城市建筑用地是一种复杂的土地利用类型,在电磁波反射光谱上表现出明显的异质性。因此,很难用简单的方法将其从遥感影像中准确地提取出来。在详细研究了城市建筑用地的光谱特征以后,创建了一种不直接采用影像的原始波段,而是采用由它们衍生的3个指数波段来构成新型建筑用地指数(IBI)。通过对ASTER和Landsat ETM+两种多光谱影像进行的实验表明,新指数除了能够有效地增强影像中的建筑用地信息外,还能和植被指数、水体指数一样,用于进行数值运算,从而实现了建筑用地对城市生态环境影响的定量研究。对厦门、福州两城市的实例分析表明,新的建筑指数与地表温度呈正相关关系,而与植被指数、水体指数呈负相关关系。研究进一步发现,建筑指数与地表温度的关系不是简单的线性关系,而是一种指数函数关系,说明高建筑用地比例地区的升温效应要明显高于低建筑用地比例地区,因此,对城市热岛的形成起着更大的作用。
尝试利用QuickBird高分辨率卫星影像上的阴影来提取建筑物高度信息,并将其应用于计算城市建筑密度和容积率的领域中,探索一种快速、有效的估算建筑密度和容积率的方法。以重庆市渝中区为例,计算该区域的建筑密度和容积率。通过对该区建筑密度和容积率计算结果的对比,发现城市规划格局受经济影响非常大,渝中区的总体规律是:经济水平高、容积率高、建筑密度小,反之亦然。这一结果可以为研究区域的规划、土地利用提供参考信息。最后本文以楼层数为单位进行实地抽样验证,计算结果的准确率达到88.3%。表明高分辨率遥感影像在获取城市建筑密度和容积率方面有巨大的潜力。
利用2006年4月6～7日在甘肃省庆阳市境内环江、柔远河和马莲河实测的石油类污染水体波谱数据,以及石油类污染测定数据,采用Fisher判别分析方法,建立了基于地面实测光谱数据并适用于本研究区域的水环境石油类污染遥感识别模式,并利用2006年10月15～17日重复观测的数据进行精度验证,结果表明精度可达89%;将该模式应用于2005年10月16日和2006年4月10日过境的两景Landsat/TM图像;根据遥感模式反演结果图,对该区域水环境石油类污染的时空变化进行了分析。水环境石油类污染遥感模式的建立为从遥感影像上快速、大面积获取石油类污染信息提供了一种技术手段。
海上石油平台等海上工程有可能对其附近海域造成污染。合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)能够检测这些海上静止目标,并且监测原油泄漏等海洋污染。同时,检测出的海上静止目标也可以为海洋SAR图像的精确定位提供控制点。在2L-IPH(Two-Looks Internal Hermitian Product)方法检测结果的基础上,结合目标形状和子孔径运动检测方法,将海上静止目标和运动的目标区分开来。通过对渤海地区EnviSat ASAR单视复数据进行实验,结果表明了该方法的有效性。
粮食产量数据对国家的宏观管理具有重要意义。对中国这个人口大国而言,粮食产量更加受到重视。在我国冬小麦主要生产基地黄淮海平原范围内选取了石家庄市、衡水市、邢台市进行了研究,利用近20年空间分辨率为8 km的月NOAA—AVHRR NDVI数据和同期冬小麦产量统计数据,以县为单位建立了冬小麦产量形成关键期内各月NDVI数据与产量的关系,同时也建立了产量形成关键期NDVI累积和数据与冬小麦产量的关系。由于NDVI值在0.2～0.8之间与植物覆盖度呈良好线性关系,因此选取该范围NDVI值来建立与产量的关系。并分别做了相应统计检验和实际模型运行精度验证,最后对各个NDVI与产量数据之间的关系做了精度比较分析。这对促进黄淮海平原冬小麦产量估计具有较重要的作用。同时,作者认为相对于分辨率较高但时间序列短的MODIS数据而言,低分辨率长时间序列的NOAA—AVHRR数据在大范围农作物估产中仍然是一种有益补充。
以河北唐山为研究区,应用Landsat ETM+影像数据和GIS数据,对决策树分类技术和传统计算机自动分类方法进行了比较。研究表明:决策树与传统自动分类方法相比,分类精度提高了18.29%,Kappa系数提高0.1878。在地形起伏的山区,应用DEM及其衍生数据等GIS数据作为辅助数据可以提高分类精度19.52%,Kappa系数提高0.281;反射率影像分类效果比原始DN值影像的分类效果好,分类精度提高15.86%;缨帽变换在压缩数据量的同时,分类精度有所降低。
针对从遥感影像上提取道路,目前已经有很多研究,但尚有许多问题有待解决。如果仅从光谱特征分类入手提取道路,会存在“异物同谱”问题。为解决这个问题,提出了用光谱特征与形状特征相结合的方法提取道路。提出了3个形状指数描述道路的形状特征。以SPOT卫星影像为例,将高空间分辨率的全色图像与多光谱图像融合,首先基于道路光谱特征进行图像分类,然后再应用道路的形状特征去除分类图像中的“异物”目标。研究结果表明该方法能有效地从遥感影像中提取主干道路。
利用实验区32块小区水稻冠层的实测光谱数据求取红边斜率(DRE)后,与实测的叶面积指数(LAI)建立统计关系模型,其复相关系数(R2)可达0.6859。在对江苏姜堰大田的Hyperion高光谱数据做了预处理、大气校正、混合像元处理等基础上求得DRE图,结合上述统计模型完成LAI反演,并利用大田LAI的实测数据进行验证,验证结果表明实测LAI与反演LAI的线性相关系数为0.84784,因此通过此模型进行LAI反演是切实可靠的。
基于洋面上的微波辐射传输模型,采用多元线性回归算法,建立了海洋—大气参数的反演算式,并对其进行了验证。在此基础上,根据AMSR-E的反演结果,结合微波图像,对2005年“麦莎”和“泰利”两次台风的发生发展过程进行了初步分析和比较。结果表明,反演算式的精度接近于美国雪冰数据中心公布的业务产品,反演结果比较符合实际情况,微波图像可以较好地反映台风发生发展过程中的变化特征。
作为直接获取对象表面点三维坐标的现代对地观测技术,激光雷达技术能够快速获取高精度地面高程模型。基于Lidar系统所获取的点云数据,通过过滤处理将区域纯地形特征信息与地物信息相分离,最终生成高精度的DEM,并在此基础上对同步获取的数码影像进行了正射纠正,为进一步的信息提取、定量分析及实体建模奠定基础。
MODIS数据以其时间分辨率高、监测范围大、可免费接收、获取方便及时等优势,已经成为土地利用研究的重要信息源。以河北省38°N带为研究区,选取不同时相的MODIS数据,分别计算出NDVI,根据植被的生长过程中叶面积的变化规律,观察其NDVI的变化,建立分类规则,确定出主要植被的种植区域。在GIS软件的支持下,利用分类精度为91%的TM数据分类结果从提取区域的面积和形状两个方面对MODIS数据的分类结果进行像元尺度上的精度分析。
松材线虫是一种危险的外来入侵种,对我国的森林资源破坏很大。而遥感技术作为一种先进的空间信息技术,在森林病虫害监测方面具有独特优势,而受害林木实测光谱的研究对于遥感监测具有重要的意义。通过对马尾松4种不同受害类型的林木进行反射光谱测量,并对光谱反射曲线进行一阶微分分析,研究了绿光区、红光区和近红外区反射光谱的变化特征,为应用遥感技术研究松材线虫入侵过程中,森林资源动态变化提供了实验依据。
通过利用2005年黄土高原塬区夏季地表过程野外观测试验期间收集的地面观测的植被含水量、中分辨率影像光谱仪(Medium Resolution Imaging Spectrometer,MERIS)和高级沿轨迹扫描辐射计(Advanced Along-Track Scanning Radiometer,AATSR)卫星遥感资料,分别对归一化差值植被指数(Normalized Different Vegetation Index)和归一化差值水分指数(NormalizedDifferent Water Index)与植被含水量(Vegetation water content)变化关系进行了分析比较,得到了两种不同的植被指数在作物生长背景影响下的异同。并分别利用MERIS的观测资料计算了NDVI,利用AATSR观测资料计算了NDWI,通过分析得出:随着作物的生长或生物量的增加,归一化差值植被指数变化趋于饱和,而归一化差值水分指数仍然继续增加。进一步通过同步地面野外观测植被含水量与卫星遥感观测资料的对比,建立了归一化差值植被指数、归一化差值水分指数和实际野外测量植被含水量的关系,并且得到由两种植被指数反演植被含水量的方法和地面观测之间的误差分别为1.030 64 kg·m-2和0.940 45 kg·m-2。最后通过分析后总结出,利用归一化差值水分指数来反演黄土高原塬区夏季玉米冠层的含水量优于利用归一化差值植被指数。
利用1982～2000年NOAA AVHRR NDVI时间序列数据,分别采用中值法、经验公式法、延迟滑动平均法和原型曲线法,划分我国温带草原区7个牧业试验站和暖温带落叶阔叶林区5个物候站所在像元的植被生长季节。通过比较各种方法划分结果与物候观测结果的标准差,以及遥感生长季节划分结果的绝对误差分级百分比、相关误差指标和相关系数,对比分析了各种方法生长季节划分结果的稳定性、准确性和有效性。研究结果表明,划分生长季节的开始,在草原区和森林区均以原型曲线法最为适宜。划分生长季节的结束,在草原区以中值法的划分结果最好,其次是原型曲线法衰落点的划分结果;而在森林区,则以原型曲线法休眠点的划分结果最好。本文为遥感生长季节划分结果的地面检验与划分方法的筛选,提供了典型的案例和方法。
针对高山峡谷地区遥感图像变异较大的特点,通过分析高山峡谷区的光谱结构特征,利用比值植被指数RVI、归一化植被指数NDVI及数字高程模型DEM等数据资料,结合综合阈值法,设定合适的阈值,得到分类单体图的二值化图像,并最终在ArcGIS9.0平台上进行单体图像的合成与输出。与传统最大似然法的分类结果相比,该方法在一定程度上克服了“同物异谱”、“异谱同物”等现象对分类结果带来的影响,提高了高山峡谷区地表覆盖分类的精度,得到了试验区较为可靠的遥感分类图像。
利用1982～2000年8km NOAA-AVHRR数据,采用均值法、差值法和一元线性回归模拟法,分析了中国黄淮海地区植被的动态变化及其空间分布特征,模拟了年NDVI均值的变化趋势,并对不同植被类型的NDVI年内和年际变化规律进行了分析。结果表明:黄淮海地区植被覆盖总体上呈增加趋势,20世纪90年代末相对80年代初平均NDVI值增加了近0.03。从空间分布上看,大部分地区NDVI都呈增加的趋势,其中NDVI极显著增加的区域主要分布在山东的西北部和西部、河南的东部、河北的北部及江苏的北部地区,F检验的显著性水平达到了99%。NDVI呈减少趋势的地区很少,主要分布在北京、天津、山西中部。各植被类型的NDVI在年内的变化呈很强的季节性,年际变化规律大致相同,呈波动上升的趋势。
在分析燃烧热点光谱辐射特征的基础上,提出基于MODIS红外辐射的NDTI指数火情监测模型,给出了该监测模型的详细算法,并通过几起较大森林火灾对该模型进行了分析和验证。这种双通道比值指数和NDVI指数一样具有衰减仪器噪声和抵消常规大气影响的优点。MWIR 4μm火点辐射通道和LWIR 11μm背景分量通道的组合突出了火点信息。研究表明,选择合适的NDTI门限,NDTI指数能够准确检测火点。MODIS NDTI火情指数模型可以推广到同类探测器的应用中,例如NOAA AVHRR、GOES VAS以及即将运行的NPP VIIRS和中国风云3号FY-3平台,特别是MODIS的下一代多光谱探测器NPOESS NPP VIIRS设计继承了MODIS的优势,为NDTI算法模型提供了广阔的应用前景。
干涉式被动微波成像仪(干涉式综合孔径微波辐射计)利用不同距离的干涉天线对形成的基线对视场范围内亮温分布的空间频谱进行采样,进而反演得到亮温图像。首先介绍了干涉式被动微波成像仪的基本工作原理,在此基础上分析了空间图像的二维频谱特征,并能利用这些特征从采样频谱中初步分析出原始亮温中的某些特殊分布,证实了在反演亮温存在明显振荡的情况下,可以从振荡方向判断存在误差的基线的大致位置。还分析了成像仪的天线位置误差、信道的幅度和相位误差以及天线方向图误差对反演亮温的影响及特点。这些分析将为从反演图像判断干涉式被动微波成像仪误差类型和来源提供重要的判别依据,并为后续的反演图像增强算法的设计提供重要的参考。
为解决机载天线自动对星的问题,基于TI公司TMS320LF2407芯片,设计了一种通过正交编码脉冲计数进行天线跟踪控制的具体设计方法。该设计方法采用位置环、速度环双闭环控制,以获取良好的动态响应和跟踪精度,并给出了控制系统中相应的软件设计流程图。另外也详细给出了机载天线对星角度的具体算法。
重跟踪处理可以从雷达高度计接收的海洋回波信号中提取精确的测量信息,传统的海洋高度计重跟踪模型中没有考虑到仪器对回波信号的影响,这种影响造成回波波形与重跟踪模型的偏离,从而降低了重跟踪的参数提取精度。提出了一种利用点目标响应和加权窗进行海洋高度计重跟踪的新方法,该方法考虑了仪器对回波波形的影响因素,在此基础上重新构造了重跟踪的信号模型,使回波波形与重跟踪模型曲线之间符合更好,从而提高了参数提取的精度。利用该方法对SZ-4高度计的数据进行了处理,并将处理结果与同期测量的ERS-2高度计数据进行对比,对比结果显示该方法显著改善了参数提取的效果。
遥感卫星数据编目存档系统是卫星数据目录服务系统的信息支撑中心,是国家空间信息基础设施不可或缺的组成部分。阐述了建立高度兼容的编目存档系统的必要性,指出了编目存档系统兼容性工程实施的难点,并根据计算机技术发展现状提出了解决编目存档系统兼容性问题的方法。
提出了MODIS数据传感器视角的计算方法,并分析了视角的变化对大气透过率以及地表温度反演的影响。选取渤海地区一景影像进行实验研究,结果表明MODIS数据边缘的传感器视角可达55.02°,由此引起的大气透过率降低近0.086,引起的地表温度误差最高可达3.64℃。
图像配准是图像处理和计算机视觉中的重要环节。提出了一种基于角点特征的图像自动配准方法来处理具有相似变换的图像配准问题。角点特征由改进的Harris算子提取,然后将提取的角点组成虚拟三角形,利用在相似变换下参考图像和待配准图像中对应的虚拟三角形相似的原理,找到最相似的两个虚拟三角形,以它们对应的顶点作为控制点,求出变换模型参数,从而配准两幅图像。该方法只要求两幅图像中提取的角点特征包含3个以上的对应角点,就能配准两幅图像。它的另一个优点是理论上对两幅图像之间发生的平移、旋转和尺度变化没有限制。实验结果表明:这种图像自动配准算法是正确和有效的。
基于对目标极化相干散射特性的分析,我们改进了Cloude和Lee等人提出的极化特征分解及非监督分类算法,以适应高分辨率极化SAR图像中复杂的地物细节特征。实验结果表明,相对传统方法,该方法更能够保留目标的细节特征、准确地估计目标极化相干矩阵,因此能够获得更好的分解分类结果。另外,该方法还具有较好的收敛性和鲁棒性。
在介绍了几种常用于TM、MSS、SPOT等多传感器遥感图像中条带噪声去除方法的基础上,提出了一种综合利用IDL语言和常用遥感软件(主要为ENVI、ERDAS等)对分类后图像进行条带处理的新方法。并以2005年北京市SPOT图像为试验数据,对该方法进行了尝试。结果表明,利用该方法可弥补一些条带噪声去除方法的弊端,有效地去除分类后图像上的条带噪音;同时避免了分类前期条带去除过程中对条带像元值的不正确计算,以及对图像上正确像元的影响而导致的后期遥感分类过程中的错分误分问题,从而可以有效地提高遥感分类精度。这种方法在其它多传感器遥感图像的条带噪声去除中也有很强的适用性。
主要介绍了在遥感卫星影像预处理过程中遇到的噪声问题及其解决方法,内容有常见的遥感噪声现象包括整像素偏移、字节错位、影像错行、带状噪声、条纹噪声等,在描述噪声现象的同时给出了针对上述噪声的相应处理方法如空域滤波方法以及频域滤波方法等。实践证明所述方法在遥感卫星影像预处理过程中得到了很好地应用。
近年来融合技术不断创新,方法多种多样,但是对融合结果缺乏统一的定量评价方法。在分析与总结当前常用的遥感图像融合结果定量评价方法的基础上,给出了亮度信息、空间细节信息和光谱信息等定量评价参数,并且通过程序实现了定量评价。以IHS和PCA两种融合方法对QuickBird图像多光谱波段和全色波段融合作为实验,进行定量评价分析,结果表明所提出的定量评价参数能够较准确地反映图像融合情况,比定性评价有效、全面,可为选择恰当的融合方法提供依据。
由于微波具有全天候、穿透性以及不受云的影响等特征,使其在遥感研究全球变化中具有越来越大的优势。在微波传感器技术发展的过程中,人们通过研究发现被动微波遥感是反演土壤水分的各种技术中最有效的方法之一,而植被覆盖地区的土壤水分反演是反演算法中的难点。简略地介绍针对裸地的Q/P模型和针对植被的τ-ω模型,以及主要土壤水分反演算法。
湿地景观生态研究是一个基于景观生态学理论的对湿地研究的新兴领域, RS与GIS技术的发展为湿地景观生态研究提供了新的方法和技术支持。综述了近年来RS和GIS技术在湿地景观生态研究中的应用情况。总结了RS技术在景观格局研究、景观功能研究、景观动态研究、景观尺度研究等4个方面的应用现状。同时论述了GIS技术在辅助景观分类、景观制图及景观指数统计、景观动态信息提取与分析、景观规划管理中的应用。分析了RS与GIS技术在湿地景观生态研究中的优势,指出了目前存在的问题,最后展望了湿地景观生态研究中遥感和地理信息系统技术的应用前景。
甘公网安备 62010202000685号
