将机载CASI和SASI高光谱数据整合,既可以获取可见光—近红外—短波红外区间连续的窄波段地物光谱,又能得到很高的空间分辨率,为高覆盖度的森林树种识别又增加了一种新方法。但是由于两种传感器的光谱响应不同,接收到的辐射值差异较大,如何将两种数据有效整合目前仍是一个难题。CASI和SASI覆盖谱段不同,受大气影响程度也不同,根据植被反射和吸收光谱特性,首先用基于统计模型的经验线性法和基于辐射传输的MODTRAN模型分别对CASI和SASI大气校正,复原地物光谱真实的反射率。然后去除反射率光谱包络线,用Savitzky\|Golay滤波函数对归一化后的光谱曲线进行平滑,以去除噪声及异常点,实现CASI和SASI数据（CASI+SASI）的整合。与实测光谱曲线对比发现,整合后的CASI+SASI光谱曲线与实测光谱曲线匹配度较高,并且比单一传感器的光谱信息更丰富,有利于不同树种的区分识别。最后应用光谱微分及曲线匹配技术,选取SVM分类器实现了研究区的树种填图,总体精度达到86.21%,Kappa系数为0.8297,该方法有效可行,为后续的相关研究提供了参考。
群测群防技术是我国地质灾害防治的主要方法。针对目前地质灾害群测群防体系的低效问题，提出利用网络技术、通信技术和WebGIS技术建立基于WebGIS的兰州市地质灾害群测群防信息化系统。群测群防信息化系统是对地质灾害进行科学预测预警、减少灾害影响的一种重要平台。本系统由数据上传、灾情分析预测、信息发布和灾情浏览等功能组成，采用应用层、业务层和数据层三层分布式体系为系统框架，系统模型库中包括地质灾害空间预报模型和地质灾害时间预报模型，采用关系型数据库SQL Server2005为后台数据库，通过.NET开发平台完成系统的开发。系统运行结果表明，该系统运行稳定，能有效地为地质灾害群测群防体系中的各级用户服务并提供技术支持，具有广泛的应用前景。
以藏北地区2007~2009年MODIS 16 d合成的NDVI时间序列为例,介绍了基于TIMESAT 2.3软件的3种主要拟合算法——非对称高斯函数(AG)拟合、双Logistic曲线(D-L)拟合和Savitzky-Golay(S-G)滤波法的基本原理和实现流程；重点从拟合重建NDVI时间序列对原始NDVI值上包络线的拟合效果及保持原始高质量NDVI点值真实值的程度两个方面,分析比较3种算法的特点。结果表明：① 3种拟合算法均能不同程度提高整个区域的NDVI平均值,AG与D-L拟合法处理后的NDVI时间序列与原始NDVI曲线的整体特征较S\|G滤波方法更加吻合；② AG与D\|L拟合重建的NDVI时间曲线在生长季峰期高于上包络线,S-|G滤波法处理结果低于上包络线,3种方法中AG拟合结果与上包络线最为接近；③ 在保持原始高质量NDVI值真实性方面,AG与D\|L拟合法处理结果相似,除生长季曲线的峰期外,均优于Savitzky-Golay滤波法。该研究结论为基于NDVI时间序列进行陆地系统生态环境各方面研究中数据去噪预处理的方法选择提供参考。
利用2007年10月5日覆盖合肥市的TM影像反演了NDVI和LST,并结合GIS技术和城市形态分维理论,分析了合肥市热环境布局以及不同热环境等级与各土地利用类型的关系。结果表明:合肥市地表温度具有东南高、西北低的热岛效应存在,热岛效应的中心并未出现在城市中心区域。LST与NDVI呈明显负相关关系(相关系数为-0.734),NDVI值每升高0.1,LST约降低0.93℃。城建面积加权环境效应贡献指数(WHI)为1.14,对热环境的作用(正向)程度最高；耕地的WHI为-0.51,对热环境的作用(负向)程度最高,且耕地在合肥市各热环境等级中都发挥了独特的作用。
南方丘陵地区水稻种植具有分散、地块小、形状多样等特点,利用中低分辨率遥感数据提取水稻种植面积,难以满足精度要求。以SPOT5遥感影像为数据源,应用面向对象的分类方法提取了广西玉林市辖区晚稻种植面积。针对试验区不同稻作区的种植特点,选择其适合的尺度及参数进行多尺度影像分割,建立影像对象的层次结构,计算对象的光谱、几何及拓扑关系等特征,形成分类规则对不同稻作区进行信息提取。采用野外实地调查数据对分类结果进行类别和面积一致性检验,总体精度96.31%,Kappa系数0.9226,面积一致性精度99.92%。
DMSP/OLS夜间灯光数据已被广泛应用于城市建成区的提取。目前主要存在4类提取方法:经验阈值法、突变检测法、统计数据法和较高分辨率影像数据空间比较法。以上海为例,在2000年、2003年、2006年夜间灯光数据的基础上,利用4种方法完成了城市建成区的提取。通过对不同年份数据提取结果的比较,证明了相同的灰度分割阈值对不同年份的夜间灯光数据中不存在通用性；在对2003年夜间灯光数据的提取中,4类方法所得结果精确度从高到低依次为统计数据法、突变检测法、经验阈值法和较高分辨率影像数据空间比较法,相对误差分别为1.3%、2.1%、5.1%和11.2%,在对4种方法的便捷性和可实现性进行分析与评价后,使用突变检测法完成了上海市2000~2006年城市建成区的提取。
土壤质地类型是陆面过程模型、水文模型和大气模型的重要输入参数。在黑河流域中游地区选取一研究区,利用200个实测土壤剖面样点资料及13类环境因子组合,分别根据基于支持向量机、决策树和模糊逻辑的理论方法进行土壤质地预测制图。结果表明：支持向量机方法对训练点和验证点的测试精度都偏低,分别为90%和55%；基于决策树方法对训练点的验证精度最高,达到98%,但其对验证点的预测准确率为57%；基于模糊逻辑方法的综合评价精度最好,对验证点的预测精度达到64%,对训练样点的验证精度为74%。从制图结构来说,支持向量机方法弱化了类型环境因子的预测性能,减小了连续环境因子分布的空间差异性,生成的土壤质地图结构相对简单,精度偏低；基于决策树方法对未知环境因子组合预测具有不确定性,生成土壤图斑块相对破碎；模糊逻辑方法可弥补决策树方法的一些不足,生成的土壤质地图既较好地保留了斑块结构的完整性,也较好描述了土壤类型与典型环境因子之间的相关性。因此针对研究区数据特点,采用基于决策树和模糊逻辑相结合的土壤制图方法更有优势。
秋季是华北平原大雾多发季节,近年来大雾成为主要的灾害性天气之一,实时监测信息对于人们安排生产生活十分有利。使用主成分分析方法对2006年11月19日11∶00和20日05∶00华北平原出现大雾天气两个时次的静止卫星MTSAT\|1R资料进行了处理分析,结果表明该方法可以突出雾区与其他区域的差异,检测到大雾的存在。在此基础上,对2006年11月和2007年10月出现在华北平原的两次大雾天气过程进行大雾信息提取,并对大雾检测阈值进行了敏感性分析,选取合适的检测阈值。利用基于主成分分析的改进遥感方法对2008年10月16日~11月30日的MTSAT\|1R资料进行了大雾检测批量处理,并将大雾探测结果与地面常规观测资料进行了对比验证。结果表明改进方法可以探测到雾区的影响范围,检测阈值通用性好,探测大雾的准确率较高。两种方法均可昼夜连续监测大雾的生成、发展和消散,显示了这两种方法在大雾实时监测方面较传统地面观测资料具有时间分辨率高、客观和准确等优点。
在林业应用中,机载激光雷达技术较被动式遥感技术有着独特优势。以从机载激光雷达数据中分离单株木,提取单株木树高和树冠大小信息为目的,融合有标记约束的分水岭分割和流域跟踪分割两种图像分割方法,提出一种新的单株木识别思路。以美国某地区实地采集激光雷达数据为例验证本文提出方法,实验结果表明该方法通过增加边缘检测范围的约束条件,能够有效避免过分割现象,并通过使用约束条件,减少在其检测范围内的目标数量,从而避免不必要的检测干扰,较传统方法能快速准确地识别单株木。
冰川能够敏感地反映区域环境变化,是研究全球变化的重要因素之一。昆仑山地区冰川集中,是研究冰川动态变化的理想区域。根据郭扎错北面1991~2009年Landsat TM与ETM+遥感影像,研究了该地区冰川近20 a来的变化情况。结果发现,该地区冰川变化显著,并得出以下结论：① 郭扎错北面冰川面积在1991~2009年间具有先增加后减少的波动规律；② 该区域内存在东部冰川比西部变化量大和变化率快的差异性；③ 该地区中峰冰川在2001~2004年间面积大幅增加,可能与2001年11月14日发生在昆仑山口以西的8.1级强烈地震有关；④ 该研究区内冰川面积变化主要受年均温度和年累积降水量的综合影响。
空间分辨率15 m的ASTER数据与30 m的TM数据都可用于土地利用一级类别分类,针对哪种数据及分类方法更实用的问题,计算了一级类别类内光谱距离分布,分析类别聚类性能,分别采用基于统计的最大似然法和基于规则的区域多中心法进行分类比较,实验表明：① 多数土地一级类别宜采用TM数据,其分类精度较ASTER数据高约4%；② TM数据一级类别有较好的聚类性能,对于聚类性能较差的类别宜采用基于规则的分类方法。
为防止溢油污染扩散蔓延,以渤海湾为研究对象,根据海洋环境动力学建立动态溢油模型并生成DLL。在Visual Studio.net语言环境下基于ArcEngine控件进行组件式GIS开发并嵌入DLL,开发出GIS溢油预测系统。输入溢油事故相关参数,DLL就自行运算生成SHP格式溢油轨迹文件,系统可将其转成KML格式文件,然后自行启动Google Earth并加载KML,通过Google Earth来显示溢油轨迹,为溢油应急治理提供辅助决策。结果表明整合GIS和Google Earth开发可以提高效率、节省费用,能较准确地对海上溢油轨迹进行预测,有进一步推广的潜力。
通过对玉米叶片光谱数据进行6种变换,分析了变换后的光谱值与叶片氮素含量的相关关系,探讨了550 nm和680 nm两波段处不同形式光谱变量对氮素含量反演的精度。结果表明,微分处理(D(R)、D(log(R))和D(N(R)))显著改变了氮素含量与光谱值的相关性,归一化(N(R))次之,对数处理几乎无变化(R与log(R),N(R)与log(N(R)))。不同的变换形式之间,与氮素含量相关性高的,所建立的回归模型的决定系数较高,模型的精度也较高。在波段550 nm和680 nm波段处,光谱数据的归一化对数处理(log(N(R)))能显著提高回归模型对氮素含量的反演精度。
多源遥感数据分析应用前需要评价影像几何校正或配准的质量以确保满足应用的需求。传统的均方根误差（RMSE）位置精度评价方法固然简单,然而无法描述校正后控制点（GCP）残差的分布特性,因而具有一定局限性。采用交叉验证法并从GCP残差角度出发,分别引入了Morans I空间自相关系数和标准偏差椭圆用于评价GCP残差的随机性和方向性。模拟实验结果表明,Morans I和标准偏差椭圆可用于定量衡量GCP残差的空间随机性和分布方向性,从而更深入地分析几何校正的效果,指导选择恰当的校正模型,提高影像校正的精度。
图像分割是面向对象图像分析的基础。目前常规的图像分割算法普遍基于光谱同质性假设,但是这种假设对于提取干旱地区盐田这种具有析出结晶盐与卤水两种高反差地物共存的空间对象而言显得不足为用。针对面向对象图像分析中只采用光谱和形状异质进行图像分割的不足,以吉兰泰盐田及周边地区2008年11月SPOT 5影像为例,首先采用窗口傅立叶变换功率谱方法提取影像纹理特征,然后进行基于纹理、光谱的多尺度分割,进而对分割后图像进行多层次分类来提取盐田信息。实验结果表明,该方法对盐田地区的信息提取有较好的效果。
图像的清晰度是衡量数字图像质量优劣的重要指标。基于面向无参考图像质量评价,重点介绍了目前较为常用的、具有代表性的几种清晰度评价算法,并从算法的单峰性、无偏性、灵敏性,与图像尺度、内容的无关性,以及与主观感知的一致性3个方面的性能进行了对比和分析,以求准确客观地评价各清晰度算法,达到在实际应用中合理、有效地评价图像清晰度的目的。
综合分析了国际上卫星遥感观测大气二氧化碳（CO2）含量的主要技术与方法,讨论了现有星载大气CO2探测器（传感器）的主要理论基础、反演方法,归纳了仪器的主要性能指标、观测方式和观测目标,分析了影响CO2遥感精度的主要因素。具体研究下列3类星载CO2探测器：① 技术相对成熟的、观测要素既包含CO2也包含其他微量气体的综合性星载被动探测仪器,例如大气红外垂直探测仪(AIRS)、大气制图扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)、超高光谱红外大气探测干涉仪(IASI)；② 针对大气中CO2混合比或者对流层下层CO2含量进行专门观测的星载被动探测器：极轨碳观测卫星(Orbiting Carbon Observatory,OCO)和温室气体观测卫星(Greenhouse gas Observing Satellite,GOSAT)搭载的被动红外探测器；③ ASCENDS和A\|SCOPE等国际卫星计划正在研制中的星载主动激光雷达探测器。 进一步介绍了我国在高光谱仪器研制方面具备的研究基础。最后初步分析了星载CO2探测结果的验证、资料同化方法和未来的发展趋势。
农作物是人类主要的粮食来源,微波遥感技术已被广泛应用于作物长势监测和作物生物量、含水量反演等研究领域,特别是微波遥感模型的发展更是提高了农田参数反演的精度。综述了农作物微波散射和辐射经验、半经验和理论模型的研究进展,对各模型的适用范围及优缺点进行了介绍,最后对农田微波遥感模型未来发展的难度和重点提出了一些见解。
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