中游人工绿洲生态水文实验区地表温度同步观测的目的在于获取不同地表特征的日变化温度数据和热红外传感器飞行期间大棚薄膜、屋顶、道路、沟渠、水泥地等下垫面的同步地表温度,用于支持航空飞行TASI资料反演地表温度的验证和尺度效应分析。 1、观测时间、内容以及观测方式 2012年6月25日:沟渠和沥青公路使用手持式红外温度计进行观测,观测频率为5min一次。 2012年6月26日:沟渠和沥青公路使用手持式红外温度计进行观测,观测频率为5min一次;大棚薄膜和水泥地使用固定自记点温计进行观测,观测频率为1s一次。 2012年6月29日:水泥地使用手持式红外温度计进行观测,在TASI传感器进入观测上空时进行连续观测;大棚薄膜和水泥地使用固定自记点温计进行观测,观测频率为1s一次。 2012年6月30日:沥青公路、沟渠、裸土、西瓜地和田埂使用手持式红外温度计进行观测,TASI传感器进入观测上空时进行连续观测,其他时间每5min观测一次;大棚薄膜和水泥地使用固定自记点温计进行观测,观测频率为1s一次。 2012年7月10日:沥青公路、沟渠、裸土、西瓜地和田埂使用手持式红外温度计进行观测,TASI传感器进入观测上空每1min观测一次,其他时间每5min观测一次;水泥地使用固定自记点温计进行观测,观测频率为6s一次。 2012年7月26日:沥青公路、水泥地、裸土和西瓜地使用手持式红外温度计进行观测,WiDAS传感器进入观测上空进行连续观测,其他时间每5min观测一次;水泥地和大棚薄膜使用固定自记点温计进行观测,观测频率为6s一次。 2012年8月2日:玉米地和水泥地使用手持式红外温度计进行观测,其中玉米地观测根据WiDAS飞行的航带选择观测点,共选取了12个航带,每个航带下选择一个观测点在WiDAS传感器进入观测上空进行连续观测;水泥地和大棚薄膜使用固定自记点温计进行观测,观测频率为6s一次。 2012年8月3日:玉米地和水泥地使用手持式红外温度计进行观测,其中玉米地观测根据WiDAS飞行的航带选择观测点,共选取了14个航带,每个航带下选择3个观测点在WiDAS传感器进入观测上空进行连续观测;水泥地和大棚薄膜使用固定自记点温计进行观测,观测频率为6s一次。 2、观测仪器参数及标定 固定自记点温计的视场角约10°, 塑料薄膜架设高度约0.5m,水泥地面的架设高度约1m,均采用垂直观测;手持式红外温度计视场角为1°,观测比辐射率设为0.95。所有观测仪器在使用过程中分别于2012年7月6、2012年8月5和2012年9月20进行了3次标定。 3、数据的存储 所有观测数据均用Excel格式存储。
耿丽英, 家淑珍, 王宏伟, 王海波, 吴桂平, 陈书林, 彭莉, 董存辉
2012年7月19日,在黑河中上游的核心观测区域,利用运12飞机,搭载Leica公司ALS70,开展了lidar航空遥感飞行试验。ALS70激光波长为1064纳米,多次回波(1,2,3和末次)。中游地区飞行相对高度1500米(海拔高度2700米),平均点云密度4点/平方米。通过参数检校、点云自动分类和人工编辑等步骤,最终形成DEM和DSM数据产品。
肖青, 闻建光
2012年7月4日,在黑河中游的30*30公里核心观测区域、临泽测区和黑河河道,利用运12飞机,搭载TASI传感器开展了热红外高光谱航空遥感数据飞行试验。TASI传感器波长范围为8-11.5微米,空间分辨率为3米。飞行高度为1000米。航空测量获取的数据,利用同步测量的坐标数据和大气数据,经过几何和大气校正,得到大气校正后的地表辐亮度,并进行温度发射率分离,得到地表温度数据。
肖青, 闻建光
黑河流域2015年1km/5天合成叶面积指数(LAI)数据集提供了2015年的5天LAI合成结果,该数据利用Terra/MODIS、Aqua/MODIS、以及国产卫星FY3A/MERSI和FY3B/MERSI传感器数据构建空间分辨率1km、时间分辨率5天的多源遥感数据集。多源遥感数据集可在有限时间内提供比单一传感器更多的角度和更多次的观测,但是,由于传感器的在轨运行时间及性能差异,多源数据集的观测质量参差不齐。因此,为更有效的利用多源数据集,算法首先对多源数据集进行了质量分级,根据观测合理性分为一级数据、二级数据、三级数据。三级数据为受薄云污染的观测,不用于计算。质量评估及分级的目的是为LAI反演时最优数据集的选择及反演算法流程设计提供依据。叶面积指数产品反演算法设计为区分山地平地、区分植被类型使用不同模型的神经网络法反演。基于全球DEM图和地表分类图,针对草地和农作物等连续植被采用PROSAIL模型,针对森林和山地植被采用坡面GOST模型。利用黑河上游森林和中游绿洲的地面实测数据生成的参考图,并将对应的高分辨率参考图升尺度到1km分辨率,与LAI产品进行比较,产品在农田和森林区域与参考值间均具有良好的相关性,总体精度基本满足GCOS规定的误差不超过 (0.5, 20%)的精度阈值。将本产品与MODIS、GEOV1和GLASS等LAI产品进行交叉对比,相比较参考值而言,本LAI产品精度优于同类产品。总之,黑河流域1km/5天合成LAI数据集综合利用多源遥感数据以提高LAI参数产品的估算精度、时间分辨率等,更好的服务于遥感数据产品的应用。
李静, 尹高飞, 仲波, 吴俊君, 吴善龙
黑河流域1km/5天合成植被覆盖度(FVC)数据集提供了2015年的5天FVC合成结果,该数据利用Terra/MODIS、Aqua/MODIS、以及国产卫星FY3A/MERSI和FY3B/MERSI传感器数据构建空间分辨率1km、时间分辨率5天的多源遥感数据集。将全国划分为不同植被区划、地类,分别计算植被指数(NDVI)与FVC的转换系数,采用计算的转换系数查找表和1km/5天合成NDVI产品生产区域1km/5天合成FVC产品。黑河流域1km/5天合成FVC产品通过高分辨率数据可以直接获得植被覆盖比例,减轻低分辨率数据异质性的影响;另外,选择植被生长变化的典型时期,通过对每一个像元时间序列植被指数进行拟合得到每个像元对应的生长曲线参数;再配合土地利用图和植被分类图,寻找区域的代表性均一像元用于训练植被指数的转换系数。通过与黑河流域高分辨率ASTER参考FVC结果相比,首先联合地面实测数据,利用尺度上推方法,将黑河流域ASTER产品聚合到 1km 尺度得到ASTER聚合FVC数据,并与Geoland2项目发布的基于SPOT VEGETATION遥感数据的FVC产品(简称GEOV1 FCOVER)进行间接比较,根据三种数据FVC时间序列曲线图,结果表明:GEOV1的结果较ASTER 影像联合地面实测的结果偏高,黑河流域1km/5天合成FVC产品结果位于两者之间,在实验区内黑河流域1km/5天合成FVC产品优于GEOV1产品。总之,黑河流域1km/5天合成FVC数据集综合利用多源遥感数据以提高FVC参数产品的估算精度、时间分辨率等,更好的服务于遥感数据产品的应用。
穆西晗, 阮改燕, 仲波, 柳钦火
黑河流域30m/月合成光合有效辐射吸收比例(FAPAR)数据集提供了2011-2014年的月度LAI合成产品,该数据利用我国国产卫星HJ/CCD数据兼具较高时间分辨率(组网后2天)和空间分辨率(30m)的特点构造多角度观测数据集,考虑不同植被类型,基于土地覆盖分类图,结合30m/月合成叶面积指数(LAI)产品,采用基于能量守恒的FAPAR-P模型,进行月合成FAPAR产品生产。算法从能量守恒原理出发,考虑植被间及土壤与植被间的多次反弹,也考虑了天空散射光等多种因素的影响,通过分析光子与冠层作用的过程,从光子在植被冠层内的运动和发生多次散射时的再碰撞概率相等为出发点,建立了均匀连续植被FAPAR模型。此外,分析多种影响因素对FAPAR模型的影响,其中土壤和叶片反射率、聚集指数、G函数在针对不同情况采用不同取值。算法具有很高的动态性,对于不同的土壤背景、植被类型、辐射条件、光照与观测几何、天气条件下获得的图像都能得到较好的结果。通过与2012年7月8日甘肃省张掖市盈科灌区玉米冠层PAR测量数据对比,30m/月合FAPAR产品与地面观测数据具有高度的一致性,与观测值误差小于5%。总之,黑河流域30m/月合成光合有效辐射吸收比例(FAPAR)数据集综合利用多时相、多角度观测数据以提高参数产品的估算精度、时间分辨率等,更好的服务于遥感数据产品的应用。
范闻捷, 柳钦火, 仲波, 吴俊君, 吴善龙
黑河流域1km/5天合成植被覆盖度(FVC)数据集提供了2011-2014年的5天FVC合成结果,该数据利用Terra/MODIS、Aqua/MODIS、以及国产卫星FY3A/MERSI和FY3B/MERSI传感器数据构建空间分辨率1km、时间分辨率5天的多源遥感数据集。将全国划分为不同植被区划、地类,分别计算植被指数(NDVI)与FVC的转换系数,采用计算的转换系数查找表和1km/5天合成NDVI产品生产区域1km/5天合成FVC产品。黑河流域1km/5天合成FVC产品通过高分辨率数据可以直接获得植被覆盖比例,减轻低分辨率数据异质性的影响;另外,选择植被生长变化的典型时期,通过对每一个像元时间序列植被指数进行拟合得到每个像元对应的生长曲线参数;再配合土地利用图和植被分类图,寻找区域的代表性均一像元用于训练植被指数的转换系数。通过与黑河流域高分辨率ASTER参考FVC结果相比,首先联合地面实测数据,利用尺度上推方法,将黑河流域ASTER产品聚合到 1km 尺度得到ASTER聚合FVC数据,并与Geoland2项目发布的基于SPOT VEGETATION遥感数据的FVC产品(简称GEOV1 FCOVER)进行间接比较,根据三种数据FVC时间序列曲线图,结果表明:GEOV1的结果较ASTER 影像联合地面实测的结果偏高,黑河流域1km/5天合成FVC产品结果位于两者之间,在实验区内黑河流域1km/5天合成FVC产品优于GEOV1产品。总之,黑河流域1km/5天合成FVC数据集综合利用多源遥感数据以提高FVC参数产品的估算精度、时间分辨率等,更好的服务于遥感数据产品的应用。
穆西晗, 阮改燕, 仲波, 柳钦火
黑河流域30m/月合成植被覆盖度(FVC)数据集提供了2011-2014年的月度FVC合成产品,该数据利用我国国产卫星HJ/CCD数据兼具较高时间分辨率(组网后2天)和空间分辨率(30m)的特点构造多角度观测数据集,将全国划分为不同植被区划、地类,分别计算植被指数(NDVI)与FVC的转换系数,采用计算的转换系数查找表和月度合成NDVI产品生产区域月度合成FVC产品。黑河流域30m/月合成FVC产品通过高分辨率数据可以直接获得植被覆盖比例,减轻低分辨率数据异质性的影响;另外,选择植被生长变化的典型时期,通过对每一个像元时间序列植被指数进行拟合得到每个像元对应的生长曲线参数;再配合土地利用图和植被分类图,寻找区域的代表性均一像元用于训练植被指数的转换系数。通过黑河流域30m/月合成FVC产品与ASTER参考FVC结果相比,30m/月合成FVC产品的数值略高于ASTER参考结果,但总体偏差并不大,产品与参考值的均方根误差(RMSE)最大值小于0.175。此外,与河北怀来实验场地面测量数据对比,30m/月合成FVC产品总体上反映了植被生长季节性变化,与地面测量数据结果偏差小于0.1;同时与东北、华北、东南地区的多个流域植被盖度地面测量结果对比,30m/月合成FVC产品与地面测量数据整体误差在0.2以内。总之,黑河流域30m/月合成FVC数据集综合利用多时相、多角度遥感数据以提高FVC参数产品的估算精度、时间分辨率等,更好的服务于遥感数据产品的应用。
穆西晗, 阮改燕, 仲波, 吴俊君, 吴善龙, 柳钦火
黑河流域植被物候数据集提供了2012年至2015年遥感物候产品。其空间分辨率为1km,投影类型为正弦投影。该数据采用MODIS LAI产品MOD15A2作为物候遥感监测数据源,MODIS陆地覆盖分类产品MCD12Q1作为辅助数据集进行提取。产品算法首先采用时间序列数据重建方法(BISE法)控制输入时间序列的数据质量;然后利用主算法(Logistic函数拟合法)与备用算法(分段线性拟合法)相结合的方式提取植被物候参数,实现算法互补,保证精度的同时提高可反演率。算法可提取一年最多三个生长周期,每个生长周期包含6个数据集,包括植被生长起点、生长峰值起点、生长峰值终点、生长终点、生长最快点、衰落最快点,同时记录了生长周期类型、生长季长度、质量标识等,共25个数据集。该物候产品降低了反演缺失率,提高了产品稳定性,数据集信息丰富,是相对可靠的。
李静
本数据为盈科绿洲农田观测的一个生长周期内的ASTER植被覆盖度数据集。数据观测从2012年5月30日开始到9月12日结束。 原始数据: 1、 ASTER的15m分辨率L1B反射率产品 2、 中游人工绿洲生态水文试验区植被覆盖度数据集 数据处理: 1、 对ASTER反射率产品进行预处理得到ASTER NDVI; 2、 通过NDVI-FVC非线性转换形式,利用ASTER NDVI与地面实测FVC得到不同时相的ASTER尺度下NDVI到FVC的转换系数; 3、 将此系数应用到ASTER影像上,得到15m分辨率的植被覆盖度; 4、 将15m分辨率ASTER FVC聚合,得到1km ASTER FVC产品
黄帅, 马明国
TerraSAR-X是德国航天局和EADS Astrium公司共同研发的高分辨率雷达卫星星座,2007年发射升空。它不受天气条件和光照的影响,可以提供可靠的分辨率高达1米的SAR影像。其具有灵活的分辨率和观测模式以及雷达干涉测量能力,在大比例尺地形、专题制图,变化检测,数字地形模型,快速制图服务等方面具备特有的优势,能够弥补光学影像在时间和空间上的局限。 2012年共获取TerraSAR-X影像8景。覆盖范围均为中游人工绿洲生态水文试验区,获取时间(北京时间)分别为:2012-05-24,2012-06-04,2012-06-26,2012-07-07,2012-07-29,2012-08-09,2012-08-14,2012-08-25,过境时间均为北京时间19:00左右。 获取的8景数据均为StripMap模式,标称分辨率3 m,产品级别为MGD。其中2012-05-24,2012-06-04,2012-06-26,2012-07-07,2012-07-29,2012-08-09的6景影像极化方式为HH/VV,入射角为小角度(22-24°);2012-08-14和2012-08-25的2景影像极化方式为VV/VH,入射角为大角度(39-40°)。 黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验TerraSAR-X遥感数据集通过德国航天局(DLR)合作项目“Estimation of eco-hydrological variables using TerraSAR-X data in the Heihe River Basin, China”(编号:HYD2096)获取。
德国航天局
PROBA(Project for On-Board Autonomy)小卫星是欧空局于2001年发射的一颗最小的对地观测卫星,CHRIS(Compact High Resolution Imaging Spectrometer)是搭载在PROBA平台上最主要的成像光谱分光计,具有五个成像模式,以其卓越的光谱空间分辨率及多角度的优势为不同的研究目的分别对陆地、海洋及内陆水体进行成像。它是目前世界上唯一可以同时获取高光谱和多角度数据的星载传感器,空间分辨率高,光谱范围宽,在生物物理、生物化学等方面能收集到丰富的信息。 2012年共获取PROBA CHRIS数据7景。覆盖范围和获取时间(北京时间)分别为:大野口观测区2景,时间分别为2012-08-19,2012-08-28;机场戈壁观测区1景,时间为2012-06-29;大满加密观测区3景,时间分别为2012-06-21,2012-07-10,2012-08-27;下游额济纳加密观测区1景,时间为2012-04-23。 以上数据的过境时间大约都在9:00左右(北京时间)。产品级别为L1A级,未经过大气订正和几何校正。每景影像均有5个角度的不同观测。 黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验PROBA CHRIS遥感数据集通过中欧合作“龙计划”二期项目(ID:5322)和三期项目(ID:10649)获取(详细信息参见数据使用声明)。
中欧合作“龙计划”项目(ID: 5322,10649)
Radarsat-2是一颗搭载C波段传感器的高分辨率商用雷达卫星,由加拿大太空署与MDA公司合作,于2007年12月14日在哈萨克斯坦拜科努尔基地发射升空。卫星设计寿命7年而预计使用寿命可达12年,具有3米高分辨率成像能力,根据指令进行左右视切换获取图像缩短了卫星的重访周期,增加了立体数据的获取能力。另外,卫星具有强大的数据存储功能和高精度姿态测量及控制能力。除了重访间隔缩短,数据接收更有保证和图像处理更加快速外,Radarsat-2可以提供11种波束模式,包括2种高分辨率模式;三种极化模式、增宽的扫幅以及大容量的固态记录仪等。这些都使Radarsat-2的运行更加灵活和便捷。 2012年共获取Radarsat-2影像1景。覆盖范围均为中游人工绿洲生态水文试验区,获取时间(北京时间)为:2012-07-06 06:30。 获取的数据为全极化精细模式(Stripmap-Quad),分辨率8 m,产品级别为SLC,极化方式为全极化,即VV、VH、HH和HV。 黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验Radarsat-2遥感数据集通过与中科院遥感与数字地球研究所陈权副研究员联合试验获取。
中科院遥感与数字地球研究所
WorldView卫星是Digitalglobe公司的下一代商业成像卫星系统。它由两颗(WorldView-I和WorldView-II)卫星组成(WorldView-III预计将于2014年发射),其中WorldView-I已于2007年发射,WorldView-II也在2009年10月份发射升空。发射后在很长一段时间内被认为是全球分辨率最高、响应最敏捷的商业成像卫星。该卫星将运行在高度450 km、倾角98°、周期93.4 min的太阳同步轨道上,平均重访周期为1.7天,星载大容量全色成像系统每天能够拍摄多达50万 km2的0.5 m分辨率图像。卫星还将具备现代化的地理定位精度能力和极佳的响应能力,能够快速瞄准要拍摄的目标和有效地进行同轨立体成像。 2012年共获取WorldView影像1景。覆盖范围为排露沟流域,获取时间(北京时间)为:2012-05-12。 获取的数据为全色模式(PAN),分辨率0.5 m,产品级别为L2正射影像。 黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验WorldView遥感数据集通过购买获取。
中国资源卫星应用中心
资源三号(ZY-3)卫星是中国第一颗自主的民用高分辨率立体测绘卫星,通过立体观测,可以测制1:5万比例尺地形图,为国土资源、农业、林业等领域提供服务。该星于2012年1月9日发射升空。卫星采用经适应性改进的资源二号卫星平台,配置四台相机:(1)1台地面分辨率优于2.5米的正视全色TDI CCD相机;(2)2台地面分辨率优于4米的前视、后视全色TDI CCD相机;(3)1台地面分辨率优于10米的正视多光谱相机。卫星具有测摆功能,可对地球南北纬84度以内的地区实现无缝影像覆盖,每59天实现对我国领土和全球范围的一次影像覆盖,在特殊情况下,能够在5天之内对同一地点进行重访拍摄。 2012年共获取ZY-3影像44景。覆盖范围为整个黑河流域,获取时间(北京时间,每天有多景数据)为:2012-08-25, 2012-09-03, 2012-09-08, 2012-09-13, 2012-09-18, 2012-09-23, 2012-09-28, 2012-10-03, 2012-10-13, 2012-10-18, 2012-10-22, 2012-11-01, 2012-11-11, 2012-11-21。 获取的数据为多光谱模式,分辨率1 m,产品级别为L1。 黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验ZY-3遥感数据集通过购买获取。
中国资源卫星应用中心
美国陆地卫星7号(Landsat-7)于1999年4月15日发射升空,其携带的主要传感器为增强型主题成像仪(ETM+)。Landsat-7除了在空间分辨率和光谱特性等方面保持了与Landsat-5的基本一致外,又增加了许多新的特性,因而受到了各国用户的普遍重视和欢迎。自发射升空至今,已为用户提供了大量高质量的图像数据。Landsat-7每16天扫瞄同一地区,即其16天覆盖全球一次。2003年5月31日,Landsat-7 ETM+机载扫描行校正器(ScanLinesCorrector,简称SLC)突然发生故障,导致获取的图像出现数据重叠和大约25% 的数据丢失,因此2003.5.31日之后Landsat 7的所有数据都是异常的,需要采用SLC-off模型校正。Landsat ETM+影像数据包括8个波段,band1-band5和band7的空间分辨率为30米,band6的空间分辨率为60米,band8的空间分辨率为15米。此数据产品(L7 SLC-off)是指2003.5.31日Landsat 7 SLC故障之后的异常数据产品。 2012年共获取Landsat ETM+影像5景。覆盖范围均为中游人工绿洲生态水文试验区,获取时间(北京时间)分别为:2012-04-05,2012-04-21,2012-05-07,2012-06-24,2012-07-10。 以上数据的过境时间大约都在11:50左右(北京时间)。产品级别为L2级,已经过几何校正。 黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验Landsat ETM+遥感数据集通过http://glovis.usgs.gov/ 下载获取。
美国地质勘探局
COSMO-SkyMed是意大利航天局和意大利国防部共同研发的高分辨率雷达卫星星座,2010年11月完成了全部4颗X波段合成孔径雷达(SAR)卫星的发射。它是全球第一个由4颗卫星组成的分辨率最高达1米的雷达卫星星座,具有雷达干涉测量能力,具备全天候、全天时对地观测能力,卫星星座特有的短重访周期等优势,能够弥补光学影像在时间和空间上的局限,目前已广泛应用于测绘、国土、城市规划、海事管理、地质勘测、灾害管理、农林渔牧、环境保护等领域。 2012年共获取COSMO-SkyMed影像3景。覆盖范围均为中游人工绿洲生态水文试验区,获取时间(北京时间)分别为:2012-07-25 07:12,2012-07-28 19:55,2012-08-02 07:12。 获取的3景数据均为PingPong模式,分辨率15 m,产品级别为SLC,极化方式为VV/VH, HH/HV和VV/VH。 黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验COSMO-SkyMed遥感数据集通过遥感科学国家重点实验室施建成研究员与意大利航天局(ASI)合作项目“COSMO-SkyMed project 1720:HYDROCOSMO”获取
Agenzia Spaziale Italiana (ASI)
ASTER的全称为先进星载热辐射与反射辐射计(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer),日本负责ASTER传感器的研制, 而美国则负责提供平台(Terra星,1999年发射),发射装置和服务,以及上传和下载指令和遥感勘测数据。ASTER影像在冰川、水文、城市扩展、火山预报、蒸散/地表温度、地质等六个方面有着广阔的应用前景。它是涵盖可见光到热红外14个波段唯一的集空间、光谱和辐射高分辨率的多光谱传感器,包括3个15 m空间分辨率的可见光和近红外波段、6个30 m空间分辨率的短波红外波段以及5个90m空间分辨率的热红外波段,而且具有同一轨道的(黑白立体像对)立体观察观测能力。 2012年共获取ASTER影像12景。覆盖范围均为中游人工绿洲生态水文试验区,获取时间(北京时间)分别为:2012-05-30,2012-06-15,2012-06-24,2012-07-10,2012-08-02,2012-08-11,2012-08-18,2012-08-27,2012-09-03,2012-09-12,2012-09-19,2012-09-28。 以上数据的过境时间大约都在12:00左右(北京时间)。产品级别为L1A级,未经过大气订正和几何校正。 黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验ASTER遥感数据集通过日本欧空局(JAXA)购买获取。
日本欧空局
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