300 m）及中低分辨率，难以满足应用需求。已有高分辨率卫星较长的重访周期是制约高分辨率FVC产品难以生产的主要原因。国产高分一号（GF-1）宽幅相机（WFV）具有高时空分辨率特点，16 m空间分辨率和4天重访周期为高时空分辨率FVC产品生产提供数据支撑。本文对中国2018年—2020年16 m/10天GF-1 FVC产品从直接验证和间接验证两方面进行定量分析与评价，结果显示：（1）基于中国甘肃黑河站、吉林净月潭站、河北塞罕坝站等地面实测数据进行直接验证，GF-1 FVC产品精度（R2=0.57，RMSE=0.12，BIAS=-0.03）优于GEOV3 FVC产品，能够降低森林类型高估现象；（2）中国陆地近88%的像元GF-1 FVC产品全年缺失率低于70%，在生长季内约占82.73%的像元缺失率低于73.68%，产品能够较好的体现植被季节变化特征。基于国产GF-1卫星的高时空分辨率FVC产品能够满足植被变化监测相关应用的需求。关键词：植被覆盖度（FVC）;直接验证;间接验证;中国;高分一号（GF-1）- 192
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发布时间：2023-04-18 -
辐射传输模型模拟与深度学习结合的高分一号卫星植被光合有效辐射吸收比例产品反演算法
摘要：植被光合有效辐射吸收比例FPAR（Fraction of absorbed Photosynthetically Active Radiation）是碳循环光能利用率模型中的关键参数之一。高分系列卫星的发射，为反演定量遥感产品提供了高时空分辨率的卫星遥感数据，基于高分数据的植被光合有效辐射吸收比例产品能够为生态系统碳循环的分析评估提供更加精细、精度更高的输入参数产品。本文发展了一种基于深度学习的光合有效辐射吸收比例反演方法。该方法利用SAIL（Scattering by Arbitrarily Inclined Leaves）模型模拟多种太阳入射角度、观测角度、大气条件下的植被冠层光合有效辐射吸收比例及冠层反射率，形成海量输入—输出模拟数据集，具有鲁棒性及更好的普适性；基于深度信念网络对数据集进行训练，得到高分一号（GF-1）卫星光合有效辐射吸收比例遥感反演模型。利用中国科学院怀来遥感综合试验站及黑河流域地表过程综合观测网FPAR地面站点连续观测数据对玉米作物、芦苇草地等下垫面反演的FPAR进行了对比验证，RMSE分别为0.15和0.17。本方法以辐射传输模型模拟的多维大气及地表输入—植被冠层输出作为深度学习的训练样本库，弥补了训练样本数量不足及观测数据不全带来的深度学习训练过程中的误差，从而使得模型兼具机理性和高效性。同时，反演的输入为具有太阳角度、观测角度信息的地表反射率产品，降低了输入参数获取的难度，减少输入参数误差传递的影响，有利于实现产品的业务化生产。关键词：定量遥感反演;GF-1卫星;光合有效辐射吸收比例;SAIL模型;深度学习- 179
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发布时间：2023-04-18 -
基于植被二向性反射统一模型的高分五号FAPAR遥感反演算法
摘要：植被光合有效辐射吸收比率（FAPAR）是描述植被光合作用能量交换过程的重要参数，广泛应用于植被长势监测、植被生产力估算、全球变化等研究领域。遥感是大范围获取FAPAR的唯一途径，与多光谱传感器相比，高光谱传感器能更加精确、细致地观测植被的光谱特征，有利于分析植被冠层反射、吸收特性，进而反演植被冠层FAPAR。本文首先在植被BRDF统一模型和FAPAR-P模型的基础上，构建了BRDF-FAPAR统一模型UBFM（Unified BRDF-FAPAR Model）；进而基于高分五号高光谱传感器特征模拟了不同情况下植被冠层反射率和相应的FAPAR；然后运用改进的最佳指数法选择FAPAR反演的特征波段组合；在此基础上，将特征波段反射率与FAPAR模拟结果作为神经网络的输入参数，构建针对高光谱数据的FAPAR神经网络反演算法。研究结果表明，改进的最佳指数法能有效地筛选出FAPAR估算的敏感波段；综合考虑波段信息量和实际影像数据噪声影响，本研究针对高分五号高光谱传感器选择8个波段作为FAPAR反演特征波段。基于UBFM模型构建的神经网络反演精度较高，模拟实验算法误差约为0.014。选择内蒙古呼伦贝尔市谢尔塔拉草原为主要研究区，采用高分五号高光谱影像数据反演了研究区的FAPAR，并利用同步地面实测数据开展验证，反演误差为0.048。该算法简化了传统机理方法的中间环节和繁琐的参数设置，有较好的可行性、稳定性和精度，为国产卫星高光谱传感器地表植被参数定量反演提供了新途径。关键词：光合有效辐射吸收比率;高光谱遥感;特征波段;神经网络;高分五号- 462
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发布时间：2023-04-18
植被参量反演与产品
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高分辨率地表反照率遥感估算研究进展
摘要：地表反照率是研究地表能量收支平衡、中长期天气预报和全球气候变化的一个重要参数。利用卫星数据估算地表反照率需要地表二向反射特征知识的支持，目前针对中低分辨率卫星数据的反照率反演算法相对成熟，且发布了不同分辨率和精度的全球产品。随着全球高分辨率对地观测技术的不断发展，特别是中国高分系列卫星的发展，为高分辨率地表反照率精确估算提供了丰富的数据源。然而高分辨率地表反照率遥感估算面临着观测角度数据不足、波段信息少等有效数据缺失的问题，国内外学者开展了一系列针对高分辨率地表反照率估算方法的研究。本文首先简述了地表反照率遥感估算的基本原理与目前存在的主要问题，总结并分析了近几年高分辨率反照率估算的相关算法，并对未来高分辨率反照率估算的进一步发展提出了展望和设想。论文研究可为高分辨率反照率算法研究和产品发展提供理论支持。关键词：地表反照率;地表二向反射;遥感反演;窄宽波段转换;高分辨率卫星- 155
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发布时间：2023-04-18 -
基于高时空分辨率BRDF先验知识的高分卫星地表反照率产品及其初步验证
摘要：地表反照率是地表辐射能量平衡中的关键因子。利用高分卫星数据生产地表反照率产品，将有效地支撑局地尺度的遥感监测应用。但高分卫星数据反演反照率面临着角度信息不足难以获取BRDF特性的难题。本文利用高分一号卫星，基于低分辨率多角度信息获取时空分布的BRDF先验知识来反演高分卫星数据BRDF，进而估算反照率，生成了高分卫星全国地表反照率产品，并分析了产品的时空特征和基于地面测量数据验证了产品精度。主要利用黑河、怀来、东北遥感试验站多个观测点长时间序列地面观测进行直接验证，地表覆盖类型包括玉米作物，海棠、水杉、油松等林地以及草地，而在冬季其覆盖则转变为裸土或冰雪等。产品的时空动态变化基本捕捉了地表的变化特征，与地面站点数据时间序列特征吻合度较高。产品在植被覆盖的结果普遍较好，而在裸土和冰雪条件下精度则有所降低，总体均方根误差为0.05，相对精度80.24%，基本满足应用需求。验证结果表明，本文利用更为精细的具有时空分布特征（高时空分辨率）的BRDF先验知识有效地反演了高分数据反照率产品。反照率产品精度直接受到辐射定标、几何定位、大气校正、云识别、算法等精度影响，高分卫星反照率产品算法的适用性和产品的精度还需要更充分的验证和分析。关键词：高分一号;反照率;BRDF;先验知识;高分遥感共性产品生产- 143
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发布时间：2023-04-18 -
融合高分一号、风云四号及葵花-8的光合有效辐射遥感方法及产品研究
摘要：光合有效辐射是植被生产力模型的重要输入参数，也是陆地生态系统模型及生物地化模型等的重要特征参量。目前的全球或区域尺度光合有效辐射产品在起伏地表情形的精度及可用性尚存在不足，高分系列卫星的发射，为高空间分辨率光合有效辐射遥感产品反演提供了可能。本文结合高分一号卫星（GF-1）反演的地表反照率产品，气溶胶光学厚度产品，日本新一代静止卫星Himawari-8及国产风云四号卫星（FY-4）的云光学厚度产品及美国的SNPP卫星反演的气溶胶光学厚度产品（用于填补GF气溶胶产品的空值区），发展了一种基于参数化模型的光合有效辐射遥感反演方法。晴空条件下，主要考虑气溶胶和瑞利散射对光合有效辐射的衰减；云天情形，则主要考虑云光学厚度参数对入射辐射的影响，以球形粒子的Mie散射理论和平面平行大气辐射传输原理计算总透过率；针对起伏地表，分别计算地形对坡面入射角度的影响、对直接辐射的遮蔽以及对散射辐射的增强/衰减效应，从而得到高分卫星光合有效辐射遥感反演模型及产品。利用河北怀来试验站、西南大学柑研所及黑河流域地表过程综合观测网的连续观测数据对光合有效辐射产品进行了对比验证，其相关系数为0.87，平均偏差为1.56 W/m2，均方根误差为16.14 W/m2。本算法所采用的云光学厚度输入数据的空间分辨率（5 km）及地表反照率分辨率（16 m）存在较大的空间尺度差异，可能会带来一定的误差。下一步拟利用GF-4卫星提供的50 m分辨率的大气参数，进一步提高GF光合有效辐射产品的时空精度，并针对产品开展更广泛深入的验证分析。关键词：GF-1;FY-4;Himawari-8;光合有效辐射;参数化模型;高分遥感共性产品- 137
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发布时间：2023-04-18 -
高分一号卫星遥感数据驱动ETMonitor模型估算16 m分辨率蒸散发及验证
摘要：蒸散发（Evapotranspiration，简称ET）是研究地表水循环过程变化和开展田间水分管理的核心变量之一。遥感是获取大范围动态蒸散发的一个主要手段，但现有蒸散发产品分辨率主要以中低分辨率（1—25 km）为主，难以满足田间水分管理的应用需求。国产高分一号宽幅相机具有高时空分辨率特点，空间分辨率为16 m，能够为高时空分辨率蒸散发产品生产提供数据支撑。本文利用国产高分一号卫星遥感数据反演的地表参数（包括叶面积指数、植被覆盖度和反照率等）作为驱动，评估了采用ETMonitor蒸散发遥感模型获取高分辨率蒸散发的能力和精度。研究中收集黑河流域、闪电河流域、河北怀来、西藏纳木错等16个站点的涡动相关仪地面观测数据开展蒸散发估算的验证，下垫面类型主要涵盖农作物、草地、森林和裸地等。验证结果表明：高分一号卫星遥感估算日蒸散发均方根误差为0.85 mm d-1，相关系数为0.79，偏差为0.16 mm d-1，估算精度较高。与中低空间分辨率（例如1 km）蒸散发数据相比，基于高分一号卫星遥感估算的16 m分辨率蒸散发在地表异质性较强的区域更具优势，能较好地反映田块尺度的蒸散发空间分布差异。整体来说，基于国产高分卫星遥感结合ETMonitor模型能够获取精度较高的高时空分辨率蒸散发产品，有望满足日益精细化的农业水资源利用及管理的应用需求。关键词：蒸散发;ETMonitor;遥感;高分一号;真实性检验;16 m分辨率;中国区域- 148
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高分一号卫星浑浊水体水质参数软分类反演
摘要：高分一号卫星宽幅盖相机（GF-1 WFV）拥有高空间和高时间分辨率，在水环境遥感应用方面有较大潜力，现有研究以特定区域算法为主，缺少可用于大范围的水质参数反演算法。基于以上问题，本研究在全国开展了28次共计68个航次的水面测量与采样实验，获取了具有较好典型性和代表性的647个采样点数据用于水质参数反演建模和验证。为了满足光学特性复杂的浑浊水体大范围水质参数反演的需求，发展了基于软分类的GF-1 WFV水质参数反演算法。算法首先将水体分为4类，并计算各类型水体的质心光谱；然后为各类型水体优选和优化适用的叶绿素a浓度、总悬浮物浓度和透明度反演模型，并用距离权重进行加权融合获取最终的水质参数反演结果。经星地同步实验数据验证，水体叶绿素a浓度、总悬浮物浓度和透明度反演的相对误差分别为33.1%、28.6%和17.6%，且类别边界过渡平滑，避免了不同模型导致的数值跳变问题。结果表明，本算法具有大范围水质参数反演产品生产的能力。关键词：GF-1 WFV;水体类型;叶绿素a;总悬浮物;透明度- 200
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发布时间：2023-04-18
辐射与水参量反演与产品
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高分遥感共性产品算法测评与真实性检验技术体系及应用实例
摘要：随着中国高分辨率对地观测系统的发展，已经形成了高分标准产品、共性产品和专题产品多层应用服务体系，其中高分共性产品是衔接高分标准产品和专题产品间的桥梁。然而高分共性产品由算法发展而来，不可避免存在着误差，为后续遥感应用带来较大的不确定性。因此，论文提出了高分共性产品算法需测评，高分共性产品需真实性检验的高分共性产品生产过程中的两端质量保障方法体系。论文阐明了算法测评与真实性检验的内涵，以及算法测评和真实性检验方法体系，介绍了高分专项开展的高分共性产品真实性检验与算法测评系统平台，并以地表反照率高分共性产品算法测评为例，展示了算法测评的可行性。论文研究成果可为中国高分共性产品真实性检验和算法测评工作的开展提供重要支持。关键词：遥感;高分卫星;共性产品;算法测评;真实性检验;地表反照率- 659
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发布时间：2023-04-18 -
基于机器学习的遥感反演：不确定性因素分析
摘要：遥感反演是定量遥感的核心内容之一，只有实现高精度的参数反演，才能提高遥感数据的利用效率，从而进一步推进定量遥感的发展。基于机器学习的遥感参数反演充分利用了卫星大数据的优势，能够避免因物理模型带来的复杂处理和计算过程，同时减小由遥感数据预处理包括几何校正、辐射校正、大气校正等引起的不确定性，因此被应用于遥感反演中。然而，机器学习在遥感反演中的效用和能力需要客观看待。本文重点对机器学习在遥感反演中的应用进行论述。首先在文献检索的基础上总结了目前机器学习在遥感反演方面的应用现状。然后总结了几种典型的机器学习算法的原理及特点。最后，重点论述了基于机器学习的遥感反演不确定性产生的几种主要因素，包括机器学习算法的选择、辅助变量的选择、变量数据集的来源及准确性、训练样本的选择和模型的跨尺度、跨区域应用等。在机器学习算法的实际应用中，应综合考虑这些因素可能会引起的不确定性，从而选择最为合适的算法和样本，提高结果的准确度和可信度。关键词：机器学习;反演;不确定性;定量遥感;深度学习;文献分析- 1021
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发布时间：2023-04-18 -
西南地区破碎地表空间异质性刻画与空间尺度关系初探
摘要：尺度效应是定量遥感领域的经典且重要问题之一，其中地表异质性的判断和明确对地表真实性检验和场站优化布设问题的前置工作。并且地表异质性的判断和计算，一般是通过一景低分辨率待检验产品与同步获取的地面测量结果或者高分辨率产品进行尺度转换实现间接表达。然而，由于待检低分辨率与高分辨率遥感影像之间几乎很难做到完全同步。那么如何在缺乏同步产品的基础上，仅利用高分辨率产品去刻画地表异质性，是为下一步对空间异质性进行进一步探索和分析的前提条件。本文针对该问题使用优于0.2 m空间分辨率的无人机光谱反射率数据，计算得到归一化差值植被指数NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）数据，通过三次卷积升尺度算法计算获取了0.2—30 m共39个不同空间分辨率结果，通过目视解译获得土地利用/覆盖变化LULC（Land Use and Land Cover change）数据，结合地理探测器对1 km×1 km图幅内的空间异质性行评价。结果表明：3个地形破碎的喀斯特槽谷区，其空间异质性评价值q的阈值存在差异，但总体上q值都随着空间分辨率的提高（30—0.2 m）由震荡趋于平稳； Mann-Kendall突变检测发现，柑橘研究所和虎头村的空间异质性突变点和q值震荡曲线的稳点阈值基本一致。关键词：地表真实性检验;NDVI;UAV;空间异质性;地理探测器;Mann-Kendall突变检测- 171
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发布时间：2023-04-18 -
顾及斑块面积比的国产卫星土地覆盖产品尺度效应研究
摘要：尺度转换可获取不同应用需求下的土地覆盖产品最优表达尺度。但现有针对尺度转换伴随的尺度效应斑块级模型研究通常易受斑块分类的影响。因此，本文通过构建跨类型斑块面积比尺度效应模型，进一步探索斑块形态指标在尺度转换中的作用机制，实现对特定尺度土地覆盖产品中各地类面积的预测，为尺度转换方案提供合理性评价。首先利用信息度量技术定义斑块形态指标集，并通过数学变换将尺度纳入形态指标；然后联合斑块形态指标集和尺度转换前后的斑块面积比构建跨类型斑块面积比尺度效应模型。本文利用国家重点研发计划专项项目生产的国产卫星30 m土地覆盖产品对提出的斑块级尺度效应模型进行构建与验证。结果显示，该模型对林地、耕地、草地和不透水面四种地类在90—750 m共12个目标尺度（以60 m为间隔）上的平均预测误差分别为0.036、0.033、0.034和0.035，对目标尺度土地覆盖产品各地类面积具有较好的预测精度，可为国产土地覆盖产品尺度转换提供理论依据，为高精度产品生产提供技术支持。关键词：土地覆盖产品;尺度上推;尺度效应;斑块面积比;形态指标- 2371
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发布时间：2023-04-18
算法测评与产品检验
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