我国青藏高原分布着地球上海拔最高、数量最多、面积最大的高原湖群。据统计, 仅青藏高原面积大于1. 0 km 2 的湖泊就有1 091 个, 总面积约44 993. 3 km2, 约占全国湖泊总面积的49. 4%。青藏高原湖泊不仅是青藏高原水循环的一个关键因子, 也是青藏高原生态环境的重要要素, 青藏高原湖泊的变化是气候变化敏感的指示器。在全球气候变暖的影响下, 对气候反应敏感的冰川和冻土都在退缩和融化, 青藏高原的湖泊也有明显的响应。青藏高原自然条件恶劣, 交通不便, 数据采集困难。卫星遥感技术是探测湖泊的先进手段, 随着遥感资料的日益丰富, 应用遥感手段研究湖泊变化是可取的方法。1970～2000 年以来的地形图、航空相片和多时相TM 卫星遥感资料, 建立湖泊现代变化遥感综合分析方法, 并对青藏高原南部的羊卓雍湖和沉错等湖泊的变化进行了分析。结果表明, 用遥感方法研究湖泊变化是可行的; 在1970～2000 年期间, 地处青藏高原南部的羊卓雍湖和沉错湖都呈萎缩趋势, 但在1990～2000 年期间有微弱的扩大趋势。
自然灾害、森林采伐以及其它人为活动等都将导致森林覆盖的变化。遥感提供了大尺度范围监测森林覆盖变化的能力, 但要获得森林覆盖变化的信息, 则需要有效地从遥感影像中提取变化信息的技术方法。研究在借鉴美国宇航局(NASA ) 生产MODIS 土地覆盖变化(LCC) 产品所采用的算法基础上, 利用MODIS 数据, 分别采用红光- 近红外法、共生纹理矩阵法和基于相似度的变化检测方法对我国东北林区的森林覆盖变化监测方法进行了研究, 并用近年发生在黑龙江的重(特)大森林火灾为实例进行了验证。
高分辨率遥感影像为用户提供了丰富的地表细节信息, 如何利用图像分析技术从高分辨率遥感影像中进行目标提取、更新地理信息数据库, 成为遥感信息处理研究的热点。传统的道路提取方法一般采用像素级检测方法, 仅利用了像素的光谱信息作为道路提取的依据, 无法利用影像的空间信息。提出了一种面向对象的高分辨率卫星影像道路提取方法, 并选取南京市IKONOS 影像进行了实验。首先, 对影像进行分割获取影像对象, 再通过对IKONOS 影像中道路特征的分析, 利用影像对象的光谱特征、几何特征和空间关系建立知识库, 最后, 利用知识库中的规则来提取影像中的道路。实验结果表明采用本方法能够较好地提取出实验区中的道路。
蚀变遥感异常是矿产资源综合评价与定位预测的一个新的独立参数, 应用ETM+数据在基岩裸露区进行含水矿物的蚀变遥感异常提取的技术日趋成熟, 但在植被覆盖区的提取效果一直在探索之中。通过对植被发育的相山铀矿田ETM+数据主成分分析, 基本消除了植被的影响, 获得了良好的含水矿物蚀变遥感异常信息。其中分布在相山矿田西北部碎斑熔岩中的或北部西段变质岩中的蚀变遥感异常是热液水云母化引起的, 具有重要的找矿意义。
利用不同年份TM 数据, 使用遥感和景观分析的评价方法, 并对博鳌镇及周边区域的生态安全状况进行了研究。在充分利用影像波段信息的基础上选取不同的波段组合, 对最大似然方法和光谱角分类法做对比分析, 并将对比的最优结果用于景观评价指数的计算, 运用土地利用转移概率矩阵以及多种景观指标对博鳌地区景观格局变化和各个斑块类型的变化进行了研究. 结果表明, 从1988 年到2000 年, 该地区的未利用地面积明显下降, 土地利用开发效果明显; 与此同时耕地面积也有一定规模的下降, 明显存在耕地被建筑用地挤占情况; 林地面积有很大的扩张, 显示出极大的优势度, 就研究区域整体景观而言, 该区的破碎度得到一定的改善, 但其物种多样性和均衡性遭到一定破坏。
在长时间序列多光谱遥感数据和高精度自组织神经网络分类方法的支持下, 对北京地区1994～ 2003 年城市化的基本过程进行了分析和研究, 5 种地物分类结果表明: 北京近10 年来城市扩展基本是以老城为中心围绕环线不断向外围扩展, 呈现一个中心多个环线的发展趋势。在此基础上建立了潜力模型, 计算潜力指数和生成潜力指数图, 潜力指数图呈现从四环以内向外围环线不断递增的趋势, 说明北京市发展主要是农业用地发展为城市用地类型, 这与北京北部2000 年～ 2003年航空照片反映的变化规律一致, 同时还介绍了利用潜力指数对2003 年～ 2012 年城市增长潜力的预测分析。
EOS—MODIS 数据在森林火情监测中的应用研究日益受到世界各国的重视。为了获得适用于中国不同地区森林火情监测的成熟技术, 很有必要对现有MODIS 数据林火监测理论算法进行验证分析, 探讨其在中国不同地域和季节中使用时的通用性。为此, 利用中国境内9 起森林火灾事件对MODIS 数据火点识别的理论算法进行验证分析。结果显示9 起森林火灾有8 起被有效检测到, 1 起森林火情被遗漏。通过对9 起森林火点及其邻近像元的统计分析, 发现如下两个重要规则:利用火点亮温偏离统计均值3 倍标准差的关系来确定阈值, 可以避免火点的遗漏; 林火点在CH21和CH22 上的亮温值一般有CH21- CH22< 20 K, 而噪声点在两个波段上的差异却比较大。用以上规则改进的MODIS 林火热点识别算法可以检测出用来验证的全部9 起林火事件, 从而证明了改进算法的有效性和通用性。
利用植被指数从TM 影像中提取植被, 从技术与经济成本方面综合考虑, 是一个比较好的手段。但在城市绿地信息提取中, 由于城市下垫面的特殊性和植被指数的繁多, 究竟哪些植被指数最适合于城市绿地, 还仍然是一个急待解决的难点问题。通过以上海中心城区为研究靶区, 利用单因子方差分析与多重比较对植被指数在城市绿地信息提取中的优劣进行比较研究, 得到如下结论: ①TM 影像经过植被指数计算处理后, 植被信息确实得到了增强, 但不同的植被指数也有所差别。如果以区分植被与非植被之间差异程度做标准, 那么植被指数提取植被由优到劣则依次是GEMI、RDVI、NDVI、GNDVI、RVI、TNDVI、DVI、EVI 和TGDVI。②植被指数基本能从TM 影像提取植被, 但把植被再细分的效果不是太好。总体来看, 除EVI 和TGDVI 以外, 植被指数能较好的区分草地与农田; 而树林与农田及草地与树林的区分则因不同的植被指数有所差异。区分草地与树林较好的是EVI, 区分草地与农田较好的是GEMI, 区分树林与农田较好的是TNDVI。③植被指数不但细分植被的效果不是太理想, 而且也不能很好的细分非植被地物。总体来说, 所有的植被指数都很难把建筑物与道路区别开, 尤其TGDVI、DVI 和EVI 更是如此。不过NDVI、GNDVI、TNDVI 和GEMI 能很好地把水体从TM 影像中提取出来, 其余的植被指数则只能区分植被与非植被, 不能再进一步的区分非植被地物。
使用SBDART 辐射传输模式模拟EOS/MODIS 可见光和近ö短波红外通道的光学特性, 分析了使用这些通道进行云雾光学厚度和有效粒子半径反演的可行性, 建立了不同条件下的正演模拟辐射数据库, 在此基础上反演云雾光学厚度和有效粒子半径。敏感性研究表明, 不同波长的近/短波红外波段反射率对不同高度上的粒子敏感, 使用不同通道组合反演所得的有效粒子半径反映了云层不同高度上的粒子尺度特征。结合卫星数据和常规资料做了实例分析, 分析结果表明, 反演结果具有合理性。
不同材料的物体具有不同的光谱特性, 基于这一原理, 可以利用多光谱图像数据对不同的目标进行检测。对于具有相似或相同外形特征( 颜色和形状) 的物体, 利用全色图像一般达不到检测与识别的目的; 利用传统的多光谱目标检测方法, 则因计算量较大, 识别精度低等, 达不到满意的效果。提出了一种基于主分量与独立成分分析相结合的多光谱目标检测的新方法。通过对多光谱图像数据进行主分量分析, 可以降低多光谱的维数, 去掉冗余成份, 保留其主要信息; 对降维后的数据再进行独立成分分析, 提取各种目标的光谱特性, 实现目标的检测与识别。将这两种方法有机的结合起来, 发挥各自的优点, 实现对多光谱图像目标快速的检测与识别。以真假树叶( 真树叶和塑料树叶) 为例, 验证了该方法的有效性和正确性。
自然区划研究涉及到水文、气象、地理、地质、地貌等多方面的因素, 以往定性为主的区划方法已经无法适应数字地球时代高度信息化的要求, 必须在大量空间数据的基础上进行定量分析。这就需要能够综合管理、储存、显示、分析和模拟地理空间数据的强大工具。地理信息系统技术正是基于这一实际需要而被全程地应用到甘肃省公路自然区划研究中的。GIS 的应用主要体现在: ① 空间数据的采集与管理, 最终形成甘肃省公路自然区划数据库; ② 基于空间分析计算各类环境参数; ③ 利用GIS 技术编制甘肃省公路自然区划地图集; ④基于面向对象的VB 编程技术和组件式GIS 技术MO 自主开发的专业地理信息系统平台。
大熊猫生境状况关系到大熊猫的长期生存与繁衍, 从大尺度来评价大熊猫生境状况有利于生境的保护与保护区的规划与建设, 从而有利于大熊猫的保护。在大熊猫生物学与行为生态学的研究成果基础上, 通过广泛的野外调查, 在地理信息系统(GIS) 和遥感(RS) 技术支持下, 利用大熊猫生境结构理论模型, 选取海拔、坡度、植被类型、竹子分布等评价因子, 系统地研究了秦岭山系大熊猫生境的分布、生境质量与空间格局、以及生境保护现状, 并提出了相应的生境保护对策。研究表明:①秦岭山系的大熊猫生境面积约为44 万hm 2, 80% 的生境分布于海拔1 500～ 2 400 m 之间; ②由于交通、河流以及沿途的开发建设, 整个生境被分为大小不等的若干部分; ③当前的大熊猫保护区与拟建的保护区及走廊带之间互相连接, 形成了一个较为完整的保护区体系, 保护了70% 以上的大熊猫生境。研究结果能为该山系的大熊猫生境保护提供依据。
遥感数据的分辨率越来越高, 给地物信息提取提出了新的挑战。利用基于像元的分类技术和基于多尺度分割的面向对象分类技术对高分辨率影像进行分类实验, 分析地物大小、对象尺度与影像分辨率的关系。实验结果表明不同地物由于其空间尺度不同, 与之相适宜的空间分辨率和对象尺度也不同, 在适宜分辨率的影像提取有较高的精度, 在适宜的对象尺度上提取对象信息有更高的精度。分析也表明面向对象的多尺度影像分类技术适应了不同地物有其相适宜的空间分辨率, 在适宜尺度影像层中提取地物, 其分类精度大大高于基于像元的分类方法。
为了实现高分辨率SAR 影像与光学影像之间自动/半自动配准, 提出了一种新颖、稳健的匹配算法。算法首先利用仿射变换进行SAR 影像和光学影像粗匹配, 简化了整体算法的处理复杂度;然后利用影像边缘稳健性, 使用边缘提取算子分别对SAR 影像和光学影像进行边缘提取, 为后续精匹配做好了数据准备; 最后使用基于边缘纹理跨接约束进行影像之间精匹配, 方法引入了邻域配准约束机制, 很好的解决了经典匹配多峰值效应, 提高了算法稳健性和实用性。以国内机载高分辨率SAR 数据和SPOT 25 PAN 数据为例进行算法验证, 实验结果表明该算法能实现自动/半自动的高分辨率SAR 和光学影像之间的像素级配准。
条带噪声是影响MODIS 影像质量和反演精度的一个重要因子。针对MODIS 第五波段影像条带特征, 系统地分析了其形成的原因, 比较了几种常用条带噪声去除方法并讨论了其具体应用的局限性。应用常用的傅立叶变换法进行了MODIS 条带去除试验, 并根据MODIS 影像数据的自相关性提出了自相关插值法去除MOD IS 影像条带噪声的方法。两种方法在MODIS 条带噪声去除实验结果的均值和标准偏差的比较表明自相关插值法在去除MODIS 影像条带噪声方面要明显优于傅立叶变换法。
概要评述可见近红外、主/ 被动微波遥感技术监测海冰密集度的基本原理、算法及其优缺点。着重介绍和讨论被动微波传感器SMMR 和SMM/ I 遥感图像混合像元内海冰总密集度, 一年海冰及多年海冰密集度的NASA 算法及其天气滤波器。
控制点图形图像数据库的建立能够克服常规控制点获取技术中周期长、应用效率低、可重复利用率低的缺点, 是实现高效、高精度几何纠正的基础。详细介绍了全国多级、多分辨率图形图像控制点数据库的数据源选择标准、控制点采集技术指标、数据库建立与管理模式、数据库共享机制等。最后对全国多级、多分辨率图形图像控制点数据库的应用做了简单介绍和展望。
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