黑河流域1km/5天合成叶面积指数(LAI)数据集提供了2010-2014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
生物生产力是指生物及其群体甚至更大尺度(包括生态系统及生物圈)生命有机体的物质生产能力,它随环境不同而发生变化,因此,它又成为环境变化和地球系统健康与否的指示物。植被的净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)指绿色植物在单位时间单位面积上由光合作用产生的有机物质总量(GPP)中扣除自养呼吸(Autotrophic Respiration,Ra)后的剩余部分。黑河流域的NPP产品主要围绕光能利用率模型的重要参数PAR以及FPAR进行了算法的改进和产品生产.提出了区分直射与散射辐射的FPAR反演模型以及基于静止与极轨卫星相结合的PAR反演方法。最终,利用光能利用率模型,生产黑河流域净初级生产力数据集。算法提高了数据产品的时空分辨率,产品精度也有了明显提高。
李丽, 仲波, 吴俊君, 吴善龙, 辛晓洲
差分GPS定位测量目的是通过与国家高等级控制点坐标联测,使多个测区统一到相同坐标系下并实现精确绝对定位,在2000国家大地坐标系下,完成黑河中游通量观测矩阵、葫芦沟小流域、天姥池小流域和大野口流域观测系统和靶标的精确定位。为实现航空、航天光学影像和SAR影像及机载LiDAR数据的几何纠正和绝对定位,完成地面控制点的布设和高精度测量。其中中游区域,在东、南、西、北、中5个方向各联测1个国家高等级控制点。 测量仪器: 有TRIMBLE R8 GNSS系统3套。 测量原则: 对于控制网加密点,采用与测区外围四个象限的高等级已知点网状联接且均匀分布于测区。对于地面控制点(GCP),采用地面布设靶标与选取独立地物的明显特征点(如房屋角点,道路交点、拐点等)且均匀分布于测区。测量时对于精度要求高的地面点,采用分别测量多次(至少三次)求平均值的原则。 测量方法: 试验区控制网加密,采用GPS静态测量与国家高等级控制网进行联测并解算,测量时多台GPS接收机在不同测站上进行静止同步观测,其观测时间严格按照控制网测量规范。 试验区地面点精确定位,采用GPS-RTK定位技术并利用国家高等级控制点来校正到当地坐标系,坐标采集时等流动站获得固定解再进行测量且单次测量持续观测时间为5S。 测量位置: (1)通量观测矩阵 通量观测矩阵核心区17个站点、LAS塔、WATERNET、SoilNET、BNUNET节点;CASI飞行区域地面控制点;雷达覆盖区域地面角反射器位置;激光雷达飞行区地面靶标位置。 (2)葫芦沟小流域 激光雷达飞行区地面靶标位置。 (3)天姥池小流域 激光雷达飞行区地面靶标位置。 (4)大野口流域 卫星影像几何校正地面控制点。 数据格式: GPS静态测量,原始数据格式为“.DAT”和“.T01”(或“.T02”)文件(或转换的RENIX数据)和“外业记录”。GPS-RTK测量,原始项目为“.job”文件(或转换的“.dc”文件)。 该试验结果以导出“.csv”数据格式提交,该文件可用Excel软件查看与编辑。 测量时间: 2012-6-19至2012-7-30
刘向锋, 马明国
黑河流域250m/1km月合成植被覆盖度(FVC)数据集提供了2011-2014年的月FVC合成结果,该数据利用MODIS的植被指数产品MOD13A2和MOD13Q1,基于像元二分法生产。
仲波, 吴俊君
通过数据编程,2012年5月中旬获取了大野口流域WorldView-2立体像对数据。同年7-8月,在流域GPS差分大地控制网基础上,测得27个GPS像控点及检查点数据。在全野外GPS地面控制点基础上,利用数字摄影测量软件系统,对WorldView-2影像自带RPC文件进行校正。在立体模型上通过影像自动匹配技术,匹配60个均匀分布的高精度影像连接点快速提取黑河流域上游大野口子流域1米、2米数字高程模型(DEM)。同时,在阴坡森林覆盖区、大野口水库等重点区域进行DEM进行编辑,在地形特征变化大的地方测量一定数量的特征点、线数据,极大地提高了成果精度。通过外业控制点、模型保密点组成的检查点进行定量DEM验证,其高程中误差分别为1.9米和1.2米,达到1:2000比例尺2级高山地2米精度要求。
张彦丽, 马明国
通过数据编程,2012年5月中旬获取了大野口流域WorldView-2立体像对数据。同年7-8月,在流域GPS差分大地控制网基础上,测得27个GPS像控点及检查点数据。在全野外GPS地面控制点基础上,利用数字摄影测量软件系统,对WorldView-2影像自带RPC文件进行校正。在立体模型上通过影像自动匹配技术,匹配60个均匀分布的高精度影像连接点快速提取黑河流域上游大野口子流域1米、2米数字高程模型(DEM)。基于共线条件方程,利用数字微分纠正原理,选取立体像对中的正视影像生成大野口流域数字正射影像DOM。
张彦丽, 马明国
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
2007年10月19日-25日期间,在阿柔加密观测区天然草场开展了多频率、多极化、多角度的地基微波辐射计连续观测。包括X波段地基微波辐射计观测(2007年10月20日-25日),S波段地基微波辐射计观测(2007年10月20日-25日),K波段地基微波辐射计观测(2007年10月19日-24日),Ka波段地基微波辐射计观测(2007年10月20日-24日),主要观测目标为地表的冻融状态对微波亮温的影响。本数据可为发展和验证冻/融土的微波辐射传输正向模型和参数反演算法提供基础数据。 地基微波辐射计的连续观测在阿柔样方1开展,地表类型为干枯状天然草地。地面实况观测数据包括自记观测和人工观测两部分: 1)自记观测:温度探头获得的0cm、5cm、10cm、15cm和20cm土壤温度数据,观测时段为2007年10月21日-25日;TDR探头获得的浅层(0-5cm)、5cm、10cm、15cm及20cm土壤水分,观测时段从2007年10月19日-21日,两者观测时间步长均为5分钟; 2)人工观测:包括手持式外红温度计测量的地表辐射温度;玻璃管温度计测量的0cm、5cm、10cm、15cm和20cm土壤温度;针式温度计测量的0-5cm平均土壤温度,测量时间步长为30分钟,观测时段为2007年10月19日-21日。
白云洁, 曹永攀, 郝晓华, 晋锐, 李弘毅, 李新, 李哲, 秦春, 王维真
2008年4月5日-8日期间,在阿柔加密观测区平整裸土(N38º03.639';E100º26.793';2998m)开展了多频率多极化多角度的地基微波辐射计连续观测,包括S波段地基微波辐射计观测(4月6日-8日),C波段地基微波辐射计观测(2008年4月7日-8日),K波段地基微波辐射计观测(4月5日-8日)及Ka波段地基微波辐射计观测(4月5日)。主要观测目标为地表的冻融状态对微波亮温的影响。 该场地为平整裸土,初始含水量较干约14%,后经人工均匀浇水,含水量可达30%左右。土壤水热观测场布置在微波辐射计观测场东侧,包括5cm土壤温度自动观测(10分钟观测步长);5cm,10cm,20cm和30cm土壤温度人工观测(采用针式温度计,1小时观测步长);5cm,10cm,20cm和30cm土壤水分自动观测(10分钟观测步长)。本数据可为发展冻/融土壤的微波辐射传输正向模型和微波遥感反演模型提供基础数据。 本数据集包括7个文件,分别为:S波段地基微波辐射计观测数据,C波段地基微波辐射计观测数据,K波段地基微波辐射计观测数据,Ka波段地基微波辐射计观测数据,土壤温度自动观测数据,温度人工观测数据,土壤水分自动观测数据。其中水分数据和温度数据都以Excel表格存贮。
曹永攀, 车涛, 郝晓华, 晋锐, 李哲, 王维真, 吴月茹
2012年7月25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1064nm,多次回波(1,2,3和末次)。上游葫芦沟飞行区域,绝对航高为5500米,平均点云密度为1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8月25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)。样带飞行绝对航高5200米,平均点云密度1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25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)。上游天姥池飞行区域,绝对航高为4800米,平均点云密度为1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25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)。上游天姥池飞行区域,绝对航高为4800米,平均点云密度为1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25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1064nm,多次回波(1,2,3和末次)。上游葫芦沟飞行区域,绝对航高为5500米,平均点云密度为1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8月25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)。样带飞行绝对航高5200米,平均点云密度1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
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