基于“高分四号”卫星数据的水体提取效果评价

"高分四号"卫星具有静止轨道卫星高时间分辨率和中高空间分辨率的特点,可以实现对水体面积及变化的大范围实时监测,有效支撑洪涝灾害应急救助工作。为了验证其对水体面积及其变化的监测能力,文章分别利用区域生长法和水体指数法,在开展全国水体面积变化监测基础上,针对与同期"高分一号"卫星16m分辨率多光谱相机及美国Terra卫星的中分辨率成像光谱仪数据等卫星的监测结果展开对比,结果显示,与其他极轨卫星监测结果相比,"高分四号"卫星可以有效开展水体面积及变化监测。但是,鉴于"高分四号"卫星50m像元分辨率,相比更高分辨率遥感影像的水体提取结果,"高分四号"卫星数据提取的水体外部轮廓较为粗糙。在针对规模较小洪涝灾害监测方面可能存在一定误差,仍然需要再进一步开展评价。     

基于U-net的"高分五号"卫星高光谱图像土地类型分类

"高分五号"卫星是世界首颗实现对大气和陆地综合观测的全谱段高光谱卫星,对于土地利用类型分类具有重要的应用价值,如何利用深度学习技术开展高光谱图像分类是当前研究的热点问题。深度学习中的语义分割方法在地面场景的图像中已经获得较好的应用,但是对于高光谱遥感图像的精度和适用性较差,无法准确获得精确的分类结果。文章采用U-net模型开展高光谱土地利用类型分类研究,首先基于"高分五号"卫星高光谱数据,构建样本数据集,然后训练分类模型,进行土地利用类型分类,探讨语义分割方法在高分五号高光谱数据上的应用能力。结果表明,采用深度学习中的语义分割方法能够有效提高精度水平,U-net模型的整体分类精度为0.9357,Kappa系数达到0.92,均高于SVM方法和CNN方法。采用深度学习中的语义分割方法,可以为"高分五号"高光谱数据的土地利用分类提供技术支撑,有效提升"高分五号"卫星的应用能力。     

我国高分卫星与应用简析

2014年,全球共发射了19颗对地观测卫星,其中有11颗是高分辨率卫星,它表明对地观测卫星与应用已全面进入"高分时代"。在这些高分辨率卫星中,包括我国发射的高分二号卫星,该卫星的升空使我国民用遥感卫星进入了亚米级"高分时代"。2015年3月6日,国防科工局宣布,高分二号卫星正式投入使用,与之前发射的高分一号卫星的配合使用,可以很好地推动我国高分辨率卫星数据应用,进一步完善我国高分专项建设。2015年,我国还有望发射高分四号卫星,它的最大特点是能大大增加对地观测面积,而且还能长期对某一地区进行跟踪观测。     

高分四号卫星在溃决型洪水灾害监测评估中的应用

高分四号卫星具有响应速度快、重复观测周期短等优势,是监测溃决型洪水发展变化状况的有效手段。以江西省鄱阳县河堤溃口引发的洪水灾害为例,将灾区灾后多时相的高分四号卫星连续监测图像与灾前高分一号卫星图像结合,提出空间位置关系约束条件下的溃决型洪水范围提取方法。通过构建人口评估模型,实现受灾人口的快速估算。应用结果表明:高分四号卫星能及时监测突发性溃决型洪水,并能根据实际需求实现对灾区的连续监测;基于高分四号卫星图像的洪水范围提取和受灾情况评估方法,简便易行、准确性高,可用于溃决型洪水范围及其变化的监测评估。根据溃决型洪水灾害监测评估的实际应用需求,从多种卫星的组合观测、地球静止轨道卫星性能指标提升等方面提出了高分四号卫星应用和后续卫星研制建议。     

“高分一号”卫星遥感影像面向对象的水边线提取

水边线提取对揭示沿海地区自然资源管理状况和人工海域使用程度具有重要的指示作用。文章以津冀地区沿海城市海岸带为例,选取"高分一号"卫星数据为遥感数据源,首先对数据进行了辐射校正、几何校正、影像融合和裁剪等处理,然后采用面向对象的目标提取技术自动提取了研究区内大范围的水边线,并在充分了解不同海岸类型的遥感解译标志的基础上对提取的岸线进行了分类。结果显示研究区的岸线类型主要以砂砾质岸线、养殖/盐田岸线和港口码头岸线为主。在分类结果的精度验证过程中,以与"高分一号"卫星相近时期的亚米级遥感影像为底图,以目视解译的方式从中提取高精度的海岸线,并将目视解译的结果与从"高分一号"卫星数据中提取到的岸线进行对比。通过比较发现,两者位置、长度等基本吻合,从而证明了该海岸线提取方法对高分辨率遥感影像的有效性。该方法为基于"高分一号"卫星遥感数据进行大范围海岸的水边线提取提供了技术支撑,也为实现中国海岸线的定期自动更新奠定了基础。     

高分二号卫星数据在新增建设用地监测中的应用分析

选择内蒙古包头市青山区、白云矿区和赤峰市元宝山区作为典型试验区,以韩国多用途卫星-3(Kompsat-3)数据提取结果作为参考,开展高分二号(Gaofen-2)卫星数据在新增建设用地监测中的应用分析。试验结果表明:基于高分二号卫星数据的新增建设用地监测图斑属性精度,新增建设用地占用耕地、非耕农用地图斑面积精度,以及最小可监测图斑面积,基本满足土地利用动态遥感监测业务相关规范要求。建议开展高分二号卫星的常态业务测控,提高卫星数据对大区域连片的有效覆盖能力,满足土地应用对完整行政辖区覆盖的要求,为充分发挥卫星的应用效益奠定基础。     

“高分二号”卫星数据面向对象的海岸线提取法

"高分二号"(GF-2)卫星的成功发射是中国遥感事业发展的重大突破,标志着中国遥感卫星进入亚米级时代。由于兼具高辐射精度、高定位精度和快速机动能力等特点,GF-2卫星数据应用于海岸线提取将极大提高提取的精度和速度。现有的遥感解译海岸线方法主要有阈值分割法、边缘检测法、区域生长提取法、神经网络法和面向对象法等,其中面向对象法是一种新兴的遥感图像解译方法,该方法通过对影像的分割,使同质像元组成大小不同的对象,从而实现较高层次的遥感图像分类和目标地物提取。文章以深圳大鹏半岛GF-2卫星数据为例,通过对影像进行正射校正、配准、融合和裁剪等预处理,再采用面向对象方法对海岸线进行了提取,并对入海河流河口处的海陆分界线划分进行了初步研究。研究结果表明,将海岸线提取结果与GF-2卫星遥感影像叠加进行验证,结果可靠,且所耗时间短,效率高。     

“高分四号”卫星在地震行业中的应用潜力分析

遥感技术应用于地震行业涉及的领域包括地震构造调查、震害评估、地震热异常监测等。随着中国空间技术的发展,国产卫星数据正逐渐替代国外卫星数据,在地震行业应用中发挥着越来越重要的作用。2015年12月29日,中国首颗静止轨道高分辨率遥感卫星——"高分四号"卫星成功发射,为卫星地震应用提供了新的数据源。文章从地震热异常监测、区域地震构造研究、极震区宏观破坏识别三方面分析了"高分四号"卫星在地震监测预报、地震灾害预防和地震紧急救援,地震三大主体业务中的应用潜力。还以2014年鲁甸地震为例,利用"高分四号"卫星数据对震后造成的大型滑坡进行了识别,结果表明"高分四号"卫星数据能够从空间上识别大型地震地质灾害的空间分布位置,可为震后应急救援指挥决策提供及时和有效的信息。     

“高分四号”卫星数据产品减灾服务时效性测试

"高分四号"卫星数据产品应用服务的时效性是工程建设、管理和应用部门普遍关心的热点问题,也是评价灾害应急阶段"高分四号"卫星数据产品快速服务能力的重要指标。文章针对"高分四号"卫星及其有效载荷成像特点,在分析不同卫星成像模式下减灾应用需求的基础上,提出了"高分四号"卫星凝视、区域和机动巡查模式下,数据服务时效性测试方案以及减灾应用产品生产的时效性测试方案。结果表明,"高分四号"卫星具有很强的机动灵活性和高时效观测能力,最快能在1个半小时以内实现从需求申请到产品生产的全链路数据产品服务。通过测试发现,观测计划编排和卫星应急观测时长较短,反应速度较快,但地面数据处理、分发和传输的时长受多因素影响,时长伸缩性大。随着"高分四号"卫星长期在轨稳定运行,数据服务工作日趋稳定成熟,全链路数据服务的时效性会得到进一步提高,在国家防灾减灾救灾中的数据应用服务支撑作用将日益凸显。     

基于高分一号多光谱数据的廊坊城区水体提取研究

采用高分一号卫星WFV传感器所提供的2013年8月10号所拍摄的16米分辨率的多光谱数据通过监督分类方法对廊坊地区2013年8月7所由于暴雨所形成的城市内涝区域进行了提取。实验表明,采用监督分类的方法能够较好的提取城区暴雨所造成的内涝。     

“高分四号”卫星遥感技术创新

"高分四号"卫星是中国首颗地球静止轨道高分辨率光学遥感卫星,是国家高分辨率对地观测系统重大专项工程的重要组成部分。"高分四号"卫星将高时间分辨率和较高空间分辨率相结合,为减灾、气象、地震和林业等多个行业的应用提供遥感数据服务,并为海洋、国土和水利等行业以及国防建设提供遥感数据支持,实现中国民用高分卫星研制和卫星遥感应用领域的新突破。文章分析了"高分四号"卫星在运行轨道、探测手段、控制体制等多方面的任务特点,总结了卫星总体设计技术、高精度控制技术、复杂条件下像质保障技术、高精度热控技术、高可靠长寿命技术等创新点,为中国静止轨道高分辨率光学遥感领域后续发展提出重要建议。     

再接再厉 共创辉煌

《高分辨率对地观测系统》国家重大科技专项在最近几年取得了一系列重大进展,继"高分一号"和"高分二号"卫星发射并投入使用以来,"高分四号"卫星又于2015年12月29日在我国西昌卫星发射中心成功发射升空。这是高分重大专项的一次重大突破。该卫星是我国第一颗地球静止轨道高分辨率光学遥感卫星,同时也是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大以及我国国内时间分辨率最高的地球静止轨道面阵凝视型光学遥感卫星。     

“高分四号”卫星凝视相机脉冲管制冷机

"高分四号"卫星凝视相机采用国产长寿命脉冲管制冷机冷却红外焦平面探测器,是中国长寿命脉冲管制冷机首次在轨业务应用。文章介绍了该长寿命脉冲管制冷机的特点、主要技术指标、可靠性控制措施,同时介绍了中国科学院理化技术研究所基于"高分四号"卫星凝视相机脉冲管制冷机研制的新一代脉冲管制冷机的情况。"高分四号"卫星上的脉冲管制冷机采用理化所独立研制的高效率压缩机。该压缩机采用永磁电机动圈结构、板弹簧支撑,电机中永磁场最高磁场强度达到1.1T。脉冲管冷指采用同轴布置。整机制冷性能为3W/80K,最大输入功率小于80W,整机质量小于6kg。脉冲管制冷机已在轨连续开机超过半年,性能未见衰减。     

“高分一号”卫星首批影像对外发布

国家国防科技工业局今天对外公布"高分一号"卫星获取的首批影像图。据了解,"高分一号"卫星工程大大提升了我国对地观测卫星的总体观测能力,未来将为国土、环境、农业等领域提供精准服务。     

“长征”四号B运载火箭成功发射“高分”七号卫星

<正>2019年11月3日11时22分,"长征"四号B运载火箭在太原卫星发射中心点火升空,成功将高分辨率对地观测系统重大专项(简称"高分"专项)"高分"七号卫星送入预定轨道。此次发射为一箭四星,火箭同时搭载了精致"高分"试验卫星、"苏丹"科学实验卫星一号、"天仪"十五号卫星等3颗卫星。"高分"七号卫星由中国空间     

基于载荷共基准的高分七号卫星构型设计与验证

针对高分七号卫星载荷质量大、数量多,在轨工作环境要求高,总装时间短等特点,以一体化支架为整星成像测绘任务基准,采用载荷共基准的卫星构型布局方法及模块化设计原理,提出"π"平台、整星总装构型和星敏感器载荷一体化安装构型总装设计方案,并得到了卫星研制实践验证。经高分七号卫星在轨运行,结果表明:卫星构型总装方案设计合理可行,能满足卫星需求,可为我国后续高分辨率国土测绘卫星的构型、总装设计提供参考。     

低轨道CDMA卫星下行链路多径信道估计

为改善低轨道（LEO）卫星下行链路中多径时延扩展小于1个码片周期时最大似然信道估计方法因有色噪声影响导致的低信噪比时急速下降的性能。提出用卡尔曼滤波法对最大似然估计输出的估值进行滤波处理。仿真结果表明：当LEO卫星码分多址（CDMA）下行链路存在速率300 b/s的连续导频信号时,用最大似然估计级联卡尔曼滤波器的多径信道估计法能在载噪比40 dB的信噪比条件下具较好的性能。     

岫岩偏岭矿区植被修复生态环境监测评估

植被修复对于矿区生态重建和矿区生态环境改善具有重要意义,为了解决传统现场检测方式对大矿群区而言费时费力的问题,利用高分辨率遥感卫星影像对矿区生态恢复成效进行了评估。文章基于"高分二号"卫星遥感影像研究,采用监督分类和人工修正后处理的方法,对矿区植被修复生态环境进行了监测和评估,分析了2016年和2018年岫岩县偏岭镇矿区生态环境恢复情况,结果表明:2016年～2018年偏岭镇植被的复垦面积为0.041 4km2,增加矿区面积0.073 6km2。以无人机考察方式选取典型地块赴现场进行提取精度评价,植被和矿区面积的遥感图像识别精度分别达到92.1%和98.4%。矿山地质环境恢复治理取得一定成效,但总的植被面积增加尚不明显,需进一步开展治理工作。     

基于“高分二号”卫星影像的砂金矿区环境地质调查

砂金开采带来了严重的环境地质问题,开展砂金矿区环境地质调查研究对于砂金矿区环境评价、监管和治理等具有重要的意义。文章以东北珲春河中游砂金矿区为研究区,基于"高分二号"(GF-2)卫星遥感影像,采用监督分类和人工修正后处理的方法开展了矿区环境地质要素提取研究。以野外实地调查修正收集的矿区环境地质要素成果作为参考数据,对提取精度进行评价,将提取结果和参考数据进行对比分析发现,尾矿堆和采矿坑的提取总精度达到95%。分析结果表明GF-2卫星影像对砂金矿区环境地质要素具有较好的识别能力,能够满足矿区环境地质调查的需求。     

“高分二号”卫星数据遥感滑坡灾害识别研究——以云南东川为例

标志着中国遥感卫星进入亚米级"高分时代"的"高分二号"(GF-2)卫星在太原成功发射,它将为地质灾害调查提供可靠的数据支持。文章以滑坡灾害频发的云南东川区为研究对象,首先对GF-2卫星采集的研究区数据进行正射校正、配准、融合和裁剪等预处理;然后采用面向对象的分类方法,通过影像分割、合并分块,并结合滑坡灾害的光谱、纹理和数字高程模型等多种信息特征,建立滑坡灾害识别规则,实现滑坡信息的遥感分类;最后对分类结果进行误分对象剔除,得到研究区滑坡信息。结果显示,利用GF-2卫星数据可以较好地提取滑坡灾害信息,基本满足滑坡的灾害识别要求。文章通过面向对象的滑坡灾害特征提取所输出矢量结果可以方便地计算出滑坡的面积,对滑坡研究提供了极大的便利。