最新刊期
      2020 年 第 24 卷 8 期

        研究进展

      • 沈亚峰,刘建强,丁静,焦俊男,孙绍杰,陆应诚
        2020, 24(8): 933-944. DOI: 10.11834/jrs.20209475
        海洋一号C星光学载荷对海面溢油的识别能力分析
        摘要：中国首颗海洋水色业务卫星(HY-1C)搭载有水色水温扫描仪(COCTS)、海岸带成像仪(CZI)、紫外成像仪(UVI)等多套光学载荷，已于2019-06开展业务化运行。溢油是海洋环境监测的重要目标之一。近年来，光学遥感对海面溢油不同污染类型的识别、分类与估算原理得以阐明，其技术优势获得认可，能有效促进海面溢油的精细化定量探测。本研究以中国近海，主要以2019-02-20中国南海东沙岛附近海域一次溢油事件为例，收集了HY-1C星COCTS和CZI数据，并获取了同一天的VIIRS、MODIS Terra & Aqua遥感数据，开展了海面溢油的识别分类及其对比分析，重点评估COCTS与CZI光学载荷对海面溢油识别的效能。结果表明：在弱耀光对比条件下，COCTS、CZI、VIIRS均能有效识别此次东沙岛溢油，且COCTS对溢油的识别能力不弱于VIIRS数据；CZI不仅能识别此次溢油，还能区分此次溢油形成的海面油膜与溢油乳化物，从而提供更多的判定信息；CZI数据中，不同溢油污染类型的光谱信号离散度大于清洁海水平均噪声，展现了溢油量估算的潜力。HY-1C星光学载荷展现了优良的辐射分辨率、高信噪比等性能，随着HY-1D星的发射，双星组网观测还能提供更佳的时相分辨率数据，未来会在海洋溢油的实时、定量、精细化观测中提供丰富的数据支撑。  
        关键词：遥感;HY-1C星;水色水温扫描仪;海岸带成像仪;溢油;光学遥感   
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        发布时间：2020-08-28

        综述

      • 詹春晖,章钊颖,张永光
        2020, 24(8): 945-957. DOI: 10.11834/jrs.20209379
        日光诱导叶绿素荧光辐射传输模型研究进展
        摘要：日光诱导叶绿素荧光(SIF)是指示植被光合作用过程的无损探针，在不同时空尺度上对植被进行SIF的观测可以反映植被的实际光合作用及生理状态。然而在观测、分析和利用SIF的过程中，仍存在很多不确定因素。SIF的发生具有较为复杂的机理，从机理出发理解SIF与植被结构的相互作用，并分析影响SIF激发的主要因素将有助于更好地理解SIF与光合作用以及生物量的内在联系。因此，植被SIF辐射传输模型在解释和利用SIF遥感信号方面具有重要的作用。植被SIF信号相对较弱，且受环境、植被和生理等多种因子的影响，需要定量化描述，这为SIF辐射传输模型的构建带来挑战。近年来，大量学者已经发展一系列SIF辐射传输模型，为SIF遥感的发展提供了坚实的理论基础。本文回顾了叶片、冠层和生态系统尺度的SIF模型，从建模机理出发，对比模型优劣势，并对未来SIF模型的发展前景进行了展望。  
        关键词：日光诱导叶绿素荧光;叶绿素荧光模型;辐射传输模型;植被结构;多次散射   
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        发布时间：2020-08-28
      • 林兴稳,闻建光,吴胜标,郝大磊,肖青,柳钦火
        2020, 24(8): 958-974. DOI: 10.11834/jrs.20209167
        地表反射率地形校正物理模型与效果评价方法研究进展
        摘要：地形校正是准确获取地形复杂区遥感反射率的重要步骤，对提高山区地表遥感参数定量化反演精度，扩大遥感产品应用广度具有重要意义。从20世纪80年代开始，国内外学者开始对准确获取山区地表遥感反射率进行研究，建立了多种地形校正模型来减少或消除遥感图像中地形效应影响，减少同种地表类型的反射率差异，并将地形校正模型分为经验模型和物理模型。根据构建物理模型时是否考虑地表非朗伯体特性，将物理模型分为朗伯体假设模型和非朗伯体假设模型，本文分别从朗伯体假设模型和非朗伯体假设校正模型展开叙述。从两类模型构建的理论基础，模型特点，局限性等几方面进行分析和讨论，描述了两类模型的发展历程，系统阐述了朗伯体假设模型和非朗伯体假设模型的适用性和不足，剖析了目前地形校正模型存在的问题与挑战。同时，本文也比较了应用于地形校正的效果评价方法，并展望了地形校正方法和地形校正评价方法的未来主要发展方向。  
        关键词：遥感;图像处理;朗伯体假设模型;非朗伯体假设模型;地表反射率;地形校正评价   
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        发布时间：2020-08-28

        博士论坛

      • 张圆,贾贞贞,刘绍民,徐自为,徐同仁,姚云军,马燕飞,宋立生,李相,胡骁,王泽宇,郭枝虾,周纪
        2020, 24(8): 975-999. DOI: 10.11834/jrs.20209099
        遥感估算地表蒸散发真实性检验研究进展
        摘要：地表蒸散发是连接土壤—植被—大气连续体的纽带，结合遥感技术估算地表蒸散发已成为获取区域乃至全球尺度时空连续地表蒸散发量的有效手段。由于遥感估算地表蒸散发容易受到地表空间异质性和近地层气象条件复杂性的影响，在模型机理与变量参数化方案、输入数据和时间尺度扩展等方面存在不确定性，影响了其准确度的提高和应用范围的拓展，因此需要开展真实性检验。本文综述了当前遥感估算地表蒸散发（包括植被蒸腾和土壤蒸发）真实性检验研究的相关成果，重点归纳并总结了应用于遥感估算地表蒸散发真实性检验的直接检验法和间接检法的主要原理、适用性和优缺点，在此基础上阐述了当前遥感估算地表蒸散发真实性检验研究所面临的挑战。分析表明：由于地表空间异质性的普遍存在，遥感估算地表蒸散发真实性检验研究在理论和方法方面还受到诸多挑战，今后应打破地表蒸散发遥感产品真实性检验局限在均匀地表的传统思路，发展非均匀地表遥感估算地表蒸散发真实性检验的理论框架，包括地表水热状况空间异质性的度量、非均匀地表验证场的优化布设、非均匀下垫面地表蒸散发的多尺度观测试验、卫星像元/区域尺度地表蒸散发相对真值的获取、验证过程中的不确定性分析以及遥感估算地表蒸散发的实证研究等，并构建一个多源、多尺度、多方法、多层次的真实性检验技术流程，以期把遥感估算地表蒸散发真实性检验作为突破口，提升相应遥感产品的应用水平，推动定量遥感科学的发展。  
        关键词：遥感估算地表蒸散发;非均匀地表;真实性检验;直接检验;间接检验   
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        发布时间：2020-08-28
      • 魏祥坡,余旭初,张鹏强,职露,杨帆
        2020, 24(8): 1000-1009. DOI: 10.11834/jrs.20208333
        联合局部二值模式的CNN高光谱图像分类
        摘要：卷积神经网络CNN（Convolutional Neural Networks）具有强大的特征提取能力，应用于高光谱图像特征提取取得了良好的效果，双通道CNN模型能够分别提取高光谱图像的光谱特征和空间特征，并实现了特征的决策级融合。局部二值模式LBP（Local Binary Patterns）是一种简单但有效的空间特征描述算子，能够减轻CNN特征提取的压力并提高分类精度。为了充分利用CNN的特征提取能力及LBP特征的判别能力，提出一种双通道CNN和LBP相结合的高光谱图像分类方法，首先，采用1维CNN（1D-CNN）模型处理原始高光谱数据提取深层光谱特征，同时采用另一个1D-CNN模型处理LBP特征数据进一步提取深层空间特征，然后，将两个CNN模型的全连接层进行连接，实现深层光谱特征和空间特征的融合，并将融合特征输入到分类层中完成分类。实验结果表明，该方法在Indian Pines数据、Pavia University数据及Salinas数据上能够分别取得98.54%、99.73%、99.56%的分类精度，甚至在有限数量的训练样本条件下也能取得较好的分类效果。  
        关键词：遥感;高光谱图像;分类;卷积神经网络;深度学习;局部二值模式   
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        发布时间：2020-08-28

        技术方法

      • 陈昊楠,许诗枫,黄艳,王淑杰,舒松,余柏蒗,吴健平
        2020, 24(8): 1010-1022. DOI: 10.11834/jrs.20208361
        ASTER GDEM V2的南极冰川高程误差校正及精度分析
        摘要：ASTER GDEM V2是研究南极冰盖表面的一种重要DEM数据源。由于南极冰雪区反射率高且缺乏地形特征，导致ASTER GDEM V2存在大量的坑、隆起等噪声，难以直接用于南极地形分析。本文以ICESat/GLAS激光点高程数据作为参考，采用修正等高线法对南极伯德（Byrd）冰川ASTER GDEM V2进行了误差校正，并将其与ICESat-1 DEM的垂直精度进行了对比分析。结果表明：ASTER GDEM V2的RMSE由校正前的26.56 m下降到校正后的18.77 m，远低于ICESat-1 DEM的RMSE（121.24 m）；校正后的ASTER GDEM V2高程精度受坡度影响较小，不存在明显的系统误差，而ICESat-1 DEM的高程精度受坡度的影响较大。本研究进一步通过地形剖面分析得到：校正前的ASTER GDEM V2噪声主要分布于高程较低、地形平坦的区域，通过修正等高线的方法可以有效去除这些噪声，去除噪声后的ASTER GDEM V2可作为研究伯德冰川理想的DEM数据源。  
        关键词：遥感;数字高程模型;ASTER GDEM V2;ICESat/GLAS;南极;冰川   
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        发布时间：2020-08-28
      • 刘佳,罗向阳
        2020, 24(8): 1023-1031. DOI: 10.11834/jrs.20209018
        风云二号多通道卫星数据对流单体检测
        摘要：在对流单体检测中，相邻的对流云核很难区分。为了解决这个问题，基于红外和水汽通道卫星数据，提出一种新的检测对流单体方法。首先，针对卫星数据的特点进行数据处理，去除亮温大于241 K（对流系统的基准阈值）的像元，并将其归一化到[0,1]。其次，利用H极大值变换技术提取对流核种子点，设计一种八连通域准则使相邻种子点形成聚类并按顺序进行标记，有效地区分了相邻的种子簇。然后,设计一个新的准则判断相邻的种子簇是否需要合并。最后，根据多个阈值产生的种子点设计了种子簇累加合并方法使种子点生长或者与其他相邻的种子点合并，形成最终的对流核。选取红外和水汽通道的多通道数据开展验证实验，并和雷达资料和其他方法进行对比实验，结果表明该方法可以有效地区分相邻的对流单体，在初生、成熟和消散等中尺度对流系统生命周期均准确。此外，所提方法不仅对单个对流核有效，而且对多个对流核也能准确地检测。  
        关键词：遥感;对流单体;对流核;H-极大值变换;聚类;风云二号;种子点   
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        发布时间：2020-08-28

        遥感应用

      • 唐晓彤,陈海花,管磊,李乐乐
        2020, 24(8): 1032-1044. DOI: 10.11834/jrs.20208436
        FY-3B/MWRI与GCOM-W1/AMSR-2亮温数据在北极地区的交叉定标
        摘要：为了使搭载在风云三号B星上的微波成像仪MWRI（Microwave Radiation Imager）与搭载在GCOM-W1(Global Change Observation Mission 1st-Water)卫星上的AMSR-2（Advanced Microwave Scanning Radiometer 2）的数据可以衔接使用，并为以后FY-3B/MWRI北极地区遥感参数反演研究提供基础，以GCOM-W1/AMSR-2数据为对比数据，北极海洋区域为研究区域，对两传感器对应的10个通道的升、降轨亮温数据进行交叉定标。首先，对MWRI和AMSR-2各通道逐月在研究区域进行偏差分析；其次，对MWRI和AMSR-2各通道逐月在海冰区域和开阔水域进行偏差分析；最后，对MWRI和AMSR-2各通道逐月在研究区域进行交叉定标，并对定标结果进行评价。研究结果表明：（1）MWRI各通道亮温数据小于AMSR-2，且相同频率下，垂直极化各通道逐月平均偏差的绝对值大于水平极化各通道，升、降轨数据在各通道的差异较小，逐月平均偏差的差值小于1 K；（2）在海冰区域，升、降轨各通道逐月平均偏差相差小于1 K，在开阔水域则介于0—1.5 K；（3）通过进行线性回归分析，MWRI和AMSR-2各通道相关系数大于0.99，具有强相关性，并得到升、降轨各通道各月份交叉定标的斜率和截距；（4）定标后MWRI的亮温值与AMSR-2的亮温值一致性较好，说明交叉定标的效果较好。  
        关键词：遥感;MWRI;AMSR-2;北极地区;亮度温度;交叉定标;风云三号   
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        发布时间：2020-08-28
      • 蔡红艳,韩冬锐,杨林生,陈慕琳,杨小唤
        2020, 24(8): 1045-1059. DOI: 10.11834/jrs.20208469
        泛北极地区多年冻土活动层厚度演变
        摘要：深入理解泛北极地区多年冻土活动层厚度的演变, 对于全球碳通量模拟、气候变化预测及泛北极地区冻融风险评估具有重要意义。目前开展的泛北极地区多年冻土活动层厚度模拟与分析, 大多无法全覆盖或空间分辨率过低(25 km或是更大), 在景观尺度(公里级)上的多年冻土活动层厚度变化特征仍有待解析, 尤其是关键基础设施区的活动层厚度变化仍不清楚。本研究基于站点监测数据、MOD11B3地表温度数据、MCD12C1土地覆盖数据, 采用Stefan模型, 在公里级空间分辨率上模拟泛北极地区2001年—2017年多年冻土活动层厚度, 并解析泛北极地区及主要油气区多年冻土活动层厚度时空变化格局及主要原因。研究发现: 2001年—2017年泛北极地区约有78.4%的冻土区域多年冻土活动层厚度呈现增长趋势, 尽管全区多年平均的增长速率为0.22 cm/a (p<0.05), 但具有较强的时空差异性。显著增长区主要集中在加拿大西北部的落基山脉及劳伦琴高原一带以及俄罗斯中西伯利亚高原中部地区, 增加速率主要在0.5—1 cm/a；而减少区主要分布在加拿大的哈得孙湾沿岸平原、拉布拉多高原一带, 俄罗斯的东西伯利亚山地北部、中西伯利亚高原的北部、贝加尔湖以东区域和泰拉尔半岛一带。泛北极地区主要油气区多年冻土活动层厚度也以增加为主, 80%以上的油气区呈现增加趋势, 增长速率在0.1—0.7 cm/a。泛北极地区多年冻土活动层厚度变化与气温变化在空间上具有较好的一致性；积雪厚度与活动层厚度关系复杂；不同植被类型的多年冻土活动层厚度有所差异(林地>草地>稀树草原>灌丛), 且多年冻土活动层厚度变化与植被转化方向一致。该成果将有助于深入理解北半球高纬度多年冻土区冻融格局, 尤其可为冻土区的油气设施冻融风险识别与防控提供参考。  
        关键词：泛北极地区;气候变化;多年冻土;活动层厚度;遥感   
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        发布时间：2020-08-28
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