以北京延庆县境内的妫水河流域为例, 提出了一种基于遥感数据的土壤侵蚀强度快速估测方法。首先, 利用遥感数据和植被指数模型提取流域内土地利用类型信息和植被覆盖度信息; 其次, 利用数字高程模型数据生成坡度图; 然后, 结合土壤侵蚀强度分级指标, 将坡度图与土地类型图、植被覆盖度图空间叠加, 判断和计算侵蚀强度等级, 结果获得了流域土壤侵蚀强度等级图; 最后, 计算了流域的年平均侵蚀模数。结果表明, 妫水河流域的土壤侵蚀以微度和轻度为主, 所占面积比例为74.88% , 极度和剧烈侵蚀很少, 不到总面积的2%。整个流域的年侵蚀模数估计为1 74611/ km 2·a。
用TRMM 卫星上微波降水雷达PR、微波辐射计TM I 资料和河南省站点小时雨量资料, 对几种陆面降水的统计反演算式进行比较验证。通过资料匹配分析显示, 仅用地面站点小时雨量资料和微波亮温的关系难以建立较好的陆面反演降水算式。结合时空匹配较好的卫星资料, 建立了新的算式, 并且和其它算式比较验证。比较分析结果表明, 无论是估测能力还是误差方面, 新算式都比已有算式有改善; 对于较弱(< 5 mm/h ) 或较强(> 10 mm/h ) 的降雨, 新算式比已有的算式有明显的改进(10%～20% ) , 误差减少至少25%; 对中等雨量(5～10 mm/h ) 的估算效果也有一定改善, 但和原有算式一样估算能力较低。算式的建立和验证过程还表明: 将微波低频和高频通道组合起来, 可增加反演陆面降水的信息, 能明显提高对陆面降水的估测能力。
树冠是树木的重要组成部分, 是树木进行光合作用的重要场所, 是其生长所需能量的重要来源之一, 因而人们常常通过对树冠的研究来监测树木的长势、预测树木的生物量, 甚至判定木材的材性等。商用高空间分辨率卫星数据的出现, 为人们利用遥感技术研究树冠结构提供了新的数据源。以覆盖实验区的QuickBird 数据为例, 开展了基于高空间分辨率的卫星影像树冠大小信息提取方法的研究。在对Qu ickBird 影像处理的基础上, 采用面向对象的图像分析方法, 通过基于样本的模糊分类方法有效地提取了影像中的树冠大小信息。同时, 为推动高空间分辨率卫星影像在我国林业和生态环境建设中的应用打下了坚实基础。
在地处南迦巴瓦峰地区的西藏墨脱公路工程地质遥感勘察中, 以L andsat27 ETM + 卫星影像为信息源, 运用彩色合成、数据融合、主成分分析等数字图像处理方法, 结合基于地学知识的图像识别及解译技术, 对墨脱公路沿线的泥石流、滑坡、活动断裂等地质灾害进行全面解译分析及专题制图, 查明了公路方案线区域内活动断裂发育特征, 其中, 帕隆藏布断裂带、岗日嘎布断裂带等对错拉隧道将产生较大影响, 大型滑坡主要有5 个, 沿南峰南坡的雅鲁藏布江河谷两岸发育, 分布在仓孔、墨脱和洒拉库等地, 泥石流、崩塌广泛发育, 主要分布在雅鲁藏布江河谷、帕隆藏布河谷沿线的派、拉格—汗密、岗乡—波密一带, 其勘察和解译结果为墨脱公路工程线路方案选择、工程地质条件评价提供了充分的科学的依据。
物候和时相信息在农作物种植信息提取方面有十分重要的应用价值, 利用多时相L andsat TM 数据, 结合冬小麦的波谱和时相信息, 成功提取了北京地区的冬小麦种植信息。首先, 选用了2003 年4 月7 日、5 月1 日、5 月25 日、6 月18 日不同时相的4 景TM 卫星影像, 计算了不同时相的NDV I 时间谱图像数据; 其次, 结合北京地区农作物种植的实际情况, 提取并分析了北京春夏季主要植被地物(冬小麦、苜蓿、苗圃、春玉米、树林等) 的NDV I 时间谱特征; 第三, 利用不同时相的NDV I 图像数据, 通过NDV I 图像通道间的逻辑运算算法, 成功提取了2003 年北京地区的冬小麦种植信息, 提取精度达到96. 92%; 最后, 与2002 年收割小麦的统计数据相对比, 监测了北京各郊区县的冬小麦种植结构调整情况。结果表明, 多时相、多光谱遥感数据在作物种植信息的监测中有十分明显的技术优势和重要的应用潜力。
沿海防护林是生态公益林建设的一部分, 是生态环境建设的重要内容。漳州市地处福建沿海,拥有682 km 的海岸线, 因而沿海防护林的建设直接关系到其生态环境和经济的发展。应用遥感技术, 以TM 影像为主要数据源, 分别提取了漳州市1998 年和2000～2001 年的沿海防护林信息, 对提取结果进行比较分析。动态监测结果表明2000～2001 年沿海防护林面积比1998 年有了一定的减少。并对2000～2001 年的沿海防护林作进一步的树种分类分析。从提取结果中可知漳州沿海防护林主要由7 类组成, 以木麻黄为主, 其它依次是未成林造林地、湿地松、相思树、马尾松、红树林、黑松。
在中条山铜矿峪铜矿区利用TM 数据, 通过波段比值和主成分分析再选择主分量进行合成等多种图像处理方法, 提取铜矿峪铜矿床及其周边地区的地质矿产信息, 在对含矿地层、控矿断裂和环形影像特征的综合分析的基础上, 分别对矿区外围和矿区内部进行了找矿预测, 为矿区外围扩大铜矿找矿选区提供了新的思路和遥感依据。
中国科学院遥感应用研究所在科技部“科技奥运”专项经费和中科院创新经费的支持下设立了“奥运环境动态监测”课题, 计划从2001 年开始到2008 年每年6~7月航飞一次, 获取真彩色影像、统计分析年施工进度, 将变化信息提供给奥组委和网上发布。介绍了奥运主场馆区2001 年、2002 年和2003 年3 年变化信息的检测技术方法和统计结果。
光谱偏振成像遥感可以获得目标的光谱、强度、偏振态以及空间几何形状等参数, 有利于改善对目标的探测和识别能力。以一种人工目标为研究对象, 在实验室和野外对其进行多波段偏振成像探测试验, 获取目标的偏振辐亮度数据。数据分析结果表明, 偏振角参数图像能够较好地描述物体不同的表面取向, 是一种能较好地从自然背景中凸现人工目标特征的表征手段, 提高了目标与背景的对比度, 可以作为解译偏振遥感图像的辅助方法。
偏微分方程去噪已公认为具有显著效果的图像去噪技术, 但其中存在一个重要的最优参数的选取问题, 包括扩散系数的选取和最优停止时间的选取, 参数选取的正确与否直接关系到去噪的效果和方程的稳定性。通过分析线性偏微分方程去噪模型的解析解, 获得了线性去噪模型的最优停止时间的准确取值。并从公式推导与工程应用相结合的角度考虑, 得到了非线性去噪模型中扩散系数与最优停止时间的确定方法。仿真计算结果表明所选择的参数确实是最优的。
子像元分解分类是遥感领域比较棘手的方法, 尽管目前有不少软件和算法可以进行这方面的处理, 但对其结果的应用还处在初级探索阶段。通过回顾目前用于解决像元分解问题的基本理论和方法, 介绍了当今用于子像元分解分类的3 种技术方法(即ILW IS3. 0子像元线性分解分类、Erdas8. 5子像元分解分类、eCognition3. 0 最近邻分解分类) 的基本原理、算法、参数设定和计算过程, 以NOAA 影像的第一、第二波段数据(卫星扫描时间是1998 年8 月11) 对江西鄱阳湖的洪水监测为例, 用上述3 种软件和方法进行了实际分解分类计算, 并在文中展示了3 种方法的最后分类结果。其次对3 种分类方法的基本原理、设定参数、适合应用和各自存在缺点进行了理论、应用上的分析对比, 还就子像元分解分类结果(每个像元含有子像元的百分比) 的应用(即子像元的空间分配问题) 提出了个人意见, 以期能为今后遥感同仁在以后的类似具体问题上提供一点参考价值。
不同类型的地物具有不同的反射光谱, 在多维光谱空间中构成不同的特征向量, 这便是遥感多光谱图像分析与识别的物理依据。传统方法中有基于单个像元波段亮度的、空间纹理的、变换空间的多光谱图像特征提取与分析方法, 但这些方法并没有直接描述地物的最本质特征—反射光谱曲线。从20 世纪80 年代开始, 当二进制编码的方法提出并在多光谱匹配识别中获得成功应用后,多光谱图像分析处理便可以在这种特征提取的基础上, 研究新的方法。提出一种基于多门限二进制编码的光谱形状描述方法, 这种方法的核心就是将多光谱的亮度范围细分成若干个灰度区间, 也称为多门限, 分别将各波段光谱亮度与多门限进行比较, 从而建立一列能够较详细描述光谱形状的二进制编码, 我们将这种新的特征描述方法应用于多光谱图像的分类、信息提取和变化检测。遥感图像处理实验的结果表明, 这种方法是有效的。
提出了一种基于RM S ( root mean square) 误差分析的自动端元提取算法。对图像每做一次线性解混合, 就得到一幅以均方根RMS误差表示的残余误差图像, 从中选出误差较大的像素作为新的端元开始下一次解混合, 通过多次迭代, 直到得到了要求数目的端元。该算法克服了以往端元提取方法监督特性的局限, 减少了对先验信息的依赖, 同时保留了图像中的异常。利用仿真和实验数据验证了该算法的有效性。
劈窗算法是目前由热红外遥感数据获取陆面温度的主要方法。在介绍劈窗算法的一般表现形式的基础上, 我们推导出适合于MOD IS 影像数据的劈窗算法。大气透过率和地表比辐射率是求解地表温度的两个关键参数。由于MOD IS 图像分辨率较低,MOD IS 像元主要由水面、植被和裸土3种地物类型构成, 故可依据这3 种地物的构成比例确定地表比辐射率。从遥感影像上反演大气的水汽含量, 再根据大气水汽含量与大气透过率的关系计算出大气透过率。最后将文中推导的劈窗算法用于江苏省地表温度的反演。反演出来的地表温度图显示出明显的地表温度空间差异、城市热岛效应和不同的地物类型。
地形图扫描数字化的前期工作需要解决两个重点问题, 即纠正和拼接。传统方法是利用图像处理软件逐个选取并输入控制点, 然后进行纠正。该方法是一种具有普遍适用性的图像纠正方法,但需要一个个地输入控制点坐标, 操作起来繁琐费时。在实验室环境下, 没有大型扫描仪, 纠正完成的地形图尚需要进行拼接。在分析扫描地形图变形特点的基础上, 提出了变形进行纠正的经验公式, 并用VC+ + 开发了一个针对地形图的纠正和拼接的专用软件。其最大的优点是图块纠正时不需要逐点输入控制点坐标, 拼接时方便快捷。最后分别用了绝对检验方法和相对检验方法对公里网格点和网格点内部坐标进行检验, 表明其误差不超过0. 3%。
遥感图像分类是将图像所有的像元按其性质分为若干个类的技术过程。常用的分类方法有监督分类和非监督分类。监督分类需要有足够的先验知识; 非监督算法是按照某种相似性准则对样本进行合并或分类, 所以并不需要有先验知识。但是传统的非监督分类算法存在着分类精度较低, 分类结果比较粗糙等缺点。例如K-means 算法、isodata 算法等。提出一种基于高斯分布和瑞利分布两种概率模型的K-means 算法, 从结果可以看出, 分类效果要明显优于传统的K-means 算法。
校园作为城市或地区的一个缩影, 信息的管理有自身的特点, 校园地理信息系统的出现解决了以往纯属性数据管理而无空间位置信息的不足, 成为校园信息管理的飞跃点。遥感影像数据具有其它格式数据无法比拟的特点, 是校园地理信息系统的主数据源, 同时也为遥感数据与GIS 数据的融合提出了问题。结合吉林大学校园地理信息系统( JLUCGIS) 的设计实践, 阐述了JLUCGIS 的总体结构模型, 解决了航空遥感影像与现存GIS 矢量图的融合问题, 并分析了两者之间的交互操作。最后给出了系统的实现情况和对未来简单的展望。
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