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基于风云三号卫星的吉林一号光谱星交叉定标方法研究

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基于风云三号卫星的吉林一号光谱星交叉定标方法研究

作者：王凯司吉林大学

学位级别：硕士

卫星传感器由于受到在轨空间环境变化、元器件电路老化等因素的影响,其辐射性能会出现持续性衰变,从而直接影响卫星遥感数据的定量产品精度以及应用效果。吉林一号光谱星于2019年1月发射,目前已经获取大量数据,应用广泛。但由于其发射... 详细信息

卫星传感器由于受到在轨空间环境变化、元器件电路老化等因素的影响,其辐射性能会出现持续性衰变,从而直接影响卫星遥感数据的定量产品精度以及应用效果。吉林一号光谱星于2019年1月发射,目前已经获取大量数据,应用广泛。但由于其发射时间不久,目前没有对其开展系统的在轨定标研究,虽然其他国产卫星定标方法已经成熟,但能否适用于吉林一号光谱星仍需研究探讨。若采用传统的场地定标,需要开展星地同步测量试验,受卫星轨道和大气的影响大,开展的试验次数有限,且成本高;若采用传统的交叉定标法进行定标,由于其可见光近红外波段数达到20个,无法找到与其波段一一匹配的传感器,导致传统的交叉定标方法不适用。为探究如何对吉林一号光谱星进行高精度定标,本文开展以风云三号D星为参考,对吉林一号光谱星进行交叉定标的方法研究。首先,通过场地定标方法对参考星FY-3D进行定标精度研究。本文通过官方定标系数获取卫星影像表观辐亮度为相对真值;再利用无人机搭载的光谱仪构建场地BRDF模型校正地面同步实测反射率数据后,基于辐射传输方程拟合表观辐亮度作为计算值。通过比对二者辐亮度的相对差异研究参考卫星的精度。在此基础上,对吉林一号光谱星进行交叉定标方法研究。本文基于光谱响应与波段匹配方法建立传感器间的关联,对于两个卫星传感器的光谱响应不能“一对一”匹配的波段,构建两种多波段加权拟合方法计算定标后的表观反射率,进而推算定标系数,并对实验结果以变异系数作为相对差异进行分析。最后,在完成交叉定标后,对定标系数的检验。本文以交叉定标系数为基准,分别采用基于稳定目标的历史反射率定标方法和Landsat-8卫星影像获取表观反射率进行比对与精度检验。论文研究表明:（1）风云三号卫星可以作为参考卫星进行定标研究通过场地定标与卫星影像两种方法拟合的不同波段表观辐亮度平均相对差异的绝对值为2.24%,相对差异最大的波段为3.89%。上述结果说明风云三号卫星在轨运行稳定,无明显衰减,其作为参考卫星进行交叉定标的精度较高。同时对于此类观测天顶角较大的卫星,地面反射率进行BRDF校正后定标的精度可以提高。（2）通过交叉定标方法,可以获取高精度的吉林一号光谱星定标系数本文通过敦煌辐射定标场,以风云三号卫星为参考,获取2019-2021的7景吉林一号卫星影像进行交叉定标,结果表明所有波段在不同时相的定标系数相对差异在2%～6%之间变化,其平均相对差异为3.92%,说明吉林一号卫星在不同日期下的定标结果均具有较好的一致性,即交叉定标结果较为可靠。同时根据历史反射率数据和Landsat-8影像,通过相对差异分析验证了本文交叉定标方法的高精度。

关键词：吉林一号光谱星交叉定标定标系数验证风云三号卫星场地定标

基于卡尔曼滤波的GF1-WFV时间序列定标及验证

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光学学报 2022年第12期42卷 74-81页

作者：豆新格潘军高海亮王凯司孙晗姜鹏李小英吉林大学地球探测科学与技术学院吉林长春130012 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学北京100094

为了监测卫星传感器在轨辐射性能的变化、提高定标的频次和精度、满足新时期定量遥感的应用需求,提出了一种基于卡尔曼滤波的时间序列定标方法。以敦煌辐射校正场为试验场,获取高分一号宽视场成像仪(GF1-WFV)在2013—2020年间多景敦煌... 详细信息

为了监测卫星传感器在轨辐射性能的变化、提高定标的频次和精度、满足新时期定量遥感的应用需求,提出了一种基于卡尔曼滤波的时间序列定标方法。以敦煌辐射校正场为试验场,获取高分一号宽视场成像仪(GF1-WFV)在2013—2020年间多景敦煌场地影像,先对影像灰度值进行归一化处理,利用标准差剔除异常值,筛选出有效影像;采用基于稳定目标的历史数据时间序列定标方法计算定标系数,并利用卡尔曼滤波思想对定标系数进行进一步处理,最后分别将本文定标结果与中国资源卫星应用中心(CCRS)定标结果、Landsat8定标结果进行对比。结果表明:高分一号卫星传感器在轨运行期间的最大年衰减率不超过0.3%,说明传感器未发生明显衰减;通过对定标结果的对比验证,发现基于卡尔曼滤波的时间序列定标方法所获得的定标结果比CCRS定标结果的精度高,其中各波段的平均相对误差最大可减小16.14%。由此可见基于卡尔曼滤波的时间序列定标方法具有较好的可靠性和稳定性。

关键词：大气光学高分一号宽视场成像仪时间序列定标卡尔曼滤波高精度敦煌定标场

敦煌辐射校正场双向反射分布函数模型构建及应用分析

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激光与光电子学进展 2022年第16期59卷 438-447页

作者：豆新格潘军高海亮王凯司孙晗姜鹏吉林大学地球探测科学与技术学院吉林长春130012 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

敦煌校正场是我国最重要的辐射校正场,地面目标的方向反射特性是影响场地定标精度的重要参数。对于在什么情况下需要校正地表反射率及采用哪种双向反射分布函数(BRDF)进行校正,尚无明确的研究。由于中等分辨率成像光谱仪(MODIS)精度较高... 详细信息

敦煌校正场是我国最重要的辐射校正场,地面目标的方向反射特性是影响场地定标精度的重要参数。对于在什么情况下需要校正地表反射率及采用哪种双向反射分布函数(BRDF)进行校正,尚无明确的研究。由于中等分辨率成像光谱仪(MODIS)精度较高,对MODIS影像进行了分析。首先利用2020年9月敦煌场地6组不同测量时刻下的无人机多角度观测数据,分别以6种不同核函数组合方式建立36个不同的BRDF模型,针对不同观测角度下的MODIS影像,分别计算BRDF校正前和BRDF校正后的表观反射率;而后与卫星实测表观反射率进行相对偏差的比较。实验结果表明,以28°的观测角度为界,当观测角度大于28°时相对偏差较大,且BRDF校正对结果的影响较大;在所建立的BRDF模型中,采用接近卫星过境时刻测量的多角度观测数据所建立的BRDF模型校正效果更好;且基于Rossthick-Lidense、RossThick-LiSparseR和Rossthin-LisparseR这三种核函数组合方式的BRDF模型所计算的表观反射率与卫星观测值的相对偏差都比较小。

关键词：遥感双向反射分布函数模型反射率基法敦煌辐射校正场表观反射率

基于BRDF模型的FY_3D MERSI-Ⅱ场地定标与验证

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激光与光电子学进展 2023年第22期60卷 339-347页

作者：衡岩冰潘军高海亮王凯司豆新格吉林大学地球探测科学与技术学院吉林长春130012 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

FY_3D卫星中分辨率成像仪(MERSI-Ⅱ型)自发射以来,主要应用在气象观测、环境监测、防灾减灾等方面。FY_3D卫星过境时的观测角度会影响定标精度,基于此,提出一种基于双向反射分布函数(BRDF)模型的场地定标方法。2022年7月在敦煌校正场开... 详细信息

FY_3D卫星中分辨率成像仪(MERSI-Ⅱ型)自发射以来,主要应用在气象观测、环境监测、防灾减灾等方面。FY_3D卫星过境时的观测角度会影响定标精度,基于此,提出一种基于双向反射分布函数(BRDF)模型的场地定标方法。2022年7月在敦煌校正场开展星地同步测量实验,并利用2020年7组不同时刻的无人机多角度观测数据基于6种核函数组合方式建立42种BRDF模型。针对不同观测角度下的FY_3D影像,对构建的BRDF模型进行适用性分析。并计算基于BRDF模型传感器各波段的表观反射率与卫星实测的表观反射率相对偏差。结果显示:敦煌场地BRDF模型校正地表反射率时会受卫星观测角度影响,不同模型校正地表反射率之间的差异,受时间及太阳角度的影响不超过1%,受不同核函数组合方式的影响不超过3%。FY_3D MERSI-Ⅱ型2021年B1~B12波段模型计算的与卫星观测的表观反射率平均相对偏差均小于5.22%,2022年B1、B2波段模型计算的与卫星观测的表观反射率平均相对偏差超过8%,其余波段均小于5.74%。

关键词：辐射定标 BRDF模型表观反射率反射率基法 FY_3D MERSI-Ⅱ

敦煌场地像元尺度地表反射率采样方法及准确度研究

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激光与光电子学进展 2022年第10期59卷 466-478页

作者：孙晗潘军高海亮姜鹏豆新格王凯司陈林刘李韩启金吉林大学地球探测科学与技术学院吉林长春130012 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国气象局国家卫星气象中心北京100081 中国资源卫星应用中心北京100094

敦煌国家辐射校正场每年都开展大量实验,为国内外对地观测卫星提供定标服务,但多年来敦煌场进行像元尺度地表反射率获取工作时,有关地面光谱采样方案准确度的研究较少。为定量评估不同地面采样方法的准确度,确定不同像元尺度地表反射率... 详细信息

敦煌国家辐射校正场每年都开展大量实验,为国内外对地观测卫星提供定标服务,但多年来敦煌场进行像元尺度地表反射率获取工作时,有关地面光谱采样方案准确度的研究较少。为定量评估不同地面采样方法的准确度,确定不同像元尺度地表反射率获取时采样点的最佳位置,实现敦煌场高精度高效率业务化测量,利用敦煌高分辨率无人机数据与GF-1卫星2 m全色数据对不同像元尺度地表反射率采样方法准确度进行定量分析。研究结果表明:获取陆地卫星像元尺度地表反射率,建议在敦煌150 m国家场的位置用5点系统采样方案初步标定2 m样方位置,并用光谱仪在各2 m样方内用5点系统采样法进行测量;对于气象卫星像元尺度,建议在新选3 km场地用5点模拟退火采样方案确定2 m样方位置,并用光谱仪在各2 m样方内用5点系统采样法进行测量。

关键词：遥感敦煌辐射校正场像元尺度地表反射率采样方法采样准确度

高河能源掘进工作面产尘机理及运移规律数值模拟研究

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煤矿现代化 2025年第1期34卷 12-18页

作者：王凯潞安化工集团高河能源有限公司山西长治046000

高河能源公司掘进工作面产尘强度大且回采深度逐年增加,在空气流场的作用下,常规治尘措施难以对粉尘进行有效拦截。为此,对掘进工作面产尘机理及运移规律开展数值模拟研究。首先,开展现场掘进过程压入式、抽出式风量测试,随后建立掘进... 详细信息

高河能源公司掘进工作面产尘强度大且回采深度逐年增加,在空气流场的作用下,常规治尘措施难以对粉尘进行有效拦截。为此,对掘进工作面产尘机理及运移规律开展数值模拟研究。首先,开展现场掘进过程压入式、抽出式风量测试,随后建立掘进工作面DPM模型,构建掘进面物理模型,得到巷道中粉尘浓度分布与粒径分布特性。最后开展掘进过程粉尘浓度分布测试。试验结果表明:掘进机司机位置处总尘浓度最高值、平均浓度、呼尘浓度最高值、平均浓度;转载机位置总尘、呼尘浓度的平均值;控风风筒后方总尘、呼尘浓度的平均值,经与数值模拟结果与现场实测结果对比,模拟精度大于85%,与现场情况基本一致。

关键词：高河能源工作面产尘数值模拟优化试验

磁共振指引下改良括约肌间瘘管结扎术在肛周深部脓肿治疗中的有效性和安全性

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实用医学杂志 2025年第1期 65-70页

作者：司志龙王豪肖飞武汉市第四医院结直肠肛门外科

目的探讨磁共振指引下改良括约肌间瘘管结扎术（modified ligation of intersphincteric fistula tract, modified, LIFT）在肛周深部脓肿治疗中的有效性和安全性。方法回顾性分析2019年9月至2023年6月在武汉市第四医院结直肠肛门外... 详细信息

目的探讨磁共振指引下改良括约肌间瘘管结扎术（modified ligation of intersphincteric fistula tract, modified, LIFT）在肛周深部脓肿治疗中的有效性和安全性。方法回顾性分析2019年9月至2023年6月在武汉市第四医院结直肠肛门外科手术治疗的符合入排标准的肛周深部脓肿患者148例，其中研究组51例采用改良LIFT术，对照组97例行单纯切开引流术。采用倾向评分匹配法获得基线资料平衡的两组患者各47例，共94例患者纳入本研究。比较两组患者的手术时间、住院时间、疼痛指数、术后并发症、肛门功能及愈合率。结果所有94例患者术前磁共振均能发现起源于括约肌间隙的原发病灶；研究组手术时间为（43.75±11.77）min，长于对照组的（28.90±8.67）min，差异有统计学意义（P 0.05）；两组在住院时间、术后疼痛指数、术后并发症和手术前后肛门功能方面差异均无统计学意义（P> 0.05）。结论磁共振指引下改良括约肌间瘘管结扎术可有条件地应用于肛周深部脓肿患者的治疗，能提高初次手术的愈合率，不会明显增加术后并发症的发生率，同时可以避免肛门功能的损伤。

关键词：肛周脓肿磁共振括约肌间瘘管结扎术内口缝扎挂线倾向评分匹配

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基于城市空间复杂性关系的城市体检方法研究

自然资源学报 2025年第1期 91-103页

作者：王凯徐辉骆芊伊翟健李长风李昊贾鹏飞王伊倜李倩茅明睿中国城市规划设计研究院北京城市象限科技有限公司

基于城市空间的复杂性关系，提出以空间多尺度性、空间形态与空间多样性三类空间基本属性为主线，建立城市整体性体检指标体系框架，为精准识别城市人居环境领域的问题提供了一套方法和工具集。具体指标的设定除了考虑三类空间基本属性... 详细信息

基于城市空间的复杂性关系，提出以空间多尺度性、空间形态与空间多样性三类空间基本属性为主线，建立城市整体性体检指标体系框架，为精准识别城市人居环境领域的问题提供了一套方法和工具集。具体指标的设定除了考虑三类空间基本属性外，还需要注重以下三个方面的要求：一是要明确指标所对应的物质环境、生态服务、社会经济三大子系统群，便于在后续问题诊断环节建立与城市空间基本属性的相关关系；二是要考虑长周期影响因素和短期受人类活动干扰因素两方面影响，科学确定两者指标数量的比例关系；三是要考虑地域性因素对指标体系标准阈值的影响。基于整体性体检指标框架，提出问题诊断的工具集，包括多尺度联动的指标分析方法，涉及空间形态的多指标关联性分析法、面向空间差异性的多维聚类法。通过大样本微观单元的多指标分析，并从宏观层面上进行汇总统计，可以识别影响城市可持续发展的关键阈值。

关键词：复杂理论城市体检多层级联动基本单元

可用于先进光电领域的多功能弹性苯并噁唑衍生物晶体（英文）

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Science China Materials 2025年第1期 141-148页

作者：彭江刘源远杨婧陈姿润王凯李爱森 Key Laboratory of Magnetic Molecules and Magnetic Information Materials of Ministry of Education & School of Chemistry and Materials Science Shanxi Normal University School of Physical Science and Information Technology Liaocheng University

本文报告了一种新型苯并噁唑衍生物,即1,4-双(苯并[d]噁唑-2-基)萘(BBON),其具有卓越的多功能特性,适用于先进光电领域.BBON晶体在室温下具有显著的多向弯曲和扭曲特性,且在液氮中仍能保持弹性.这些晶体可以被加工成复杂的网状和灯笼形...

本文报告了一种新型苯并噁唑衍生物,即1,4-双(苯并[d]噁唑-2-基)萘(BBON),其具有卓越的多功能特性,适用于先进光电领域.BBON晶体在室温下具有显著的多向弯曲和扭曲特性,且在液氮中仍能保持弹性.这些晶体可以被加工成复杂的网状和灯笼形状,可应用于柔性和可穿戴技术中.在高压下, BBON呈现显著的压致变色现象,发射波长从477 nm移至545 nm(0到10.1 GPa). BBON晶体具有72.26%的高量子产率,并展现出优异的光波导性能——在直线状态下光损耗系数为0.38 dB/cm,弯曲状态下为0.56 dB/cm,使其成为智能传感器和柔性电子设备的理想选择.单晶分析显示,分子堆积和分子间相互作用对其弹性和压致变色特性至关重要.本研究为未来响应性材料的设计提供了新的见解.

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