针对宏观土地覆盖遥感分类的现状,充分利用MODIS相对于AVHRR数据具有的多光谱和分辨率优势,提出了利用MODIS数据进行分类特征选择与提取并结合多时相特征进行宏观土地覆盖分类的分类方法,并在中国山东省进行了分类试验,得出以下结论:①不同比例下的训练样本与验证样本影响着总体分类精度;②从MODIS数据中得到的植被指数EVI、白天地表温度Tday、水体指数NDWI、纹理特征局部平稳Homogeneity等可以作为分类特征配合参与到多波段地表反射率Ref1-7遥感影像中,能明显提高分类精度,而土壤亮度指数NDSI则没有贡献;③提取的分类特征对总体分类精度贡献大小为:EVI贡献最大,提高近6个百分点,其次是Homogeneity、NDWI,均提高近4个百分点,而最少的Tday也贡献了近3个百分点;④各分类特征对不同地物类别具有不同的分离度,在提高某些类别的分离性时,有可能降低了其它类别的分离性。试验结果表明:在没有其它非遥感信息的前提下,仅利用MODIS遥感自身信息对宏观土地覆盖分类就可达到较高精度。
比较不同株型夏玉米在不同时期的反射光谱差异性,研究分析了红边位置(λred)、红边振幅(Dλred)、最小振幅(Dλmin)及Dλred/Dλmin与叶片全氮含量(LTN),叶绿素含量(Chl)及叶面积指数(LAI)间的相关性,并建立预测模型。结果表明,光谱差异随生育进程呈不同程度的规律性变化。在全生育期,用Dλred/Dλmin能更好地推算LTN,尤其在吐丝期,在开花前用Dλred也佳,在拔节期和喇叭口期用λred也有较高的精度。估算Chl时,在开花前用Dλred较可靠,在喇叭口期和抽雄期用λred也可考虑。估算LAI时,抽雄期后用Dλred推算有较高的可信度,在抽雄期用λred较好,在开花期和吐丝期用Dλred/Dλmin推算更为可靠。
以我国云南省西双版纳的热带森林为例,分别对栎类林、其它阔叶林、其它硬阔叶林的生物量与其对应的Landsat TM数据及其派生数据、气象数据和地形数据进行了相关性分析。首先,利用森林资源连续清查的林业固定样地数据,通过各树种组的各器官生物量估算模型计算出各样地的森林植被的生物量。然后,根据样地的坐标来建立样地GIS数据库。其次,将同期的遥感影像、气象数据和地形数据与GIS数据进行配准,并从遥感影像中产生出一系列的派生数据。最后,在此基础上,分别对栎类林、其它阔叶林、其它硬阔叶林的样地生物量与其遥感数据和派生数据、气象数据和地形数据进行相关性分析。研究表明,栎类林的生物量与TM1、TM2、TM3、TM4、TM5、TM7、缨帽变换的亮度、绿度、湿度、VI3、DVI、PC1和PVI在0.05的水平上显著,而与其它因子在这个水平上相关都不够显著。其它阔叶林的生物量与降雨量在0.05的水平上显著,而与其它因子在这个水平上相关都不够显著。其它硬阔叶林的生物量与降雨量在0.05的水平上显著,而与其它因子在这个水平上,其相关都不够显著。
森林可燃物是森林燃烧环理论中的重要三要素之一,它是森林火灾发生的内因,对于火险等级预报、火行为预报、火灾扑救等森林防火工作具有重要意义。介绍了基于MODIS数据与GIS技术相结合的森林可燃物分类方法。在研究中,以黑龙江省为实验区,利用多时相的MODIS数据生成实验区16天的最大归一化植被指数后,通过主成分分析,采用非监督分类与监督分类相结合的方法,并在GIS技术的支持下,完成了实验区内的森林可燃物的分类,为进一步获得适合全国的利用现代高新技术的森林可燃物分类方法打下了坚实基础。
在植被指数相同的条件下,地面肤面温度可用于对土壤旱情的监测。通过植被指数——地面肤面温度特征空间分析了利用遥感进行旱情监测的原理,将传感器温度作为地面肤面温度,对干旱指数的计算进行了详细论述。利用栾城县的Landsat7 ETM+卫星数据进行了旱情监测与分析。
遥感影像高精度自动分类方法的实现是制约遥感数据应用的瓶颈之一。以知识和地理信息系统为支撑,进行湿地遥感影像的分类,并对各项分类方法的精度进行比较评价,从而为湿地遥感的分类方法提供依据。实验结果表明经辐射增强降噪处理后湿地边界更加明晰;而对于处于生长期的湿地影像,经过光谱增强缨帽处理后,明显提高了区分湿地亚类的精度。结合以上两种分类方法的优势,利用GIS技术对二者进行空间处理,取长补短,生成了湿地遥感影像分类图。实验证明基于3S技术的分类方法精度更高,是一种较好的湿地影像自动分类方法。
超模式技术是为提高法国SPOT5卫星影像分辨率而采用的一项创新性技术,尽管已经有相关的文献对其进行了介绍,但在SPOT5超模式影像数据处理方面的研究却很少报道。主要对SPOT5超模式影像数据的处理方法进行了研究,在简要介绍SPOT5超模式技术的基础上,根据超模式影像数据交错采样的特点进行了基于梅花采样的影像内插,并对内插影像的去噪与解卷积过程进行了大量的研究,分析了影响SPOT5成像系统点扩散函数的主要因素。最后用SPOT5超模式影像数据进行了试验,取得了比较理想的效果。
论述了星载合成孔径雷达(SAR)回波信号模拟源的一种实时实现方法和基于PCI总线与CPLD的硬件设计。主要针对点目标模型和椭圆轨道模型,首先模拟点目标的方位向相位历程和天线方位向增益数据。通过PCI总线实现数据实时传输,利用CPLD形成的延时信号,触发线性调频源产生距离向的线性调频信号,经过模拟源移相、加权,最终形成系统回波信号。试验结果表明该方法设计合理,软、硬件编程灵活,为系统的更新换代以及今后分布目标模拟源的设计提供了很好的技术支持。
基于特征的影像融合主要是在突出目标地物的空间结构和纹理特征情况下的信息融合,在小波多分辨率分析理论基础上,采用小波变换方法对高分辨图像的目标地物边缘信息增强后与多光谱图像进行特征融合,在融合过程中,没有采用传统的HIS小波融合方法,而是采用RGB小波变换的方法,用多光谱图像中的R、G、B 3个波段经小波分解后的低频图像与特征增强后的高分辨率图像、经小波分解后的高频图像分别进行融合,再经RGB合成为彩色图像得到最后的融合图像,这样既改善了图像的清晰度和分辨率,同时也保留了原多光谱图像的光谱信息。最后通过实验验证了上述结论。
从理论上推导分析了聚束式SAR(Spotlight SAR)的chirp信号回波模型。在回波模型中,回波被分解为两部分——强散射点的回波信号以及噪声和杂波,强散射点的回波(正弦信号)为离散谱,而噪声和杂波为连续谱。基于该回波模型,将RELAX算法应用于对可分解为若干强散射点的特定目标的特征提取,从噪声和杂波的连续谱中估计出强散射点回波的离散谱参数,频率对应于强散射点的位置、幅值对应于强散射点的RCS,从而实现对目标的特征提取。最后,通过计算机仿真,验证RELAX算法的有效性和优越性。
针对合成孔径雷达(SAR)预处理器的技术要求,提出了一种采用现场可编程门阵列器件FPGA并利用窗函数法实现线性FIR数字滤波器硬件电路的设计方案,并以一个16阶低通FIR数字滤波器电路的实现为例说明了利用Xilinx公司的Virtex-E系列芯片的设计过程。对于耗时且占资源的乘累加运算,我们给出了将乘累加运算转化为查表的分布式算法(DA算法)。设计的电路通过软件程序进行了验证和硬件仿真,结果表明电路工作正确可靠,能满足设计要求。
无论从时间尺度还是从空间尺度来看,气象卫星都是监测沙尘天气的重要手段。为了使气象卫星能在监测和预测沙尘暴中最大限度地发挥其作用,探测波段的选择是十分重要的。根据米氏理论对沙尘气溶胶的散射和消光等特性进行了计算,并根据其消光作用对气象卫星探测波段的选择作了分析。通过计算得出可见光波段是探测沙尘气溶胶的主要通道,短波红外波段对沙尘气溶胶也很敏感。同时,由于沙尘粒子对不同波段的吸收也不同,可采用不同红外探测波段的辐射亮温来综合判别沙尘区。
从雷达成像的原理出发,分析了方位向随机相位误差对点目标成像的影响,提出了通过对线性调频信号模糊图进行旋转,矩阵奇异值分解来减弱随机相位噪声影响的方法。仿真结果表明,该方法能有效地减弱随机相位对成像噪声的影响。
根据干涉型超光谱成像仪的原理、特点以及对星上定标的要求,介绍了几种星上定标技术,分析了几种定标方案的结构和优缺点。在一次像面上引入定标结构的方法是利用一次像面上狭缝两端的边视场或在狭缝旁开孔,引入定标光源实现定标。根据聚光结构的不同,定标光源使用聚光镜和自聚焦镜两种方案;全系统定标方法是通过摆镜旋转90°引入定标光源,可分为朗伯板定标系统和积分球定标系统。在实际设计中,根据光学系统、结构总体的实现可能性,选择了积分球定标系统的方案。经过分析对比,后者结构紧凑、光能量大,可实现全系统、全口径、部分视场定标。
等值线是反映空间地理信息数据关系的最重要的表现方式之一,但编程实现等值线的绘制并用其进行GIS软件的二次开发却并不容易。在实际开发降雨分析系统的基础上介绍了在数据可视化和地理信息系统中非常重要的等值线绘制和轮廓图填充算法,并且给出了基于动态链接库和XML技术的模块化系统整体架构。实际的绘制效果与计算速度可与美国GoldenSoft公司的著名软件Surfer相媲美。降雨数据来源包括以数据库和文件存储的一切实测、遥感数据。该系统已在杭州、温州、上虞、金华、台州等多个地市的防汛抗旱部门投入使用,改变了原先等值线主要由手工绘制的情况。本系统可以同样用于等高线的绘制。
海洋表面油膜对海洋环境影响极大,因此,及时获取海面油膜信息对保护海洋具有重要意义。目前各国采用的油膜检测方法主要有直接探测法和遥感方法。其中,遥感方法中的合成孔径雷达(SAR)是目前研究的热点。总结了SAR图像应用于海面油膜检测的主要特点,介绍并分析比较了SAR图像油膜检测的一般步骤及其实现方法。最后提出了SAR图像海洋表面油膜检测的发展方向。
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