面向干旱监测应用的星地多传感器协同方法研究
发布时间：2021-08-05 13:09
作为一种典型的极端气象水文灾害,干旱对工农业生产、社会经济活动和人类生存都有着重要影响。因此对干旱的监测成为极端天气、农业生产、城市气象和生态环境等领域研究的核心目标之一。近年来,随着对地观测技术的不断发展,干旱监测已经从传统的单一地面监测发展为空天地一体化干旱监测网的新阶段。面对海量的卫星和地面观测资源,如何构建高效的协同监测体系,满足干旱监测对时效性、准确性和时空覆盖的复杂要求,已成为当前研究和应用的关键科学问题之一。目前学术界对多传感器协同理论已有一些初步的探讨,也提出了一些基于多种地面传感器或多种卫星传感器开展协同监测的方法。具体到干旱监测领域,也不断有融合多种传感器观测信息的多因素综合干旱指数被提出。然而,聚焦到面向干旱监测应用的星地多传感器如何协同这一核心问题,目前的研究还无法完全回答。具体表现为:多传感器协同中观测能力的认知还不清晰,对协同的网络设施的研究不充分;同时,卫星协同局限于多源数据的融合处理,缺乏观测阶段的协同,而星地协同的研究更为匮乏;另外,尚没有对干旱过程实现协同监测的方法,进而导致无法定量评估累计的干旱影响。针对干旱监测场景下的多传感器协同科学问题,本文从...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
多传感器协同菇略
?武汉大学博士学位论文根据多要素综合评价理论，动态观测能力ＤＯＣＩ考虑的前四个子能力（空覆盖能力Ｃｏ、主题观测能力Ｔｈ、环境能力Ｒａ和时空属性能力ＳＴ）之间独立，并不会相互影响，因此，我们采用相加算法。而精度能力Ａｃ则会影收辐射的质量，因此与主题观测能力和环境能力相关，因此，我们采用相乘算ＤＯＣＩ的值进一步归一化为０到１。在某种任务环境下，某传感器的ＤＯＣＩ近于１，该传感器的动态观测能力越强，观测得到的数据会越有价值。反之，Ｄ越接近于０，代表动态观测能力越弱，观测得到的数据价值越低。另外，由空覆盖能力、主题观测能力和环境能力是一次有效对地观测的必要条件，因们三者中任意一个为０，则ＤＯＣＩ值即为０。例如即使传感器观测主题与任求非常相关，但任务时段内时空覆盖能力为〇，该传感器也不具有完成此的能力。因此，我们采用了如公式（２－１１）中的分段函数形式。??ＤＯＣＩ的计算流程如图２－２所示。首先，计算的输入是任务空间、时间题和待评价卫星传感器。然后基于以上各个子能力的计算，最后得到每颗传的ＤＯＣＩ值。通过比较ＤＯＣＩ值的大小就能够直接判断在此次观测任务中，能力的大小排名。??￣
?面向千旱监测应用的星地多传感器协同方法研究???２．３面向干旱监测任务的传感器观测能力对比实验??传感器观测能力对比实验选取了干旱监测中三种不同的观测任务：ＮＤＶ丨监??测、积雪覆盖监测和植被覆盖分类。ＮＤＶＩ监测任务是获取植被受旱状态的最常??用遥感监测方法，基于ＮＤＶＩ也可进一步计算植被状态指数ＶＣＩ，实现对植被冠??层胁迫状态的更稳定描述。积雪是固态的水，积雪融水量因而可以补充地表和地??下径流，对水文干旱有着直接的影响。充足的积雪融水量甚至可以直接结束因降??雨量不足引发的干旱状态。植被覆盖分类则是精细化分析干旱对植被影响的基础。??由于不同植被在不同的生长阶段对干旱有着不同的敏感性，有时干旱甚至对植被??的生长有利，因此需要对地表植被的覆盖进行进一步细化。上述三个任务的区域??分别位于如图２－３所示的三个空间范围，包括新疆维吾尔自治区，西藏自治区和??武汉市。本次实验中待评价的传感器选择了搭载在Ｎ０ＡＡ１９上的ＡＶＨＲＲ／３、搭??载在ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ上的ＢＧＩＳ－２０００、搭载在Ｅ０－１上的Ｈｙｐｅｒｉｏｎ、搭载在ＦＹ－３Ａ上??的ＭＥＲＳ丨－１、搭载在Ｔｅｒｒａ上的ＭＯＤＩＳ、搭载在Ｌａｎｄｓａｔ?８上的ＯＬＩ和搭载在??ＳｅａＳｔａｒ（ＯｒｂＶｉｅｗ－２）上的?ＳｅａＷｉＦＳ。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]从对地观测卫星到对地观测脑[J]. 李德仁,王密,沈欣,董志鹏. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(02)
[2]一种面向应急任务的天基传感器观测组合方法[J]. 胡楚丽,刘一冬,张翔. 武汉大学学报(信息科学版). 2016(10)
[3]一种基于地表能量平衡的遥感干旱监测新方法及其在甘肃河东地区干旱监测中的应用初探[J]. 郝小翠,张强,杨泽粟,王晓巍,岳平,韩涛,王胜. 地球物理学报. 2016(09)
[4]中国干旱状况的时空分布特征及影响因素[J]. 张红丽,张强,刘骞,柴艺淳,闫昕旸. 兰州大学学报(自然科学版). 2016(04)
[5]干旱相关概念辨析[J]. 屈艳萍,吕娟,程晓陶,苏志诚. 中国水利水电科学研究院学报. 2016(04)
[6]基于SPEI-PM指数的黄淮海平原干旱特征分析[J]. 李翔翔,居辉,刘勤,李迎春,秦晓晨. 生态学报. 2017(06)
[7]基于SPI指数的近50年重庆地区干旱时空分布特征[J]. 孙德亮,吴建峰,李威,曹广杰. 水土保持通报. 2016(04)
[8]基于SPEI的西南农业区气象干旱时空演变特征[J]. 李军,王兆礼,黄泽勤,钟睿达,卓圣峰,陈希贤. 长江流域资源与环境. 2016(07)
[9]基于蒸散发的干旱监测及时效性分析[J]. 田国珍,武永利,梁亚春,杨超. 干旱区地理. 2016(04)
[10]基于标准化降水蒸散指数的中国东部季风区干旱特征分析[J]. 马彬,张勃,周丹,张耀宗,王国强,唐敏. 自然资源学报. 2016(07)
博士论文
[1]自然灾害应急测绘信息服务机制与方法[D]. 曹振宇.武汉大学 2014
[2]对地观测网传感器资源共享管理模型与方法研究[D]. 胡楚丽.武汉大学 2013
[3]云参数法干旱遥感监测模型研究[D]. 向大享.武汉大学 2011
[4]植被参数与蒸发的遥感反演方法及区域干旱评估应用研究[D]. 易永红.清华大学 2008
本文编号：3323810
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
多传感器协同菇略
?武汉大学博士学位论文根据多要素综合评价理论，动态观测能力ＤＯＣＩ考虑的前四个子能力（空覆盖能力Ｃｏ、主题观测能力Ｔｈ、环境能力Ｒａ和时空属性能力ＳＴ）之间独立，并不会相互影响，因此，我们采用相加算法。而精度能力Ａｃ则会影收辐射的质量，因此与主题观测能力和环境能力相关，因此，我们采用相乘算ＤＯＣＩ的值进一步归一化为０到１。在某种任务环境下，某传感器的ＤＯＣＩ近于１，该传感器的动态观测能力越强，观测得到的数据会越有价值。反之，Ｄ越接近于０，代表动态观测能力越弱，观测得到的数据价值越低。另外，由空覆盖能力、主题观测能力和环境能力是一次有效对地观测的必要条件，因们三者中任意一个为０，则ＤＯＣＩ值即为０。例如即使传感器观测主题与任求非常相关，但任务时段内时空覆盖能力为〇，该传感器也不具有完成此的能力。因此，我们采用了如公式（２－１１）中的分段函数形式。??ＤＯＣＩ的计算流程如图２－２所示。首先，计算的输入是任务空间、时间题和待评价卫星传感器。然后基于以上各个子能力的计算，最后得到每颗传的ＤＯＣＩ值。通过比较ＤＯＣＩ值的大小就能够直接判断在此次观测任务中，能力的大小排名。??￣
?面向千旱监测应用的星地多传感器协同方法研究???２．３面向干旱监测任务的传感器观测能力对比实验??传感器观测能力对比实验选取了干旱监测中三种不同的观测任务：ＮＤＶ丨监??测、积雪覆盖监测和植被覆盖分类。ＮＤＶＩ监测任务是获取植被受旱状态的最常??用遥感监测方法，基于ＮＤＶＩ也可进一步计算植被状态指数ＶＣＩ，实现对植被冠??层胁迫状态的更稳定描述。积雪是固态的水，积雪融水量因而可以补充地表和地??下径流，对水文干旱有着直接的影响。充足的积雪融水量甚至可以直接结束因降??雨量不足引发的干旱状态。植被覆盖分类则是精细化分析干旱对植被影响的基础。??由于不同植被在不同的生长阶段对干旱有着不同的敏感性，有时干旱甚至对植被??的生长有利，因此需要对地表植被的覆盖进行进一步细化。上述三个任务的区域??分别位于如图２－３所示的三个空间范围，包括新疆维吾尔自治区，西藏自治区和??武汉市。本次实验中待评价的传感器选择了搭载在Ｎ０ＡＡ１９上的ＡＶＨＲＲ／３、搭??载在ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ上的ＢＧＩＳ－２０００、搭载在Ｅ０－１上的Ｈｙｐｅｒｉｏｎ、搭载在ＦＹ－３Ａ上??的ＭＥＲＳ丨－１、搭载在Ｔｅｒｒａ上的ＭＯＤＩＳ、搭载在Ｌａｎｄｓａｔ?８上的ＯＬＩ和搭载在??ＳｅａＳｔａｒ（ＯｒｂＶｉｅｗ－２）上的?ＳｅａＷｉＦＳ。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]从对地观测卫星到对地观测脑[J]. 李德仁,王密,沈欣,董志鹏. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(02)
[2]一种面向应急任务的天基传感器观测组合方法[J]. 胡楚丽,刘一冬,张翔. 武汉大学学报(信息科学版). 2016(10)
[3]一种基于地表能量平衡的遥感干旱监测新方法及其在甘肃河东地区干旱监测中的应用初探[J]. 郝小翠,张强,杨泽粟,王晓巍,岳平,韩涛,王胜. 地球物理学报. 2016(09)
[4]中国干旱状况的时空分布特征及影响因素[J]. 张红丽,张强,刘骞,柴艺淳,闫昕旸. 兰州大学学报(自然科学版). 2016(04)
[5]干旱相关概念辨析[J]. 屈艳萍,吕娟,程晓陶,苏志诚. 中国水利水电科学研究院学报. 2016(04)
[6]基于SPEI-PM指数的黄淮海平原干旱特征分析[J]. 李翔翔,居辉,刘勤,李迎春,秦晓晨. 生态学报. 2017(06)
[7]基于SPI指数的近50年重庆地区干旱时空分布特征[J]. 孙德亮,吴建峰,李威,曹广杰. 水土保持通报. 2016(04)
[8]基于SPEI的西南农业区气象干旱时空演变特征[J]. 李军,王兆礼,黄泽勤,钟睿达,卓圣峰,陈希贤. 长江流域资源与环境. 2016(07)
[9]基于蒸散发的干旱监测及时效性分析[J]. 田国珍,武永利,梁亚春,杨超. 干旱区地理. 2016(04)
[10]基于标准化降水蒸散指数的中国东部季风区干旱特征分析[J]. 马彬,张勃,周丹,张耀宗,王国强,唐敏. 自然资源学报. 2016(07)
博士论文
[1]自然灾害应急测绘信息服务机制与方法[D]. 曹振宇.武汉大学 2014
[2]对地观测网传感器资源共享管理模型与方法研究[D]. 胡楚丽.武汉大学 2013
[3]云参数法干旱遥感监测模型研究[D]. 向大享.武汉大学 2011
[4]植被参数与蒸发的遥感反演方法及区域干旱评估应用研究[D]. 易永红.清华大学 2008
本文编号：3323810
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3323810.html
