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国家“863”计划:全球遥感影像处理与数据集成研究课题
时间:2016-09-02

  一、课题概况  

  由中国科学院遥感与数字地球研究所负责的“全球遥感影像处理与数据集成研究”课题是“十一五”863地球观测与导航技术领域的重点项目“全球地表覆盖遥感制图与关键技术研究”中的第二课题。课题执行时间为2009年至2012年。 

  该课题的目标是针对全球地表覆盖遥感制图的需要,研究分析全球地表覆盖数据生产可用的国内外遥感卫星的影像数据获取能力,制定以国产遥感数据为主的影像获取方案,研究解决多源遥感影像的几何校正、高精度配准、辐射校正以及规范化处理等关键技术问题,研发相应的海量遥感数据集成处理软件系统;收集、处理并形成全球两个基准年度的遥感影像数据集;收集整合并形成包括地表覆盖数据及其他地理信息数据在内的参考数据集;研制包含地表覆盖、影像、地形等数据的全球地表覆盖信息集成服务系统,在项目结束时项目成果对全球发布。 

  二、课题完成情况 

  (一)完成了课题规定的数据收集整理任务 

  1、收集、整理形成了全球两个基准年度2000年和2010年的遥感影像数据集,为全球地表覆盖遥感数据产品研制提供了基础影像数据支撑。 

  2000基准年度遥感影像数据主要收集TM,包括8个波段的分景影像数据和3个波段(742组合)分幅影像数据,分幅影像数据全球共881幅,主要用于2010年度影像几何纠正处理的参照数据源。全球共收集Landsat TM影像12053景,整理后有效覆盖10270景。元数据整理按照统一的元数据项和数据格式,主要整理有关数据来源、时相、轨道参数、几何精度等描述项,用于项目参与单位内部数据分发和后续处理。

   

  12000年度TM影像分布图 

  2010基准年度的遥感影像主要收集环境减灾卫星影像、TM影像、北京1号影像。原则以环境减灾卫星影像为主,其他影像作为补充。课题首次应用国产中高分辨率卫星获取全球陆地影像;且基于国产宽覆盖、高重访的卫星星座形成了一套用于全球陆地影像获取的全球观测的方案。最后完成了全球陆地面积80%有效数据的环境减灾卫星影像获取分批次分区域2010年数据:1级数据3179景,南极地区2级数据671景( 2);并完成相应的质量检查( )和几何纠正工作,其中通过重叠度检查和云量检查,有效覆盖共1399景,约占全球陆地总面积70% 

   

  2、环境减灾卫星全球影像覆盖图

3、环境减灾卫星云覆盖分布图

   

  42010年度TM影像和环境星影像合并分布图(其中蓝色部分为减灾卫星影像、绿色为TM影像) 

  2、收集并整理的其他数据 

  为了配合其他课题地表覆盖分类对时相的要求,课题组分别收集了全球范围内2000基准年度和2010基准年度的MODIS影像产品数据(包括每16天一期的四波段影像、每16天一期的NDVI数据以及每16天一期的EVI数据),全球每期为313景,总数据量为1.2TB。中国范围内2009年和2010年风云三号影像数据和产品数据(陆表反射比反演250米、植被指数旬产品250米、陆表温度旬产品),并对影像的几何精度和数据质量进行检查。 

  此外,课题组还收集、整理形成了全球遥感制图参考数据集。包括:现有的5套全球地表覆盖数据,全球已有百万基础地理信息数据和重点地区的区域性地理信息数据,全球DEM数据(含90米的SRTM DEM数据、30米的ASTER DEM数据以及其他区域性DEM数据),中国土地利用/覆盖变化数据,全球地表覆盖参考文献专家知识库(土地利用和土地覆盖文献共计9000篇左右)。 

  (二)完成了两个基准年度所需影像的快速几何精纠正,尤其是提出了适合宽视场角卫星CCD影像几何纠正的严格模型,开发了快速几何纠正系统,形成了对国产宽视场角遥感影像进行高精度快速几何精纠正的能力。 

  (三)完成了两个基准年度的全球30米多光谱数据的辐射校正处理,开发完成了多光谱图像辐射处理的软件系统,形成了批量数据自动辐射校正的能力

 

  1、全球辐射校正处理数据统计

  (四)研制完成了全球地表覆盖信息集成服务系统,集成了项目中的异构数据和异构服务

 

  2、集成的数据量 

  2014922日,国务院副总理张高丽与联合国秘书长潘基文共同出席中国政府向联合国捐赠30米分辨率全球地表覆盖数据仪式。“首套30米分辨率全球地表覆盖遥感制图数据集成功研制并捐赠联合国”入选2014年中国十大科技进展新闻。“全球30米地表覆盖遥感制图关键技术研究与产品研制”获得“2015年测绘科技进步奖”特等奖。 

  三、研究水平与创新 

  课题工程性与研究性兼备。课题利用自研系统对全球尺度的中分辨率多光谱图像进行大规模自动化几何精纠正和辐射校正在国内属首次。课题的创新性在以下方面: 

  1、提出了全球30m多光谱遥感数据几何纠正、辐射处理、缺失数据修补等系列模型与算法,形成了全球海量遥感数据处理的成套技术方法。 

  2、研建了几何纠正、辐射校正自动化处理技术系统,完成了全球两个基准年(20002010)海量30m遥感影像的处理,形成了用于全球30m地表覆盖制图的数据影像数据集。 

  3、借助全球范围的基础数据构建系统,使研制的几何纠正和辐射校正的软件系统在自动化和批量处理能力上具有先进性。 

  4、通过若干关键技术点的技术创新,提高了数据处理的精度。 

  5、全球地表覆盖信息集成服务系统首次通过异构数据集成和异构服务集成为全球地表覆盖制图生产服务。 

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