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珠海一号高光谱卫星的于桥水库水质参数反演初步研究

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光谱学与光谱分析 2021年第2期41卷 494-498页

作者：殷子瑶李俊生范海生高敏谢娅中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室北京100094 中国科学院大学北京100049 珠海欧比特宇航科技股份有限公司广东珠海519080

水体中的悬浮物浓度和透明度是水质调查中的基本参量,也是评价水环境优劣的重要指标。卫星遥感技术可以大范围、较快速、低成本地实现主要水质参数的反演,但是对于水质复杂多变且水域面积较小的内陆水体来说,目前常用的卫星不能满足水... 详细信息

水体中的悬浮物浓度和透明度是水质调查中的基本参量,也是评价水环境优劣的重要指标。卫星遥感技术可以大范围、较快速、低成本地实现主要水质参数的反演,但是对于水质复杂多变且水域面积较小的内陆水体来说,目前常用的卫星不能满足水质参数的反演需要。珠海一号卫星星座是由珠海欧比特宇航公司发射的新型高光谱卫星星座,具有高空间、高光谱、高时间分辨率的特点,在内陆水体水质监测中具有重要潜力;然而目前对于运用珠海一号数据进行内陆水体水质参数遥感监测的适用性有待研究,需要开展星地同步实验检验其应用效果。以珠海一号高光谱卫星作为遥感数据源,以于桥水库为研究区,利用与卫星同步的水面实测数据,使用经验回归的方法分别构建了悬浮物和透明度的反演模型,并开展了悬浮物浓度和透明度的模型精度检验。检验结果证明,于桥水库悬浮物浓度和透明度的反演模型最佳波段组合分别为R rs(684)/R rs(540)和R rs(656)/R rs(556),模型反演相对误差分别为8.6%和11.7%,均方根误差分别为1.0 mg·L^-1和18.2 cm。利用建模公式得到了2018年11月22日于桥水库的水质参数分布图,发现于桥水库的悬浮物浓度空间分布呈现北高南低的特点,而水体透明度的空间分布呈现出北低南高的分布特征,这种空间分布特征应该主要是因为于桥水库北部水较浅南部水较深,水越深底泥越不容易再悬浮导致的。基于星地同步实验的于桥水库水质参数反演建模和检验结果初步说明了珠海一号高光谱卫星在定量反演内陆水体水质参数方面具有潜力,未来需要开展更多的星地同步实验进一步完善预处理和反演模型。

关键词：珠海一号高光谱于桥水库悬浮物浓度透明度

基于珠海一号高光谱卫星的巢湖叶绿素a浓度反演

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光谱学与光谱分析 2022年第8期42卷 2642-2648页

作者：冯天时庞治国江威流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 中国水利水电科学研究院北京100038 水利部防洪抗旱工程技术研究中心北京100038

叶绿素a是重要的水质参数,可以衡量水体的富营养化程度。遥感技术可以实时、快速、大范围地获取水体中叶绿素a的浓度与分布,对于水生态环境的评价及治理具有重要意义。内陆水体的光谱特征复杂,宽波段的多光谱遥感难以精确获取水体的光... 详细信息

叶绿素a是重要的水质参数,可以衡量水体的富营养化程度。遥感技术可以实时、快速、大范围地获取水体中叶绿素a的浓度与分布,对于水生态环境的评价及治理具有重要意义。内陆水体的光谱特征复杂,宽波段的多光谱遥感难以精确获取水体的光谱信息。国产珠海一号高光谱卫星因其光谱分辨率高,波段多等优势在内陆湖泊的遥感监测中具有广阔的应用前景。基于珠海一号高光谱数据,充分发挥其高光谱分辨率的优势,对巢湖的叶绿素a浓度进行反演,从影像中提取实测点处的遥感反射率曲线,筛选具有显著光谱特征的波段,并以OIF指数衡量不同波段组合获取水体组分信息的能力,以此构建与实测叶绿素a浓度相关性较高的波段组合。结果表明珠海一号OHS-2A星影像的14,16和19波段所构建的三波段模型[R(700 nm)^(-1)-R_(rs)(670 nm)^(-1)]×R(746 nm)^(-1)在巢湖的叶绿素a浓度反演中取得了较高的精度,相对误差和均方根误差分别为19.97%和10.85 mg·m^(-3)。由模型反演巢湖2019年5月10日的叶绿素a浓度空间分布图可知,叶绿素a浓度自东向西呈上升趋势,全湖南部和东北部的叶绿素a浓度较低,西巢湖的北部叶绿素a浓度最高。西巢湖的整体叶绿素a浓度是全湖最高的,尤其是其北部水域,水质情况较差,已经出现了一定面积的水华,其主要原因在于该地区紧邻合肥市,人类活动强烈,污水废水排放量大。珠海一号高光谱卫星对于内陆湖泊的水质反演具有一定的优势,但也存在着数据处理困难,波段利用率低,反演模型普适性差等局限,今后仍需借助珠海一号高光谱数据开展更多的湖泊遥感研究,不断提出高光谱遥感影像处理的新方法,提高反演模型的精度与普适性,充分挖掘数据源的潜力,使其更好地服务于水质的遥感监测工作。

关键词：高光谱遥感珠海一号巢湖叶绿素a 遥感反演 OIF指数

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珠海一号欧比特高光谱数据交叉辐射定标初探

遥感技术与应用 2021年第4期36卷 791-802页

作者：吴颉陈楚群刘叶取热带海洋环境国家重点实验室广东省海洋遥感重点实验室中国科学院南海海洋研究所广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院大学北京100049

搭载于“珠海一号”卫星星座的欧比特高光谱OHS(Orbit Hyper Spectral)传感器,以较高的光谱分辨率和空间分辨率,在近岸及内陆湖泊水色遥感应用方面具有很大潜力。然而OHS缺乏星上定标系统,目前在轨定标采用陆地定标场的资料,其定标结果... 详细信息

搭载于“珠海一号”卫星星座的欧比特高光谱OHS(Orbit Hyper Spectral)传感器,以较高的光谱分辨率和空间分辨率,在近岸及内陆湖泊水色遥感应用方面具有很大潜力。然而OHS缺乏星上定标系统,目前在轨定标采用陆地定标场的资料,其定标结果在水体等低反射率地物误差较大。因此提出一种基于传感器入瞳总辐亮度的交叉辐射定标法,该方法结合QAA(Quasi-Analytical Algorithm)准分析算法和6SV2.1辐射传输模型,利用GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)多光谱数据对OHS高光谱数据进行交叉辐射定标。研究结果表明:①GOCI和OHS传感器获取的地物辐射相关性好,在可见光波段范围内,R2均高于0.84;②重新定标后的数据能明显改善不同传感器之间的辐射差异,在可见光波段范围内,定标误差小于9%。实验为高光谱传感器的辐射定标提供了一种新的方法,对建立高光谱定量化、业务化水色遥感处理系统,特别对OHS数据在水域的各种应用具有重要意义。

关键词：欧比特高光谱(OHS) 珠海一号交叉辐射定标高光谱 QAA

珠海一号高光谱遥感的郑州天德湖水质CDOM反演方法

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测绘科学技术学报 2020年第4期37卷 388-391,397页

作者：李爱民夏光平齐鑫吴连成王莉郑州大学水利科学与工程学院河南郑州450001 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

城市水环境污染监测是水色遥感研究中的热点,有色可溶性有机物CDOM(Chromophoric Dissolved Organic Matter)为水体有机污染物含量遥感反演的基础参数之一。以郑州天德湖水域为例,利用珠海一号高光谱卫星数据和实测水样数据,研究构建CDO... 详细信息

城市水环境污染监测是水色遥感研究中的热点,有色可溶性有机物CDOM(Chromophoric Dissolved Organic Matter)为水体有机污染物含量遥感反演的基础参数之一。以郑州天德湖水域为例,利用珠海一号高光谱卫星数据和实测水样数据,研究构建CDOM遥感反演模型,绘制天德湖水体CDOM空间分布专题图。实验主要结论为:CDOM与遥感反射率在440 nm处有最大相关系数;高光谱影像第11波段(626 nm)的遥感反射率与CDOM(440 nm)的吸收系数相关;一阶微分数据处理能有效降低高光谱影像数据中的环境噪声影响,便于遥感反射率与水质参数间进行相关性分析;相对于线性、二次和指数模型,三次方程反演模型的拟合度较高(R2=0.548),均方差仅为0.014;模型反演的CDOM空间分布图与实测数据得到的分布特征基本吻合。实验结果表明,利用珠海一号高光谱数据反演CDOM参数可行,能够快速掌握监测水域CDOM空间分布状况,从而弥补传统水质监测模式的不足。

关键词：高光谱遥感有色可溶性有机物反演相关系数珠海一号

结合珠海一号高光谱影像和XGBoost算法的珠江口滨海湿地分类

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测绘通报 2023年第12期 136-141页

作者：刘燕君刘凯曹晶晶中山大学地理科学与规划学院广东广州510006 广东省公共安全与灾害工程技术研究中心广东广州510006 广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室广东广州510006 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519000

由于湿地类别多样且结构复杂,湿地遥感分类工作极具挑战性。本文以珠江口滨海湿地为研究区,基于珠海一号高光谱影像获取的光谱特征、形状特征、纹理特征和指数特征构建优选特征集,采用极端梯度提升(XGBoost)算法和面向对象技术提取湿地... 详细信息

由于湿地类别多样且结构复杂,湿地遥感分类工作极具挑战性。本文以珠江口滨海湿地为研究区,基于珠海一号高光谱影像获取的光谱特征、形状特征、纹理特征和指数特征构建优选特征集,采用极端梯度提升(XGBoost)算法和面向对象技术提取湿地类型和空间分布,并对比分析基于支持向量机(SVM)算法和随机森林(RF)算法的湿地分类结果。结果表明:(1)珠海一号高光谱影像能够有效应用于湿地分类,且光谱特征在湿地分类中发挥了重要作用;(2)使用的机器学习算法中XGBoost算法的湿地分类效果最佳,总体精度为87.2%,Kappa系数为0.84;(3)优选的影像特征能够保证更高的湿地类型识别精度,验证了特征筛选有助于提高分类效果。本文发展了一种基于珠海一号高光谱影像和集成学习的大区域湿地类型识别方法,可为湿地资源调查提供有效的技术参考,服务于湿地的保护与开发利用。

关键词：湿地分类红树林遥感极端梯度提升(XGBoost) 珠海一号高光谱影像

珠海一号高光谱传感器波段平均太阳辐照度计算

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北京测绘 2020年第5期34卷 593-595页

作者：高磊江苏省测绘工程院江苏南京210013 自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室江苏南京210013

传感器波段平均太阳辐照度是计算表观反射率等辐射参量的必要参数,是开展定量遥感分析的重要基础。通过中国气象局发布的零大气条件下太阳光谱辐照度数据和遥感数据运营商提供的珠海一号高光谱传感器光谱响应函数资料,计算了珠海一号三... 详细信息

传感器波段平均太阳辐照度是计算表观反射率等辐射参量的必要参数,是开展定量遥感分析的重要基础。通过中国气象局发布的零大气条件下太阳光谱辐照度数据和遥感数据运营商提供的珠海一号高光谱传感器光谱响应函数资料,计算了珠海一号三颗高光谱卫星上三组传感器的波段平均太阳辐照度。以中国资源卫星应用中心发布的高分一号资料为参考,确定结果具有较高的准确度,可为珠海一号高光谱数据的推广和使用提供参考。

关键词：遥感高光谱珠海一号太阳辐照度

基于珠海一号高光谱数据的农作物精细化分类研究

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测绘与空间地理信息 2023年第S1期46卷 101-103,106页

作者：曹宇佳孙嘉迎孙微王敏黑龙江地理信息工程院黑龙江哈尔滨150081 澳门科技大学太空科学研究所中国澳门999078 哈尔滨市大地勘察测绘有限公司黑龙江哈尔滨150028 北京维盛沃德科技有限公司北京100020

利用高光谱遥感影像识别精细化农作物类型,已经成为农业遥感的热点领域。本文以绥化市北林区内的水稻、玉米、大豆、烤烟等典型农作物为分类对象,以ZH-1高光谱数据为主要数据源,结合外业采集样本,探讨利用高光谱数据对精细化农作物类型... 详细信息

利用高光谱遥感影像识别精细化农作物类型,已经成为农业遥感的热点领域。本文以绥化市北林区内的水稻、玉米、大豆、烤烟等典型农作物为分类对象,以ZH-1高光谱数据为主要数据源,结合外业采集样本,探讨利用高光谱数据对精细化农作物类型信息提取的方法。针对高光谱数据的冗余问题,对其进行PAC降维处理,采用支持向量机分类方法对农作物种植结构进行提取。最后,采用混淆矩阵方法对分类结果进行验证,分类总体精度达到87.08%,Kappa系数为0.86。分类结果表明,高光谱数据在精细化农业分类研究上得到较好的应用。

关键词：高光谱遥感珠海一号农作物分类支持向量机

基于改进矩匹配算法的珠海一号高光谱卫星影像相对辐射校正

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测绘与空间地理信息 2021年第10期44卷 98-101页

作者：苏俊杰周春平李月张可首都师范大学资源环境与旅游学院北京100089

珠海一号高光谱卫星影像部分波段存在着噪声干扰,严重影响了数据的质量与信息利用。本文分析了珠海一号高光谱卫星数据噪声的特点,在矩匹配算法的基础上,使用移动窗格对影像进行分段处理,并采用距离加权计算与去除极端值统计数据的方法... 详细信息

珠海一号高光谱卫星影像部分波段存在着噪声干扰,严重影响了数据的质量与信息利用。本文分析了珠海一号高光谱卫星数据噪声的特点,在矩匹配算法的基础上,使用移动窗格对影像进行分段处理,并采用距离加权计算与去除极端值统计数据的方法提高参考值的准确度,实现了基于影像的相对辐射校正。实验结果表明,与传统矩匹配法和傅里叶滤波法相比,本文方法能有效去除遥感影像中存在的噪声,并能较好保留原影像的辐射特征。

关键词：相对辐射校正遥感影像矩匹配珠海一号

基于珠海一号高光谱卫星数据的西藏班戈植被覆盖度反演及验证

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科学技术创新 2021年第16期 34-35页

作者：刘亚伟吴俊西藏大学工学院拉萨西藏850011

“珠海一号”四颗高光谱卫星是目前国内唯一组网的商用高光谱卫星,其特色高光谱数据可在多领域发挥重要作用。本文利用珠海一号高光谱卫星数据对全球变暖背景下西藏班戈纳木错沿岸进行了植被覆盖度的反演,并进行了实地的考察及验证。采... 详细信息

“珠海一号”四颗高光谱卫星是目前国内唯一组网的商用高光谱卫星,其特色高光谱数据可在多领域发挥重要作用。本文利用珠海一号高光谱卫星数据对全球变暖背景下西藏班戈纳木错沿岸进行了植被覆盖度的反演,并进行了实地的考察及验证。采用非监督分类和决策树分类对研究区域进行了土地利用分类,然后利用所得到的土地利用图采用归一化植被指数(NDVI)和改进后的像元二分模型反演出研究区域的植被覆盖度,最后进行了实地考察和验证,得到结论。

关键词：珠海一号西藏班戈植被覆盖度改进像元二分模型 NDVI