遥感技术与应用

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张汉奎,黄波,俞乐

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 747-752.

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基于支持向量机(SVM)的迭代特征删除(SVM-RFE)法用于高光谱数据波段选择时,常用的非线性核函数训练时间长,并且每删除一个波段均需要重新训练SVM,总体效率低。研究表明在SVM分类中非线性核函数并不一定优于线性核函数。对比分析了两种核函数SVM在SVM-RFE中对分类结果的影响,并设计了两种提高SVM-RFE效率的策略：比率加速法和固定加速法。通过对AVIRIS高光谱数据实验得出：①SVM的分类精度随着冗余波段的增加而略微下降,即从分类精度上考虑SVM也需要特征选择；②相对于非线性核SVM-RFE,线性SVM\|RFE选择出的最佳波段组合分类精度高1%~3%,训练时间极大减少；③两种效率优化策略均能提高特征选择效率,比率加速法在时间效率和分类精度上均优于固定加速法。

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基于改进的ESTARFM数据融合方法研究

黄永喜,李晓松,吴炳方,董泰锋

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 753-760.

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为解决高空间分辨率数据重访周期过长及云覆盖带来的数据短缺问题,以利用空间高分辨率数据进行地表动态变化监测,提出了一种基于ESTARFM(Enhanced Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model)的改进方法,通过消除BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)效应对融合数据的影响,及调整距离权的设置、窗口设置及转换系数的计算方法,提高融合精度和运算速度,以更好地实现高空间分辨率信息与高时间分辨率波谱信息的融合。研究结果表明:①在地表覆盖不变的区域,改进的ESTARFM与原方法得到的融合结果相比,前者取得了较高的融合精度,较后者在各波段都有不同程度的改进；②在地表覆盖变化的区域,改进的ESTARFM比原方法得到了更合理的地表变化融合结果,改进幅度较大,尤其是green、red波段。

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一种高分辨率影像上铁路中心线提取的方法

王华,韩祖杰,王志敏

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 761-765.

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从高分辨率影像中提取既有铁路中线,目前鲜有研究。铁路内部边缘丰富且具有良好的方向性,同时大量与线路近同向的铁轨阴影对中线提取造成干扰,使中线无法精确居中。提出一种两阶段的铁路中线提取方法,首先基于置信度方向直方图计算铁路中线的初始方向；然后根据轨间距与初始方向去除粗差点,以最小二乘法拟合铁路中线两侧最邻近铁轨线方程,通过近邻铁轨线方程内插实现铁路中线的精确定位。选取LiDAR影像中1 000 m双轨高铁进行实验,结果表明:采用该方法能够准确、快速地提取实验区中的铁路中线。

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机载高光谱数据冰川分类方法研究——以“中习一号”冰川为例

李光辉,王成,郑照军,习晓环,岳彩荣

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 766-772.

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冰川是自然界重要而且极具潜力的淡水资源,对区域生态平衡与稳定起着重要作用。本研究获取了2011年8月青藏高原“中习一号”冰川的机载高光谱数据。首先对该数据进行预处理,包括辐射定标、大气校正和几何校正；然后分别采用主成分分析(PCA)和最小噪音变换(MNF)两种方法进行高光谱数据降维处理。在此基础上,分别利用马氏距离法、最大似然法、最小距离法、波谱角法、二进制编码法和光谱信息散度6种图像分类方法进行冰川分类,并对分类结果进行比较,确定本研究区的最优数据降维方法和分类方法；最后将高光谱数据分类结果与环境小卫星多光谱数据分类结果进行了比较分析。研究结果表明:高光谱数据经PCA变换后的分类效果优于MNF变换后的分类结果；经PCA变换后的数据采用马氏距离法、最大似然法、最小距离法分类效果较好；MNF变换后采用波谱角法和光谱信息散度效果较好。

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一种顾及微小地形的遥感影像辐射地形校正模型

黄微

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 773-779.

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辐射地形校正是遥感影像解译的一个重要预处理步骤。利用高分辨率的DEM数据,提出了一种顾及微小地形的遥感影像辐射地形校正模型。该模型基于V型坡面光照模型,考虑了地表的非朗伯体反射的特性,模拟单个像素所包含的微小地形对像素辐射值的影响。利用多幅影像进行实验,结果表明:该模型明显优于传统校正模型。

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基于线性光谱混合分析的武汉市地表组分研究

李桢,谭永滨,李霖,于忠海,兰洪浩

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 780-784.

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随着城市的飞速发展,快速监测与分析城市地表组分已然成为当前重要的研究课题。卫星遥感数据是进行快速监测与信息提取的重要数据来源,同时与光谱混合分析技术相结合为研究城市地表组分提供直观有效的技术手段。以武汉市区为研究区域,利用线性光谱混合分析,根据武汉的实际地表特征,分别使用去除水体的传统三端元模型和包含水体的四端元模型对研究区的遥感影像进行混合像元分解,以期通过对比找出最适合于武汉地表组分的端元组合。最后,对分析结果进行精度评价及分析,结果表明:在武汉这种水域面积比重高的城市,采用水体、植被、低反射率地物与高反射率地物4种端元的线性光谱混合分析模型比传统三端元模型可得到较好的分解结果。

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一种考虑与主要水体距离关系的海岸带湿地遥感分类方法

丁一,张杰,马毅,江涛,王强,单春之

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 785-790.

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海岸带湿地类型多样\,分布复杂,遥感影像中“异物同谱”现象严重,仅仅依靠光谱信息进行地物分类,精度很难保证。针对这个问题,基于湿地在海岸带区域空间分布规律,提出两类距离层,岸线距离层和河流距离层,结合最大似然法和决策树法,发展了一种海岸带湿地遥感信息提取方法,并以江苏省射阳县为例开展了试验应用。研究发现该方法比仅利用光谱信息的最大似然监督分类方法在分类精度上有了较大提高。应用最大似然监督分类方法的总体分类精度为62.30%,总体Kappa系数为0.60,应用本文发展方法的总体分类精度提高到81.50%,总体 Kappa系数提高到0.79。

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基于Google Maps API V3的地理数据采集技术

杨立法

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 791-798.

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传统的遥感制图需要专业人员借助专业软件对大量分散的局部遥感影像进行复杂的处理,具有很大的局限性。基于Google全球高分辨率遥感影像、Google Maps API V3与KML语言提出一套简易的交互式网上地理数据采集与制图的方案。该方案基于B/S架构,利用Google Maps API侦听器获取地物轮廓特征点的经纬度坐标并按照自定义地理模型渐进地构造地物图形,利用Ajax技术实现前后台数据通信,利用Microsoft XMLDOM方法解决后台数据存储与操作,利用KML图层鼠标事件返回的属性及临时KML图层解决数据选择与操作的可视化。该方案用户界面友好,可用于快速制作大比例尺街区图。

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基于特征选择的土地整理地物识别规则的动态提取

吴健生,林倩,李卫锋,刘建政,彭建

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 799-806.

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高分辨率遥感影像是精确提取土地整理区地表信息的重要数据来源,提出了一种基于面向对象的规则动态提取方法,借鉴生物学中的遗传定理和人工免疫系统理论,使计算机依据样本信息和影像特征自动进行知识挖掘,提取分类规则以供用户修改与分类。最后结合模糊分类得到的分类结果显示:总体精度从传统方法的40%提高到基于遗传算法的86%与基于人工免疫算法的90%,Kappa系数也由传统方法的0.3提高到基于遗传算法的0.82与基于人工免疫算法的0.89。结果表明:该方法不仅提高了便捷性与通用性,改变了以往规则提取需要用户大量的试验和先验知识的局面,而且试验结果也表明对于分类精度有显著的提高,对于在土地整理工程中利用高分辨率遥感影像进行地物识别与监测有重要的意义。

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湖泊动态变化遥感研究综述

姜丽光,姚治君,刘兆飞,吴珊珊

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 807-814.

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湖泊的萎缩和扩张能真实地反映区域气候与环境的变化,对研究气候变化和可持续发展具有重要意义。遥感技术的快速发展为实时监测湖泊动态变化提供了技术支持。围绕数据源选择、图像信息提取、变化趋势和原因等方面,特别是在全球变暖背景下,基于多种遥感影像的湖泊动态变化研究,进行了较为系统的总结,并对研究方法进行了详细分析,最后对当前湖泊动态变化遥感研究发展趋势进行了展望。

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地物比辐射率数据分析

徐静,王新生,高守杰,魏新彩,谢凯

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 815-823.

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地表比辐射率是遥感反演地表真实温度研究中不可缺少的参数,也是最重要的参数之一。比辐射率是一个与多环境要素相关的变量,其测定和遥感反演都具有一定的难度。收集不同文献中不同地物或地类的比辐射率,分析地物或地类比辐射率数据来源,以基于IGBP、USGS土地覆盖分类系统比辐射率数据集为重点进行分析,得出以下结论:①比辐射率光谱数据库中关于环境要素和被测地物自身状况记录存在不足；②地物比辐射率与各要素间的定量关系有待深入研究；③不同地物或地类比辐射率需要界定；④缺乏在我国区域内对遥感反演比辐射率数据进行地面验证的工作。

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基于光能利用效率和多时相遥感的春玉米估产模型

苏涛,冯绍元,徐英

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 824-830.

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以内蒙古河套地区解放闸灌域为研究区域,应用光能利用效率和多时相遥感数据,构建遥感估产模型,讨论了玉米各生育期干物质积累量的差异性,并利用地面实测产量数据与遥感估产模型数据进行对比分析。结果表明:玉米拔节期的干物质积累量最大,占总量的40%;根据玉米各生长期干物质积累量的差异,能够获得玉米产量的主要生态障碍因素和提高产量的方法;地面实测产量数据与对应遥感估产模型数据具有较好的相关性,相关系数达到0.853,并通过了0.01信度检验。因此,基于光能利用效率和多时相遥感构建估产模型用于春玉米估产是可行、有效的。

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时空尺度对利用MODIS地表温度估算空气温度的影响研究

刘晨晨,曹广真,张明伟,牛新赞,许文波,范锦龙

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 831-835.

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重点研究不同时间空间尺度对MODIS 地表温度(MODIS LST)与地面气温相关关系的影响,以寻找最优时间空间尺度来提高MODIS估算地面气温的精度。选用宁夏自治区2000~2010年MODIS地表温度产品MOD11A1和 MYD11A1以及宁夏10个气象站点常规气温数据,研究了不同时间和1×1,3×3,5×5,7×7,9×9窗口对MODIS LST与站点气温线性相关关系的影响。研究表明:增大空间尺度可显著增加窗口有效数据量,但MODIS地表温度与地面气温的相关性反而降低；MODIS地表温度与气象站点实测平均气温、最高气温相关性受时间影响不大,而当日MODIS LST与气象站次日最低气温相关性明显高于当日。

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模型参数全局敏感性分析的EFAST方法

何维,杨华

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 836-843.

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分析遥感物理模型参数的敏感性是反演的前提。EFAST全局敏感性分析方法不仅可以分析单个参数的敏感性,还考虑了参数间的耦合影响,适用于分析高维非线性模型的参数敏感性。以SAIL模型为例,应用EFAST方法和2001年顺义冬小麦野外实测数据,对参数在整个生长季范围及不同生长阶段的敏感性进行了分析,并与USM分析方法进行比较。结果表明:EFAST和USM方法在分析SAIL模型的参数敏感性时都具有可行性,但是EFAST方法由于考虑了模型参数间的耦合影响,分析结果具有全局性,相对USM方法更客观全面。

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风云二号气象卫星红外通道交叉辐射定标光谱匹配

张勇,戎志国,闵敏,张玉香

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 844-849.

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着重介绍了宽通道红外遥感器对应通道间的交叉辐射定标光谱匹配方法,并以FY-2C IR1,IR2与Terra/Aqua MODIS 31,32通道为切入点,进行通道间的光谱匹配计算,获取了两通道的光谱匹配因子,为实现这两种传感器红外分裂窗通道的交叉定标奠定了基础。该方法可以很好地应用于各种类型卫星红外遥感器的对应通道间交叉定标光谱匹配,为实现不同类红外遥感数据的辐射归一化提供了重要的方法借鉴,为建立一致的全球红外遥感观测数据库奠定了基础。

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天宫一号高光谱成像仪在轨辐射定标与验证

李振旺,刘良云,张浩,张九星,李绪志

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 850-857.

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利用2012年2月3日和3月6日在北京市组织的星地同步观测实验,开展了天宫一号(TG-1)高光谱成像仪各通道在轨辐射定标与检验研究。首先,利用3月6日地面定标场的定标实验数据,采用MODTRAN辐射传输模型,根据反射率基法获取天宫一号高光谱成像仪各通道辐射定标修正系数,修正后的辐射定标参数与实验室和星上参数存在一定程度的差异,可见近红外和短波红外各通道相对差异均超过了10%。然后,利用2月3日的星地同步观测数据,对辐射定标结果进行验证。结果表明:定标后的图像精度大大提高,并且定标结果与验证数据具有很好的一致性。在绝大多数通道,两者的相对误差小于10%,相对误差较大的通道主要分布在臭氧、水汽等气体吸收波段。因此,天宫一号在轨定标的星地实验校正了高光谱成像仪的辐射定标系数,提高了改进辐射校正产品的定量化精度。

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近地表瞬时气温空间分布模拟方法比较研究

王笑,祝善友,张桂欣

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 858-865.

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近地表瞬时气温是描述地表与大气能量交换与水分循环的关键变量,是许多模型的输入参数之一。在常规气象观测站点稀少或没有常规气象观测站点的情况下,如何对近地表气温进行空间分布模拟,在理论方法与业务实践上都具有重要研究意义。以江苏省为研究区,比较了普通克里金插值、多元线性回归分析和温度—植被指数方法用于瞬时气温空间分布模拟的精度,分析了这些方法的误差分布特征和变化规律,并在此基础上探讨了这3类气温空间分布模拟方法的适用性。结果表明:多元线性回归分析方法的误差最小,平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为0.42和0.51℃,其结果与普通克里金插值方法接近,温度—植被指数方法反演的精度相对较低,MAE和RMSE分别为2.49和3.32 ℃;这3类方法在不同的数据来源和下垫面状况下具有不同的适用性。

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Dijkstra算法优化及在GIS系统中求最佳路径的应用

苏宝莉,李宁

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 866-870.

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有毒、有害物质泄漏是石化企业重大事故,事故一旦发生,如果得不到及时、准确的消防救援,将会严重威胁企业和人民群众的安全。对石化企业有毒、有害物质泄漏后的消防救援最佳路径进行研究,从算法结构和存储结构两个方面对经典Dijkstra算法进行优化,并将优化后的算法应用至GIS系统求最佳路径的问题上。结果表明:在GIS系统中应用该优化后的算法更便于救援人员快速、准确地到达事故发生现场,实施应急消防救援。

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L波段SAR与中国东北森林蓄积量的相关性分析

梁志锋,凌飞龙,汪小钦

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 871-878.

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合成孔径雷达(SAR)对森林冠层具有一定的穿透能力,可以获取与蓄积量最相关的部分(枝和干)的信息,被广泛应用于森林蓄积量估测。利用黑龙江省逊克县2003年的林业小班数据和2007年5个时相的ALOS PALSAR数据,通过分析散点图研究了季节和极化方式等对SAR数据与蓄积量关系的影响,并基于森林的雷达散射模型——水云模型进行了解释。结果表明：HV极化后向散射系数与蓄积量相关性优于HH极化,夏季干燥条件下后向散射系数与蓄积量相关性高于冬季。冬季46 d间隔的干涉相干性与蓄积量呈明显的负相关,相关系数高于夏季的相干性甚至后向散射系数。根据研究结果,冬季干涉相干性数据是基于L波段SAR蓄积量估测的最佳选择。

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云南江城大团包铜矿及外围高植被区遥感找矿预测

赵小星,钱建平,覃顺桥,黄克宸,韩帅

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 879-889.

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应用ENVI4.6软件,对云南江城大团包铜矿及外围ETM+遥感数据,通过彩色合成、直方图拉伸进行信息增强处理,运用主成分分析和监督分类法,提取了高植被覆盖区遥感影像上铜、铅等植物地球化学异常信息。利用卷积滤波和形态学分析方法进行线性构造解译,利用计盒维数法求得研究区的线性构造分维值,得出本区线性构造具有良好的统计自相似性和分形特征。比较线性构造分维等值线图和植物地球化学异常图可知,线性构造集中区与植被异常区基本吻合,区内已知80%以上的矿点分布于植被异常和线性构造集中区。综合分析地层岩性、构造、矿点、线性构造分维等值线特征和遥感植被异常特征等信息,圈出了9个三级找矿靶区。

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居延绿洲古遗址的遥感识别与分析

胡宁科,李新

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 890-897.

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历史时期各种人类活动的考古遗迹对于重建过去的人类活动变化和理解区域环境演变有重要作用。黑河流域下游的古居延绿洲在过去不同的历史阶段曾有过多次繁荣的农业屯垦活动,反映过去人类活动的大量古遗迹残留在无数的沙包和沙丘中。综合高分辨率遥感影像和野外实地的现场调查数据,依据古遗址表现在遥感资料上的各种影像特征,辨识和解译出了古绿洲上以往传统野外考古调查中难以发现的部分历史时期未知小型古遗址。通过遥感新发现的未知古遗址主要分布于古绿洲南部的绿城和BJ2008城遗址附近,弥补了研究区过去野外考古调查中部分空白区域缺失的考古遗址信息。

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1996~2010年中国对流层NO2时空变化的遥感监测

徐永明,王丹丹,吴自越

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 898-903.

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基于GOME和SCIAMACHY的对流层NO2卫星遥感数据,分析了1996~2010年中国对流层NO2柱浓度的时空变化特征。首先采用余弦函数拟合模型对NO2遥感数据中的无效值进行了修正,然后分析了NO2的空间分布与年际变化趋势。研究表明:中国对流层NO2的空间差异明显,西部地区15 a平均对流层NO2柱浓度大多在0.5×1015 mol/cm2以下,而东部地区则大多在3.0×1015 mol/cm2以上。华北平原、长江三角洲、珠江三角洲和辽东半岛这4个经济发达地区的对流层NO2浓度特别突出,均高于15×1015 mol/cm2。1996~2010年中国区域对流层NO2柱浓度呈现明显的上升趋势,由1996年的1.48×1015 mol/cm2升高至2010年的 3.52×1015 mol/cm2。中国对流层NO2浓度年变化率分布特征与NO2浓度分布特征相似,均体现出东部高西部低的特点。西部地区对流层NO2浓度呈现出下降趋势,年变化率多在-0.05×1015 mol/cm2/yr以内。而东部地区对流层NO2浓度基本呈现增长趋势,年增长率一般高于0.15×1015 mol/cm2/yr,其中华北平原、长江三角洲、珠江三角洲和辽东半岛这4个NO2高值区的年增长率最为突出(高于0.8×1015 mol/cm2/yr)。

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BJ-1卫星与HJ-1A/B卫星NDVI产品比较研究

刘雄飞,王世新,周艺,阎福礼,王峰,王福涛

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 904-909.

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NDVI对植被覆盖、土地利用和土地覆盖等具有很好的指示效果,是一种重要的遥感数据产品。首先计算了BJ-1卫星不同积分时间数据和HJ-1B数据在不同处理程度的NDVI,然后通过相关性分析和残差分析方法衡量了NDVI之间的差距。研究表明:总体上BJ-1卫星NDVI和HJ-1B卫星NDVI有很高的相关性。进一步研究发现选择BJ-1卫星中积分时间数据以及经过辐射校正处理可以更好地提高两者的相关性;影像与地物数据的有效动态范围是影响其NDVI精度的主要因素。

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基于MODIS NDVI时间序列的土地覆盖分层分类方法研究

王志慧,李世明,刘良云,时爽

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 910-919.

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以时间分辨率为16 d、空间分辨率为250 m的MODIS NDVI时间序列数据为主要数据源,利用两种滤波方法对NDVI时间序列进行滤波处理,并基于J-M距离比较了两种方法的类别可分性,同时结合短波红外光谱反射率数据、DEM数据,采用分层分类的方法,对中国东北3省进行了土地覆盖制图研究。在分类过程中,遵循逐级分类、先利用单一特征波段后结合多种特征波段的原则,综合使用阈值法、支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)、C5.0决策树分类法对研究区内的土地覆盖类别进行逐层分类细化。根据已有的土地覆盖数据和高分辨率遥感影像对最终分类结果进行精度评价,总体分类精度为84.61%,Kappa系数为0.8262。

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基于GOES静止气象卫星和AMSR-E雪盖融合监测方法研究

杨俊涛,蒋玲梅,潘金梅,张立新

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 920-927.

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利用GOES(Geostationary Operational Environmental Satellite)静止气象卫星和AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer for the Earth Observing System)传感器监测美国东部地区雪盖信息,探讨静止气象卫星数据和被动微波数据雪盖融合监测的实际应用。使用多时相合成、决策树分类和时相稳定测试等生成GOES静止气象卫星雪盖产品,同时融合AMSR-E雪水当量产品进行雪盖联合监测。该方法同传统光学遥感雪盖监测相比,减小了云的影响并能够获取更多地表信息。雪盖融合结果与高精度IMS积雪制图系统雪盖产品相似度约为86%。使用站点雪深观测数据进行验证,平均判识精度约为90%。该方法对于我国目前在轨运行的FY-2(Fengyun-2)系列静止气象卫星雪盖监测具有一定的参考意义。

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海上溢油SAR卫星遥感监测系统研发

宋莎莎,赵宇鹏,苏腾飞,马佑军,安伟,孟俊敏,赵朝方

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 928-933.

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研发海上溢油SAR卫星遥感监测系统,探索建立中海油海上石油勘探开发作业海域业务化监测体系的可行性。研发的海上溢油SAR卫星遥感监测系统支持多种SAR数据处理,基于改进的凝聚层次聚类算法实现了SAR影像油膜自动识别与特征提取。系统具有溢油区域置信度分析、多源多时相分析、溢油事故源回溯与分析等溢油识别结果综合分析功能,其中溢油识别和综合分析结果可与电子海图叠加显示,并可以生成溢油信息专题图。该系统的研发为海上溢油早期预警与溢油应急措施的有效实施提供了技术支持与决策依据。

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基于遥感的江苏省滨海湿地景观植被覆盖度分级研究

谭清梅,刘红玉,张华兵,王聪,侯明行

遥感技术与应用. 2013, 28(5): 934-940.

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利用遥感技术和方法对盐城海滨湿地进行分类研究,并利用归一化植被指数NDVI和改进的像元二分模型,建立植被覆盖度估算模型,计算不同植被类型覆盖度(Fc)及其等级。进一步叠加植被覆盖率分级图与湿地遥感分类图,揭示两者关系。结果表明：海滨湿地植物群落带状分布明显,且植被与非植被带差异显著。各个植被带覆盖等级存在一定差异,芦苇主要分布在高植被覆盖区,其面积占芦苇总面积的67.45%,较高植被覆盖区面积占23.61%,低植被覆盖区面积占8.94%;碱蓬主要分布在较高植被覆盖区,其面积占碱蓬总面积的81.14%,高覆盖区面积占3.36%,低植被覆盖区面积占16.06%;米草集中在高植被覆盖区,其占米草总面积的83.47%,较高植被覆盖区占15.07%,低植被覆盖区占1.74%。其中高植被覆盖率分布区主要在各个植被带中间地带,而交错带区域植物覆盖率通常较低。

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2013年, 第28卷, 第5期　刊出日期：2013-10-20

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