在考虑刻画监测区域样地的遥感和GIS 因子间存在多重相关性对主分量分析造成危害的基础上, 通过变量选择, 确定刻画监测区域样地的主要遥感和GIS 因子。根据这些因子进行主分量分析, 研究监测区域样地的分布及异常样地的探测。比较考虑多重相关性前后所得结果与监测区域样地的实际分布, 系统研究了多重相关性对主分量分析的危害及如何利用主分量分析了解监测区域样地的分布状况。
近几年来, 我国沿海赤潮的发生越来越频繁, 已经成为一种常见海洋灾害。它的发生给沿海经济、居民生活和生态系统造成了很大影响。通过分析赤潮水体及其周边水体的光谱特性, 以及赤潮发生期间海水叶绿素a 浓度的变化特点, 提出了利用EOS/ MODIS 通道4 与通道3 的反射率比和通道11 与通道9 的离水辐射率比再结合相关的悬浮泥沙信息提取海水中赤潮信息的方法。利用此方法, 对2002 年6 月15 日和2004 年5 月31 日发生在我国渤海的赤潮进行了信息提取。结果表明此方法可以有效地提取海水中的赤潮信息。
海浪是重要的海洋环境参数, 它对港口建设、海上航行、油气田开发等具有重要的意义。合成孔径雷达(Syn thet ic Apertu re Radar, SAR ) 是目前大范围测量海浪的主要工具, 用它来估计海浪主波系统的波长和传播方向比较好, 但要定量的提供海浪的振幅以及SAR 图像强度与实际海面的关系是相当困难的, 而且由SAR 图像获取海浪方向谱也比较复杂。沿航迹干涉合成孔径雷达(Along-Track Interferometric Synthet ic Aperture Radar,ATI-SAR ) 是在平台飞行方向上安置两根天线的双天线合成孔径雷达。相对于合成孔径雷达, 真实孔径雷达调制传递函数对沿航迹干涉合成孔径雷达相位图像的影响很小, 因此沿航迹干涉合成孔径雷达更适合测量海浪。详细介绍了沿航迹干涉合成孔径雷达海浪遥感的成像机制, 为进一步反演海浪方向谱奠定了基础, 最后针对目前研究存在的问题以及今后有待研究的方向进行了探讨。
利用静止卫星图像资料建立了夏季白天中低纬地区的11 种云/ 表面类型的样本集, 从中随机
挑选656 个样本, 提取116 个光谱和纹理特征参数并进行统计分析, 通过特征选择组成特征向量,
带入逐个修改聚类和模糊聚类的分类器进行敏感性试验。结果发现, 在反映云特征方面, 光谱特征
是云分类最基本的特征, 比纹理特征明显, 是云分类识别的主要依据; 除去水汽通道的标准差以外
其它光谱特征都比较明显, 红外和水汽通道的特征明显好于可见光通道, 尤其是对中低云和卷云的
描述。纹理特征在反映云特征方面也有一定的代表性, 特别是一阶概率特征中四通道的惯量及水汽
通道的逆差距; 纹理特征引入后分类准确率显著提高, 但在引入一阶概率特征基础上引入灰度级差
矢量特征效果改善并不明显。
提出一种基于光谱相似尺度( spectral similarity scale, SSS ) 的支持向量机( support vector machines, SVM) 遥感土地分类新方法, 该方法选择莆田市作为遥感土地利用分类典型研究区, 利用该区域的Landsat7 ETM 遥感影像结合地面实况调查数据, 从图像上选取少量具有代表性的样本点的光谱作为参考光谱, 利用SSS 方法提取训练样本, 然后应用SVM 算法进行遥感土地利用分类, 并将分类结果与最大似然分类算法( MLC) 相比较, 实验结果表明分类精度上有了很大的提高。
从对城镇用地的遥感信息机理分析入手, 分析了城镇用地在Landsat TM 2、TM 3、TM 4、TM 5等各个波段上与其它地类的可分性。发现利用归一化植被指数NDVI 和归一化水体指数NDWI,设定合适的阈值, 能够有效地提取植被信息和水体信息, 得到二值化图像。由谱间结构特征可知, 城镇用地和裸地的TM 3- TM 2> 0, 城镇用地的TM 4- TM 3< 0, 而裸地的TM 4- TM 3> 0, 利用此特性可以区分城镇用地和裸地。对上述二值图像进行二值逻辑运算, 得到城镇用地专题信息。研究结果表明, 该方法的提取效率和精度都较高, 与监督分类法和屏幕数字化方法相比, 是一种行之有效的方法。
融雪信息的获取是积雪监测中的一个重要环节, 使用遥感手段获取融雪信息有观测范围广、获取信息量大、速度快、实时性好等优势。讨论了使用MODIS 影像数据获取融雪信息的方法, 根据研究需要提出了融雪指数Snowmelt Index (SMI) 的概念, 从理论上分析了SMI 在融雪过程各阶段的变化规律。最后文章以乌鲁木齐市一次完整的融雪过程为例, 验证了SM I 的下降幅度在融雪过程中随着积雪中的液态水含量的增多而逐渐减少, 并最终停留在一个较低水平上的变化规律。
探讨了植被指数的几种主要形式( IDV 、NDVI、Tasseled Cap Greenness) 及其在退耕还林( 草) 初期( 2000～2002 年) 效能监测中的应用。运用遥感数据处理、GIS( ARC/ INFO) AML 编程统计出青藏—黄土高原结合部复杂地形条件下退耕还林( 草) 各类型地块的3 期平均植被指数, 及两年间相应的植被指数变化, 对比分析了各类型植被指数与其它属性数据间的关系, 发现7～9 月份积温和湿润度条件对植被指数的影响主要表现为累积效应。研究认为, 通过更详实的地表植被状态的适时调查, 建立并应用遥感成像前期地表水热因子与各类型的植被指数向量之间的映照关系, 上述方法将有更实际的意义。
利用ETM 遥感数据提取反映生态环境的植被、土壤亮度、湿度、热度指数, 结合气象和其它地学辅助信息, 经过对因子进行相关性分析从每类因子中选取与遥感本底值相关系数最大的指数作为评价指标。以遥感本底值为因变量和所筛选的评价指标为自变量建立多元线性回归方程。利用该模型对福建省2001 年生态环境质量进行评价, 结果表明福建省生态环境质量总体较好, 在空间分布上内陆山区优于沿海地区, 西部和北部山区生态环境质量较好, 城市、裸露山地、遭砍伐的林地及海岸带地区次之。同时, 借鉴中国环境监测总站环境质量优劣度评价方法对福建省生态环境质量进行评价, 将两种方法的评价结果进行比较, 结果显示, 两种方法评价结果大体吻合。
地面动目标检测( GMTI) 是脉冲多普勒雷达的重要应用领域之一。星载GMTI 雷达系统比传统的机载系统具有更强的适应性和能够获得更好的检测性能而受到广泛关注。主要就星载分布式稀疏孔径GMTI 雷达系统的系统特点及其空时自适应信号处理( STAP) 方法作了较为深入的分析, 基于星载分布式均匀线性阵列( ULA ) GMTI 雷达系统参数获得了典型的STAP 算法信杂噪比( SINR) 损失特性和性能比较。
精确的谱间配准是从超光谱遥感图像中获取光谱信息的基本前提之一。而谱间配准的主要困难在于宽的成像光谱范围使波长间隔远的图像缺乏相似性, 超光谱图像本身海量的数据也限制了配准算法的复杂性。提出了一种结合互信息和随机优化技术的多分辨率配准方法。该方法采用互信息作为相似性测度, 能很好的适应超光谱图像光谱特征的变化; 二阶同步试探随机逼近(2SPSA )算法的应用, 解决了互信息的多变量优化问题; 通过一种具有平移和旋转不变性的小波分解实现算法的多分辨率形式, 能明显加快算法的收敛速度并保证搜索结果的全局最优性。实验结果表明该算法适用于配准波长范围很宽的超光谱图像, 并能达到子像素的配准精度。
图像融合是解决多源遥感图像综合的最有效技术手段, 针对不同数据源选择最佳的融合方法是提高图像融合质量的关键。在分析了Brovey 融合和小波融合的理论、算法和融合过程的基础上,对QuickBird 的全色波段图像和多光谱波段图像数据进行融合实验, 然后从定性和定量两个方面对融合效果进行了分析与评价。定性分析是从色调、纹理和清晰度等方面进行分析, 而定量分析是根据熵、平均梯度和光谱真实性等指标进行分析, 实验结果表明: 在处理QuickBird 遥感图像时, 采用小波融合的图像既保持了较高的空间分辨率, 又具有较好的光谱特性; 而采用Brovey 融合的图像虽然图像空间分辨率也较高, 但光谱信息丢失较大, 因此Brov ey 融合方法并不适用于处理QuickBird 遥感图像。
针对三峡库区遥感图像变异大的特征, 设计建立了主要地类自动分类系统并在其子系统中完成了地形光谱纠正、辅助数据生成及数据合成等预处理工作; 提出了一种可交互作业的计算机全自动土地利用类型分类方法。应用专业的图像处理软件eCognition 为平台, 通过图像图斑化、选取样本、寻找最佳波段并生成判别函数来进行自动分类, 在很大程度上克服了“同物异谱”、“异物同谱”、“边界过渡”等现象对分类结果的影响。在应用地理信息系统和自动分类方法来获取波谱特征复杂地区的土地利用信息的技术路线和方法方面作了有效探索。
利用MapGIS 的二次开发功能, 自主开发了一个环境地球化学信息系统, 该系统具有区域地质介绍子系统、属性数据库管理分析子系统、空间数据库管理分析子系统。介绍了系统的实现思路和设计方法, 并且较详细的阐述了空间数据库管理分析子系统。最后将该系统运用于湖北黄石地区的环境地球化学研究工作中, 对该地区的环境地球化学数据进行查询分析和质量评价, 与实际情形比较吻合, 证明了该系统的正确性和可行性。
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