多源遥感数据融合的发展趋势

随着遥感技术的快速发展,影像和数据融合领域的新方法、新算法层出不穷.遥感影像融合技术可以分为3个不同的层次:像素级、特征级和决策级.在回顾现有的多源遥感数据融合技术的基础上,讨论了融合技术的发展趋势.主要讨论内容包括多源高分辨率影像融合新方法、面向应用的影像融合评价和趋势、用于生态建模的LiDAR数据/多源光学/雷达影...     

多源数据融合技术及其在地质矿产调查中应用

针对地质矿产调查的特点,介绍了多源数据融合技术的概念、基本方法,总结归纳了其在地质矿产调查中工作流程、实施步骤、注意事项,分析了多源数据融合技术在地质矿产调查中的应用意义。结合新疆黑山岭东南一带1:50 000区域地质矿产调查项目,采用多源数据融合技术,在构造信息和矿化蚀变信息提取中,对遥感图像数据和地质、地球物理、地球化学数据进行了融合处理和叠合显示,取得了较好的地质效果。     

多源遥感数据融合应用研究

多源遥感数据融合是遥感技术向纵深发展的必然趋势。本文对多源遥感数据融合算法的应用特点,从基于像元的融合、特征的融合以及决策级融合3个层次上进行了详细的分析,并以河北丰宁县为例,说明遥感数据融合方法在遥感信息提取中的具体应用:对所用数据进行预处理,然后对1999年Landsat TM数据进行主成分变换,前3 个主成分占总信息量的97.8%,主成分逆变换后的结果影像更清晰,层次更丰富。信息提取时选择TM全色和主成分变换后的多光谱数据融合后的影像,波段4、3、2和波段5、4、3的彩色合成方案,并对植被指数和穗帽变换后的绿度指数进行了分析,遥感影像与DEM以及与GIS空间数据的信息融合也可以提高遥感信息提取的精度。最后分析了多源遥感数据融合尚待解决的问题及努力方向。     

基于国产 ＧＦ－２卫星影像的遥感地质解译:以阿吾拉勒地区为例

“高分二号”（ＧＦ－２）卫星的成功发射标志着我国民用卫星进入亚米级的“高分时代”，多光谱数据与全色数据的融合不仅保留了多光谱的色彩优势，也提高了多光谱影像的空间分辨率，ＧＦ－２卫星提供的海量遥感影像在促进我国地理信息产业快速发展的同时，也在地质领域发挥着越来越重要的作用。在简述 ＧＦ－２１Ａ 级数据处理的基础上，详细判读了断裂、褶皱、环形构造等构造特征和地层岩性信息，以及岩脉等细微构造。结果表明 ＧＦ－２数据可以有效应用于地质调查，对于地质构造识别及地质体空间属性确定有较强的实用价值和广泛的应用前景。      

航放数据与高分一号卫星光学数据融合及应用

高分辨率的多光谱遥感影像与低分辨率的航空放射性测量数据的融合有利于提高地质体识别效果,可以为地质填图和找矿提供重要参考。从多光谱遥感影像及航放数据特征出发,建立了基于Curvelet变换的线性融合方法,实现了高分一号多光谱数据与航放数据的多源异构数据融合。对融合结果的地质解译效果评价表明,在融合系数为0.7时,多光谱数据与航放数据的融合图像所反映的地质信息最丰富,表明所提出的基于Curvelet变换的国产卫星影像与航放数据融合方法对实现此类多源异构数据的融合,具有重要参考价值。      

基于多源遥感数据的断裂构造提取方法研究——以南水北调中线工程核心水源区为例

以南水北调中线工程核心水源区为例,利用中、高分辨率光学影像、雷达影像和数字高程模型等多源遥感数据,开展断裂构造提取方法研究。综合利用多源遥感数据的对地穿透能力、光谱信息和空间几何信息,进行图像增强、融合处理和三维地形分析,突出目标区断裂构造的影像标志。通过多源遥感解译,结合现场调查验证,初步查明目标区内3条主要断裂的几何展布信息,为该区的活断层探测和地震危险性评价提供参考。     

CAD中遥感影像数据转换与可视化实现

在GDAL开源栅格空间数据转换库的基础上,利用ObjectARX开发工具,研究Au-toCAD环境中遥感影像数据转换与影像地图可视化的方法。以某市遥感影像为数据源进行实例验证,取得了较好效果,为实现AutoCAD图形数据与遥感影像数据的叠加应用提供了可行的解决方案。     

面向多源遥感影像数据的溯源模型研究

遥感卫星技术的快速发展推动了多层次、多角度、全方位、全天候的对地观测，遥感影像数据极大丰富了起来，已广泛应用于众多领域。然而，影像数据时空分辨率不一、质量参差不齐，从原始遥感数据到数据产品的处理算法多样、业务流程复杂，导致遥感数据处理结果的质量追溯较为困难。针对此，本文对多源遥感影像数据溯源信息模型进行研究，根据遥感影像的分发、处理等特点，构建了遥感影像元数据溯源信息概念模型，图谱化表示遥感影像衍生过程中的事件、实体、关系和属性信息；为了提高遥感影像溯源信息的互操作能力，对W3C（万维网联盟）PROV溯源模型进行了继承与扩展，构建了溯源信息概念模型与W3C PROV溯源模型的映射框架，实现了溯源信息的表达；提出了遥感影像元数据模型扩展方法，以支持溯源信息的嵌入。本研究丰富了遥感影像元数据的溯源信息，支持用户对遥感数据产品追踪溯源，评估其可用性和可靠性；同时，提出了基于溯源信息的遥感数据查询优化方法，提高了数据查询效率。     

遥感、化探、地质信息综合在昌宁矿产勘查中的应用

利用已有资料,进行遥感图像数字图像处理,将遥感图像与化探数据进行融合,再结合地质资料,经过将遥感、化探与地质信息的综合分析,总结出保山—耿马成矿带东段矿体,是赋存在三叠系顶部与上第三系底部的沉积不整合接触带上或赋存在变砂岩地层的层间破碎带中,锡矿化体的分布明显受该区北西向的区域构造控制,矿化与花岗岩体关系密切,在岩体与地层接触带上具有矿化强烈的成矿地质特征,从而缩小了探矿靶区。经野外踏勘,圈定了成矿有利地段。     

多源遥感数据时空融合模型应用分析

多源遥感数据时空融合模型是解决目前遥感数据获取能力不足问题的重要方法之一,当前主要融合方法的研究,集中于平原区域,缺乏复杂条件下的多源遥感数据融合技术的应用研究。针对我国南方复杂条件,本文对比研究了多源遥感数据时空融合模型在我国南方复杂条件下的应用能力。针对LORENZO模型、LIU模型、统计回归模型、STARFM和ESTARFM 5种主流多源遥感数据时空融合模型,采用Landsat-ETM+和MODIS数据,以江苏省南京市的小块区域为实验区,利用5种模型生产融合影像,以真实Landsat-ETM+数据为模板,定性和定量评价融合效果的好坏。结果表明：除LORENZO模型外,其余4种模型获得的融合影像与真实影像之间都具有较高的相关性,相关系数均高于0.6,其中,ESTARFM模型的融合影像与真实影像间的相关性最高,融合效果最好,其次为STARFM模型,再次为LIU模型和统计模型法。在融合过程中采用距离、时间和光谱等信息越多,融合效果越好,在复杂地区的适用能力越强,融合影像更能反映地物的细节特征。     

卫星遥感图像空间分辨率适用性分析

从卫星遥感图像空间分辨率的定义出发,简述了影响卫星遥感图像空间分辨率的几种因素。根据各研究领域和研究层次对卫星遥感空间分辨率的不同需求,给出其相应的空间分辨率。从测绘制图的角度确定了不同比例尺地图所需要的卫星遥感图像空间分辨率大小。讨论了当前主要遥感信息源的应用范围,并结合案例对其适用性进行了分析,最后指出了卫星遥感技术目前存在的一些问题,提出了几点看法。     

Evaluating Spatial Heterogeneity of Land Surface Hydrothermal Conditions in the Heihe River Basin

Land surface hydrothermal conditions(LSHCs) reflect land surface moisture and heat conditions, and play an important role in energy and water cycles in soil-plant-atmosphere continuum. Based on comparison of four evaluation methods(namely, the classic statistical method, geostatistical method, information theory method, and fractal method), this study proposed a new scheme for evaluating the spatial heterogeneity of LSHCs. This scheme incorporates diverse remotely sensed surface parameters, e.g., leaf area index-LAI, the normalized difference vegetation index-NDVI, net radiation-Rn, and land surface temperature-LST. The LSHCs can be classified into three categories, namely homogeneous, moderately heterogeneous and highly heterogeneous based on the remotely sensed LAI data with a 30 m spatial resolution and the combination of normalized information entropy(S') and coefficient of variation(CV). Based on the evaluation scheme, the spatial heterogeneity of land surface hydrothermal conditions at six typical flux observation stations in the Heihe River Basin during the vegetation growing season were evaluated. The evaluation results were consistent with the land surface type characteristics exhibited by Google Earth imagery and spatial heterogeneity assessed by high resolution remote sensing evapotranspiration data. Impact factors such as precipitation and irrigation events, spatial resolutions of remote sensing data, heterogeneity in the vertical direction, topography and sparse vegetation could also affect the evaluation results. For instance, short-term changes(precipitation and irrigation events) in the spatial heterogeneity of LSHCs can be diagnosed by energy factors, while long-term changes can be indicated by vegetation factors. The spatial heterogeneity of LSHCs decreases when decreasing the spatial resolution of remote sensing data. The proposed evaluation scheme would be useful for the quantification of spatial heterogeneity of LSHCs over flux observation stations toward the global scale, and also contribute to the improvement of the accuracy of estimation and validation for remotely sensed(or model simulated) evapotranspiration.     

遥感数据的高斯金字塔尺度上推方法研究

尺度转换是遥感信息科学领域的研究热点,其传统研究方法大多局限于统计模型,对数据的空间结构信息考虑较少,很难满足遥感数据的多尺度表达要求。基于此,针对遥感数据的尺度不一致问题,本文提出了一种利用高斯金字塔的图像模糊特性进行遥感数据尺度上推的方法,在对金字塔每一层的数据高斯模糊的基础上,通过多次连续的降采样,得到一系列不同尺度的数据,从而满足实际应用的空间分辨率要求。为了验证本文所提方法的有效性,本文选择Landsat7 ETM影像和ASTER GDEM为研究数据进行尺度上推,并与传统的最邻近、双线性以及立方卷积等方法进行了实验对比,采用均值、方差、均方根误差、平均绝对误差等评价指标,以及相同分辨率的ASTER GDEM和SRTM DEM的等高线套合结果来衡量高斯金字塔方法的性能。实验结果表明,本文使用的高斯金字塔尺度上推方法能够有效地实现连续遥感数据的尺度转换,在保持遥感数据局部细节特征的基础上,较好地保持了原始遥感数据的信息量以及空间结构特征。     

光谱、形状特征结合的多精度图像分割算法与应用

由于高分辨率遥感图像的数据量和计算复杂性骤增,影像噪声、光谱混淆现象更为突出,这对传统主要依据于像元光谱特征的图像处理与分析方法提出了极大挑战。为此,特征更为丰富、在噪声处理和知识融合上,更具优势的面向对象的图像分析方法,逐步成为高分辨率遥感图像应用的研究热点。面向对象图像分析的第一步,以及关键一步是图像分割。本文设计了多精度图像分割算法:(1)采用降水分水岭变换进行初步分割获取图像次一级斑块,即分割亚基元;(2)设计一种可重复合并的快速图斑合并方法,进行亚基元的层次归并获得最后分割斑块,完成图像分割。在合并过程中,斑块之间的差异指标是其光谱合并代价、形状合并代价的加权和,合并结束的标志是斑块间两两合并代价超过尺度参数的平方。设置不同的尺度参数,则可实现多精度图像分割过程。实验证明,方法分割效果较好,并在算法效率上满足实际应用需求,可以开展后续图像分类、专题信息提取等工作。     

遥感信息与知识交换共享元数据系统设计

随着遥感技术的飞速发展,遥感数据成为城市规划、地球科学研究、数字地球等重大科学研究和工程建设的重要数据源。但随着遥感数据量的不断增加和应用领域的扩大,如何科学有效地管理、存储、更新和重用已有的遥感数据资源,已成为当前空间信息元数据研究的热点。因此,有必要制订专门用于描述遥感数据及其相关资源的元数据系统,满足用户正确了解和使用遥感数据的需要,推动遥感数据共享。本文在研究和参考现有国家和国际地理信息元数据标准的基础上,设计了针对遥感信息与知识交换共享的元数据系统,该系统实现了遥感数据、相关辅助测量数据、应用方法模型以及传感器、平台等相关知识等信息的统一、规范表示,为遥感信息与知识交换共享搭建了元数据层次上的平台。     

Urban Expansion in China Based on Remote Sensing Technology: A Review

Urban areas and its evolution are important anthropogenic indicators and human ecological footprints, and play decisive roles in environmental change analysis, global geo-conditional monitoring, and sustainable development. China has the highest rate of urban expansion and has emerged as an urban expansion hotspot worldwide. In this paper, the progress of studies on Chinese urban expansion based on remote sensing technology are summarized and analyzed from the aspects of urban area definition, remotely sensed imagery applied in urban expansion, monitoring methods of urban expansion, and urban expansion applications. Existing issues and future directions of Chinese urban expansion are discussed and proposed. Results indicate that: 1) The fusion of multi-source remotely sensed imagery is imperative to meet the needs of urban expansion with various monitoring terms and frequencies on different scales and dimensions. 2) To guarantee the classification accuracy and efficiency and describe urban expansion and its influences on local land use simultaneously, the combination of visual interpretation and automatic classification is the tendency of future monitoring methods of urban areas. 3) Urban expansion data have become the prerequisite for recognizing the urban development process, excavating its driving forces, simulating and predicting the future development directions, and also is conducive to revealing and explaining urban ecological and environmental issues. 4) In the past decades, Chinese scholars have promoted the application of remote sensing technology in the urban expansion field, with data construction, methods and models developing from the quotation stage to improvement and innovation stage; however, an independent and consistent urban expansion data on the national scale with long-term and high-frequency (such as annual monitoring) monitoring is still lacking.     

遥感分类信息不确定性的可视化表达方法

影像分类是遥感技术的重要应用领域之一,而遥感分类信息中则存在着不确定性,如果仅仅对其进行不确定性程度上的数学度量,而忽略其在空间域和时间域上的分布特征,则很难完整准确地描述和理解遥感信息中的不确定性。从视觉感知角度表现不确定性信息是不确定性建模的重要组成部分,而利用现有的计算机可视化技术来表达遥感分类信息的不确定性则是一种直观有效的方法,可以帮助用户更加完整地理解遥感数据及其分类信息中不确定性的大小、分布、空间结构和趋势。我们将不确定性可视化技术分为静态可视化变量、动态可视化变量和特征可视化三种类型。并以我国黄河三角洲地区的Landsat 5 TM遥感影像的分类数据为例,对上述不确定性可视化技术进行讨论及分析。     

海量遥感数据的高性能地学计算应用与发展分析

航空及航天遥感器的快速发展,使得多源、多时空分辨率的遥感数据成TB级增长,对海量遥感数据的高性能计算与处理提出了更高的要求。据此,当前的遥感应用已经吸收了新型硬件架构计算、集群计算和分布式计算等高性能计算领域的最新技术。本文针对高性能计算处理海量遥感数据的效率问题,分别从分布式并行遥感文件系统和高性能遥感地学计算模式两个方面来论述该问题的研究进展;在此基础上,列举了当前具有代表性的集群和分布式遥感计算平台/系统,并结合具体实验工作,详细阐述了遥感高性能计算平台gDos-IPM(Geospatial Data Operation System-Image Processing Machine)的设计思路;最后总结了高性能遥感地学计算的发展趋势。     

地温遥感预报地震的原理和方法

本文以若干震例中震前热异常与强震时空关系的统计和气象卫星热红外遥感技术的分析为基础,论证了地震遥感预报地震的可行性。提出的基本方法包括地震与震前增温异常关系的分析、研究区温度背景分析、大气校正和监测预报四个步骤。文中较详细地介绍了在临汾地区的初步应用,讨论了影响因素和震前热异常的成因。     

地理空间数据的空间性分析应用

“空间性”是地理空间数据有别于其他数据的显著特征,因此地理空间数据研究过程中必须反映和遵从其地理空间特性。本文将集中于两个领域,即统计分析和遥感图像分析领域,来论述地理空间数据分析中必须加强对空间异质性、空间结构和尺度的探讨。