森林火灾是一种世界性的重要自然灾害,它分布广、发生频度高,破坏森林资源,干扰人民正常生活秩序,造成全球性环境污染,越来越受到各国政府的重视。遥感(Remote Sensing,简称RS)、地理信息系统(Geography Information System,简称GIS)、网络等现代高新信息技术的出现和发展,为人类研究防灾减灾的工作提供了更为方便的条件。在对AATSR (全称为Advanced AlongTrack Scanning Radiometer)数据相关波段分析和背景信息集成的基础上,在东北林区开展了利用AATSR数据识别森林火灾的方法研究。同时,对分别由AATSR和MODIS(全称为ModerateResolution Image Spectroradiometer)数据获得的东北林区火灾监测结果进行了对比验证。
湿地是指陆地上常年或季节性积水或过湿的土地与生长栖息于其上的生物种群构成的独特生态系统,具有重要的生态价值与科学研究价值。研究选取重要国际湿地洪河保护区作为研究区,应用多期LandsatTM影像,采取基于专家经验的监督分类方法进行基于群落尺度的分类,取得了较好的分类效果。研究表明有效的影像增强处理和分类训练区的精确选择是监督分类的关键,基于专家辅助的地理信息系统空间分析方法有助于提高分类精度。依据遥感分类结果定量分析了高度自然状态下的北方半湿润区内陆淡水湿地群落类型的原始空间格局。研究揭示具有从沼泽湿地向草甸湿地明显过渡特征的小叶章—苔草群落占据整个保护区面积过高比例,显示该湿地保护区典型沼泽湿地的现状湿生环境退化特征比较明显,应尽早采取相应措施。
根据高光谱遥感获得的冬小麦冠层数据,把由逐步回归方法和基于遗传算法(GA)的广义回归神经网络(GRNN)筛选到的光谱参数作为网络输入,冠层叶绿素含量作为网络输出,采用线性逐步回归方法、反向传播神经网络(BPNN)和GRNN来构建反演模型,模拟结果表明,GRNN和BPNN的预测精度要高于逐步回归方法,其RMSE分别为0.36 mg/g、0.52 mg/g和0.98 mg/g。由于GRNN可应用于小样本问题的学习,比BPNN对叶绿素具有更好的预测和泛化能力。
利用吉林省新庙泡的高光谱实测数据和水质采样分析数据,尝试通过单波段、波段比值、一阶微分和峰谷间距法建立叶绿素a反演模型。结果表明:单波段光谱反射率与叶绿素a浓度的相关性较差,不宜用于该区域的叶绿素a浓度估算;680 nm和700 nm波段反射率之比、700 nm处光谱一阶微分值和两波段峰谷间距反演模型都具有较高的决定系数,分别为0.783 4、0.792 7、0.796 9,验证模型的决定系数为0.651 3、0.431 7、0.756 4,均方根误差分别为8.69μg·L-1、14.50μg·L-1、10.04μg·L-1,显著水平P<0.01。这3种方法皆可以用于新庙泡叶绿素a浓度的定量遥感,其中又以峰谷间距法为最优。
近年来,利用星载SAR数据对海洋舰船目标进行检测与监视的技术在很多领域得到了广泛的应用。海洋渔业资源保护和渔船监测就是其中的一个重要应用。目前为保护海洋渔业资源,促进其可持续利用,我国也正在进行利用星载SAR对渔船进行监测和管理的研究工作。对国内外公开发表的文献中关于星载SAR舰船检测方面的研究成果进行了总结,回顾并分析了舰船和舰船尾迹检测的常用方法,并说明了星载SAR舰船检测的一般流程。最后对国外利用星载SAR进行海洋渔业检测和资源保护方面的成功案例进行了介绍。希望能够从中得到有益的经验和启发,对我国在利用星载SAR进行海洋渔船监测和海洋渔业资源保护方面的研究和应用有所帮助。
高光谱遥感数据具有的波段数目多、波段宽度窄、数据量庞大等特点给图像的进一步解译带来了困难。为了解决这一问题,对自适应波段选择的降维方法进行了改进,不仅考虑了高光谱遥感图像波段的信息量和波段间的相关性,更重要的是考虑了各地物连续光谱间的可分性。光谱间的可分性距离越大,表明类间的可分性越大,地物越清晰。首先选出了能有效区分图像上任意两类别的理想波段子集,再根据波段子集中任意3波段的相关系数之和最小和它们的均方差最小两个指标,选出任意两类对间那些包含信息量大、相关性又小、谱间差异又大的3波段组合(且不唯一),最后对整幅影像选出的最佳3波段45、75、85合成的假彩色图像用光谱角度制图法(SAM)进行了分类,总体分类精度达到91.7%,Kappa系数达到0.82。
长城是中华民族的象征,是人类历史上最伟大的建筑工程之一。基于高分辨率遥感数据“SPOT-5”和DEM数据,首先运用微分几何方法提取高亮度线性地物信息,然后根据长城特殊的地形地貌特征,运用GIS水文学方法提取出山脊线,并在山脊线周围做一个几米的缓冲区,将高亮度线性地物信息和山脊线缓冲区进行叠加分析,比较准确地提取出了长城信息,并进行提取精度的评估。
主要讨论SIFT(Scale Invariant Feature Transform)及其在遥感图像配准中的应用。首先介绍了基于特征点的遥感图像配准的一般框架;针对基于特征点的遥感图像配准中的两个基本问题—鲁棒的特征点提取和特征点匹配,提出了基于SIFT特征点和广义紧互对原型对距离的遥感图像配准新方法,并通过“广义紧互对原型对”的概念,为不同的特征点匹配方法建立了联系。与已有的相关工作相比,该方法可以得到更多的匹配点对和正确的匹配点对。数值试验证明了该方法的有效性和鲁棒性。
相干斑噪声是InSAR干涉图固有的,且InSAR干涉图对相干斑噪声十分敏感,为了得到精度更高的干涉测量产品,需要对干涉图进行相干斑噪声滤波。针对InSAR干涉图中相干斑噪声的统计特性,提出了一种基于小波域HMT模型的InSAR干涉图滤波算法,对InSAR干涉图的实部和虚部分别进行处理。试验研究结果表明,该方法在有效抑制相干斑的同时,还能有效地保持相位的细节信息和条纹的边缘结构,而且大大地减少了残余点的数量,有利于提高InSAR干涉测量的精度。
以浙江省衢州市的一个区域作为研究区,在阐述遥感图像融合原理的基础上,以QuickBird、SPOT5和Landsat ETM+全色与多光谱遥感图像为数据源,应用Brovey变换、SVR变换、PCA变换、Pansharp变换和Gram-schmidt变换等融合方法,对上述3类遥感图像进行了融合试验和分析,并从光谱信息和空间信息两个方面对融合效果进行计算分析,来比较这几种融合算法用于QuickBird、SPOT5、ETM+遥感图像融合的效果。研究结果表明,在QuickBird影像融合时Gram-schmidt变换法的效果最好。Pansharp变换法在SPOT5影像融合时综合效果优于其它方法。ETM+影像融合时,Gram-schmidt变换的光谱退化最小;在空间信息增强方面:Brovey变换在波段2、3融合时效果最好,在波段1、5、7上,SVR变换法优于其它变换法,而波段4融合时则是Pansharp变换最佳。
颜色直方图图像检索方法是一种重要的基于颜色特征图像检索方法。在分析了基于颜色直方图信息熵进行图像检索方法的基础上,提出了一种通过灰度值对信息熵进行限定的遥感图像检索算法。该方法在一定程度上解决了传统的基于颜色直方图信息熵方法进行图像检索时,由于熵的对称特性造成图像误检索的不足。在实验精度评价中,分别采用直方图分析法和相关系数法,从定性与定量两个角度对检索精度进行了评价。实验结果显示,运用该方法进行检索,具有较高的检索精度,相关系数在0.95以上,在实际应用中具有良好的可行性。
合成孔径雷达(SAR)图像上的各种噪声削弱了目标、阴影等感兴趣区域(region of interest,ROI)的细节特征,影响了后续的目标检测、分类和识别等应用。传统的正则化方法能够增强SAR图像的目标特征,但是运算量过大,实时性不好。提出一种改进的正则化方法,有效地提高了SAR图像区域特征提取的速度和精度。理论上证明,降质算子的优化可以使运算量由O(M3N3)降到O(MN),同时保留了区域特征增强的能力。利用MSTAR数据库中实测的SAR图像进行算法验证,实验结果表明该方法能够大幅度提高目标杂波比,有效抑制感兴趣区域内的噪声,从而更精确地把目标和阴影等区域从背景杂波中提取出来。
由于Landsat-5唯一的热红外波段遥感影像TM6的空间分辨率不高,使得其应用与研究程度远不及其它波段广泛。为此,运用GA—BP算法来提高TM6遥感影像的空间分辨率,并进行仿真实验,结果表明:①GA—BP算法有效地避免了BP算法陷入局部最小点、收敛速度慢的问题,是一种快速、可靠的方法。它的快速算法对数据量巨大的遥感图像更具实用价值。②从提高TM6遥感影像空间分辨率的仿真结果来看,无论计算效率还是遥感影像的融合效果,GA—BP算法都优于BP算法。③GA—BP算法既保留了TM6遥感影像的基本灰度分布信息,同时也提高了其空间分辨率,可以有效地运用到提高遥感影像空间分辨率的过程中。
在深入研究混合像元分解原理的基础上,提出了用遗传算法进化模型拟合分解结果的超平面,以实现混合像元分解并进一步分类的算法。给出了用该方法对多光谱图像中混合地物进行分类的实例。实验结果证明:该算法的结果与全约束最小二乘(FCLS)的混合像元分解算法结果相近(相关系数达到0.99),而计算复杂度大大降低,计算速度明显提高且具有较强的适应性。同时在整幅遥感图像的分类中体现出较高的分类性能,为遗传算法在混合地物分类问题中的应用提供了又一条可行的途径。
星载雷达高度计是一种重要的对海洋进行精确测量的主动式微波遥感器。因为高度计能够有效地测量卫星到海面的高度、海面有效波高和海面后向散射系数,它在海洋大地水准面研究和海洋应用研究的诸多方面得到了广泛的应用。海面回波模拟器能够接收和处理高度计信号,产生海面回波波谱来调制高度计信号,最后精确延时后发射回高度计,是在地面对高度计进行测试和定标的一种有效手段。由于功能的全面性,回波模拟器是一个复杂度不亚于高度计本身的系统,因此,对回波模拟器的分析和仿真对于指导它的设计、确定它的精度以及定标的效果有着重要意义。介绍了回波模拟器的结构,分析了海面回波波谱的产生原理并设计了回波模拟器的SIMULINK仿真模型,给出并分析了仿真结果。
分析了一种利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据进行白天多层云检测算法。首先利用IMAPP软件包中的云检测算法对像元区域进行云检测,然后采用红外三通道(8.5μm、11μm和12μm)技术进行云相态判识,区分出单层水云和单层冰云,最后利用2.1μm反射率和11μm亮度温度双通道散点图,计算出多层云像元在2.1μm和11μm两个通道上的取值范围,从而识别多层云系。利用该算法对热带风暴云系进行了多层云检测试验,试验结果显示算法可简单有效地识别典型的多层云系。
海岸线是划分海洋与陆地管理区域的基准线。不同海岸地貌的海岸线划分依据各不相同,因此,它们在卫星图像上的解译标志与提取方法也存在差异。论述了利用遥感进行海岸线动态监测的优势与海岸线的基本特点及其分类,明确了在各个领域中对海岸线的不同定义,指出了不同类型海岸的遥感解译标志。详细论述了不同种类卫星图像中的海岸线成像机理,介绍了使用卫星遥感图像提取各类海岸线的算法及其发展过程,并对遥感图像中的海岸线提取算法的发展方向做出了分析。
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