中纬度干旱半干旱草原是我国的主要地表类型之一,正在面临着严重的荒漠化问题。选择浑善达克沙地东部为研究地区,利用Landsat TM和ETM+资料对该地区的植被覆盖情况进行分析。在所选的4个年度中,以1996年的NDVI值为最高(0.67),1998年略次之(0.65),1987年居中(0.47),而2001年为最低,仅0.33。水分是决定干旱半干旱地区植被生长状况的关键因子。无论是年降水还是7、8月降水,与9月的NDVI都基本上呈现了一种线性关系。气温对NDVI的影响不明显。反映地表与植物冠层表面温度的热红外亮温经常与区域内的NDVI分布基本呈反相关。少数地区,特别是一些本身植被状况较差、生态相对更为脆弱的地区,植被遭到破坏后,即使在保证降水增加的情况下也不能在短时间内恢复。比较1996和1998年,荒漠化面积增长呈现出明显的上升趋势。2001年是严重干旱年,区域平均NDVI极低,但却有7.5%的地区出现NDVI增加。这一逆向变化可能与中央和地方政府于2000年启动的一系列沙源治理项目和禁牧规定有直接关系。由此说明,除了降水这一关键自然因子之外,人类活动也对干旱半干旱草原生态的恶化或恢复起着非常重要的作用。
积雪范围、积雪深度和雪水当量等参数的遥感监测与反演对气候模式的建立以及积雪灾害的评估具有重要意义。被动微波遥感在这些参数的反演方面具有明显优势,但目前尚未应用到青藏高原地区的积雪遥感业务监测上来。2001年10月至2002年4月,利用SSM/I数据对青藏高原地区的积雪范围和积雪深度进行了实时监测,为西藏、青海遥感应用部门提供逐日的雪深分布图。对这次监测的总效果进行了分析和评价,并对发生在青海省内一次较大的降雪过程进行了遥感分析,结果表明:SSM/I反演的积雪范围变化趋势与MODIS结果总体上较为一致;SSM/I的雪深监测结果为当地遥感部门对大于10 cm的雪深做出正确判断提供了重要信息,是对雪灾定位的重要信息源。
用X波段气象雷达对降雨精细结构观测,获得了125 m高距离分辨率的降雨反射率数据。用此数据模拟计算了在与地基、空基的雷达分辨尺寸相当的模拟雷达空间平滑窗口内的不均匀性强度、基于Z-R关系的雷达测雨空间平滑误差等参数,并分析了这些参数间可能的相关关系。结果表明,降雨的小尺度不均匀性非常显著,甚至在1 km的雷达分辨尺寸内反射率不均匀度超过10 dB以上并不罕见,由此产生的雨强平滑误差不可忽略,甚至对于与地基雷达分辨率相近的0.5 km模拟雷达分辨率,其相对相误差可达30%以上。结果比较显示,用通常的1 km低分辨率雷达数据模拟计算会低估测雨平滑误差,其中对于4 km和3 km分辨率约低估25%,对于2 km以下分辨率约低估40%以上。
HY-1卫星是我国发射的第一颗探测海洋水色的卫星,星上载有10波段COCTS水色扫描仪和4波段CCD成像仪。针对两种传感器数据的特点,分别介绍它们在海洋上的典型应用,对应用算法和生成的应用产品进行了简要说明,并展示了部分应用结果。典型应用的范围涉及到海洋污染、灾害监测,海冰、海温预报,海岸带动态变化研究、海洋渔业环境信息以及海洋初级生产力研究等方面,其中一些产品在日常业务应用中收到较好的效果,说明HY-1卫星作为一颗实验型业务卫星起到了应有的作用。HY-1卫星资料的典型应用为我国后续海洋卫星的研发提供了宝贵的科学依据和实践经验。
提出了一种新的高光谱图像异常检测算法。作为一种多元数据集合,高光谱数据一般呈现出共超平面的几何特性,我们利用这一特点来求取垂直于超平面的法线矢量,并将数据投影到这一法线矢量方向,从而分离出异常点,达到异常检测的目的。本算法适合于对小目标的检测,且不需要先验的光谱信息。对算法的可行性进行了仿真并将它应用于高光谱数据,取得了较好的结果。
针对遥感高光谱图像数据量大、维数高的特点,提出了一种自动子空间划分方法用于高光谱图像数据量减小处理。该方法主要包括3个处理步骤:数据空间划分,子空间主成分分析和基于类别可分性准则的特征选择。该方法充分利用了高光谱图像各波段数据之间的局部相关性,将整个数据划分为若干个具有较强相关性的独立子空间,然后在子空间内利用主成分分析进行特征提取,根据各类地物间的类别可分性选择有效特征,最后利用地物分类来验证该方法的有效性。实验结果表明,该方法能够有效地实现高光谱图像数据维数减小和特征提取,同现有的自适应子空间分解方法和分段主成分变换方法相比,该方法所提取的特征用于分类时能获得较好的分类精度。利用该方法进行处理,当高光谱数据维数降低了90%时,9类地物分类实验的总体分类精度可以达到80.2%。
目标提取是对遥感图像进行分析处理的一个重要内容。针对彩色遥感图像的特征,首先采用了传统的边缘检测方法,验证其存在的不足。进而运用模糊聚类分析的模糊C-均值算法,选择适当的正交彩色特征,实现了对图像中目标区域的有效分割与快速提取,为遥感图像识别与计算提供了可靠的基础。研究实例表明了算法的有效性。
条带噪声是影响MODIS影像质量的一个重要因子。分析了MODIS条带噪声形成的主要原因和特点,比较了几种常用条带噪声去除方法及其局限性,着重提出和改进了利用傅立叶变换法、小波变换法和插值法去除MODIS影像条带噪声。上述3种方法都能在一定程度上去除MODIS影像条带噪声。对实验结果的均值、标准偏差以及边缘保留的比较结果表明,在去除MODIS影像条带噪声方面,插值法优于小波变换,而小波变换优于傅立叶变换。
遥感图像分类一直是遥感研究方面的一个热点问题,也是遥感图像数据挖掘方面的一个重要方面。针对传统神经网络分类的弱点,先根据土地利用图对典型地物的像元值进行取样,然后用监督分类对纯净像元进行提取,最后利用自组织神经网络对剩余混合像元进行分类,从而避免了对纯净像元的误分,而且克服了传统神经网络的不足。利用SOFM网络模型对民乐县的遥感影像进行了分类并和传统的神经网络分类以及对应的土地利用图做了比较,用SOFM网络模型有效地提高了分类精度。为了保证分类精度,对地形和大气做了精校正。
多传感器同步工作是航空遥感发展必须解决的一个问题,提出了用GPS接收机实现同步的两种方法,一种是用GPS接收机的UTC时间同步,一种是用GPS接收机上带有的和1PPS脉冲同步的频率通过分频同步,并分别指出了两种方法的适用范围。
分析介绍了NASA的ESE战略计划,该计划以提高人类对地球系统的科学认识、改进对天气、气候和自然灾害的预测和预报为目的,通过观测、模拟等手段认识控制地球系统变化的过程,回答一系列地球系统科学问题;计划制定了未来十年NASA的科学、应用和技术目标,针对不同的科学问题确定了相应的卫星任务并且展望了预期成果。最后对ESE战略计划的若干特点进行了概括和分析。
地理信息系统是一个涉及多学科领域的、复杂而且投资昂贵的信息系统,构建一个性能良好、结构健壮、扩展容易而且维护容易的应用GIS,需要应用软件工程的方法,对应用系统构建过程进行组织和控制。作为结构化软件过程之后具有划时代意义的软件工程方法——来源于面向对象方法的统一软件过程,吸收和发展了面向对象方法中的精华,在现代软件工程实践中得到了日益普及的应用,因而也必然地对GIS系统应用的构建方法产生巨大的影响。就目前实际软件应用过程中影响最大的一种软件方法——统一软件过程,作初步的论述和探讨,并结合一个开发实例,说明其对地理信息系统的开发实践的实用价值。
随着地理信息系统技术的进一步发展,数据库技术将会成为提升整个系统适应性能的关键技术之一。数据字典技术作为数据库技术的核心内容之一,其重要性体现在系统开发及运行等各个阶段。基于数据字典的研究现状,探讨了“数据字典集”和“字典程序”的概念,并结合ArcView GIS的特点对数据字典技术在地理信息系统中的应用进行了研究。开发实例证明,把字典程序作为系统应用程序访问数据库的中间接口,用于操纵数据字典集以实现系统对数据库的管理,增强了系统进行数据库管理的灵活性、适应性,也便于系统的维护和升级,具有良好的应用前景。
回顾了国内外赤潮遥感研究概况,介绍赤潮遥感的生物物理化学依据,并总结利用卫星光学遥感数据反演赤潮信息的算法研究成果。
遥感影像的纹理分析已经成为一种重要的提高遥感影像分类精度的手段。着重介绍了用于遥感影像纹理分析的方法,对这些方法进行了分类和综合;这些方法的类别是:统计方法、结构方法、模型方法以及基于数学变换的方法。接着分别对各类别中的多种纹理分析方法进行了剖析,列举各自的纹理特征,并指出了这些方法的优缺点和适应性。然后对应用这些方法的影像分类效果做了对比分析。最后分析了遥感影像纹理分析近年来的发展方向并对未来发展进行了展望。
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