基于Hydrolight模型的太湖SDGSAT-1卫星悬浮物浓度反演研究

利用卫星遥感反演水体中的悬浮物浓度对水质监测和保护具有重要意义,在悬浮物浓度反演过程中,如何避免或最大程度降低水体中叶绿素a、有色可溶性有机物(Colored Dissolved Organic Matter,CDOM)的干扰是当前的技术难点。文章针对可持续发展科学卫星1号(SDGSAT-1)MII传感器,利用Hydrolight辐射传输模型,从理论上挖掘只与悬浮物强相关的反演因子,以此构建适用于MII影像的太湖悬浮物浓度反演模型,通过水体的实测数据和遥感数据对模型应用效果进行验证。结果表明：反演因子R′(B₅/B₃)与悬浮物浓度为强相关,同时与叶绿素a、CDOM浓度弱相关;利用R′(B₅/B₃)作为反演因子构建的幂函数模型为最优反演模型;将幂函数模型分别应用于实测数据和2022年5月4日的太湖SDGSAT-1 MII数据,两次验证试验显示反演结果和现场测量结果具有较强一致性,模型适用性较好。该研究可为SDGSAT-1卫星在湖泊水体悬浮物浓度监测、水资源评估与保护等提供一些技术参考。     

基于ISSA-SVR算法的近海典型水质参数遥感反演

化学需氧量（COD）和叶绿素a（Chl-a）浓度作为与光谱相关的典型水质参数,是反映水体污染程度和富营养化程度的重要指标。支持向量回归模型（Support Vector Regression,SVR）适用于小样本,广泛用于近海典型水质参数的遥感反演,但也存在模型参数选择困难、容易陷入局部最优解的问题。针对这一问题,本文构建融合反向学习和模拟退火的改进麻雀算法（Improved Sparrow Search Algorithm,ISSA）,通过改进麻雀算法对SVR模型的惩罚系数和核函数参数进行参数寻优,提出了一种改进的支持向量回归模型（ISSA-SVR）。通过该模型利用实测水面光谱与水质参数数据建立COD和Chl-a浓度反演模型。利用Sentinel-2卫星遥感光谱数据对模型的精度进行验证,得到各水质参数浓度的反演精度。采用ISSA算法优化SVR建立的COD浓度预测模型和Chl-a浓度预测模型的平均相对误差（MRE）分别为20.02%和30.17%。反演结果均优于其他模型（线性回归、SVR和SSA-SVR模型）。实验结果证实,ISSA-SVR算法是实现COD浓度和Chl-a浓度遥感反演的有效方法,可为我国近海典型水质参数遥感反演及后续水体科学管理提供参考。     

基于环境减灾二号A/B卫星HSI数据的太湖叶绿素遥感监测研究

叶绿素a(Chl-a)是湖泊富营养化和初级生产力评价的关键指标。在传统地面观测受限于时空尺度的问题下,高光谱遥感为光学特性复杂的内陆湖泊监测提供了新的思路。文章针对环境减灾二号A/B卫星高光谱成像仪(HJ-2A/B HSI)数据的湖泊叶绿素定量监测能力问题,选择太湖为研究区域,结合地面同步观测数据和准同步的哨兵-2(Sentinel-2)卫星多光谱(MSI)数据,系统评估了HJ-2A/B HSI数据的遥感反射率数据质量,构建了太湖叶绿素HJ-2A/B HSI遥感反演模型。模型的平均绝对百分比误差(MAPE)为37.5%,均方根误差(RMSE)为0.0078 mg/L,HJ-2A/B HSI与Sentinel-2 MSI影像提取的叶绿素浓度整体空间趋势基本一致。结果表明：HJ-2 HSI可为内陆湖泊叶绿素及其它水质参数的遥感定量监测提供有效的数据支撑,并仍可在辐射数据质量、大气校正等方面进行进一步的优化,以满足水环境遥感业务化监测的应用需求。     

环境减灾二号A/B卫星在洪涝灾害农作物恢复动态监测中的应用

以受洪涝灾害影响的安徽省合肥市庐江县北部为研究区,综合利用2019—2021年环境减灾二号A、高分一号、高分六号等卫星多时相遥感数据源,通过建立不同类型的遥感波段指数,对洪涝灾害受灾范围和受灾范围内的农作物恢复情况开展动态评估。研究结果表明：基于归一化水体指数提取淹没范围的总体精度为92.6%,多时相归一化植被指数能够反映农作物的动态恢复情况。环境减灾二号A/B卫星能够以其幅宽大、时效性强的优势对受洪涝灾害影响的农作物恢复开展动态监测。     

环境减灾-1A、1B卫星在轨性能评估

环境减灾-1A、1B卫星是我国第一个具有严格成像视场匹配要求的光学对地遥感星座.经过在轨测试,各项指标均满足要求.文章介绍了环境减灾-1A、1B卫星入轨后在轨测试的性能评估结果,对该星座后续业务化应用提供了宝贵数据.     

环境减灾-1A、1B卫星在干旱监测中的应用研究及实现

"环境与灾害监测预报小卫星星座"(以下简称环境减灾星座)是我国首个以防灾减灾和环境监测为应用目的的小卫星星座,应用环境减灾星座构建干旱遥感监测体系具有重要的现实意义.文章基于HJ-1A、1B卫星遥感器数据,分析其适用的干旱遥感监测模型,并在此基础上选择辽宁省阜新市作为研究区,实现了基于HJ-1B卫星宽覆盖多光谱CCD相机数据的垂直干旱指数监测模型.结果表明,利用环境减灾星座数据可以有效地实现干旱遥感监测.     

基于卫星测高数据的海底地形反演及分析

由于受限于观测条件,海底地形模型在分辨率与精度两方面较陆地和大地水准面模型有很大的差距。传统的海底地形测量是利用声呐船测技术获取水深数据,但该测量方法测量效率低、测量点分布稀疏不均匀。文章详细研究并推导了基于卫星测高数据进行海底地形反演的方法,采用卫星测高重力异常数据和少量船测水深数据,对北太平洋部分区域进行了海底地形反演,得到1′×1′分辨率的海底地形模型,并对反演关系中的非线性项进行了分析。仿真结果验证了此方法的可行性,指出海底地形与重力异常数据在一定波段内以线性关系为主,叠加非线性二次项和三次项可较好地提升反演精度,高于三次项的部分对反演的结果没有明显的作用,可以忽略。     

环境减灾卫星高光谱数据在减灾中的应用研究

利用中国环境减灾-1A（HJ-1A）卫星高光谱数据开展减灾应用研究,可提高灾害预警监测能力,提高灾害预警监测精度,拓展国产星载高光谱数据应用的广度和深度。文章简要介绍了HJ-1A高光谱数据的主要特征,阐述了高光谱灾害监测的原理,初步开展了该数据在减灾领域中的应用研究,并展望了HJ-1A高光谱数据在区域土壤有机碳估算等其...     

FY-3卫星洪涝灾害监测应用

对利用风云三号(FY-3)卫星数据对洪涝灾害监测进行了研究。给出了用FY-3卫星中分辨率成像仪(MERSI)和可见光红外扫描辐射计(VIRR)对薄云下和薄雾覆盖的水体判识的原理,以及洪涝信息检测中水体最大淹没面积和淹没时间信息的获取方法。给出了用FY-3卫星微波成像仪(MWRI)通过微波指数法反演洪涝信息的方法,可进行连续、全天候的大范围洪涝灾情监测。2011、2016年由其他卫星获得的洪涝水体信息表明:风云卫星的洪涝水体监测精度可达90%以上,甚至优于EOS卫星的MODIS和NOAA卫星的AVHRR的精度。近年来,风云卫星在国内外洪涝灾害等重大灾害监测评估中发挥了重要作用,改变了业务上以国外卫星资料为主进行洪涝灾害监测的局面,同时也提升了FY-3卫星在国际上的地位。展望了我国风云卫星在洪涝监测中的发展方向,指出随着风云卫星遥感技术的不断发展,洪涝灾害监测评估精度将会提高,为洪涝灾害防灾减灾提供更科学准确的决策依据。     

环境减灾二号A/B卫星在辽东湾海冰监测中的应用

为减少由冬季寒潮导致的海冰灾害损失,利用遥感手段对我国高纬度海域海冰风险进行监测,并提供决策支撑。文章利用环境减灾二号A/B卫星的16 m分辨率多光谱数据,采用基于DeepLab V3模型的语义分割方法,对渤海辽东湾地区的海冰范围进行提取和动态分析,得出海冰范围的动态变化规律,并进行提取精度评估。结果表明：利用该方法的海冰提取准确率可以达到97.4%以上,可以满足海冰的日常监测需要,验证了环境减灾二号A/B卫星在风险要素遥感监测的应用能力。