国家自然科学基金(41201358)
- 作品数：15 被引量：168H指数：7
- 相关作者：施润和高炜张璐李龙王静更多>>
- 相关机构：华东师范大学南京信息工程大学科罗拉多州立大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划上海市科委世博科技专项更多>>
- 相关领域：环境科学与工程天文地球自动化与计算机技术生物学更多>>
- 嫦娥一号IIM高光谱数据和月球轨道器LOLA DEM数据的配准与月表地形校正及评价被引量：1
- 2015年
- 在对月探测中,月表物质的可见光、近红外反射数据,是进行月表化学元素及矿物反演与制图的重要信息源。受月球表面地形起伏的影响,嫦娥一号干涉成像光谱仪(IIM)高光谱数据在开展月表参数定量反演前,须进行月表地形校正,还原月表真实的反射率信息。IIM高光谱数据和常用的美国LOLA月球DEM数据之间存在月球经纬度空间配准不精确的问题,对月表地形校正的精度产生了影响。以月表陨石坑为例,在两幅月球遥感影像上选取一定数量的同名点,使用多项式校正方法进行像元级配准,与直接使用经纬度开展空间配准作了对比分析,发现IIM高光谱数据与LOLA DEM数据之间在经度方向存在平均约3.5个像元的位置偏差,纬度方向存在约1.95个像元的偏差。在此基础上,尝试将地球地形校正中使用的C校正方法运用到月球,探究在微弱大气散射环境下,月球陨石坑地貌的月表地形校正可行性。研究发现,经过像元级空间配准的数据在月表地形校正的效果上,比直接使用月球经纬度进行匹配的校正效果有明显提高。经过匹配和C校正,月表反射率与太阳入射角的余弦值之间的线性相关方程的斜率降低了89.4%,很好地消除月表陨石坑阴影地区和阳坡高亮区域的月表地形效应,恢复月表阴影区域的光谱信息。验证结果表明,校正后的月表局部遥感影像更接近于月表真实反射率,为后续利用IIM数据开展月表理化要素定量反演研究提供了可靠的科学数据保障。
- 马明亮王超施润和高炜
- 关键词：嫦娥一号地形校正
- 一种高分辨率遥感影像的最优分割尺度自动选取方法被引量：22
- 2013年
- 随着卫星遥感影像空间分辨率的不断提高,面向对象的地物信息提取技术发展迅速。图像分割作为面向对象分类的关键步骤之一,其分割尺度的参数设置目前仍以分类者的多次尝试和主观判断为依据,效率较低且分割结果因人而异。本文以WorldView2影像数据为例,结合当前现有的理论和方法,实现了一种计算机可自动进行主成分变换的高分辨率遥感图像全局最优分割尺度选取算法。改进后的算法以主成分变换所得的主成分影像作为图像分割的编辑层,主成分的特征值百分比作为计算异质性参数和分割质量评价值的权重,自动计算当分割尺度从20增至200时分割图像的分割质量评价值(GS),解决了人为确定图像分割编辑层的片面性问题,并利用三次样条插值选取出GS最高值所对应的尺度即为最优分割尺度。结果表明,该最优分割尺度选取方法可有效避免人为确定分割尺度的主观性、片面性和低效性,提升了高分辨率影像分割质量。
- 殷瑞娟施润和李镜尧
- 关键词：面向对象图像分割主成分变换
- 植物光学模型估算叶片类胡萝卜素含量的一种双归一化差值-比值植被指数被引量：6
- 2016年
- 运用高光谱技术进行植物叶片探测具有快速、无损、高精度等特点,在叶片色素等生化成分含量估算方面应用前景广阔。类胡萝卜素作为叶片中重要光合色素之一,因其在可见光区域与叶绿素的光谱吸收特征存在重叠,且其含量远低于叶绿素,导致利用光谱信息估算叶片类胡萝卜素含量存在困难,国内外少有针对类胡萝卜素含量的植被指数。利用高光谱数据光谱信息丰富的特点,提出一种以波段组合遍历与相关分析为基础,通过多指数协同来构建组合式的植被光谱指数的新方法。在PROSPECT叶片辐射传输模型模拟出大量具有不同生化和生物物理特征的叶片光谱的基础上,成功构建了一种在叶片水平下具有良好稳定性的类胡萝卜素含量估算新指数RVI_(DNDVI)。结果表明,该方法构建的叶片类胡萝卜素光谱指数由两部分组成:由532和405 nm构建的窄波段NDVI(与类胡萝卜素、叶绿素均强相关)和由548和498 nm构建的窄波段NDVI(仅与叶绿素强相关)进行比值组合,能较好消除叶绿素含量对指数的干扰;通过减去对叶片结构高敏感的916 nm处反射率,能消除叶肉结构参数的影响,进一步提高指数的抗干扰能力。该研究得到的指数RVI_(DNDVI)仅对叶片类胡萝卜素具有高敏感性,相关系数达到—0.94,对其进行指数拟合的R^2达到0.834 4。经与模拟数据和实测数据的验证,该指数有较好的估算效果。
- 王弘施润和刘浦东高炜
- 关键词：类胡萝卜素含量植被指数
- 基于OMI数据的中国NO_2时空分布与人类影响分析被引量：41
- 2013年
- 近年来,空气质量不断恶化,严重威胁人类身体健康。二氧化氮(NO2)作为人类排放的重要污染物之一,实时监测其时空分布及含量,对空气质量研究及公众安全预警具有重要意义。本研究利用搭载在AURA卫星上的OM(IOzone Monitoring Instrument)传感器反演获取的2005年1月至2010年12月中国区的NO2数据,探究了NO2的时空分布特征及其人类影响。结果表明:中国NO2浓度上升趋势显著,6年来总NO2柱浓度(TotNO2)和对流层柱浓度(TropNO2)净增值分别为0.61×1015molec/cm2和0.63×1015molec/cm2,年均增长率为2.47%和5.69%;全国绝大部分地区NO2浓度呈增长趋势,但增长速率在空间上有所差异,表现为东部沿海地区大于西部欠发达地区。在全国尺度上,NO2呈现显著的时空分布差异特征:空间上,总体呈东高西低态势;时间上,东部地区的NO2浓度冬季明显高于夏季,西部地区则相反。最后,对比分析了TropNO2/TotNO2与人类足迹的相关性,结果显示二者间呈显著相关,且冬季最大,夏季最小。同时,分析发现各地地区生产总值和全国汽车保有量与对流层NO2间呈较强相关性。表明人类活动和经济发展是导致大气中NO2增多的主要原因。
- 李龙施润和陈圆圆徐永明白开旭张颉
- 关键词：OMI
- “嫦娥一号”干涉成像光谱(IIM)数据坏点检测与去除研究被引量：5
- 2013年
- 高光谱数据中离散分布的坏点的存在影响着数据的后续分析和应用.坏点的检测是一项复杂的工作,受仪器特征、地形地貌、成像时间等影响,很难建立统一的坏点判别阈值.本文研究了"嫦娥一号"干涉成像光谱仪(IIM)高光谱数据坏点在光谱维和空间维的特征,基于此提出了一种基于光谱角和欧氏距离的坏点检测与修正算法.算法有效地检测并修正了影像中的坏点,且较过去研究有着更高的精度.统计结果表明约25%的IIM单轨影像坏点数高于3000个;坏点具有列分布特征,主要分布在第27,77和123列及其相邻列上.经过坏点修正后IIM影像空间均一性得到提升,为后续研究与应用提供了更好的基础数据.
- 王超施润和高炜吴昀昭
- 关键词：嫦娥一号干涉成像光谱仪坏点光谱角欧氏距离月球
- 区域优化Peterson模型的气溶胶光学厚度估算分析被引量：1
- 2013年
- 气溶胶光学厚度作为描述气溶胶光学特性的重要参数之一,被广泛应用于空气质量监测及辐射传输模型的大气订正等研究中。卫星遥感可快速反演获取大范围气溶胶信息,但其产品通常因云覆盖或暗目标算法等原因而存在空间覆盖率较低的问题,且产品时相受限于卫星过境时间。水平能见度作为描述气溶胶光学特性的另一重要参数,由分布广泛的气象台站一日8次固定时间多次发布。建立水平能见度与气溶胶光学厚度的转换关系,可实现对卫星反演气溶胶光学厚度的有益补充。本文利用2001-2009年的MODIS气溶胶光学厚度产品与中国华东地区71个气象台站的水平能见度数据,对描述两者转换关系的Peterson模型进行区域优化。采用分区域高斯曲线拟合的方法,对影响转换精度的主要参数气溶胶标高随时间变化规律开展研究和模拟。利用2010年数据对优化模型进行精度及区域适用性验证。结果表明,优化后模型的气溶胶光学厚度估算均方根误差为0.31,低于原模型误差;精度基本上与单站点优化模型一致,但在实用性方面优于单站点优化模型。
- 陈韵竹施润和王超陈圆圆高炜
- 关键词：气溶胶光学厚度数据融合
- 上海市一次重雾霾过程的天气特征及成因分析被引量：35
- 2015年
- 2013年11月30日至12月9日上海地区出现入冬以来一次最严重的持续性雾霾天气过程,严重影响了该地区人们的生活健康.本文借助空气质量数据、地面气象要素、卫星遥感数据并结合后向轨迹模式反映了此次重污染过程的污染特征及其成因.结果表明,污染期间,PM2.5与PM10小时浓度变化趋势基本一致,高浓度值出现在早晚8时左右,主要是由该时段的逆温现象造成的;来自西北方向污染物的远距离输送影响了本地空气质量状况,气团在不同高度层做下沉运动,造成大气层结稳定;该地区在西北方向的弱高压控制下,地面风速较小,能见度低,天气条件静稳,不利于污染物扩散,造成持续性重污染事件;卫星遥感数据显示此次污染为区域性污染.
- 王静施润和施润和李龙
- 关键词：雾霾
- 华东地区MODIS与OMI气溶胶光学厚度数据融合被引量：12
- 2015年
- 气溶胶光学厚度(AOD)表征气溶胶对光的衰减作用,体现大气混浊度或大气中气溶胶总含量,其卫星产品是研究近年来不断恶化的大气环境与空气质量的良好数据源。AOD卫星产品种类较多,但数据存在较大的不确定性;气溶胶全球监测网(AERONET)的地基数据精度高,但空间覆盖度较差。泛克里金法(UK)能在数据融合过程中更多地考虑描述对象的空间相关性,并且简单易行、结果可靠。因此,本文采用该方法,结合二次多项式波段插值法和回归分析方法,在AERONET AOD数据的基础上,对2008年11月华东地区臭氧监测仪(OMI)和中分辨率成像光谱仪(MODIS)的AOD产品进行了融合。结果表明:二次多项式的AOD波段插值方法,能提供比Angstrom波长指数法更为精准的AOD插值结果;AOD融合产品的空间分辨率高于OMI AOD,覆盖率大于OMIAOD和MODIS AOD,且其精度优于这2种AOD卫星产品;融合产品图显示,2008年11月,华东地区的AOD总体呈现南低北高的趋势,高值区主要分布在长江三角洲部分地区、安徽东北部、苏鲁交界处,以及山东西部;低值区主要为江苏以南大部。相比于前人研究,本文证实了AERONET AOD站点数据少、融合的数据源(卫星AOD产品)过境时间不一致的情况下,UK方法仍然有效。本文提出的融合系统,可为相关研究提供空间覆盖更全、精度更高的AOD数据。
- 李龙施润和张璐张颉周聪徐彦平高炜
- 关键词：AOD数据融合
- 基于HJ-1卫星数据反演长江三角洲地区气溶胶光学厚度被引量：7
- 2016年
- 探索利用我国HJ-1卫星CCD数据,运用深蓝算法开展长江三角洲地区气溶胶光学厚度反演的可行性,并将结果与其他气溶胶光学厚度产品进行比较。针对HJ-1A和HJ-1B数据,反演结果分别与MODIS气溶胶光学厚度产品以及AERONET地基观测数据进行对比验证。结果表明：深蓝算法得到A星、B星的反演结果与MODIS气溶胶产品呈显著相关,但在数值上普遍高于MODIS产品;反演结果与AERONET站点数据之间的误差介于0.008~0.364之间,研究时段内站点数据缺乏,未对误差进行严格的统计分析。基于深蓝算法的HJ-1卫星数据反演结果虽然在数值上与MODIS气溶胶光学厚度产品存在系统性偏差,但在空间上能够较好地反映长江三角洲地区大气气溶胶分布状况,且具有空间分辨率高的优势。
- 张璐施润和李龙
- 关键词：气溶胶光学厚度反演长江三角洲
- 对流层中层与近地面大气二氧化碳浓度的比较研究被引量：9
- 2015年
- 通过地基观测站点的实测数据,首次证实大气温室效应是由人为排放造成的,地表能量平衡受二氧化碳（CO2）浓度水平的影响。因此,分析CO2浓度时空分布特征,从而探究其源汇、控制其排放尤为重要。本文采用AIRS（Atmospheric Infrared Sounder）对流层中层CO2浓度数据及GOSAT（Greenhouse gases Observing SATellite）近地面CO2浓度数据,对比研究了CO2浓度在对流层中层及近地面的时空分布特征差异。结果表明,AIRS探测到的对流层中层CO2浓度,在时空上普遍高于GOSAT探测到的近地面CO2值,高值区位于30°~90°N,浓度多集中在390~395 ppm,这与AIRS探测的对流层中层CO2浓度已充分混合相关;而GOSAT CO2浓度高值区则位于热带、亚热带人口众多的地域,如非洲和中国东部沿海地区等人类活动活跃地带,这也表明GOSAT探测近地面CO2的重要性,其可弥补地基站点测量在空间分布上的不足。本文进一步对比分析了CO2浓度在海陆及南北半球的差异特征及影响原因,CO2在海洋及陆地区域的平均浓度具有相似的时间波动特征,但其浓度在陆地几乎始终高于海洋,这与人类活动释放大量的CO2密切相关。CO2浓度在南北半球存在明显的差异,这是因为南半球的季节变化规律与北半球相反,且由于化石燃料燃烧及土地利用变化等主要集中在北半球,因而北半球CO2浓度高于南半球。此外,本文还对NUCAPS（NOAA/NESDIS/STAR NOAA Unique Cr IS/ATMS Processing System）反演得到的Cr IS（Crosstrack Infrared Sounder）CO2柱平均浓度及廓线产品做了初步分析,发现其与AIRS、GOSAT CO2分析结果一致。
- 周聪施润和高炜
- 关键词：近地面AIRSGOSATCRIS
