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Comparison of aerosol optical depth of UV-B Monitoring and Research Program （UVMRP）, AERONET and MODIS over continental United States

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Frontiers of Earth Science 2013年第2期7卷 129-140页

作者： hongzhao tang Maosi CHEN John DAVIS Wei GAO USDA UV-B Monitoring and Research Program Natural Resource Ecology Laboratory Colorado State University Fort Collins CO 80521 USA Department of Ecosystem Science and Sustainability Colorado State University Fort Collins C-O 80521 USA

The concern about the role of aerosols as to their effect in the Earth-Atmosphere system requires observation at multiple temporal and spatial scales. The Moderate Resolution Imaging Spectroradiameters （MODIS） is the main aerosol optical depth （AOD） monitoring satellite instrument, and its accuracy and uncertainty need to be validated against ground based measurements routinely. The comparison between two ground AOD measurement programs, the United States Department of Agriculture （USDA） Ultmviolet-B Monitoring and Research Program （UVMRP） and the Aerosol Robotic Network （AERONET） program, confirms the consistency between them. The intercomparison between the MODIS AOD, the AERONET AOD, and the UVMRP AOD suggests that the UVMRP AOD measurements are suited to be an alternative ground-based validation source for satellite AOD products. The experiments show that the spatial-temporal dependency between the MODIS AOD and the UVMRP AOD is positive in the sense that the MODIS AOD compare more favorably with the UVMRP AOD as the spatial and temporal intervals are increased. However, the analysis shows that the optimal spatial interval for all time windows is defined by an angular subtense of around 1° to 1.25°, while the optimal time window is around 423 to 483 minutes at most spatial intervals. The spatial-temporal approach around 1.25° ＆ 423 minutes shows better agreement than the prevalent strategy of 0.25° ＆ 60 minutes found in other similar investigations.

关键词： aerosol optical depth (AOD) United States Department of Agriculture (USDA) UV-B Monitoring andResearch Program (UVMRP) Aerosol Robotic Network (AERONET) Moderate Resolution Imaging Spectmradiameters (MODIS) validation spatial-temporal approach

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The calibration methods for Multi-Filter Rotating Shadowband Radiometer： a review

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Frontiers of Earth Science 2013年第3期7卷 257-270页

作者： Maosi CHEN John DAVIS hongzhao tang Carolyn OWNBY Wei GAO USDA UV-B Monitoring and Research Program Natural Resource Ecology Laboratory Colorado State University Fort Collins CO 80521 USA Department of Ecosystem Science and Sustainability Colorado State University Fort Collins CO 80521 USA

The continuous, over two-decade data record from the Multi-Filter Rotating Shadowband Radiometer （MFRSR） is ideal for climate research which requires timely and accurate information of important atmospheric components such as gases, aerosols, and clouds. Except for parameters derived from MFRSR measurement ratios, which are not impacted by calibration error, most applications require accurate calibration factor（s）, angular correction, and spectral response function（s） from calibration. Although a laboratory lamp （or reference） calibration can provide all the information needed to convert the instrument readings to actual radiation, in situ calibration methods are implemented routinely （daily） to fill the gaps between lamp calibrations. In this paper, the basic structure and the data collection and pretreatment of the MFRSR are described. The laboratory lamp calibration and its limita- tions are summarized. The cloud screening algorithms for MFRSR data are presented. The in situ calibration methods, the standard Langley method and its variants, the ratio-Langley method, the general method, Alexandrov＇s comprehensive method, and Chen＇s multi-channel method, are outlined. The reason that all these methods do not fit for all situations is that they assume some properties, such as aerosol optical depth （AOD）, total optical depth （TOD）, precipitable water vapor （PWV）, effective size of aerosol particles, or angstrom coefficient, are invariant over time. These properties are not universal and some of them rarely happen. In practice, daily calibration factors derived from these methods should be smoothed to restrain elTor.

关键词： Multi-Filter Rotating Shadowband Radiometer (MFRSR) calibration review

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Using object-based analysis to derive surface complexity information for improved filtering of airborne laser scanning data

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Frontiers of Earth Science 2017年第1期11卷 11-19页

作者： Menglong YAN Thomas BLASCHKE hongzhao tang Chenchao XIAO Xian SUN Daobing ZHANG Kun FU Key Laboratory of Technology in Geo-Spatial Information Processing and Application System Institute of Electronics Chinese Academy of Sciences Beijing 100190 China Z GIS - Centre for Geoinformatics and Department for Geography and Geology University of Salzburg Salzburg A-5020 Austria Satellite Mapping Application Center State Bureau of Surveying and Mapping Beijing 100048 China China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources Beijing 100083 China

Airborne laser scanning （ALS） is a technique used to obtain Digital Surface Models （DSM） and Digital Terrain Models （DTM） efficiently, and filtering is the key procedure used to derive DTM from point clouds. Generating seed points is an initial step for most filtering algorithms, whereas existing algorithms usually define a regular window size to generate seed points. This may lead to an inadequate density of seed points, and further introduce error type I, especially in steep terrain and forested areas. In this study, we propose the use of object- based analysis to derive surface complexity information from ALS datasets, which can then be used to improve seed point generation. We assume that an area is complex if it is composed of many small objects, with no buildings within the area. Using these assumptions, we propose and implement a new segmentation algorithm based on a grid index, which we call the Edge and Slope Restricted Region Growing （ESRGG） algorithm. Surface complexity information is obtained by statistical analysis of the number of objects derived by segmentation in each area. Then, for complex areas, a smaller window size is defined to generate seed points. Experimental results show that the proposed algorithm could greatly improve the filtering results in complex areas, especially in steep terrain and forested areas.

关键词： airborne laser scanning object-based analysis surface complexity information filtering algorithm

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基于RadCalNet包头场的高分七号卫星在轨绝对辐射定标及精度验证

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遥感学报 2023年第5期27卷 1194-1204页

作者：唐洪钊唐新明谢俊峰陈伟钱永刚自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048 中国矿业大学(北京) 北京100083 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

针对2019年11月发射的首颗民用亚米级高分辨率立体测绘卫星高分七号的影像数据特点,2020年9月在内蒙古包头高分辨率遥感综合定标场开展了卫星在轨辐射定标试验。利用包头场固定辐射灰阶靶标和AERONET AOE-Baotou站点同步观测反演的大气... 详细信息

针对2019年11月发射的首颗民用亚米级高分辨率立体测绘卫星高分七号的影像数据特点,2020年9月在内蒙古包头高分辨率遥感综合定标场开展了卫星在轨辐射定标试验。利用包头场固定辐射灰阶靶标和AERONET AOE-Baotou站点同步观测反演的大气气溶胶物理及光学特性参数,基于反射率基法对高分七号卫星传感器进行了在轨场地绝对辐射定标,获取了卫星在轨辐射定标系数,实现了传感器全动态范围内的高精度辐射定标。同时基于包头场均匀沙地的自动观测数据对辐射定标系数进行了精度验证。试验结果显示,高分七号卫星自发射以来立体测绘相机的辐射性能稳定,相机各波段影像DN值与表观辐射亮度的线性相关系数优于99%。通过误差分析可知,高分七号卫星包头场辐射定标的不确定度优于5%,获取的定标系数精确可靠,获取的辐射定标系数可用于地物参数的反演,对实现我国国产立体测绘卫星数据定量化应用、提高定量遥感科研水平都具有重要意义。

关键词：遥感辐射定标表观辐亮度反射率基法包头场高分七号卫星

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地理大数据揭示中国主要城市建成环境物质存量的空间格局

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Engineering 2024年第3期34卷 143-153页

作者： Zhou Huang Yi Bao Ruichang Mao Han Wang Ganmin Yin Lin Wan Houji Qi Qiaoxuan Li hongzhao tang Qiance Liu Linna Li Bailang Yu Qinghua Guo Yu Liu Huadong Guo Gang Liu Institute of Remote Sensing and Geographical Information Systems School of Earth and Space SciencesPeking UniversityBeijing 100871China International Research Center of Big Data for Sustainable Development Goals Beijing 100094China SDU Life Cycle Engineering Department of Green TechnologyUniversity of Southern DenmarkOdense 5230Denmark Department of Construction Management School of Civil EngineeringTsinghua UniversityBeijing 100084China School of Computer Science China University of GeosciencesWuhan 430074China School of Geographical Sciences East China Normal UniversityShanghai 200062China Land Satellite Remote Sensing Application Center Ministry of Natural ResourcesBeijing 100048China Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research Chinese Academy of SciencesBeijing 100101China Department of Geography California State UniversityLong BeachCA 90840USA Aerospace Information Research Institute Chinese Academy of SciencesBeijing 100094China College of Urban and Environmental Sciences Peking UniversityBeijing 100871China

The patterns of material accumulation in buildings and infrastructure accompanied by rapid urbanization offer an important,yet hitherto largely missing stock perspective for facilitating urban system engineering and informing urban resources,waste,and climate ***,our existing knowledge on the patterns of built environment stocks across and particularly within cities is limited,largely owing to the lack of sufficient high spatial resolution *** study leveraged multi-source big geodata,machine learning,and bottom-up stock accounting to characterize the built environment stocks of 50 cities in China at 500 m fine-grained *** per capita built environment stock of many cities(261 tonnes per capita on average)is close to that in western cities,despite considerable disparities across cities owing to their varying socioeconomic,geomorphology,and urban form *** is mainly owing to the construction boom and the building and infrastructure-driven economy of China in the past ***’s urban expansion tends to be more“vertical”(with high-rise buildings)than“horizontal”(with expanded road networks).It trades skylines for space,and reflects a concentration-dispersion-concentration pathway for spatialized built environment stocks development within cities in *** results shed light on future urbanization in developing cities,inform spatial planning,and support circular and low-carbon transitions in cities.

关键词： Urban system engineering Built environment stock Spatial pattern Urban sustainability Big geodata

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基于高分一号对资源三号卫星交叉定标的研究

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测绘科学 2019年第10期44卷 8-13,28页

作者：张天霖付兴科唐洪钊辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000 自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048

为了研究在不依靠国外辐射基准卫星为参考的情况下,基于国产高分辨率卫星对资源三号(ZY-3)卫星交叉定标的可行性,该文提出了一种基于国产高分辨率卫星高分一号(GF-1)的交叉定标方法。实验对ZY-3多光谱传感器MUX进行了两次交叉定标实验:... 详细信息

为了研究在不依靠国外辐射基准卫星为参考的情况下,基于国产高分辨率卫星对资源三号(ZY-3)卫星交叉定标的可行性,该文提出了一种基于国产高分辨率卫星高分一号(GF-1)的交叉定标方法。实验对ZY-3多光谱传感器MUX进行了两次交叉定标实验:第一次以GF-1PMS为参考传感器;第二次以GF-1 WFV2传感器为参考。两次交叉定标结果与MUX场地定标系数对比,以PMS为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为-1.16%、3.19%、1.62%和5.64%;以WFV2为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为2.83%、17.30%、20.85%和7.54%。采用Landsat-8数据作为验证参考,利用PMS-MUX交叉定标结果反演辐亮度值,在4个波段的最大相对误差为-6.88%。经过分析讨论,PMS-MUX交叉定标结果的不确定度为6%。

关键词：交叉定标高分一号卫星资源三号卫星传感器 6S辐射传输模型不确定度

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玉龙雪山地区地表三维温度场时空变化分析

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生态学报 2021年第7期41卷 2548-2556页

作者：谢俊峰莫凡奚绍礼唐洪钊褚存自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048 辽宁技术工程大学测绘与地理科学学院阜新123000 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 辽宁科技大学土木工程学院鞍山114000

玉龙雪山属于海洋型冰川,对全球气候变化敏感,具有重要的生态研究价值。为了获取玉龙雪山地区的地表温度变化情况,提出了一种基于地表三维温度场的定量分析方法。首先,采用高分辨率立体测绘卫星影像构建数字表面模型,作为三维底图参考,... 详细信息

玉龙雪山属于海洋型冰川,对全球气候变化敏感,具有重要的生态研究价值。为了获取玉龙雪山地区的地表温度变化情况,提出了一种基于地表三维温度场的定量分析方法。首先,采用高分辨率立体测绘卫星影像构建数字表面模型,作为三维底图参考,并利用多时序热红外卫星影像数据反演地表温度场模型,提供地表温度变化依据;然后,在统一参考坐标系下将数字表面模型和多时序地表温度场模型套合,准确地分析地表温度时空变化情况。试验利用1987年至2018年间同一季节的Landsat卫星遥感影像反演地表温度,结合资源三号卫星立体影像构建的数字表面模型,并采用四阶温度区间分析多时序范围内玉龙雪山地区的地表温度变化情况。试验结果表明玉龙雪山低温区和次低温区面积逐渐减小,减小速度分别为2.096 km^(2)/a和2.662 km^(2)/a,中温区和暖温区面积逐渐增大,增大速度分别为2.902 km^(2)/a和1.703km^(2)/a,玉龙雪山地区的地表温度呈现整体上升的趋势,为全球生态环境变化提供参考。

关键词：玉龙雪山数字表面模型地表温度反演三维温度场时空变化

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激光测高卫星大气散射延迟改正现状及展望

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红外与激光工程 2020年第11期49卷 57-67页

作者：李国元么嘉棋赵一鸣李正强李旭唐洪钊自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048 山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023 中国航天科技集团有限公司北京遥测技术研究所北京100076 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 北京空间机电研究所北京100080

激光测高卫星可以在大范围内获得亚米甚至厘米级的地表高程信息,但不可避免受云、气溶胶等粒子引起的散射影响,其中前向散射引起的激光测距和最终测高误差不容忽视。文中系统梳理激光测高卫星大气散射误差改正技术,介绍了国内外卫星激... 详细信息

激光测高卫星可以在大范围内获得亚米甚至厘米级的地表高程信息,但不可避免受云、气溶胶等粒子引起的散射影响,其中前向散射引起的激光测距和最终测高误差不容忽视。文中系统梳理激光测高卫星大气散射误差改正技术,介绍了国内外卫星激光测高系统参数、大气探测及散射改正算法,有别于已有的蒙特卡洛模拟改正方法,提出了一种基于指数函数模型的大气散射改正算法,选择青海湖等区域的ICESat/GLAS开展试验,结果表明,光学厚度小于2时能有效提升受大气散射影响的数据精度,同时提升数据可利用率约9%,该算法更易于实现业务化应用。最后针对大气参数同步探测的必要性,结合星载大气参数探测设备对后续国产激光测高卫星大气散射改正提出了若干建议。

关键词：卫星激光测高大气散射改正大气探测数据质量控制前向散射

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资源一号02D卫星在轨辐射定标精度验证与分析

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航天器工程 2020年第6期29卷 142-147页

作者：唐洪钊肖晨超梁树能魏红艳高海亮自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

资源一号02D卫星搭载了9谱段可见近红外相机(VNIC)和166谱段高光谱相机(AHSI),主推光谱分辨率,定位于中等分辨率、大幅宽观测和定量化遥感任务,可提供丰富的地物光谱信息,对复杂地物具有精确的探测与分类能力,高精度的辐射定标对于资源... 详细信息

资源一号02D卫星搭载了9谱段可见近红外相机(VNIC)和166谱段高光谱相机(AHSI),主推光谱分辨率,定位于中等分辨率、大幅宽观测和定量化遥感任务,可提供丰富的地物光谱信息,对复杂地物具有精确的探测与分类能力,高精度的辐射定标对于资源一号02D卫星数据应用至关重要。文章提出了一种基于内蒙古包头辐射定标场的在轨绝对辐射定标精度验证方法,利用2020年4月在内蒙古包头辐射定标场开展的星地同步观测试验,采用反射率基法对可见近红外相机和高光谱相机进行在轨场地绝对辐射定标精度验证,对载荷的外场绝对辐射定标系数的精度进行验证分析,检验定标系数的精度。试验结果表明:资源一号02D卫星的可见近红外相机和高光谱相机在轨辐射性能良好且稳定,能够有效支持后续定量化应用需求,由于其载荷的辐射定标精度直接制约卫星应用精度,在后续应用工作中,为充分发挥卫星效能,需要继续深入开展辐射定标精度监测工作。

关键词：资源一号02D卫星可见近红外相机高光谱相机在轨测试辐射定标精度验证

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高分七号卫星双波束激光测高仪在轨几何检校与试验验证

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测绘学报 2021年第3期50卷 384-395页

作者：唐新明谢俊峰莫凡窦显辉李新李少宁李松黄庚华付兴科刘仁朱广彬欧阳斯达唐洪钊陈辉自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048 中国科学院合肥物质科学研究院安徽合肥230031 湖南科技大学空间信息技术国家地方联合工程实验室湖南湘潭411201 武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

高分七号卫星装载了国内首台双波束对地观测激光测高仪,用于辅助两线阵光学相机实现1∶1万立体测图。由于卫星发射时的振动及入轨后空间环境变化,激光测高仪在轨指向等参数相对于实验室标定值发生较大偏移,直接影响激光测高精度。针对... 详细信息

高分七号卫星装载了国内首台双波束对地观测激光测高仪,用于辅助两线阵光学相机实现1∶1万立体测图。由于卫星发射时的振动及入轨后空间环境变化,激光测高仪在轨指向等参数相对于实验室标定值发生较大偏移,直接影响激光测高精度。针对高分七号双波束激光测高仪,本文提出了由粗到精的“两步法”在轨几何检校方案。首先,构建单波束激光在轨几何检校模型,基于特殊波形分析来估算激光足印落点位置信息,实现单波束激光指向粗检校;然后,以单波束激光在轨几何检校模型为基础,构建双波束激光在轨几何检校模型,在大气延迟改正、潮汐改正等基础上,采用地面探测器阵列捕获光斑,实现双波束激光指向测距联合检校。最后,采用平静湖面上的激光测高数据和地面控制数据,分别验证激光检校后相对和绝对高程测量精度。试验结果表明:高分七号卫星激光高程测量相对精度优于0.06 m(1σ),平坦地区的绝对测高精度达到0.10 m(1σ)。

关键词：高分七号卫星激光测高仪高程测量精度在轨几何检校精度验证

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