合成孔径雷达干涉测量（InSAR）是一项广泛采用的雷达遥感测量技术,可以获取大区域、长时间、毫米级的地表形变监测,是SAR图像应用研究的热点。从InSAR技术监测地表形变时面临的问题出发,分析了近年来多基线DInSAR方法的新进展,论述了相干目标算法\,分布目标算法及SAR层析成像技术等在监测地表运动时的原理及技术应用,详细讨论了DInSAR地表形变监测由二维参数研究发展至三维、四维空间,由城区发展至广阔非城区地表监测的发展趋势。
热红外遥感反演地表温度已取得丰硕的成果,某些反演算法精度可达到1 K以内。然而在非晴空条件下,热红外遥感的应用受到很大限制,甚至无能为力。而被动微波遥感受大气干扰小,可穿透云层获取地表辐射信息,具有全天候、多极化及高时间分辨率等特点,在地表温度反演中具有独特的优越性。被动微波反演地表温度已经成为被动微波遥感技术应用研究的主要问题之一。系统阐述了微波热辐射机理、地表温度反演模型、反演算法及应用现状,分析了目前被动微波地表温度反演研究中存在的主要问题与技术难点,为后续相关研究提供参考。
针对吉林西部盐碱地特性(内地苏打盐类型),应用车载双频段被动微波遥感系统,对不同盐碱状态的4个裸盐碱区进行双极化多角度微波辐射无损探测。基于多角度双频率双极化的观测数据优势,选择逼近式迭代算法来反演其介电常数虚部,Dobson模型反演介电常数实部。在此基础上,应用双频差分法研究了该区域盐碱地介电特性与含水量、含盐量的关系。双频差分结果表明:实部双频差分与盐碱土含水量呈线性关系,相关系数为0.9996;虚部双频差分与含盐量呈线性关系,相关系数为0.9977。这为应用被动微波遥感定量反演盐碱地特性(含水量、含盐量)奠定了理论基础。
利用星载合成孔径雷达(SAR)图像进行海面船只尾迹检测的研究在海洋领域具有重要意义。SAR海洋图像中尾迹线性特征的检测和精确定位是个难点,研究了SAR图像中船只尾迹的检测方法,根据近年来SAR图像海面船只尾迹检测的发展,总结了尾迹类型及其成像机理,分析了影响尾迹检测的因素和目前国内外的尾迹检测算法,通过对这些方法的对比分析得出它们的优缺点,并对今后的研究方向进行了展望。
传统端元提取算法一般需要人工指定端元数目,易导致多选或漏选端元。利用数据场自然拓扑聚类、可视化的特性,提出了基于数据场的端元提取方法。首先对图像进行分区处理,然后应用数据场思想计算各区域数据点的势能,并分别选择一定数量的特征点,将所有特征点集合成特征图像,再计算特征图像的数据场；最后根据数据场形成的拓扑聚类结构,可视化地提取端元,获得最佳端元的数目和位置。利用Cuprite矿区的AVIRIS数据进行端元提取实验,结果表明:该方法是合理有效的,能够应用于高光谱图像的端元提取中。
光谱保持和高分辨率保留是图像融合的重要问题,提出了一种区域分割和小波变换相结合的多尺度遥感图像融合方法。首先对经过配准的待融合图像进行小波变换,然后对变换后的低频系数进行基于区域标准差的分割,将低频系数分为目标信息和背景信息,接着对目标信息采取基于绝对值的融合,对背景信息采用基于灰度误差的融合。对小波变换后的高频系数采用基于清晰度的融合规则,最后进行小波逆变换得到融合图像。将该方法和几种常用融合方法进行对比分析,结果表明:该方法在有效地保持多光谱影像光谱信息的同时,可以有效地提高融合影像的空间细节信息,有利于后续进行信息提取和图像分类。
在局部保留投影(LPP)特征提取算法的基础上,利用样本标签信息提出了一种有监督的局部保留投影算法(SPLPP),该算法的邻接图的权值不仅考虑了LPP算法中的相似性权值,而且加入了监督类的相关权值。SPLPP算法主要步骤是先用PCA去除高维超光谱遥感图像的冗余信息,再把监督机制引入到LPP中,实现图像的特征提取,将高维超光谱遥感图像投影到低维空间中,利于分类。应用SPLPP算法对高维的遥感原始超光谱图像进行特征提取后,利用支持向量机(SVM)和最近邻分类器(KNN)对降维后的遥感图像数据进行分类；并与PCA、LPP、LDA等特征提取算法进行了比较实验。实验表明:结合了LPP局部信息保留能力和全域标签信息的SPLPP算法,有更好的局部信息保留能力和类判别能力,使分类器分类精度更高,分类效果更好。
目前基于目视解释或光谱分类的养殖信息提取效率低,难以克服由于地物混杂带来的“椒盐”噪声现象且难以融合地学知识。针对养殖信息提取中存在的问题,首先在分析现有养殖信息提取方法和案例推理CBR(Case\|Based Reasoning)用于遥感图像处理的基础上,提出基于遥感案例推理的海岸带养殖信息提取的研究思路；其次,结合养殖区域的空间特征和属性特征,构建案例的表达模型以及CBR相似性推理模型；最后,对不属于案例构建区的粤西沙田镇进行养殖信息提取的CBR实验,精度达到84.56%。对比CBR方法和传统监督分类方法可知,CBR方法是实现海岸带养殖信息快速准确提取的一种有效手段。
基于生态地理分区从面积精度和位置精度两个方面定量探讨了5套全球土地利用/覆盖(LULC)数据产品在实际应用中的不确定性,为基于生态地理分区的相关研究选择合理数据集提供参考依据,同时为中国生产全球LULC产品提供有关信息。选择中国地区20个典型生态地理分区为研究对象,采用最小误差频率法,分析5套数据集对各个类型面积估计的不确定性大小及原因;采用混淆矩阵法,基于位置分析5套数据集在类型混分方面的不确定性大小,原因及空间分布规律。结果表明:在生态地理分区尺度,MODIS,Meris300以及Glc2000这3套数据集明显优于Umd和Usgs这两套数据集,并且随着生态地理分区自南向北\,自东向西的空间分布,这3套数据集的不确定性呈减小趋势。对所有生态地理分区而言,Meris300数据集整体估计的稳定性最高,但是估计精度不是最高,并且它对建设用地和水域的估计最有优势。MODIS数据集整体估计精度和稳定性次之,对耕地的估计最有优势。 Glc2000数据集更适用于土地利用/覆盖简单的生态地理分区。研究还发现地形和土地利用/覆盖的复杂程度是引起数据集不确定性的两个重要因素。
全极化微波辐射计是未来星载遥感海面风场的重要微波遥感仪器,可为短期天气预报、气候学和海洋学研究提供重要的有价值信息,利用软件平台对全极化辐射计进行计算机仿真对于系统设计和全极化定标技术仿真验证具有重要的意义。对X波段相关型全极化微波辐射计进行了计算机仿真,基于ADS软件平台建立了相关型全极化微波辐射计系统仿真模型,对仿真模型有效性进行了验证,并在仿真模型基础上对全极化定标技术进行了仿真验证。结果表明仿真模型准确有效,可为系统设计和全极化定标仿真验证提供参考。
红外辐射计在测量海表温度时,大气水汽含量是影响遥感反演精度的主要因素之一。利用1988年1月~2009年11月60°N~60°S的SST和水汽月平均资料及AVHRR准同步实测数据集PMDB,分析了海表温度及其卫星反演误差和海面水汽含量的相关关系。结果表明：海表温度和水汽含量的纬度带月均值具有明显的季节变化特征。纬度越高,遥感SST偏离实测SST越小;在中低纬海域,PFSST算法通常低估了海表温度,而高纬度海域则高估了海表温度;SST误差的气候态月均值在中高纬海域具有较好的季节分布特征,与水汽、SST的季节变化相关性较高。
随着载有各种新型传感器的卫星相继发射升空,不同传感器之间的相互比较成了一个研究热点。首先从传感器的轨道特征、光谱范围等方面对IRS-P6 LISS-3和Landsat-5 TM进行了机理方面的对比分析,选取3对同日过空的遥感影像,研究了IRS-P6 LISS-3和Landsat-5 TM遥感数据在可见光—近红外、短红外各对应光谱波段之间的关系,建立TM和LISS-3各波段之间的相互转换公式,与Chander等提出的转换公式进行对比分析。结果表明:实际TM和模拟TM多光谱数据之间具有较强的相关关系,决定系数R2均大于0.97；模拟TM与实际TM的水体指数(MNDWI)和归一化植被指数(NDVI)空间散点分布和实际LISS-3与实际TM的空间散点分布相比,具有更强的相关关系,其决定系数R2有一定提高,散点分布趋于对称。因此,所求的关系转换方程具有较高的精度和有效性,效果优于Chander等提出的转换公式。
在分析特征值分解结果,全部散射机制组合和极化特征谱性质的基础上,提出基于3个特征谱参数的假彩色合成方法,可以更加有效直观地反映地物散射特征,再对散射熵、散射角、反熵和4个极化特征谱参数进行特征选择分析,给出最佳的多维特征向量选择方案,从而实现传统遥感图像分类器如同ISODATA算法对极化SAR图像的分类。实验选择了一景Radarsat\|2标准全极化SAR数据,包含典型的城市、植被和水体三大类地物,实验结果表明:极化特征谱假彩色合成充分反映了各地物散射特征,特征谱和散射角组成了最佳特征向量,非监督分类结果表明:该方法克服了城市与植被在H\|Alpha平面上分布界限模糊的问题,分类精度高于H\|Alpha平面非监督分类,与Wishart-H-Alpha-A分类方法相当。
合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)技术是一种主动的对地观测技术,已在国内外减灾领域得到了广泛的应用。环境减灾HJ-1C SAR卫星是我国第一颗民用SAR卫星,也是我国第一颗用于减灾救灾领域的SAR卫星,已于2012年11月19日发射成功。在HJ\|1C SAR卫星发射前,从SAR技术特点出发,分别分析了单极化、多极化、干涉、极化干涉SAR数据在灾害预警监测评估领域的应用现状及潜力。对于推动利用SAR技术进行灾害监测预警业务体系向更深层面发展,推动高级空间技术在减灾领域的应用,以及推动我国在灾害监测预警领域的SAR卫星星座的建设具有重要意义。
海洋二号卫星(HY-2)是中国第一颗海洋动力环境监测卫星,如何有效地利用海洋二号卫星扫描辐射计数据监测海冰成为亟待解决的问题。根据海冰与海水辐射特征,提出一种基于多频段双极化反演海冰密集度方法,该方法利用简化的辐射传输模型和地物参考点模拟亮温并逼近观测亮温。该方法与NASA Team 2和ABA算法具有很好的可比性。应用该方法,可以有效利用HY-2卫星反演海冰密集度,监测海冰边缘与面积变化。
SEBS模型为研究高原非均匀地表区域蒸散量估算提供了一种新的方法,为高原气象台站稀少地区蒸散量变化研究提供一定的参考依据。应用SEBS模型,利用MODIS遥感数据反演所需的地表物理参数(如反照率、比辐射率、地表温度和植被覆盖度等),再结合气象站地面观测数据,包括温度、相对湿度、风速、气压等,对藏北那曲地表能量通量和蒸散量进行估算;最后分析了蒸散量与气象因子、NDVI之间的关系。结果表明:2010年藏北那曲蒸散量呈春夏季高,秋冬季低的变化趋势,蒸散量较大区域为研究区南部、东北部和区域内的水体;中部和西北部地区蒸散量较小。气温和地表温度对蒸散量的影响较明显,随着气温和地表温度的升高蒸散量不断增大,NDVI对蒸散量也有一定的影响。所以,SEBS模型在估算高原地区蒸散量方面具有一定的精度,可以满足区域日蒸散发估算的需要。
受卫星回访周期及云的影响,大范围研究区同一时期的Landsat卫星数据很难获取,因而国内外学者提出了遥感影像时空融合技术。以石河子为实验区,利用STARFM(Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model)模型融合生成了高时空分辨率TM影像,对不同作物类型真实反射率与融合影像反射率作相关性分析,分析了遥感数据时空融合技术在新疆农作物监测中的适用性。结果表明:利用STARFM模型模拟得到的融合影像与真实影像间的相关性较高,但当地物类型发生变化时,融合影像与真实影像间将存在明显的差异。地物类型变化作物融合影像反射率与真实影像反射率间的相关性较小。
以1979年以来多期陆地卫星Landsat MSS/TM遥感数据为基础,利用煤矿遥感影像各波段反射率远低于其他地物的典型光谱特征,提取了乌海市煤矿开采区时空分布数据集,并结合SPOT-VEGETATION NDVI数据,对乌海市煤矿开采区的变化过程以及生态环境影响进行了动态监测。结果表明:30 a来乌海市煤矿开采区扩张明显,煤矿开采区面积由1979年的2.69 km2增加到2010年的109.34 km2,净增加106.65 km2。煤矿开采过程中侵占了大量耕地、林地和草地,导致1998~2001年乌海市整体生态环境急剧恶化,全市年最大NDVI由1998年的0.2043下降到2001年的0.1231,2000年以后,乌海市煤矿开采区面积虽然仍呈增长趋势,但全市植被覆盖状况有所好转,尤其是2005~2010年植被覆盖状况明显好转,全市年最大NDVI由2005年的0.1417上升到2010年的0.2028。
筏式养殖裙带菜监测是大连地区遥感监测的重要应用之一,寻求一种快速准确的识别方法从而及时掌握裙带菜养殖的分布范围、面积、数量等基础信息,对地方政府调控产业发展起到关键作用。引入数据挖掘技术,利用Landsat TM数据源,开展基于关联规则的裙带菜筏式养殖信息提取方法研究,并在大连金石滩附近海域进行实验论证。应用数据挖掘关联规则分析方法,找出筏式养殖区和海水分类的知识规则,并通过该规则构建分类树提取养殖信息,最后结合筏式养殖形态特征对得到的分类结果进行噪声去除后,得到最终的分类结果。结果表明:该方法的总体识别准确度可达80%,与最大似然分类结果相比识别准确度提高11.64%,该方法能够满足监测基本需求,具备一定的可行性。
鄱阳湖水位变幅巨大,近年来旱涝灾害严重,对其进行实时监测具有重要意义。MODIS遥感数据时间分辨率很高,在水体动态监测中具有明显优势。水体提取方法多种多样,在比较不同水体提取方法的基础上,最终选用改进的归一化水体指数(MNDWI)的方法进行鄱阳湖水体提取;利用2000~2010年40期MODIS数据分析了鄱阳湖这10 a的水面面积年际演变特征及季节性变化特征,同时结合同时期的水位数据,建立了鄱阳湖面积—水位关系的模型。与地形图量测结果的对比表明,遥感解译的鄱阳湖水体面积—水位关系与根据地形图分析建立的面积—水位关系具有较好的一致性。
采用高光谱仪ASD FieldSpec Pro FR,连续观测了健康和发病马尾松针叶的时序高光谱,分析了松材线虫病害光谱的时序特征、敏感时期和敏感特征。结果表明:与健康马尾松相比,病害马尾松时序光谱差异较大;病害首先造成红边区域内光谱反射率减低,然后再出现红边蓝移的2阶段光谱变化规律;感染松材线虫的马尾松9月初已经出现了病态植被典型的光谱特征;近红外平台内最大的一阶微分值、红边内一阶微分的总和(SDr)与蓝边内一阶微分的总和(SDb)的比值等是指示病害发生的显著性高光谱特征。
基于2000年3月~2011年2月中分辨率光谱成像仪(MODIS)3级(Level3)日平均气溶胶光学厚度(AOD)数据分析了全球AOD变化趋势。近10 a来AOD减小的区域主要在欧洲和北美地区,增大的区域主要集中在东南亚、南美南部阿根廷和智利以及非洲东侧塞舌尔群岛附近。西欧和美国AOD夏季减小趋势最明显。亚马逊AOD减小的峰值出现在秋季。南美南部AOD主要在5~9月呈现增大趋势。东亚地区AOD在冬季增大的趋势最明显,增大值最高可达每年0.0036。除了7~9月印度其他月份的AOD都呈现增大趋势,增大的峰值出现在冬季。非洲地区AOD值在冬季和春季有所减小,而夏、秋两季则是增大的。
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