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遥感学报 2017年第06期杂志 文档列表

遥感学报杂志国产卫星

海洋二号卫星微波散射计面元匹配825-834

摘要：面元匹配是散射计海面风场反演的重要预处理步骤。为保障海洋二号卫星散射计（HSCAT）业务化海面风场反演,提出了一种可业务化运行的HSCAT面元匹配算法。HSCAT面元匹配算法包括地面网格划分和后向散射系数观测结果重采样两个关键部分。为简化计算,HSCAT采用以星下点轨迹为中心,以顺轨向及交轨向为坐标轴,分辨率为25 km×25 km的网格划分方式。重采样利用卫星星下点经纬度数据,对每个后向散射系数观测结果,以后向散射系数与各星下点球面距离的最小值为依据进行交轨向重采样,并以取得距离最小值所对应的星下点与该轨数据星下点起始位置的距离为依据进行顺轨向重采样,实现对后向散射系数观测结果的面元匹配。实验和对比结果表明,提出的面元匹配算法可对后向散射系数进行有效的重采样,风矢量面元的位置分布均匀,每个风矢量面元均有足够数量的独立观测后向散射系数,可在全球范围内满足高质量海面风场反演的要求。

3维成像微波高度计风速反演835-841

摘要：随着航天技术的发展和新型微波载荷的发射（如3维成像高度计）,越来越多的小入射角海洋观测雷达将投入运行,如何有效地利用这些小入射角的后向散射数据成为研究的热点课题。利用TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）的PR（Precipitation Radar）后向散射系数NRCS（Normalized Radar Cross Section）数据对小入射角情况下的海面风速反演方法和风速反演精度进行研究,并对风速反演性能进行统计分析。基于无雨条件下的PR海面后向散射数据,建立小入射角情况下的风速反演算法和经验的GMF模型。风速反演结果分别与浮标、ASCAT进行交叉比对。结果表明：反演风速的偏差小于0.28 m/s,标准差小于1.51 m/s;在中等风速条件下,反演风速的偏差和标准差均小于低风速条件和高风速条件;0°—8°入射角范围内的风速反演精度明显优于8°—12°入射角范围的风速反演精度。

FY-3C VIRR大气可降水产品生成和检验842-852

摘要：风云三号C星（FY-3C）可见光红外扫描辐射计（VIRR）两个红外分裂窗通道数据生成的晴空大气可降水（TPW）产品已投入业务使用。本文介绍了该产品的生成方法,并从产品精度和稳定性两个方面评价产品质量。与MODIS Terra TPW的月平均数据对比,FY-3C VIRR TPW能正确反应大气可降水的全球分布。与2015年3月—4月的全球探空数据对比,FY-3C VIRR TPW均方根误差为5.36 mm,相对误差在水汽值大于30 mm时在20%以内,并且夜间产品精度优于白天。相比于MODIS红外TPW产品与探空数据的误差,FY-3C TPW精度略好。计算2015年1月至2016年7月FY-3C VIRR TPW产品相对探空数据的月均方根误差,19个月均方根误差的标准差是0.54 mm,小于同期MODIS Terra TPW均方根误差的标准差,说明FY-3C VIRR TPW产品在检验时期内更稳定。FY-3C VIRR TPW产品精度较高且质量稳定,具备广泛应用能力。

遥感学报杂志基础理论

SBDART的参数化短波辐射传输模型853-863

摘要：云层对地气系统辐射能量平衡有重要的调节作用,然而传统1维大气辐射传输模型仅能考虑晴空和全云两种情况。为了更好地研究云层对地表短波辐射的影响,以大气辐射传输模型SBDART（Santa Barbara Disort Atmospheric Radiative Transfer）为基础,在短波辐射传输基本方程中引入半球天空有效云覆盖度和区域真实云覆盖度两个关键云参数,考虑太阳方向和半球天空云层覆盖情况,对模型进行几何关系的修正。结合短波辐射的影响因素和SBDART模型的内置参数,选择13个参数,使用全局定量敏感性分析软件Sim Lab对修正后的模型进行参数敏感性分析及应用讨论。研究结果表明：该模型能够较好地描述云层对地表短波辐射的影响;对下行短波辐射和地表短波净辐射而言,太阳天顶角和地表反照率的影响最为显著;两个云覆盖参数在很大程度上也影响了地表短波辐射分量;在模型实际应用过程中,敏感性较强的6个参数均可以通过卫星遥感数据得到,模型具有较好的应用前景。由此可见,改进的短波辐射传输模型能够更好地考虑不同云层条件下、不同太阳–云–观测几何下的短波辐射传输问题,有利于提高短波辐射参量的遥感反演精度。

遥感学报杂志技术方法

月球辐射照度模型比对及地基对月观测验证864-870

摘要：月球是除太阳外对地张角最大的天体,反射率稳定性为10^–8每年,适合用于遥感卫星的辐射定标、夜间地基大气遥感和夜间卫星遥感,但月球辐射照度模型的精度束缚了上述应用的发展。为检验现有ROLO（RObotic Lunar Observatory）和MT2009（Miller-Turner 2009）地基整盘月球辐射照度模型的精度,国家卫星气象中心于2015年底至2016年初在云南丽江组织了3个月的地基对月观测,使用高光谱月球成像光谱仪获取了399.00—1060.00 nm连续光谱的月球辐射照度。基于整盘月球辐射照度模型,利用丽江地基对月观测试验资料,对比模型与模型、模型与丽江地基观测月球辐射照度。结果表明：（1）MT2009与ROLO模型在短波红外谱段的差异明显大于可见光谱段;（2）地基观测高光谱月球辐射照度结果与ROLO模型更接近,但是可见光波段比ROLO模型辐射照度平均小5.86%左右。为探究差异产生的主要来源,对结果还进行了进一步的分析和讨论,以期为今后月球辐射模型的改进和夜间微光遥感研究提供经验和依据。

高轨无缝面阵扫描判断方法：栅格法和几何相交法871-880

摘要：极轨海洋卫星的时间分辨率低,不能及时感知快速变化的海洋现象及海洋突发事件,因此,发展静止轨道海洋成像辐射计势在必行。静止轨道卫星可以长时间观测指定海域,但是视场小,需要通过二维指向镜等方式扩大卫星的观测区域。本文意在通过提出漏扫判断方法,给出合理的扫描方式,保证高轨面阵扫描无地理信息遗漏。首先,本文在分析二维指向镜成像原理的基础上,给出了指向镜子图像成像特性以及不同方向、大小的电机转角所引入的像面旋转。其次,画出了子图像的边界包络图,直观地给出了扫描角度变化与图像覆盖程度的关系。最后,提出了两种无缝拼接的判断方法：栅格法和几何相交法,栅格法能够判断出图像覆盖次数,几何法速度快、准确度高。实验结果表明应用本文的两种方法得到了不同扫描角度间隔下地球边缘有无漏扫的情况,找到基于本文光学系统、可覆盖全球且无缝拼接图像的最大俯仰、方位转角间隔,为电机转角步距的设置提供理论依据,保证不漏扫的同时提高载荷的时间分辨率。

多源卫星观测的全球海洋次表层温度异常信息提取881-891

摘要：基于表层卫星遥感观测的中深层海洋遥感对于了解海洋内部异常及其动力过程有重要意义。如何从现有的海洋表层遥感观测资料提取海洋内部关键动力环境信息场是具有挑战性的海洋遥感技术前沿。本文采用支持向量回归（SVR）方法,通过卫星遥感观测获取的多源海表参量（海表高度异常（SSHA）、海表温度异常（SSTA）、海表盐度异常（SSSA）和海表风场异常（SSWA））,选择最优参量输入组合,感知海洋次表层温度异常（STA）,并用实测Argo数据作精度验证。结果表明SVR模型可准确估算全球尺度的STA（1000 m深度以浅）;当SVR输入变量为2个（SSHA、SSTA）、3个（SSHA、SSTA、SSSA）、4个（SSHA、SSTA、SSSA、SSWA）时对应的平均均方差（MSE）分别为0.0090、0.0086、0.0087,平均决定系数（R^2）分别为0.443、0.457、0.485。因此,除了SSHA和SSTA外,SSSA与SSWA的输入对SVR模型的估算有积极影响,有助于提高STA的估算精度。在全球增暖与减缓背景下,该研究可为从表层卫星遥感观测提取海洋内部热力异常信息研究提供重要技术支持,有利于拓展卫星对海观测范围。

多目标的卫星仪器宽动态非线性定标892-906

摘要：传统的场地辐射定标方法由于定标样本少,难以覆盖遥感器动态范围,且不能发现仪器辐射响应是否存在非线性特性。针对这一问题,本文提出了基于多种亮暗等级的地球稳定目标（盐湖、沙漠和海洋）的卫星传感器宽动态非线性辐射定标方法。该方法以MODIS和NCEP数据产品作为稳定目标的地表特性、大气状况的先验知识库,利用大气辐射传输模型计算的多个稳定目标的大气层顶辐射值为定标基准,以二次多项式为定标方程,实现宽动态的非线性辐射定标,并以Aqua/MODIS观测值作为参考,对定标基准的精度进行评估。结果显示,对于反射太阳波段,辐射传输模型的计算值与MODIS观测值间的偏差均值在2%以内。最后,以气象卫星遥感器MERSI为例,基于2014年在稳定目标上空获取的大量定标样本,对其反射太阳通道的辐射响应特性进行研究,从而确定辐射定标方案和辐射定标方程的系数,然后采用敦煌试验场的同步实测数据对定标结果进行验证。结果表明,除了940 nm的水汽强吸收通道,其他通道的定标精度基本在5%以内。

全极化SAR图像的山地低矮植被区域土壤含水量估计907-916

摘要：山区土壤含水量对山区植被生长监测、滑坡预测等工作具有重要意义,因此针对山地低矮植被区域,提出了全极化SAR图像的土壤含水量估计方法。为解决山地区域SAR图像几何形变和极化旋转问题,根据入射角、坡度、坡向信息定义了可测区域与不可测区域,并对可测区域后向散射系数进行校正。其次以密西根模型为基础,发展了低矮植被的散射模型。在假定植被和土壤特征不变的情况下,基于此散射模型并结合校正数据建立了山区土壤含水量反演方法。结果表明,模型反演的土壤含水量和实验点实测值基本一致,两个实验点反演值分别为14%和15%,实测值为11.45%和15.80%,能够满足一般应用的需求。

面向属性空间分布特征的空间聚类917-927

摘要：空间聚类应当同时满足空间位置邻近和属性相似,在此背景下,为满足空间邻近实体之间趋势性和不均匀性的属性聚类需求,提出一种基于图论和信息熵的空间聚类算法。该算法主要是在Delaunay三角网空间位置聚类基础上,通过引入信息熵,采用多元相似性度量方法以解决二元关系在属性聚类中的缺陷,同时基于“等概率最大熵”原则提出了一种局部参数度量方法,用于表达邻近目标间属性分布的局部变化信息。将本文方法与多约束聚类方法和DDBSC聚类方法进行对比分析,结果表明：（1）在属性空间分布不均的情况下,本文方法的聚类精度要高于多约束方法和DDBSC方法,尤其是当属性空间分布不均程度不断扩大时,DDBSC和多约束算法会将空间簇内的实体误判为噪声;（2）在对异常值的敏感性问题上,3类方法都能识别出异常值的位置,但DDBSC和多约束算法对异常值具有一定的敏感性,聚类结果会掩盖属性分布的趋势性,本文方法受异常值影响很小。通过模拟实验和实际算例可以发现,在保证空间邻近的基础上本文方法具有如下优势：第一,能反映实体属性在空间分布中的趋势性特征;第二,能满足属性空间分布不均匀;第三,对异常值具有良好的稳健性。

月球表面实时温度模型（英文）928-938

摘要：国外相关研究结果表明,月球表面的光度学稳定度可达10–8/年,是自由空间内稳定的辐射参考源,可用于星载遥感仪器的外定标。与基于地球表面目标观测的在轨定标方法相比,最大的优势在于在轨月球观测信息中没有大气辐射的贡献,大气窗区和非窗区处理方式几乎一致。同时,作为整体发射率稳定的自然天体,月球表面的温度范围在90—390 K之间,完全满足通常对地观测探测的动态范围要求。月球复杂的表面辐射特性,是制约对月定标技术发展的主要原因之一。月球表面辐射特性与月表发射率、月表温度密切相关。月表温度分布是月球重要的热物理参数之一,是月球表面热演化模型的必要边界条件,同时也是研究月球表面发射谱的关键参数。获取月表温度的方法大致可以分为两大类：直接测量温度数据和建立物理模型预测。直接测量温度数据又可以细分为下面3种方法：地基遥感测量、绕月探测卫星遥感测量、登陆月球直接测量表面温度。地基观测的空间分辨率很低,只能反映出一大片区域的平均温度;另外两种方法花费巨大,且不能对全月的温度变化进行长期的观测。月表温度物理模型基于热传导理论,结合月壤样本的热物理参数,将月球当成半无限固体,根据Stefan-Boltzmann定律和能量守恒定律,得到月表物理温度和太阳辐照度、月球内部热流的关系。太阳辐照度是月表温度分布的最重要的因素。本文以天文计算为基础,准确描述月表有效太阳辐照度与太阳常数、太阳辐射入射角以及日月距离之间的关系,建立一个可以计算任意时刻、任意经纬度坐标点的月表温度模型,从而有助于准确描述月表辐射特性。与风云二号G星的观测结果对比,该模型可以准确描述月相的变化。阿波罗15号首次开展了一系列探索月球的科学试验,其中在登月点附近开展的月表热�

遥感学报杂志遥感应用

海表温度对SMOS盐度遥感反演精度的影响939-947

摘要：利用星载微波辐射计对全球海表盐度的卫星遥感探测,其精度会受到多种环境因子的影响。采用广义加性模型GAM和偏最小二乘法PLS分析了水温对海表盐度遥感反演精度的影响,同时,利用ARGO观测数据对SMOS卫星反演的赤道太平洋和西北太平洋海表盐度进行精度检验。结果表明,水温对海表盐度反演精度具有显著影响,且Stokes矢量第一参数（总辐亮度）是海表盐度反演的最佳亮温参数。在平均水温约16℃时的均方误差约为0.9 psu,23℃水温下的均方误差约为0.7 psu,30℃水温下的均方误差约为0.4 psu,即高水温下盐度反演精度相对较高。

中国东南沿海地区大气反常结构遥感初探948-954

摘要：对流层大气作为电波传播的主要媒介,其大气剖面参数直接影响无线电系统的作用距离和导航、定位精度,因此,研究大气剖面的微波遥感技术,尤其是大气反常结构,对分析评估无线电信息系统在复杂大气环境条件下工作性能和提供电波折射修正精度等具有重要的应用价值。中国东南沿海地区一直是研究的热点区域,本文选取青岛、射阳、厦门、海口4个站的气象探空仪观测数据,统计了这些地区大气波导的平均高度和厚度,对采用地基多通道微波辐射计的天顶和扫角亮温遥感其参数的算法进行了初步探索,提出了改进的组合神经网络算法来判别并遥感大气波导。同时,使用多年的探空数据对该算法进行了仿真验证,并用青岛气象站的实测数据验证了该算法的精度。结果表明该算法可用于遥感大气反常结构,并且与以往的算法相比更加实用、有效,可为雷达、通信、导航等系统设备提供环境信息保障。

极化分解后多纹理特征的建筑物损毁评估955-965

摘要：准确地获知灾区的建筑物损毁程度能为抗震救灾和灾后重建提供决策依据。利用震后极化合成孔径雷达（SAR）数据,该文提出了一种综合利用极化分解后多纹理特征的震后建筑物损毁评估方法。首先,用Pauli分解的π/4偶次散射分量剔除非建筑区;其次,用Pauli分解的π/4偶次散射分量的方差特征、对比度特征和Pauli分解的奇次散射分量的对比度特征识别倒塌建筑物,并分别基于区块计算建筑物损毁指数;最后,综合3个纹理特征完成建筑物的损毁评估。采用玉树震后RADARSAT-2数据和东日本大地震后ALOS-1数据的实验验证了所提方法对建筑物损毁评估的有效性,该方法对玉树城区和日本石卷城区的重度、中度和轻度损毁建筑评估的总体精度分别为74.39%和80.26%。与其他方法的对比实验表明,该方法能减少取向角的影响,对存留有少数与方位向平行的完好建筑物的倒塌区、大取向角的完好建筑区的评估更为准确。

遥感学报杂志综述

土壤蒸发和植被蒸腾遥感估算与验证966-981

摘要：地表蒸散发是土壤—植被—大气系统中能量和水循环的重要环节,它包括土壤、水体和植被表面的蒸发,以及植被蒸腾。随着地表参数多源遥感产品的快速发展,利用不同地表参数遥感产品估算地表蒸散发以及其组分土壤蒸发和植被蒸腾成为日常监测越来越便利,监测尺度已从单站扩展到田块、区域乃至全球。目前地表蒸散发双层遥感估算模型按照建模机理的不同可分为：系列模型、平行模型、基于特征空间的模型、结合传统方法的模型以及数据同化方法。本文从模型构建物理机制、模型驱动数据以及模型输出结果验证等方面总结了上述模型的发展历史和现状,并指出在模型结构与参数化方案的优化、高分辨率模型驱动数据的发展、土壤蒸发和植被蒸腾像元尺度“地面真值”的获取等方面都仍需进一步完善。

机载激光雷达测深数据处理与应用982-995

摘要：机载激光雷达测深系统（ALB）是除声呐测深系统之外最可靠的遥感水深测量系统。随着ALB的商业化,越来越多的研究机构能够获取到水体全回波数据,对水体全回波数据的处理方法也越来越多。本文首先介绍ALB测量原理的基础上,对全波数据的预处理和波峰搜索算法进行概述,并对这些处理方法的优缺点进行总结。考虑到激光脉冲和水面、水体以及水底的作用是个复杂的过程,所以文章接着分析了影响ALB测深精度的主要因素（水深、水质和水下底质反射率）,并在最后总结归纳了ALB系统在水下地物分类中的最新应用现状和未来应用的发展趋势。

志谢-I0012

摘要：《遥感学报》编委会和编辑部工作人员向为学报发展做出无私贡献的全体审稿专家致以最崇高的敬意!向给予学报热忱帮助和持续关注的全体论文作者及广大读者表示最诚挚的感谢!

“全球变化数据出版与共享”百校传播（第六场）在中国科学院遥感与数字地球研究所成功举办-I0013

摘要：大数据时代的到来给地球科学带来跨越式发展的机遇，数据密集型科学研究成为现代地理学发展的重要驱动力。全球变化科学研究作为地理学研究的重要主题，数据是全球变化科学研究的核心和基础。作为战略资源的科学数据的开放共享一直是科技界的重要议题，如何建立数据资源的有效集成与共享机制，为地球系统科学和全球变化创新研究提供科学数据支撑，是实现开放共享的关键。