遥感世界|中国首颗精准农业观测的高分六号卫星,将成为世界最强大农业卫星!

2019-04-16   来源:未知  
      百度百科上说到,高分六号是一颗低轨光学遥感卫星,也是中国首颗精准农业观测的高分卫星,设计寿命为8年。

      以前我们不管发什么遥感卫星,新闻联播总是说目标是服务农业、林业,于是有网友起哄说农业部是中国卫星最大的老板。其实高分六号才是专门以农业部门为主用户设计的卫星,它的WFV传感器设计了更多的波段,从传统的4波段细化成8波段,特别是增加了在对叶绿素比较敏感的红边波段。

高分六号和Sentinel2、Landsat8的波段比较

      高分六号的存档图像文件中的波段排序不是按照波长来排的(为了和其他国产卫星排序兼容)。图中的8个波段在TIFF图像中分别是71283564的顺序,后文的波段说明也是用的TIFF中的编号。

      让我们看看这些新波段到底对农业分析有什么作用。本来想举个农田的例子,但是我父亲还下过地干过活,我是从来没摸过,就不要露怯了。我们还是来看看天坛公园吧。

      下面的图像来自高分六号4月7日的WFV传感器(16米8波段),为了图像原汁原味,也没有做地理正射校正,保持拍摄的时候的倾斜的方向。

高分六号 可见光 321波段组合

      从天上看天坛公园里面众多的树木似乎都是黑色或者墨绿色,视觉上比较单一。而其他地面上则是五颜六色的建筑。为什么五颜六色?因为这是人类造的呀,人眼想看到它们是不同的。

高分六号 彩红外 432波段组合

      我们过去的卫星比如高分一号除了可见光红绿蓝三个波段以外,还有一个近红外波段对植被敏感,把它用上变成彩红外组合后就好多了,在这种情况下植被是红色调。现在就能看出天坛内的植被分布的差异来了。但是你可以看到外面的建筑也有不少在近红外波段很强,会体现出偏红和植被难以区分。哪怕是做成植被指数NDVI,也会发现一些建筑的屋顶也属于NDVI数值较高的范围。

高分六号 红边 653波段组合

      我们试试新增加的两个红边、近红外波段,形成653的新型波段组合。这里植被和建筑的区分就比较清晰,建筑物通常变现为灰色的,而植被因为物种和生长周期的不同表现为不同类型的橙色。我觉得这是能很好区分植被、建筑、水体的构图方式,下面是北京市主城区的全景图。

北京市主城区的全景 653波段组合

      在这里草地表现为特别鲜亮的橙色,你可以看到北京有那么多高尔夫球场,而且基本上都在城北。还可以看到高尔夫球场的草地照料的也有差别,原则上越红的叶绿素越多也就是草越茂盛。北京的传统公园还是以树林为主要植被类型,它们在图像上基本上是棕色的。北京西边的山上常绿林和落叶林大概一半对一半,目前落叶林还没有返青呢。剩下的地块上就是农田了,因为作物不同,表现的颜色在红褐色的基调上各种微调,只有结合更多的信息才知道种的是什么。

      以上我们说明了高分六号的设计意图是通过增加对叶绿素敏感的红边等波段,让16米分辨率850公里幅宽的宽幅相机(WFV)拥有8个细分的波段,更有利于对植被的观测。

高分六号和Sentinel2、Landsat8比较

      但是大家可能也注意到16米的空间分辨率也就和Sentinel2、Landsat8等世界主流普查型卫星打个平手。不过高分六号上还有2/8米分辨率的PMS相机,幅宽100公里,但波段只有传统的4个。如果能够有2米分辨率8波段的传感器那有更好了。

WorldView3波段分布

      世界最强的遥感卫星WorldView3在可见光近红外区域也是采用8个波段设计的,我想高分六号的波段选择也是参考了它们。虽然WorldView3有无与伦比的0.3米空间分辨率,但是它的幅宽非常有限,只有16.4公里,加上价格昂贵,不可能真正用于农业用途。

      我设计的像素刻刀软件通过信息融合的方法将高分六号的两个传感器合二为一,形成2米8波段100公里幅宽的世界无敌的存在,可以真正用到精细化的农林调查分析中。

北京奥林匹克森林公园 2米8波段融合产品 653波段组合

      上面是北京奥林匹克公园原始的16米WFV图像和像素刻刀2米8波段融合产品的比较,提升空间分辨率8倍,而且波谱信息和WFV完全一致没有偏离。目前这个新功能已经能够批量处理高分六号数据成为标准化产品。

      这样我们把高分六号升级为850公里幅宽16米8波段的普查加上中间100公里幅宽2米8波段的细查的组合,成为世界最强大的农业卫星。

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