检索结果-南通市图书馆

作者：胡雪可河南理工大学

学位级别：硕士

水体悬浮物会对水生植被分布和水体营养状态演化等方面具有重要影响,利用遥感技术大范围精确监测水体总悬浮物（Total suspended matter,TSM）对水质监测和水资源保护具有重要作用。本文针对“可持续发展1号”科学卫星（sdgsat-1）,以... 详细信息

水体悬浮物会对水生植被分布和水体营养状态演化等方面具有重要影响,利用遥感技术大范围精确监测水体总悬浮物（Total suspended matter,TSM）对水质监测和水资源保护具有重要作用。本文针对“可持续发展1号”科学卫星（sdgsat-1）,以太湖为研究区,通过Hydrolight模型模拟太湖水体辐射传输过程进行三要素浓度敏感特征分析,从理论上阐明水体悬浮物浓度与叶绿素a（Chlorophyll a,Chla）和有色可溶性有机物（Colored Dissolved Organic Matter,CDOM）在波段特征上的差异性,并据此构建悬浮物浓度单波段、双波段组合和三波段组合迭代反演模型,解决悬浮物浓度反演过程中叶绿素a和CDOM浓度的反射率贡献分离问题,提高悬浮物浓度反演精度。最后利用最优反演模型对2022年2月～2023年1月sdgsat-1影像进行了太湖悬浮物浓度遥感监测,分析其时空分布特征。研究结果表明:（1）利用太湖野外实测水质参数数据与固有光学特征数据,结合前人研究基础,经Hydrolight模型21,654次模拟,获取并验证了54组400～800nm的太湖水体模拟光谱,为准确反演悬浮物浓度提供了必要数据支撑;比对表明,Hydrolight模拟光谱与实测光谱曲线形状相似度较高,两者拟合的决定系数R2在0.9以上,所有样点的模拟反射率数据与实测反射率的相关性均在0.93以上;光谱反射率影响特征分析发现,悬浮物浓度是改变太湖水体反射率光谱形状和数值的主导要素,叶绿素a和CDOM浓度的影响次之。（2）通过对400～800nm光谱反射率、5个卫星波段和40个卫星波段组合与悬浮物、叶绿素a、CDOM三要素浓度相关性分析表明,三要素浓度与2个谱段区间（410～601nm、663～682nm）、卫星第2、3、4波段以及6个比值波段组合和8个差值波段组合同时表现为不同程度的显著相关性;而683～704nm谱段区间、卫星第5波段以及6个波段比值组合和6个波段差值组合与悬浮物浓度表现为较强的显著相关性,同时与叶绿素a、CDOM浓度均不敏感,为悬浮物浓度反演研究中避开叶绿素a、CDOM的作用提供了理论依据。（3）基于三要素浓度的敏感特征,分别以B5,B5/B3,以及B6/B3和B6/B5的组合作为最优因子构建了悬浮物浓度单波段模型、双波段组合模型和三波段组合迭代反演模型。三波段组合迭代反演模型相比单波段模型和双波段组合模型更好地避开了Chla和CDOM浓度的影响,在建模拟合度和精度方面明显优于单波段模型和双波段组合模型。三波段组合迭代反演模型R2、RMSE、MAPE、NRMS分别为0.9768、4.90g/m3、11.39%、15.27%,相对于单波段和双波段组合模型R2分别提高了56.54%和19.75%,RMSE分别下降了71.26%和50.46%,MAPE分别下降了56.58%和14.94%,NRMS分别下降了45.57%和19.50%;基于实测数据和影像数据对三波段组合迭代反演模型的两次验证结果分别为:RMSE=9.08g/m3和3.89g/m3,MAPE=15.66%和12.16%,NRMS=18.52%和15.26%。（4）利用三波段组合迭代反演模型进行了2022年2月～2023年1月太湖悬浮物浓度时空变化分析。空间上,悬浮物浓度分布具有明显的季节性特征,春季浓度由南向北扩散,夏季湖心区域浓度低于周围其他区域,冬季浓度向湖心区域聚集;时间上,悬浮物浓度经历了一个先下降后上升又下降的过程。本论文共有图52幅,表17个,参考文献89篇。

关键词：悬浮物浓度反演 sdgsat-1卫星 Hydrolight 敏感特征

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中国大陆海岸线与陆海两侧空间利用关联特征

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地球信息科学学报 2024年第6期26卷 1426-1438页

作者：郭玉侯西勇中国科学院烟台海岸带研究所烟台264003 中国科学院大学北京100049 中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台264003 山东省海岸带环境过程重点实验室烟台264003

海岸线位于陆地与海洋交汇的关键地带,其利用模式与陆海两侧的空间规划与开发密切相关。本研究主要基于2022年sdgsat-1卫星影像,兼顾海岸线两侧的陆域和海域空间,从中国海岸带整体、省(市区)海岸带、剖面线3个层面探究中国大陆海岸线与... 详细信息

海岸线位于陆地与海洋交汇的关键地带,其利用模式与陆海两侧的空间规划与开发密切相关。本研究主要基于2022年sdgsat-1卫星影像,兼顾海岸线两侧的陆域和海域空间,从中国海岸带整体、省(市区)海岸带、剖面线3个层面探究中国大陆海岸线与陆海两侧空间利用的关联特征。结果表明:①中国大陆海岸线开发利用比例较高,未利用岸线仅占35.11%;在已开发的岸线类型中,养殖围堤岸线占比最大,其次是港口码头岸线;②在土地利用方面,建设用地面积最大,其在天津和上海占有较大比重;人工湿地次之,在辽宁和山东占比较高。对于海域利用,渔业用海在山东和福建占比较大;交通运输用海在上海占比最大;能源开发用海在上海、天津和河北占有较大比重;③从开发利用强度来看,海岸线利用程度综合指数、土地利用程度综合指数和海域利用程度综合指数两两之间均存在明显的正相关关系。与向海一侧相比,海岸线利用程度与陆域土地利用活动之间的相关性更强;空间上,3个指数高值和低值所在的地区基本一致,高值区主要分布在天津和河北等北方省份,低值区主要分布在浙江和福建等南方省份;④从海岸线角度观海望陆:未利用岸线向陆一侧林地占比最高、土地利用程度综合指数值最低,而在未利用岸线向海一侧,旅游娱乐用海的占比高于其他岸线类型;港口码头岸线陆海两侧利用程度综合指数均为最高,陆侧以建设用地为主,海侧以能源开发用海和交通运输用海为主;养殖和盐田围堤岸线海侧的生态保护用海占比高于其他岸线类型。研究结果可为科学规划和管理海岸线、优化陆海空间结构等提供科学数据和决策支持。

关键词：大陆海岸线陆海两侧土地利用海域利用关联特征 sdgsat-1卫星剖面线中国

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国产高分辨率热红外数据城市地表温度反演及其应用

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自然资源遥感 2024年

作者：李经纶陈虹李坤窦显辉赵航曾健张学文钱永刚中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室可持续发展大数据国际研究中心中国科学院大学中国自然资源航空物探遥感中心自然资源部国土卫星遥感应用中心中国资源卫星应用中心

与自然地表相比,城市地表的几何结构更加复杂,像元内部的多次散射效应和邻近效应对城市地表温度(land surface temperature, LST)反演结果的影响不可忽视。本研究提出了一种耦合机器学习和改进的温度/发射率分离(temperature and emissi... 详细信息

与自然地表相比,城市地表的几何结构更加复杂,像元内部的多次散射效应和邻近效应对城市地表温度(land surface temperature, LST)反演结果的影响不可忽视。本研究提出了一种耦合机器学习和改进的温度/发射率分离(temperature and emissivity separation, TES)的城市LST反演算法,并将该方法应用于我国sdgsat-1热红外数据中。该算法主要包括3个方面:首先,基于XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)算法反演sdgsat-1城市冠层亮温;其次,考虑城市几何结构,提出了一种基于天空可视因子(sky view factor, SVF)的TES算法,实现了城市LST的高精度反演;最后,评估了算法的准确性,并将该方法应用于北京城区。结果显示,使用XGBoost算法和分裂窗算法均方根误差(root mean squared error, RMSE)分别约为0.2 K和1.2 K;在有/无水汽数据支持下,城市LST RMSE分别为0.36K和0.73K,3个波段的LSE RMSE分别为0.020/0.026,0.018/0.023和0.020/0.023。改进前后的TES算法反演结果差值范围约为0～1.86K。

关键词： sdgsat-1卫星遥感反演城市地表温度天空可视因子机器学习

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高分辨率宽幅热红外遥感影像配准与几何校正方法研究

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作者：陈金奋中国科学院大学(中国科学院空天信息创新研究院)

学位级别：硕士

随着近几年来对地观测技术的不断发展,星载热红外成像仪朝着高空间分辨率和大幅宽两个发展方向迈进,热红外载荷的全球数据获取能力不断增强。热红外波段受光照条件和大气散射的影响小,对云层的穿透能力强,可全天时成像。sdgsat-1卫星于2... 详细信息

随着近几年来对地观测技术的不断发展,星载热红外成像仪朝着高空间分辨率和大幅宽两个发展方向迈进,热红外载荷的全球数据获取能力不断增强。热红外波段受光照条件和大气散射的影响小,对云层的穿透能力强,可全天时成像。sdgsat-1卫星于2021年11月成功发射,是全球首颗可持续发展目标卫星,其搭载的热红外成像仪兼具高空间分辨率和宽幅观测能力,能够同时获取30米分辨率和300公里幅宽的热红外影像,将为全球精细化热红外遥感及定量化研究、城市热环境空间分布格局等方面的研究提供重要的数据。为了充分发挥sdgsat-1高分辨率热红外遥感影像的应用潜力,需要对热红外遥感影像进行配准与几何校正,考虑到目前缺乏和sdgsat-1卫星同等分辨率且同时具有全球对地观测能力的热红外遥感影像作为参考底图,本文将着重研究热红外与可见光遥感影像的配准方法。然而,热红外遥感影像反映的是地物的温度信息,图像的像元灰度值易受环境变换的影响,同一地区不同时间成像的热红外影像,以及热红外与可见光影像之间都存在非常明显的非线性辐射差异;另一方面,由于受热扩散效应的影像,相邻地物之间的温度比较接近,在图像上则显示出地物轮廓比较模糊,图像细节不清晰。以上这些问题给热红外遥感影像的自动化配准带来了不少挑战。本文在充分梳理图像配准算法理论,分析讨论高分辨率热红外遥感影像和可见光影像在图像特征上的异同的基础上,提出了基于改进的RIFT算法(Modified RIFT,M-RIFT)的热红外-可见光遥感影像配准处理流程,并将该算法应用到sdgsat-1卫星高空间分辨率宽幅热红外遥感影像的配准与几何校正的处理工作中。针对高分辨率热红外遥感影像配准以及宽幅影像的几何校正所带来的难题,论文的主要研究工作如下:(1)本文从光谱信息、空间信息和时间信息三个方面对热红外和可见光遥感图像的特征进行对比,并讨论了传统图像配准方法在热红外-可见光图像配准领域的局限性。(2)提出了适用于热红外-可见光遥感图像配准的M-RIFT算法。首先,针对热红外影像轮廓边缘模糊,细节不清晰等缺陷给图像配准特征点提取与特征描述子构建所带来的困扰,在图像配准预处理阶段引入了同态滤波的方法,有效地增强的热红外图像的纹理细节,为后续的特征点提取与特征描述子的构建提供基础。文中的对比实验表明,在热红外-可见光图像配准之前使用同态滤波对热红外影像做预处理,可以有效地提高配准效果,获得更多的同名点。其次,针对热红外图像之间以及热红外图像与可见光图像之间像元灰度值存在非线性辐射差异的问题,在RIFT算法的启发下,提出了新颖的特征描述子构造方法,与RIFT算法使用最大值方向索引图(MIM)构造描述子的思路不同,本文发明的M-RIFT算法设计了二值模式串的构造规则,并通过统计二值模式串所组成的二值数据立方体,构建更具有鲁棒性的特征描述子。通过与目前流行的其他图像配准算法做实验对比,本文提出的M-RIFT算法对热红外图像的非线性辐射差异更加具有鲁棒性。(3)受地球曲率以及相机内部构造的影像,宽幅图像往往具有更加复杂的几何畸变,使用线性或一般多项式函数难以胜任宽幅图像几何校正。本文利用目前国际通用的有理函数模型,结合M-RIFT算法,通过图像控制点自动化提取,RPC参数优化等方法,设计了双步正射校正法的高分辨率宽幅热红外图像几何校正处理流程框架。使用4景分布在我国不同地区,不同成像时间和不同地貌类型的L1A级SDGDAT-1热红外影像进行正射校正实验,经精度验证,通过该正射校正方法流程,影像的几何精度在1～2个像元以内,满足后续的热红外遥感影像的研究与应用需求。

关键词：图像配准 M-RIFT算法热红外影像 sdgsat-1卫星几何校正

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