中巴地球资源卫星数据在海洋领域的应用_李晓敏

总 的 来 看 ， CBERS -02B 与 资源二号融合影像由于受到空间 分辨率的限制， 在空间信息分辨 能 力 上 不 如SPOT-5自 身 融 合 影 像， 但能够反映出更多的光谱特 征， 尤其是对植被的光谱差异反 映细腻。
我国是一个海岛大国， 在广 阔的南海海域分布着众多珊瑚岛 礁， 包括东沙、 西沙、 中沙和南 沙群岛。 这些珊瑚岛礁蕴含着巨 大的经济、 军事、 科学和生态价 值。 由于这些海岛远离大陆， 遥 感已经成为监测的主要技术手 段， 但商业卫星覆盖度低， 加上 云雾遮挡严重， 很难获得质量较 高的高分辨率遥感影像。 而国产 卫星CBERS系列和资源二号自主 性强， 可以获取更多更高质量的 数据。 开展珊瑚岛礁CBERS卫星 多光谱数据和资源二号全色数据 融合评价研究， 可获得更高质量 的遥感影像， 对于我国南海珊瑚 岛礁调查、 海岛管理和权益维护 等具有重要的意义。
（二） 海岛海岸带土地利用 变化监测
以覆盖海岛海岸带的多期
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中国航天 2010 年第 3 期
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表 1.1 列 出 的 客 观 统 计 指 标
资源二号影像进行了融合试验， 显示， 融合影像与原多光谱影像
并采用主观与客观相结合的评价 和 全 色 影 像 相 比 ， PCA和Brovey
方 式 ， 与 国 际 主 流 的 SPOT -5 融合影像的熵均有提高， 即信息
（法国地球观测卫星— ——编者注） 丰富度增加， 乘积变换融合影像
后应用三种融合方法进行图像融 影像灰度均值普遍降低， 即影像
合。
亮度偏低。
以灰度平均值、 标准差、 信
PCA融 合 影 像 较Brovey和 乘
息熵、 平均梯度和相关系数为评 积变换的效果好， 虽然清晰度略
价指标， 对应用不同融合方法得 低于Brovey融合影像， 但光谱保
到的融合影像进行了融合效果评 持性和空间融入度均衡， 且拥有
下 面 以 2008 年 7 月 16 日 的 数 据 进 行 NDVI 处 理 ，
期 影 像 进 行 几 何 校 正 和 图 像 配 CCD数据在海岛海岸带土地利用
（三） 绿潮遥感监测
准， 在此基础上， 开展土地利用 变化监测中的应用。
2008年5月 ， 青 岛 沿 海 及 临
动态变化情况监测。
首先， 以经过几何精校正的 近海域大范围、 高密度聚集爆发
以海岸带城市连云港市为研 2000 年 ETM + 影 像 、 2003 年 和 了迄今为止我国近 海 面 积 最 大 、
巴 地 球 资 源
在 海 洋 领 域
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中巴地球资源卫星数据应用情况
（一） 珊瑚岛礁监测 以CBERS系列卫星的多光谱 数据和资源二号卫星全色数据为 数据源， 开展相同区域影像之间
卫的 星应 数用
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国李 家晓 海敏
洋张 局 第杰
一马 海 洋毅
研宋 究平 所舰
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中
目前， 中巴地球资源卫星 （CBERS） 系列卫星数据在我国海 洋研究领域得到广泛使用。 主要 研究内容涉及珊瑚岛礁监测、 海 岛海岸带土地利用变化监测、 绿 潮遥感监测、 海洋功能区划实施 情况监测、 悬浮物浓度反演、 海 冰遥感解译和浮筏养殖信息提取 等； 数据范围覆盖我国海岛海岸 带及近岸海域和南海珊瑚岛礁区。
成像质量较好等优点， 已能够担 当起监测我国海岛海岸带资源环 境动态变化的重任， 可为土地资
短波 68.09 4.71 43.80 2.32 0.79 0.77 蓝光 35.25 4.08 32.61 1.48 0.60 0.89
红外
源的合理开发利用和保护以及海 岛海岸带的可持续发展提供理论
CBERS遥感影像为数据源， 对各 动 态 变 化 情 况 ， 简 述 CBERS 依据和技术支持。
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差 梯度 系数
标准 平均 波段 均值 熵
差 梯度
相关 系数
与
与
原与
原与
绿光 92.82 4.02 29.01 1.09 多 全 绿光 65.00 4.27 24.79 0.52 多 全
原始 多光
光色 谱
光色 谱
谱 红光 120.07 4.64 46.25 1.85
红光 80.85 4.70 38.84 0.79
生不良的影响。 同时， 对奥帆赛 的正常举行也构成了威胁， 引起
南部沿海， 如图3.2所 示。
图3.1 青岛近海绿潮爆发
了社会各界的广泛反响和密切关
在海面大面积聚注， 见Leabharlann 3.1。集的绿潮， 因其叶绿
利 用 2008 年 5 ～10 月 的 素 含 量 较 高 ， 呈 亮 绿
CBERS-02B CCD 数 据 ， 对 图 像 色 ， 因 此 可 将 绿 潮 视
将 提 取 出 的1999~2007年 的 土地利用信息结果进行空间叠置 分析， 获得土地利用变化的空间 与属性数据； 在此基础上， 引入 统计方法和数学模型， 进行土地 利用变化的动态分析， 揭示研究 区域土地利用的时空变化特点。
绿光 100.89 4.48 39.53 2.91 0.71 0.85 绿光 65.02 4.39 32.94 2.35 0.25 0.96 Brovey
134.63 4.48 38.25 3.12 0.67 0.84 蓝光 66.45 4.95 51.98 1.72 0.74 0.60 红外
配准后的CBERS-01 CCD数据。 然后， 根据CBERS-01 CCD
数据4、 3、 2波段合成的假彩色 影像进行机助目视解译， 在地理 信 息 系 统 软 件 Arc/Info 下 提 取 出 1999~2007年 间 连 云 港 市 的 土 地 利用/土地覆被信息 ， 并 进 行 变 化分析 （图2.2）。
自身融合影像进行对比分析。
的熵反而下降； 融合影像的平均
首 先 ， 以 SPOT-5 数 据 为 参 梯 度 较 多 光 谱 影 像 均 有 很 大 提
考 数 据 ， 对 CBERS -02B 多 光 谱 高， 即清晰度增加； 融合影像标
影像和资源二号全色影像分别进 准差总体增加且各波段较为均
行配准来提高影像定位精度， 然 衡， 即地物总体可分性高； 融合
指出： 海洋功能区划批准实施两
年后， 县级以上海洋行政主管部
门对本级海洋功能区划可以开展
一次区划实施情况评估， 对海洋
功能区划提出一般修改或重大修
改的建议。 而海洋功能区划修编
图2.2 1999~2007年连云港市土地利用类型面积及其变化
是综合性、 技术性和预见性很强 的工作， 需要准确掌握海洋功能
仍然较高的清晰度和最大的熵值。 因此， PCA方法总体效果最优。
客观统计指标显示， CBERS-02B 与 资 源 二 号 融 合 影 像 绿 光 波 段 均 值 高 于SPOT-5 融 合影像， 红光和近红外波段低于 SPOT-5融 合 影 像 ； 两 组 融 合 影 像的标准差相差不大； 从影像的 熵 来 看 ， CBERS -02B 与 资 源 二 号 融 合 影 像 的 值 高 于SPOT-5 融 合影像； 对于平均梯度和相关系 数 ， SPOT -5 融 合 影 像 高 于 CBERS-02B 与 资 源 二 号 融 合 影 像。
进行了几何精校正， 采用归一化 作 绿 色 植 被 进 行 提
差 值 植 被 指 数 （ NDVI） 方 法 ， 取 。 绿 潮 水 体 的 反 射
提取绿潮信息， 在ArcGIS中制作 率光谱如图3.3所示。
绿潮卫星遥感专题图。 研究区域
对 2008 年 7 月 16
为长江口至山东一带沿海。
日的CBERS-02B CCD
绿光 60.71 4.20 37.91 2.15 0.84 0.93 绿光 36.08 4.14 31.28 1.47 0.60 0.90 乘积
红光 69.56 4.51 48.85 2.68 0.86 0.92 红光 31.75 4.09 30.49 1.35 0.58 0.87 变换
近红外 62.56 4.59 44.89 2.39 0.79 0.82 近红外 45.34 4.20 29.80 1.52 0.68 0.68
红光 110.33 4.67 45.08 3.28 0.77 0.97 红光 70.39 4.56 39.62 2.53 0.44 0.98 变换
通过以上研究表明， 我国国 产自主卫星CBERS， 由于重访周
近红外 109.7 4.73 49.66 3.24 0.88 0.78 近红外 79.47 4.83 50.91 2.26 0.82 0.33 期 短 、 光 谱 和 空 间 分 辨 率 较 高 、
的配准， 然后进行图像融合， 获 得高空间分辨率的多光谱影像， 基于此， 提取岛礁的各要素信
据
息。
以西沙群岛中的珊瑚岛为
例 ， 应 用 PCA 变 换 、 Brovey 变 价 。 表1.1给 出 了 融 合 结 果 的 评