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夜光变化检测

数据源

地表夜光数据有几种获取方式:

1)气象卫星系统:目前最常用的夜光数据集来自Suomi-NPP卫星上的VIIRS传感器的夜光波段,750米尺度,可以每日覆盖全球一次。也有在日产品基础上综合化的月度产品和年度产品。

2)视频卫星系统:目前有一些能够拍摄视频的卫星,通过长时间曝光制作分辨率很高的夜光产品,分辨率可以达到米级,彩色图像。但是这些需要编程拍摄,而且能够覆盖的面积很有限。

3)专门设计的夜光卫星:武大发射的珞珈一号是专门拍色夜光图像的,分辨率达到130米,但是因为是试验卫星,实际运行时间只有1年。准备2021年发射的中科院CASEarth卫星分辨率10米,幅宽300公里(重返周期约10天),会更加适合人类活动的地表变化监测工作。

功能

1)夜光初级产品会受到月光、极光、云雾的影响,因此需要一系列预处理工作。

2)预处理之后的日产品,还有存在一定的噪声,通过时间序列的约束平滑可以合成信噪比更高的月度或者年度产品。

3)城市和村庄的亮度数值差异很大,制图的时候需要利用对数化或者其他暗部增强的方式,让城市和村庄可以一体化展示。

4)不同时相之间的变化检测,亮度的相对变化的定量化检测难度较大,而有无夜光的辨识却相对容易。实际应用中后者的应用场景也较多。

指标

夜光变化监测的目标和单位面积上的夜光强度有关,小面积上的强光或者大面积上的弱光可能有近似的表现。一般意义上说,如果在NPP夜光数据的基础上展开工作,可以通过夜光监测直径几百米的设施的新建和废弃。

如果在视频星的高分辨率夜光数据的基础上工作,那么和通常的白天影像一样,需要精细配准步骤。但是夜光图像的纹理信息是积聚在个别区域,而白天图像是全局均匀分布,两者有很大差别。精细配准算法要能够适应这样的特征。


联系方式

陈甫 副研究员 中国科学院空天信息创新研究院 chenfu@aircas.ac.cn 13811147935