高分-哨兵卫星融合而成的高空间高时间高光谱数据产品

高分 哨兵 农业 林业 时序

农业、林业关注的主要目标是植被，和建筑等人工地物不同，植被的变化是非常迅速的，因此要通过高时间分辨率多光谱的遥感系统来开展监测工作。比如美国的陆地卫星7/8，欧空局哨兵二号A/B就是非常有力的监测工具。他们都具备从可见光、近红外、短波红外等和植被关系密切的波段，而且哨兵是5天回归，陆地卫星是8天回归，每个月可以实现10次访问，高纬度地区因为轨道交叠，可以达到月均15次以上。在不考虑天气影响的情况下已经达到2天或者3天重返的很高的水准。

陆地卫星和哨兵卫星的辐射精度是相当高的，目前世界上发表的科技论文还是以他们为主，而国产高分卫星在辐射标定上就差的很远。

但是这些数据集也存在一个短板，就是空间分辨率在10米以上，限制了对田地林地的纹理描述。中国高分卫星系统已经形成了一族2米尺度的卫星群，可以形成一个月2次以上的覆盖。这样也组成了一组高空间分辨率的时间序列。

如果我们采用一种方法，将两组数据集做融合，形成一组2米尺度3天就能更新一次的数据集，利用高分的空间分辨率，利用哨兵的光谱和时间分辨率，对于相关应用了来说是一个很重要的性能提升。

我们先做一组测试实验。我们目前正在准备申请一个科技部和巴基斯坦合作的农业项目，因此就用伊斯兰堡周边的数据做个样本。因为测试的缘故选择的都是晴朗无云的哨兵卫星图像。

哨兵的10米的时间序列

通过和高分卫星2米的数据融合，形成辐射和哨兵一致，但是分辨率提高5倍的产品。

20200116

点击可以显示其他日期的

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将融合后的2米的产品缩小5倍和原来的哨兵数据并列比较

可以看到左右两边的辐射值是很一致，而且随时间变化也非常同步，差别就在于右侧的图像变锐利了很多。这是因为右侧是从2米图像上缩小成10米的，而左侧原始分辨率就是10米。

值得着重指出的是，融合并没有额外地增加信息，而是将原来分离的信息有效的结合到一起。这个融合的2米可达5天间隔的序列，和真实情况还是有差别，细节纹理实际上是没有达到这样的更新频率的。但是因为农林的特点，变化快的是辐射值而不是细节纹理，所以这样的结合就很有实用意义。

这个算法是很有效力的，后面就是要解决一些实现的细节。希望可以尽早应用于某些实用系统，比如精细化农情分析系统，创造经济价值。

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