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基于反射点源的光学遥感卫星像点提取及精度验证

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光学学报 2024年第6期44卷 353-361页

作者：王强徐伟伟司孝龙李鑫杨宝云张黎明安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230601 中国科学院合肥物质科学研究院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

定标自动化水平与像点提取精度是光学遥感卫星在轨几何定标效率及精度提升的关键因素。提出一种以轻小型、自动化的反射点源为地面控制点的高精度像点提取方法,匹配参数化模型拟合获取点源像点坐标,并利用有理函数模型进行精度验证。在... 详细信息

定标自动化水平与像点提取精度是光学遥感卫星在轨几何定标效率及精度提升的关键因素。提出一种以轻小型、自动化的反射点源为地面控制点的高精度像点提取方法,匹配参数化模型拟合获取点源像点坐标,并利用有理函数模型进行精度验证。在轨实验结果初步表明,与模板匹配法等常规方法相比,反射点源法提取的像点坐标精度优于0.05 pixel,经有理函数模型验证,像点定位精度优于0.05 pixel。反射点源不仅能够实现高精度的像点提取,还能够实现光学遥感卫星在轨几何辐射综合定标,对提高我国遥感测绘精度和定标自动化水平有重要意义。

关键词：几何定标像点提取反射点源精度验证有理函数模型

岸基条件下的星载GNSS-R干涉测高精度验证评估

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测绘学报 2024年第2期53卷 239-251页

作者：黄令勇李世忠夏俊明王海岩孙越强杨日新杜起飞黄志勇智慧地球重点实验室北京100094 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 中国科学院国家空间科学中心北京100190

星载GNSS-R干涉测高技术通过调制GNSS卫星信号的宽带混合码,可以实现高精度宽幅海面测高。为有效验证星载GNSS-R干涉测高性能,本文设计了基于岸基GNSS-R干涉测高结果,开展星载GNSS-R干涉测高精度等效评估的策略。评估结果表明,GNSS-R干... 详细信息

星载GNSS-R干涉测高技术通过调制GNSS卫星信号的宽带混合码,可以实现高精度宽幅海面测高。为有效验证星载GNSS-R干涉测高性能,本文设计了基于岸基GNSS-R干涉测高结果,开展星载GNSS-R干涉测高精度等效评估的策略。评估结果表明,GNSS-R干涉测高与卫星导航系统信号体制及信号信噪比相关,星载GNSS-R干涉测高可实现分米级测高精度。本文的研究成果可为后续星载GNSS-R干涉测高工程实践提供技术参考和数据支持。

关键词： GNSS-R 海面高度干涉测高精度验证岸基试验

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基于可控强散射目标的地基SAR监测精度验证与分析

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矿产勘查 2024年第S01期15卷 264-272页

作者：候杉山杨晓琳张浩任贵文中国安全生产科学研究院北京100012 江西省应急管理科学研究院江西南昌330103

地基SAR(synthetic aperture radar)能够对监测区域实现高精度的连续形变监测,在矿山安全生产和滑坡地质灾害救援领域中具有重要意义。为研究其形变监测能力与精度,采用一套高精度可控强散射目标角反射器标定装置作为验证目标,布设在某... 详细信息

地基SAR(synthetic aperture radar)能够对监测区域实现高精度的连续形变监测,在矿山安全生产和滑坡地质灾害救援领域中具有重要意义。为研究其形变监测能力与精度,采用一套高精度可控强散射目标角反射器标定装置作为验证目标,布设在某金属露天矿的远距离真实边坡上,控制装置上的雷达角反射器完成毫米级的高精度位移;整个位移过程采用中国安全生产科学研究院自研的S-SAR边坡雷达监测系统进行监测,通过雷达形变监测结果与高精度装置结果进行分析比对。实验结果表明,在金属露天矿的远距离监测场景下,S-SAR边坡雷达监测系统获取的位移变形趋势与实际监测目标位移趋势吻合,误差均值在0.1 mm之内,有效验证了该系统用于边坡形变监测的可行性以及亚毫米级的监测精度。

关键词：露天金属矿变形监测地基干涉雷达精度验证角反射器大气校正

高分十四号激光测量系统在轨几何定标与初步精度验证

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光学精密工程 2023年第11期31卷 1631-1640页

作者：曹彬才王建荣胡燕吕源杨秀策卢学良地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 西安测绘研究所陕西西安710054

高分十四号卫星搭载了一台三波束激光测距系统,用于辅助双线阵光学相机开展全球1∶10000无地面控制点立体测图。由于振动及环境等因素变化,激光测高仪的几何参数相比实验室测量参数会发生改变,必须开展高精度在轨几何定标。针对高分十... 详细信息

高分十四号卫星搭载了一台三波束激光测距系统,用于辅助双线阵光学相机开展全球1∶10000无地面控制点立体测图。由于振动及环境等因素变化,激光测高仪的几何参数相比实验室测量参数会发生改变,必须开展高精度在轨几何定标。针对高分十四号激光载荷的特点,构建了激光测高严格几何模型,在大气改正、潮汐改正的基础上,利用地面探测器阵列捕获的激光光斑开展激光器在轨几何定标与精度验证。实验结果表明:高分十四号激光测量系统标定后3个波束的高程精度(1σ)分别优于0.190,0.256和0.220 m,达到设计指标,可作为高程控制点开展业务化生产。

关键词：高分十四号卫星激光测高仪在轨几何定标精度验证高程控制点

基于ICESat-2数据的高程控制点提取和精度验证

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地球信息科学学报 2022年第7期24卷 1234-1244页

作者：郑迎辉张艳王涛赵祥张昆王龙辉信息工程大学地理空间信息学院郑州450001

ICESat-2(Ice, Cloud and land Elevation Satellite-2)数据的平面定位精度达到米级,高程定位精度达到亚米级,但受各种外界因素的影响,部分激光足印点的高程精度较差,不能用作高程控制点。针对上述问题,本文提出一种适用于ICESat-2数据... 详细信息

ICESat-2(Ice, Cloud and land Elevation Satellite-2)数据的平面定位精度达到米级,高程定位精度达到亚米级,但受各种外界因素的影响,部分激光足印点的高程精度较差,不能用作高程控制点。针对上述问题,本文提出一种适用于ICESat-2数据的多参数联合的高程控制点提取方法。该方法首先利用内置参数辅助检查激光足印点数据质量,滤除异常激光足印点,然后参考内置DEM(Digital Elevation Model)数据进行高程粗差剔除,最后结合云量标记、坡度参数以及时间标记属性参数设置阈值精细筛选,保留满足质量检查、坡度小、云量少的激光足印点作为最终高程控制点,并利用高精度参考高程数据进行精度验证。为验证本文方法的有效性,选取郑州西部、北科达他州西南部、印第安纳州北部地区的ICESat-2激光数据(高程平均绝对误差分别为3.711、0.582、0.333 m)进行高程控制点提取实验,实验结果表明,筛选后的激光足印点平均绝对误差分别达到0.827、0.393、0.131 m,该提取方法在多种地形场景下均能够提取出一定数量且精度较高的高程控制点,不仅能为1:50 000以及1:10 000立体测图提供数据支撑,还能为全国甚至是全球高程控制点提取和高程控制点库建设提供参考。

关键词： ICESat-2 ATLAS ATL08 激光测高激光足印点高程控制点提取精度验证

星载高级合成孔径雷达波模式算法及其反演数据精度验证

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海洋科学 2022年第9期46卷 1-11页

作者：于海涛唐泽艳魏永亮刘笑丫上海海洋大学海洋科学学院上海201306 国家海洋局东海预报中心上海200081 上海河口海洋测绘工程技术研究中心上海201306 上海海洋大学国际海洋研究中心上海201306

搭载在欧洲环境卫星(ENVISAT)上的高级合成孔径雷达(Advanced Synthetic Aperture Radar,ASAR)二级波模式数据提供了诸多海浪信息包括有效波高、波向、波长和二维海浪谱等,在海浪预报模式中具有重要作用。本文拟利用浮标观测数据对ASAR... 详细信息

搭载在欧洲环境卫星(ENVISAT)上的高级合成孔径雷达(Advanced Synthetic Aperture Radar,ASAR)二级波模式数据提供了诸多海浪信息包括有效波高、波向、波长和二维海浪谱等,在海浪预报模式中具有重要作用。本文拟利用浮标观测数据对ASAR波模式算法及其反演数据精度进行对比验证。由于SAR卫星在海面的特殊成像机制,不同海况下会有不同的测量结果,通过与美国国家浮标中心(NDBC)的浮标数据对比,显示ASAR有效波高在高海况下低估和在低海况下高估的现象,在中等海况下的测量结果较优。通过研究ASAR数据集中对应的海浪谱,按照能量与方向分布可分为四种类型:单一方向海浪谱(Ⅰ类谱),180°方向模糊海浪谱(Ⅱ类谱),海浪两个方向且能量分布杂乱(Ⅲ类谱),多个传播方向且谱型杂乱海浪谱(Ⅳ类谱)。探究在不同类型下的海浪参数的精度,结果表明在单一波向正常海浪谱情况下,有效波高、波向与浮标数据一致性较好,存在180°方向模糊的对称海浪谱仅有效波高精度较高,谱型杂乱的海浪谱海浪有效波高和波向反演结果均较差。

关键词：星载高级合成孔径雷达波模式海浪谱海浪参数精度验证

利用高分七号卫星开展1∶10000立体测图精度验证

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测绘科学 2022年第1期47卷 165-171,180页

作者：赵文普刘钰吴晓春焦朋涛张雪萍自然资源部第二地形测量队西安710054 陕西测绘地理信息局西安710054

针对当前我国1∶10000基础地理信息成果急需加快生产速度,以及基于GF-7影像的测图精度能否满足1∶10000基础地理信息成果要求还需进一步验证的现状,开展基于GF-7影像的1∶10000立体测图试验以及成果精度验证试验。试验利用外业控制资料... 详细信息

针对当前我国1∶10000基础地理信息成果急需加快生产速度,以及基于GF-7影像的测图精度能否满足1∶10000基础地理信息成果要求还需进一步验证的现状,开展基于GF-7影像的1∶10000立体测图试验以及成果精度验证试验。试验利用外业控制资料,全面验证了利用GF-7影像生产的1∶10000数字表面模型(DSM)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)产品和数字线划图(DLG)地物点人工立体采集数据的平面精度和高程精度,分析了不同地形区域的精度分布情况。结果表明,GF-7影像数据满足1∶10000测图精度要求,可以作为今后1∶10000基础地理信息成果生产和更新的数据源。

关键词：高分七号卫星 1∶10000立体测图精度验证

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山地地形下激光雷达风速的精度验证与模拟

山地学报 2022年第2期40卷 317-328页

作者：梁志师宇丁伟宸胡非中国科学院大气物理研究所中国科学院大学

山地地形的边界层风场与平坦地形有显著不同，其空间分布具有独特的特征。山地地形下风场的精细测量对气象预报、风能利用和环境保护等相关领域均非常重要。激光雷达因可移动和便捷性在山地地形下广泛使用，但山地复杂的风场状况会降低... 详细信息

山地地形的边界层风场与平坦地形有显著不同，其空间分布具有独特的特征。山地地形下风场的精细测量对气象预报、风能利用和环境保护等相关领域均非常重要。激光雷达因可移动和便捷性在山地地形下广泛使用，但山地复杂的风场状况会降低激光雷达对风速的测量精度。本文选取风速加速显著的山脊地形作为观测场地，评估了激光雷达在山地地形的风速测量误差，提出了基于计算流体力学数值模拟的风速误差评估方法，解释了地形对风速误差的产生机制。结果表明：(1)激光雷达实测的风速误差随着地形变化呈现显著对应的规律变化，地形坡度最大时误差达到最大值，激光雷达对风速有17.8%的低估；(2)不同激光束的结果表明风速低估是由于风场在空间上的差异造成的；(3)数值模拟的评估结果与实际观测结论一致，山地地形造成了风场的空间差异，通过激光雷达的风速反演算法产生计算误差。本文结论可以指导激光雷达在山地地形下的正确使用，对山地地形下激光雷达的风速误差修正有很好的参考价值。

关键词：激光雷达山地地形精度验证计算流体力学

新型遥感土壤湿度产品的精度验证及其在地表蒸散发计算中的应用

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新型遥感土壤湿度产品的精度验证及其在地表蒸散发计算中的应用

作者：吕沛恒吉林大学

学位级别：硕士

土壤湿度在水文过程、生物的生态过程和生物地球化学过程起到了关键性的作用,区域性和全球性的土壤湿度长期观测对于旱涝灾害的监测、水资源管理和农作物产量的预测至关重要。微波遥感已经成为了大范围且持续监测土壤湿度的最有效手段之... 详细信息

土壤湿度在水文过程、生物的生态过程和生物地球化学过程起到了关键性的作用,区域性和全球性的土壤湿度长期观测对于旱涝灾害的监测、水资源管理和农作物产量的预测至关重要。微波遥感已经成为了大范围且持续监测土壤湿度的最有效手段之一,并且国内外机构已发布了大量的微波遥感土壤湿度产品。目前,遥感土壤湿度产品存在在全球范围的实用性和综合性验证的问题,这严重制约了遥感土壤湿度产品的推广和应用。随着在科学研究和工程计算上对遥感土壤湿度产品精度要求的不断提高,遥感土壤湿度产品的真实性检验变得极为重要。在以往的研究中,对遥感土壤湿度产品的真实性检验主要针对某一特定区域内较短时间跨度的遥感土壤湿度数据的评估,针对全球范围内长时间跨度验证分析较少,本文选用欧空局的土壤湿度和海洋盐度卫星土壤产品(SMOS)、日本宇航局标准算法土壤湿度产品(JAXA AMSR2)和美国宇航局的土壤湿度产品(SMAP)三种卫星土壤湿度产品,利用FLUXNET2015数据集和ISMN数据集的实测数据,围绕微波遥感卫星土壤湿度产品的真实性检验开展研究,在基于传统法检验并分析三种土壤湿度产品的真实性及误差来源时,首先统计FLUXNET和ISMN数据集中与SMOS、SMAP和AMSR2产品中时间匹配的站点,再以全球范围内空间作图,并确定研究区域;然后,以点尺度、面尺度两种验证方案,分别在FLUXNET2015数据集和ISMN中的部分网络与SMOS、SMAP、AMSR2产品进行对比,并利用统计学方法(平均偏差、均方根误差、无偏均方根误差和时间序列相关系数)进行精度验证和分析,以对产品性能提供了较为全面的描述。为了研究遥感土壤湿度产品在地表蒸散发量计算中的意义,在对各遥感土壤湿度产品进行精度验证后,又选择FLUXNET2015数据集中的US-Var站点,首先以FLUXNET实测数据输入参数评估模型,再以SMOS、AMSR2数据作为遥感数据代入基于稳定性的蒸散发估算模型,计算蒸发量,评估不同遥感产品的计算结果。本文的研究成果包括以下几个方面:在基于FLUXNET2015数据集的SMOS、AMSR2产品土壤湿度验证中:(1)SMOS和AMSR2产品在低矮稀疏植被覆盖区域的反演精度要高于高大茂密植被覆盖的区域,且在地表覆盖为针叶林下反演精度较低;(2)SMOS产品大多低估了实测值,而AMSR2产品则大多高估了实测值;(3)SMOS产品的反演值在整体上与实测值存在一定的“干值偏差”。在基于ISMN国际土壤湿度网络的SMAP、AMSR2产品土壤湿度验证中:(1)SMAP产品和AMSR2产品在低矮稀疏植被覆盖区域的反演精度要高于高大茂密植被覆盖的区域,在地表覆盖为湿地下反演精度较低;(2)二遥感土壤湿度产品在降水量较多且频繁的时段低估了实测值,在降水量较少且不频繁的时段则高估了实测值;(3)SMAP产品的精度要高于AMSR2产品,SMAP产品的数据值大多低于AMSR2产品。基于土壤湿度和温度稳定性的参数优化方法在美国萨克拉门托市东南部的US-Var站点得到了较好的验证,蒸散发量的均方根误差小于25W/m;在使用不同的遥感土壤湿度数据带入蒸散发模型时,遥感土壤湿度产品的精度决定了蒸散发量计算的准确程度。

关键词：土壤湿度遥感产品精度验证蒸散发计算 SMOS SMAP AMSR2