近日,广东省科学院广州地理研究所在关于Landsat 8/9和Sentinel 2A/B虚拟星座实际监测能力的研究取得重要进展。研究计算了虚拟星座的重访周期(Revisit Period, Pr),并引入“有效周期”(Effective Period, Pe)这一概念,以排除污染像元对监测能力的影响。考虑到云层、冰雪和阴影等污染因素在不同时间尺度(季节、月、日等)上的分布差异,研究提出了一种针对连续时间序列监测的最小时间尺度评估方法,从而更准确地理解地球观测的实际能力。
Landsat 8/9卫星与Sentinel 2A/B卫星协同观测构成虚拟星座(Virtual Constellation, VC),标志着面向高时空分辨率的长时间序列遥感监测技术的重大进步,极大地增强了对地球表面高频变化监测的能力,如潮汐影响的潮间带和季节性降水影响的湿地。然而,包括云、雪/冰和阴影等污染的存在,明显影响了图像采集的质量。该星座的实际监测能力,特别是在时间尺度上的监测能力,还没有得到确切的调查。
通过对全球卫星图像数据的分析,研究团队发现该虚拟星座的平均重访周期为2.7天(图1),比单独使用Sentinel 2A/B缩短1.2天,比Landsat 8/9缩短4.8天。然而,去除污染观测后,有效监测周期延长至5.5天(图2)。考虑到这些污染的时间分布差异,比如雨季的有效监测总比旱季的有效监测少一些,大约80%的全球陆地区域(不包括极地区域)仅可实现每周一次的不间断监测(图3),只有很少一部分地区(16.7%)能够支持每3天一次的高频监测。
图1 虚拟星座的重访周期(Pr)
图2 虚拟星座的有效周期. (a) 图像受云/阴影等污染的程度. (b) 有效周期(Pe)
图3 虚拟星座监测的最小时间尺度
研究强调了先前知识中对虚拟星座实际能力的潜在高估,为决策者确定卫星应用的适当频率和时间提供了有价值的见解,以便更精确地规划和执行地球监测任务,应对环境变化和人类活动带来的挑战。
研究成果发表于International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation,省科学院地理所贾凯博士为第一作者。研究得到国家自然科学基金、广东省科学院发展专项资金项目、广东省自然科学基金、韶关市“南岭团队计划”项目、广东省海洋经济发展专项项目、伊犁师范大学科研项目等联合支持。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jag.2024.103899
来源:遥感地信部
稿/图:贾凯
编辑:陈嘉桓
审核:夏欣
审定发布:吴旗韬