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遥感学报 2017年第01期杂志 文档列表

遥感学报杂志基础理论

双冠层反射率模型分析各向异性平整指数（AFX）对植被参数的敏感性1-11

摘要：二向反射分布函数包含地表反射的方向性特征信息。研究二向反射分布函数BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function）形状对植被结构参数的敏感性，有助于理解植被的二向性反射规律，进而反演植被参数。本文耦合双冠层反射率模型和核驱动的罗斯厚核．李氏稀疏互易核模型，利用EFAST全局敏感性分析方法，以各向异性平整指数为BRDF形状变化的衡量指标，研究了不同天空光比例（SKYL）下，各向异性平整指数AFX对植被参数敏感度的变化，以及SKYL=0．1时AFX的敏感性。结果表明：（1）在红波段，上、下层叶面积指数、上层叶绿素含量，以及上层叶倾角分布是AFX的敏感参数，在近红外波段，上、下层叶面积指数LAI是AFX的敏感参数。（2）冠层尺度上的参数敏感度总体大于叶片尺度。（3）晴天时（SKYL=0．1），红波段主敏感度较大的参数分别是上层LAI、上层叶倾角分布和下层叶片结构参数，近红外波段主敏感度较大的参数主要是上、下层LAI。

地物波谱数据库建设进展及应用现状12-26

摘要：地物以其固有的特性反射、吸收、辐射和透射电磁波。不同地物表面对不同波长的电磁波反射／辐射／散射特性不同，成为利用遥感手段进行目标物探测与识别的理论基础，而地物波谱数据库的建成对定量遥感建模、地表参数反演及环境生态监测等具有重要作用。近年来，国内外各研究机构已建成部分地物波谱数据库，通过收集典型地物波谱数据，记录长期积累且相对稳定的波谱信息及其配套参数，支持地物分类、目标识别等领域的研究。本文综述了国内外主要地物波谱数据的建库历程，阐述了波谱数据库在各专业领域的主要应用成果，分析比较现有的国内外波谱数据库平台在波段覆盖、地物类型、配套参数及共享方式的特点及不足。在此基础上，针对波谱数据库在建设中存在的数据管理分散、测量质量控制和配套参数的标准规范不完善、数据利用效率不充分等问题，给出了初步建议。最后，探讨各学科对波谱数据库平台的应用需求，并对波谱数据库建设重点将面向全波段、多尺度、多时相的通用型知识库的发展趋势进行展望。

遥感学报杂志国产卫星

FY-3C／MWHTS资料反演陆地晴空大气温湿廓线27-39

摘要：针对风云三号C星微波湿温探测仪（FY-3C／MWHTS）的陆地晴空观测资料，建立了一维变分反演系统，对大气的温湿廓线进行反演。为了更好地描述温湿廓线的相关性，同时减小温度和湿度在反演过程中相互之间的误差传递，提出了使用背景协方差矩阵的联合矩阵和单独矩阵进行组合反演的方法。对于MWHTS模拟亮温和观测亮温之间的偏差，使用逐扫描点的统计回归方法进行校正。选择中国部分陆地区域的晴空观测亮温进行温湿廓线的反演，并利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）再分析数据、美国国家环境预报中心（NCEP）分析数据以及无线电探空观测（RAOB）数据对反演结果进行验证，温湿廓线的反演结果与ECMWF再分析数据验证的最大均方根误差分别是2．59K和11．87％，与NCEP分析数据验证的最大均方根误差分别是1．88K和21．50％，与RAOB数据验证的最大均方根误差分别是3．43K和25．48％，验证结果表明了反演结果的可靠性。另外与国外同类载荷AMSU观测亮温的物理方法和统计方法反演精度进行了对比，结果表明：MWHTS具有较强的湿度廓线以及高空温度廓线的探测能力，且针对MWHTS的观测亮温建立的一维变分反演系统具有较高的反演精度。与NCEP6d＇时预报廓线的验证结果表明：反演的湿度廓线可以提高预报廓线的精度。

风云静止卫星地表温度产品空值数据稳健修复40-51

摘要：静止卫星地表温度数据是研究昼夜气候和环境变化的重要参数。但现有的静止卫星地表温度数据由于受到云等大气因素的影响，往往出现数值缺失现象。针对该问题，提出基于昼夜变化模型的风云静止卫星地表温度空值数据的稳健修复方法。由多项式、傅里叶函数和高斯函数构建新的昼夜变化模型，并利用Levenberg-Marquardt算法进行模型参数的求解与优化，进而实现空值修复。以风云2号F星数据（FY-2F）为例，模拟不同类型的像元缺失情况进行修复，并将不同模型修复结果与真实温度值比较，同时也对真实数据进行了测试。结果表明：本文提出的修复方法能有效对温度空值数据修复，且优于传统方法。

M-估计法广义变分同化FY-3B／IRAS通道亮温52-61

摘要：采用FY-3B／IRAS亮温资料进行广义变分同化研究。广义变分同化结合了经典变分同化和稳健M-估计两者的优点。区别于经典变分同化依赖于先前的质量控制并要求误差服从高斯分布，把M-估计法耦合到经典变分同化框架中，得到广义变分同化，其弱化了同化前的质量控制和误差服从高斯分布这两个条件。目标能量泛函包含M-估计以保证对离群值具有稳健性，从而能够得到较好的同化结果。对比变分同化前后的FNL资料湿度与GDAS湿度相关系数作为同化结果检验评价。具体操作过程在FNL作为背景场的基础上分别采用经典和M-估计不同的权重因子变分同化FY3B／IRAS资料，把得到的分析场与GDAS进行相关性比较，由于湿度具有较强的非高斯性，文中首先评估了安徽省13个站GPS／PWV和积分相关湿度廓线得到大气可降水量（即PGDAS／PWV和FNL／PWV资料）的相关性，进一步基于信息熵自由度思想进行了近一个月IRAS20个通道对分析场的影响贡献率诊断研究。

多维遥感数据时空谱一体化存储结构设计62-73

摘要：卫星遥感技术为我们研究全球变化提供了时间、空间、光谱多维度的海量遥感大数据，目前还没有一种针对遥感数据的多维度的特性设计的一体化存储结构。本文提出了一种多维遥感数据的组织方式，设计了SPAtial-Temporal-spectral（SPATS）时空谱多维遥感数据一体化存储结构，定义了5种多维数据存储格式：Temporal Sequential in Band（TSB）. Temporal Sequential in Pixel（TSP）. Temporal Interleaved by Band （TIB） Temporal Interleaved by Pixel （TIP）和Temporal Interleaved by Spectrum （TIS）, 设计Multi-dimensional Data（MDA）多维数据分析模块，实现了长时间序列遥感影像的时空谱多维一体化存储，并能够进行不同维度的数据分析与显示，构建了基于不同光谱指数的时间谱影像立方体，为时空谱多维遥感数据的综合与表征提供数据组织解决方案。

城市交通网络分形维数的不确定性估计、控制与分析74-83

摘要：长度一半径维数模型作为描述城市交通网络复杂不确定性现象的一种分形分维方法，其自身存在的不确定性往往被忽视，且相关研究更是鲜见报道。故针对该模型在分形维数测算全过程中存在的不确定性问题，本文率先开展了系统剖析、定量估计和质量控制研究。首先对数据源、矢量化处理、测算中心、尺度选择、以及分维数模型估计等一系列环节进行了不确定性估计与分析，其中首次给出了分形维数在一定置信水平下的不确定性度量区间，并依据误差传播理论对误差的传递和累积进行了描述；然后着重提出了基于LMedS（Least Median of Squares）的质量控制方法。最后通过对拉萨市的算例实验表明：道路的矢量化过程、测算中心和测算尺度的选择都会导致分维的不确定性；并在对数据质量进行控制的基础上，通过置信区间对长度．半径维数模型的不确定性进行了在一定概率水平下的首次度量；同时结合区域现状对研究结果给出了合乎实际的解释。本文在描述表征不确定性问题的分形几何和分形维数的基础上，系统地揭示了其自身不确定性的本质，不仅进一步丰富了分形分维理论，为控制其质量奠定理论基础，而且可为城市交通网络分形维数的地学应用提供可靠的科学依据。

矢量数据辅助的高分辨率遥感影像道路自动提取84-95

摘要：高分辨率遥感影像上细节信息繁杂、干扰物普遍存在，对其进行自动化道路识别与提取的相关研究仍处在探索阶段。在道路提取过程中引入矢量数据辅助，可解决初始信息获取的困难，得到可靠性较强的训练样本。为此，提出一种矢量数据辅助下的道路提取方法，能够筛选出矢量数据中包含的有效信息，引导实现对高分辨率遥感影像的道路自动提取。利用Mean-shift滤波对图像进行预处理后，首先从矢量数据获取候选种子点，并通过提炼同质区域的形状特征剔除错误候选点；然后，自动获取负样本点以进行朴素贝叶斯分类，并采用邻域质心投票算法从分类影像提取道路中心线；最后，结合像素跟踪与方向判断矢量化道路中心线，并提出一种基于矢量几何分析的断线连接与毛刺剔除方法，对提取结果进行信息修复与规整、优化。实验结果显示，该算法的提取质量达到80％以上，且具备较强的稳健性，能够适应具有不同道路辐射和分布特征的高分辨率遥感影像。

多准则约束的ICESat／GLAS高程控制点筛选96-104

摘要：激光测高卫星在获取全球高程控制点方面具有独特的优势，本文针对ICESat（Ice，Cloudandland Elevation Satellite）卫星上搭载的地球激光测高系统GLAS（Geo-science Laser Altimetry System），提出了一种多准则约束的高程控制点筛选算法。算法综合利用全球公开版的SRTM（Shuttle Radar Topography Mission）DEM数据对GLAS进行粗差剔除，然后利用GLA14产品中的云量、姿态质量标记、饱和度参数、增益参数等多种与测距有关的属性参数进行粗粒度的筛选，保留受云层、大气、地表反射率等影响较小的激光足印点，最后结合GLA01的波形特征参数做进一步精细筛选，提取出高精度的激光点作为高程控制点。本文还采用天津、河北两个实验区的数据，利用高精度的DEM成果数据对筛选的结果进行了验证。实验结果表明，经多准则约束筛选后的激光足印点具有很高的高程精度，能够作为1：50000甚至1：10000立体测图时的高程控制点使用，研究结论可为国产高分辨率卫星在境外地区进行无地面控制点的立体测图提供参考。

面向土壤分类的高光谱反射特征参数模型105-114

摘要：提出了一种无损、快速、成本低的土壤分类方法，选取松嫩平原4种典型土壤（黑土、黑钙土、风砂土和草甸土）耕层（0-20cm）土样的实验室反射光谱数据作为研究对象，采用重采样、包络线消除法处理光谱数据，提取反映反射光谱特征的光谱特征参数，利用K均值聚类（K．meansclustering）和决策树（decisiontree）分别进行聚类分析和分类模型构建，实现土壤的快速分类。结果表明，利用表层土壤反射光谱特征参数构建的决策树分类模型可以对研究区土壤进行分类。研究成果有望加快土壤制图，为土壤理化性质的时空变化研究提供技术支持。

遥感学报杂志遥感应用

综合多特征的Landsat8时序遥感图像棉花分类方法115-124

摘要：传统的多时相遥感图像分类大多拘泥于单一特征，本文基于多时相的Landsat8遥感数据，开展了综合多特征的特征提取与特征选择方法研究。综合了NDVI时间序列、最佳时相反射率光谱特征以及纹理特征作为初始分类特征，并采用基于属性重要度的粗糙集特征选择算法对其进行特征约简。分类结果表明：（1）利用初始分类特征，分类的总体精度达到92．81％，棉花提取精度达87．4％，与仅利用NDVI时间序列相比，精度分别提高5．53％和5．05％；（2）利用粗糙集选择后的特征分类，分类总体精度可达93．66％，棉花分类精度达92．73％，与初始分类特征提取结果相比，棉花分类精度提高5．33％。基于属性重要度的粗糙集特征选择不仅提高了分类精度，同时有效降低了分类器的计算复杂度。

南京地区大气气溶胶综合观测与对比分析125-135

摘要：利用CE-318太阳光度计、MPL激光雷达与卫星观测数据，分别采用光谱消光法、Fernald方法以及MODIS暗像元法（DDV）反演南京地区气溶胶光学厚度，并进行了对比分析。通过研究分析3月3日、6日卫星反演气溶胶光学厚度的空间分布图，发现长江流域附近以及市区（除老山、中山陵等山区地带之外）的AOD较高。3月3日太阳光度计、激光雷达与卫星数据在站点位置（南京信息工程大学，118．70E，32．2°N）的AOD值分别为0．455、0．289、0．4；3月6日的AOD值分别为0．373、0．267、0．25。通过对比分析3月至9月之间的多天数据，可得3种数据计算所得AOD相差不大，说明卫星与激光雷达反演数据相对可靠。其中，3月3日与3月6日的太阳光度计数据显示，观测地区出现常见的两种AOD变化类型：一种是早晚高，中午低；一种是早低晚高。此外，激光雷达所得数据结果随着时间的变化幅度较大，且可以在有云的天气条件下探测气溶胶；本文利用激光雷达数据计算出的9km以下AOD值多数在0．3左右，3月3日与3月6日两天之中，2km以下较脏，出现了一些气溶胶层，6km以上相对比较干净，个别时段6km以上高空存在云层。与地基观测相比，卫星虽然时间分辨率虽然低，但是对于大面积的趋势分析却有着绝对的优势。在今后的气溶胶观测发展中，结合三者的优势，有助于以较高精度，大面积反演大气气溶胶空间分布情况，获得较准确的气溶胶参数。

航空高光谱遥感区域成矿背景研究——以甘肃柳园一方山口地区为例136-148

摘要：高光谱遥感是当前地质遥感研究的前沿和热点，国内外的相关研究集中在数据处理、矿物填图、模型构建等方面，利用航空高光谱遥感技术进行区域成矿背景的研究较少。然而，要解决好高光谱遥感找矿问题，首先必须研究区域成矿背景，特别是找矿方向和有利的找矿区段，否则构建的找矿模型将不能充分发挥作用。本文以核工业北京地质研究院部级遥感重点实验室装备的航空高光谱成像系统在甘肃柳园一方山口地区获取的可见光-近红外（CASI），短波红外（SASI）高光谱遥感数据为数据源，利用矿物填图方法所填的区域矿物分布图，探讨了柳园一方山口地区的区域成矿条件，厘定了找矿要素，构建了区域成矿构造格架，分析了区域已知矿产的空间分布规律，探索了该区的区域找矿方向和最佳找矿地段。在此基础上，利用建立的高光谱遥感找矿预测方法，新发现了7处找矿靶区，取得了显著的地质找矿效果。该成果不仅对指导柳园一方山口地区进一步找矿有重要作用，而且提出的一套高光谱遥感技术研究区域成矿背景的思路、途径和方法，对其他地区的高光谱遥感地质应用也具有重要的借鉴价值。

临近空间大气参数误差特性分析149-158

摘要：为定量分析临近空间大气环境参数的准确性，利用10年以上的TIMED和ENVISAT卫星探测数据，以及根据理想气体状态方程和地转风公式计算出的密度和风场结果，统计得到大气温度、密度、纬向风、经向风和合成风的分布，并与中国参考大气开展对比验证，分析中国区域内临近空间大气参数误差随高度、纬度和经度的季节变化规律，对于临近空间卫星数据应用、环境特性分析和气象保障具有重要意义。研究表明：温度偏差在55km高度以上的春季和秋季沿纬向逐渐减小，密度偏差随高度降低逐渐增大，沿经向在30km高度以下存在偏差较大的经度带。纬向风偏差在夏季随高度的变化特征明显不同，沿纬向在40-70km高度逐渐减小；经向风偏差在40km高度以下沿纬向均匀分布，且季节性差异较小；合成风偏差随高度的震荡特征明显，沿纬向在秋季的40-60km高度先减小后增大，沿经向在春季的30-45km高度呈不断减小趋势。

南方丘陵区植被覆盖度遥感估算的地形效应评估159-167

摘要：植被覆盖变化是生态环境领域的核心研究内容之一，但其估算精度常受到地形效应、土壤背景、大气效应等各种因素影响。以Landsat8OLI为遥感数据源，基于像元二分模型，分别利用归一化差值植被指数（NDVI）、经Cosine-C校正的归一化差值植被指数（NDVI）和归一化差值山地植被指数（NDMVI）建立植被覆盖度估算模型，以评估南方丘陵区植被覆盖度的地形效应。结果表明，3种植被覆盖度估算模型均能削弱地形效应，但消除或抑制地形效应影响的能力不同。比较而言，基于NDMVI指数构建的植被覆盖度估算模型的地形效应最小，更适合地形复杂区域的植被覆盖度遥感估算；基于Cosine．C校正的NDVI植被指数构建的植被覆盖度估算模型的地形效应次之，但存在一定的过度校正现象；基于NDVI植被指数构建的植被覆盖度估算模型的地形效应最大，尤其当坡度≥10°时，阴坡植被覆盖度比阳坡明显偏低。

《遥感学报》封面征稿通知168-168

摘要：自2010年开始，《遥感学报》一直通过封面报道，着力跟踪国产遥感卫星成果、国家重大科研项目最新科研进展以及突发性重大灾害遥感应用的重要成果，开展先导性快速报道，不仅大大提升了遥感科研成果的关注度和显示度，对展示中国遥感科研机构和研究团队的实力与水平也起到了良好的宣传作用。