西安理工大学机械与精密仪器工程学院,陕西 西安 710048
提出一种新型的侧向纯转动拉曼散射激光雷达探测技术,其采用双基地的收发系统结构,利用侧向接收系统的俯仰扫描功能实现对与温度具有相反依存关系的高低量子数的侧向纯转动拉曼散射光谱的探测,该技术为从地表到特定高度大气温度的无盲区探测提供了技术支持。侧向纯转动拉曼散射激光雷达的初步观测实验采用整段等距离分辨率和分段等距离分辨率两种云台转动方案,反演结果表明侧向纯转动拉曼散射激光雷达可实现1400 m高度范围内大气温度的精细探测,且分段等距离分辨率云台转动方案在近地表312 m高度范围内能够获得更为精细的大气温度空间分布特征。
大气光学 激光雷达 近地表大气温度 侧向纯转动拉曼散射 无盲区探测 俯仰扫描
根据某航道水下钻孔爆破工程邻近高层建筑同一水平距离、不同竖向位置处底部、中部和顶部三个三向监测点开展的连续爆破振动监测结果, 分析爆破振动速度、振动频率和振动能量高程效应三维空间规律, 探究高层建筑爆破振动高程效应机理。分析结果表明: ①爆破振动速度受“面波椭圆运动”、“能量衰减”和“鞭梢效应”共同作用, 在高层建筑中的传播呈现出明显的三维空间效应, 垂直向Z“面波椭圆运动”和“鞭梢效应”作用占主导, 表现为明显的高程放大效应, 而水平向X、切向Y“面波椭圆运动”和“能量衰减”作用占主导, 表现为高程衰减效应; ②爆破振动频率在高程建筑中的传播主要受墙体垂直距离影响, 在水平向X、切向Y和垂直向Z三个方向均表现为高程衰减效应; ③垂直向Z爆破振动能量分布从建筑底部、中部至顶部呈现明显的逐步高程放大效应, 高频能量比例中部、顶部相对底部表现为高程衰减效应, 低频能量比例中部、顶部相对底部表现为高程放大效应, 而中部和顶部各频带能量比例高程效应不明显。研究结论对高层建筑的爆破振动控制具有借鉴意义。
航道整治 高程效应 振动速度 振动频率 振动能量 爆破振动监测 waterway improvement elevation effect vibration velocity vibration frequency vibration energy blasting vibration monitoring
内蒙古师范大学地理科学学院, 内蒙古 呼和浩特 010022 内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010022
植被的光谱反射曲线特征区别于土壤、 水等其他物质, 密切关系于本身的生理性状表现。 由于对冠层植被进行俯视与侧视时的入目效果不一致, 实际角度原因会导致传感器获得的覆盖度信息产生误差。 以内蒙古四子王旗荒漠草原植被为研究对象, 利用自主设计组装的野外在线多角度光谱仪, 开展草原植被多角度实时观测试验。 并结合归一化植被指数(NDVI)、 比值植被指数(RVI)、 优化型土壤调节植被指数(OSAVI)以及光化学植被指数(PRI)共4种指数进行多维的数据比较。 分析了不同传感器观测角度(SVA)和不同太阳高度角(SEA)下的草地生理性状光谱多样性三者间的关联特征。 研究发现, 传感器观测角越大, 不同波段冠层反射率的日内变化程度越弱, 表现出明显的观测角度差异性和角度敏感程度差异性, 当传感器观测角(SVA)在75°附近或垂直向下观测时, 植被的反射率日变化标准差较小。 在固定传感器观测角度的情况下, 植被的反射率与太阳高度角呈正相关关系。 同样, 不同植被指数的角度效应也存在差异, OSAVI指数在传感器观测角(SVA)为45°时表现最为敏感, 不同月份都出现了最低值这一特征, PRI指数的最大值均出现在传感器观测角(SVA)为60°位置以下。 同时发现, 针对不同的太阳高度角(SEA)并基于所观测植被所处的不同生长期而选择一定传感器观测角度更有利于获得有效且精确的数据。 野外在线多角度光谱仪观测结果旨在为卫星影像产品矫正、 植被遥感精准监测、 草原生物量的准确估算等方面提供科学数据支撑。
多角度遥感 植被指数 太阳高度角 Multi-angle remote sensing Vegetation index Sun elevation angle 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3170
大气与环境光学学报
2023, 18(5): 426
1 自然资源部国土卫星遥感应用中心,北京 100048
2 辽宁工程技术大学 测绘与地理科学学院,辽宁 阜新 123000
3 北京国测星绘信息技术有限公司,北京 100040
4 青海省地质调查院,青海 西宁 810012
5 兰州交通大学 测绘与地理信息学院,甘肃 兰州 730070
数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)是开展青藏高原冰川研究的重要基础数据。随着国产立体测图卫星的快速发展,自主可控地获取青藏高原冰川区高精度DEM成为可能。该研究综合采用资源三号、高分七号卫星的立体影像和激光测高数据,分别生成冰川区域5 m和2 m格网的DEM,并选择岗钦及普若岗日等两处冰川为实验区,将国产卫星DEM与国外的AW3D、SRTM、TanDEM、HMA DEM等多种开源数字高程模型进行对比分析,并采用ICESat-2星载激光测高数据开展DEM绝对高程精度验证。结果表明:与中等空间分辨率的开源DEM相比,基于国产立体测图卫星影像生产的DEM高程精度更优,且格网更精细、更能详细描述冰川末端纹理特征;与高空间分辨率数据集HMA DEM对比高程精度,资源三号DEM略差、高分七号DEM更优,且在覆盖完整性方面国产卫星DEM均优于HMA DEM。综上所述,基于国产立体测图卫星可以实现冰川区高精度DEM的获取,能够为青藏高原冰川研究提供自主可控、精度可靠的地形参考数据。
激光测高 青藏高原冰川 数字高程模型 高分七号 资源三号 laser altimeter glacier in Qinghai-Tibet Plateau digital elevation model GF-7 ZY-3 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230231
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 航空光学成像与测量重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 空军装备部驻长春地区军事代表室, 吉林 长春 130033
在大倾角航空相机对地面目标定位过程中,借助数字高程模型(DEM)可有效解决地球椭球模型定位存在的大地高误差影响。为获取地面坐标的准确信息特别是高程信息,首先,根据载机的位置姿态信息以及航空相机的框架角等信息利用齐次坐标变换求解出成像系统视轴在地理坐标系下的指向,再利用数字高程模型确定目标点的坐标。针对成像过程中目标点高程计算繁琐、容易不迭代等问题,提出了一种对目标高程值进行快速迭代的方法。通过对目标区域高程进行折半查找处理,计算该处视轴光线高程与地面高程差值。继续计算该高程差中值并继续迭代,直到小于一定阈值。最后使用蒙特卡洛分析法对整个成像过程存在的误差项进行分析。实验结果表明:采用快速迭代法进行计算,当收敛阈值为十分之一DEM网格精度时,迭代效率提升45.5%,收敛速度大大提高;且通过数字高程模型计算,在飞行高度为15409 m,相机框架角大于74°时,对于山地区域目标的圆概率误差小于200 m,可以满足实际工程需要。
航空相机 对地目标定位 数字高程模型 快速迭代法 误差分析 aerial camera ground target localization digital elevation model fast iteration method the error analysis
光学 精密工程
2023, 31(11): 1631
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
山区地形崎岖,高程变化较大,遥感影像地形效应明显,地物的光谱特征容易受到干扰,导致在分类过程中对遥感影像出现误分,不利于遥感信息的提取。基于辐射传输原理,利用Python开发了针对山区的大气校正算法。所提算法充分考虑了太阳直接辐射、天空散射辐射及邻近地表反射辐射对卫星入瞳处目标辐亮度的影响,可以有效地消除地形阴影的影响。利用所提算法,结合数字高程模型(DEM),对环境减灾二号01组卫星的CCD传感器的山区数据进行大气校正研究。分析结果表明:校正后的图像地形效应减弱,图像质量得到了明显的改善,反演得到的地表反射率与实地测量的地物光谱数据比较吻合,为进一步开展定量遥感研究提供了数据质量保障。
大气校正 反射率 卫星遥感影像 数字高程模型 激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1028001
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
为解决弱特征区域中航空相机成像清晰度检测的问题,根据前后两次图像间具有重叠区域的特点,提出了一种基于数字高程模型(DEM)的航空相机图像清晰度检测方法。该方法在引入高精度DEM数据后,以重投影误差最小化原则修正航空成像模型,应用尺度不变特征转换(SIFT)算法进行特征匹配,并利用特征点偏移位置计算主距变化量,最终将主距变化量作为清晰度检测的标准以实现弱特征区域航空图像的清晰度检测。实验表明,所提算法对不同清晰度的弱特征区域航空图像均能进行清晰度检测,其检测均方根误差为16.275 ,小于光学系统的半焦深(19.2 ),能够满足航空相机的实际工程精度要求。
图像处理 航空相机 清晰度检测 数字高程模型 航空成像模型 特征匹配
1 中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院,北京 100083
2 自然资源部国土卫星遥感应用中心,北京 100048
3 河海大学 地球科学与工程学院,江苏 南京 211100
星载激光点位高程精度是其辅助光学立体影像复合测绘的基础。针对光学影像立体测绘对激光高程控制点精度的需求,提出了一种基于多特征参数约束的星载激光高程控制点提取方法。该方法利用全波形数据包含的目标地物垂直结构信息,分析高精度激光高程控制点特征,基于数据的有效性、波形的峰值个数、回波特征参数实现逐级约束筛选。选取信噪比、峰度和偏度作为评价指标,通过全波形数据回波特征参数的计算、统计与分析,确定其信噪比、峰度和偏度阈值,最终高效提取出可用于星载激光高程控制点的有效波形数据。以我国高分七号数据为试验对象,选取草地、戈壁、道路、水体、沙地、耕地六种典型地物样本,确定适用于提取高分七号高程控制点的信噪比、峰度与偏度的阈值。以江苏地区机载LiDAR点云数据为参考,验证分析高程控制点提取和阈值设定的准确性,试验结果表明:基于多特征参数约束算法,利用设定的适用于GF-7卫星的参数阈值,可以高效、准确地从原始波形数据中提取出有效波形用于高精度高程控制点生产。以与参考数据高程差0.32 m为高程精度要求,提取准确性平均为90.34%,所提取的激光高程平均测量精度优于0.5 m。
回波特征 高程控制点 全波形数据 星载激光 高分七号 echo characteristics elevation control point full-waveform data spaceborne laser GF-7 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210997