基于GeoEye-1影像的自适应浅海水深反演方法

本文基于GeoEye-1影像研究了自适应浅海水深反演方法在甘泉岛附近浅海区域的适用性.GeoEye-1遥感影像经预处理后,通过反射率计算叶绿素浓度进而确定出对数比值模型的参数进行建模,实现无实测数据的多光谱水深反演,并通过实测数据对反演结果进行验证.结果表明:利用自适应水深反演方法对甘泉岛附近浅海区域水深反演精度较高,...     

CatBoost模型在水深反演中的应用

在多光谱遥感水深反演研究中,由于影响反演精度的因素较多,传统的水深反演模型具有一定局限性。机器学习算法在解决非线性高复杂问题上较有优势,将其应用在某些特定区域水深反演可提高反演精度。本文利用Sentinel-2多光谱遥感影像和LiDAR测深数据,以瓦胡岛为研究区域,构建CatBoost水深反演模型,与传统水深反演模型及Boosting中的XGBoost和LightGBM模型的反演精度进行比较。试验结果表明,经过参数优化后的CatBoost水深反演模型的决定系数、均方根误差、平均绝对误差和平均相对误差分别为96.19%、1.09 m、0.77 m和9.61%,准确性最高,效果更佳。     

遥感水深反演海道测量业务化应用中的评估与思考

水深是海道测量最重要的地理要素,反映海底地貌形态和航区通航能力,在海道测量中占有重要的地位,遥感水深反演(SDB)对于补充传统声学测深系统效率不足具有重要意义。本文通过对现有研究总结,从实地因素、影像因素和反演方法3个维度分析了反演考量的要素,对照海道测量精度要求和业务化需求两个维度对水深反演适用性进行了评估。结果表明,精度方面,SDB水平精度已经满足要求,大部分多光谱反演相对垂直精度约达20%,但受水体浑浊程度影响较大,距海道测量业务化应用尚有不足,海底覆盖方面已经有了很好的实践。最后,从不确定性可控性、反演模型外推和多源数据同化方面分析了SDB应用所面临的问题,并给出了一些思考和建议。     

四种遥感浅海水深反演算法的比较

详细介绍了单波段线性回归模型、两波段比值线性回归模型、多波段组合线性回归模型、BP神经网络模型等4种光学遥感水深反演算法,然后利用同一地区、同一时期的Worldview-2多光谱遥感影像和实测水深数据,对4种水深反演模型的准确性进行了实验比较。研究表明:多波段组合线性回归模型、BP神经网络模型的水深反演的性能较好,利用多光谱遥感图像数据反演得到的水深值误差较小;而单波段线性回归模型、两波段比值线性回归模型的效果较差。     

基于Triple-Collocation的地面观测与卫星遥感数据融合的雪深反演

针对单一被动微波遥感反演雪深的精度和空间分辨率不足的问题,提出了一种星-地多源数据融合的雪深反演方法。以北疆每日站点观测雪深、AMSR-E遥感反演雪深和SSM/I遥感反演雪深数据为研究对象,首先利用地统计方法结合地面站点观测数据估计北疆区域的雪深,然后采用Triple-Collocation方法分别估计三个雪深数据的误差方差,最后结合最小二乘原理实现星-地雪深观测数据的融合。对融合雪深与地面雪深观测数据进行验证分析,结果显示,与AMSR-E和SSM/I遥感反演雪深相比,融合的雪深与地面观测雪深的相关性更高;融合的雪深的精度有一定程度的提高。实验结果证明了多源数据融合方法的有效性。     

基于多光谱数据的南海浅水水深测量算法研究

沿海地区的水深测量是大多数海岸工程和沿海科学应用的常见要求。然而,在我国南海浅水区域(0—10 m)及部分政治敏感区,船只很难到达导致测量非常不便,这种情况下遥感测量方法凸显了其价值。本文基于QuickBird多光谱遥感影像及同时期多波束实地测量水深点数据,利用6种算法模型定量反演了中国南海甘泉岛周边浅海的水深。精度验证结果表明,基于遗传算法优化的BP神经网络模型与实际测量水深的相关系数R2大于0.96,测量结果可靠。     

非线性模型岛礁礁盘遥感水深反演

针对已有的遥感水深反演方法波段选取难,得不到较好的模型参数的问题,该文在国内外遥感水深反演研究的基础上,对经典的非线性模型进行研究,引入了逐步回归算法对模型进行了改进。以东岛为研究区,基于Worldview-2多光谱影像进行模型验证和精度评价。结果表明:应用改进后模型的反演水深精度大幅提高,水深范围不但适用在10m以浅的水区,在15~30m的区域精度也较高。由此可见改进的模型在保持原模型移植性较好的前提下,模型参数更易解算,反演精度较高,具有一定的适用性。     

遥感影像融合关键技术探讨

随着遥感技术的发展,越来越多的不同传感器的遥感影像相继出现,为用户提供不同空间分辨、不同时相与多光谱信息的海量遥感影像数据成为现实。不同数据源的数据各自显示了自身的优势和局限,同时也造成了信息冗余。如何有效的利用这些多源影像数据是目前人们所关注的问题,进而影像融合问题被提出来。多源遥感影像融合是遥感图像处理和信息获取领域的一门新技术,所以在影像融合过程中需要进一步研究其中的关键技术。本文对遥感影像融合过程中的关键技术进行了详尽的分析和探讨。     

渤海湾近岸海域水深遥感反演研究

针对多光谱遥感技术进行浅海水深信息提取具有覆盖地域大、动态连续监测等特点,该文利用环境与灾害监测预报小卫星星座A星(HJ-1A)影像数据,对渤海湾20m以内近岸水域的水深进行实验研究。通过对HJ-1A遥感图像不同波段及波段组合的反射率与实测水深值的相关关系分析,选取敏感波段,建立最佳回归模型,定量计算研究区水深值。研究发现:5~10m水深区域内遥感反演效果最好;10~20m次之;0~5m受沿岸构筑物、泥沙等影响严重,反演效果较差。     

ALOS全色与多光谱影像融合方法比较

多源遥感影像融合能够综合利用多源遥感数据的优势,获得比单一数据更客观、更丰富的信息。以ALOS高分辨率卫星影像为例,选取包含不同地物的子区,分别应用不同的影像融合方法进行了融合实验,结果表明对于同一数据源,影像融合方法不同,其影像融合质量存在差异;同时研究区域包含的地物类型不同,最适宜的影像融合方法也不同。     

HY-1C/D卫星CZI数据的岛礁浅海水深遥感无控反演能力评估

岛礁浅海水深是海洋重要的基础资料。中国南海岛礁远离大陆,水下现场调查效率低、难度大,难以评估水下地形的长期变化,迫切需要大面积、高频次成像的卫星遥感数据。海洋一号C/D (HY-1C/D)卫星双星组网大大提高了覆盖频次,配置的海岸带成像仪CZI (Coastal Zone Imager)可为岛礁水下探测提供快速的业务化遥感数据服务。为充分发掘两颗卫星的岛礁水深反演能力,本文以中国南海永乐环礁为研究区域,以HY-1C/D CZI多光谱遥感影像为数据源,结合半分析模型和对数比值模型开展了不依赖实测数据的水深反演研究,并与GeoEye-1高分辨率卫星多光谱遥感数据反演结果进行对比。结果表明,HY-1C/D CZI多光谱数据在甘泉岛的水深反演结果与实测数据相比,在0—20 m水深范围内的平均绝对误差分别为1.60 m和1.85 m,平均相对误差分别为22.48%和26.23%;HY-1C/D CZI多光谱数据与基于GeoEye-1数据在甘泉岛的水深反演结果相比,平均绝对偏差分别为1.65 m和1.81 m,平均相对偏差分别为22.33%和23.83%。HY-1C/D CZI与GeoEye-1多...     

基于小波融合技术的云噪声影像修补法

在可见光遥感影像中，常常因为云噪声的遮挡而很难获得有云区域的信息，从而影响测绘产品的精度。本文依据小波变换理论，制订了基于阈值判断的系数取值融合规则，并与灰度的直方图匹配和中值滤波相结合，通过组合同一传感器不同时相或不同传感器所获取的遥感卫星影像，从而重构出消除云噪声后且灰度均衡的影像。经实验证明，该方法具有一定的可行性。     

基于小波变换的遥感影像融合技术发展现状

多源遥感影像数据融合技术是解决海量遥感影像数据处理问题的一条有效途径。通过介绍目前基于小波变换的遥感影像融合技术发展状况,以及各种融合方法的优缺点和适用范围,为遥感影像融合系统的研究与开发提供参考。     

海底底质分类支持下的WorldView-3多光谱影像浅海海域水深反演

近几十年来,基于遥感影像进行水深反演一直是国内外学者研究的热点。本文使用WorldView-3高分辨率卫星影像,结合卫星测高数据,以中国海南岛附近的蜈支洲岛及其附近海域为主要研究区域,在进行数据预处理、底质分类之后,分别通过多元线性回归模型、Stumpf对数比值模型和BP神经网络集中对岛屿周围0～20 m水域的水深进行反演和结果分析。结果证明,对这3种模型而言,在进行底质分类之后精度都会明显提升。其中,BP神经网络反演水深精度最高(均方根误差范围为0.2～0.7 m),多元线性回归模型次之(均方根误差范围为0.3～0.8 m),对数比值模型精度最低(均方根误差范围为0.6～1.1 m)。     

基于小波统计特性的遥感图像像素与特征联合最优融合方法

遥感影像的IHS融合方法由于匹配误差导致光谱畸变和退化,而小波变换在变换域具有良好的分频特性,小波系数的统计特性反映了遥感影像的边缘、线和区域等显著特征。提出了基于小波统计特性的遥感影像的像素和特征联合最优融合方法,在IHS空间,对强度分量I的高频部分利用多分辨率小波融合方法进行影像的高频细节特征融合,低频部分选取光谱信息和空间分辨率评价指标作为融合权系数求优指标,进行像素级最优融合,实验结果证明了该方法的有效性。     

全球地表覆盖数据辅助多源影像融合提取城市不透水面

本文提出了一种利用GlobeLand30数据辅助多源数据融合进行城市不透水面自动提取的方法。首先基于波段映射和小波变换的影像融合方法,融合哨兵二号和高分二号影像,获得同时具有较高空间分辨率和光谱分辨率的融合影像,其具有丰富的光谱特征和空间特征,有利于提升复杂城市区域的不透水面和非不透水面区分能力。然后利用GlobeLand30数据的类别信息自动获取初始分类样本,基于融合影像的丰富光谱信息构建多种植被指数、水体指数和建成区指数,对初始分类样本进行优化。最后利用优化后的训练样本,使用光谱、地物指数等特征训练分类器,实现城市不透水面的自动准确提取。本文以济南市2019年的高分二号和哨兵二号影像为试验数据,在时相、分辨率与影像均不同的GlobeLand30全球地表覆盖数据辅助下获得了总体精度优于92%的不透水面提取结果,验证了本文方法的有效性。     

江苏近海辐射沙洲水域水深与光谱的相关性研究

通过对实测光谱数据和水深数据的分析研究发现，泥沙浓度在水深遥感中具有重要意义。泥沙含量决定水体光谱反射率与 水深的相关性方向： 泥沙含量较少的清水区，光谱反射率与水深呈负线性相关； 而在泥沙含量较高的浊水区，光谱反射率与水深 数据呈正线性相关。以此为依据，对水体进行清/浊水体的光谱分别处理，可提高水深的光谱反演精度。同时，结合实测水体光谱 进行不同光谱分辨率的模拟分析，发现高光谱分辨率遥感将有助于提高水深反演精度。     

基于多源遥感数据的第三次国土调查内业信息提取方法

为确保土地利用数据的真实性,设计基于多源遥感数据的第三次国土调查内业信息提取方法.以高分二号卫星采集的全色与多光谱影像为基础,采用S-G(Savitzky-Golay)滤波器通过噪声消除、配准、重采样实现全色与多光谱影像融合,利用像元亮度校正改善融合后影像像元亮度饱和现象.根据最小代价切割实现多源遥感影像不同地类边界划分,获取大量遥感影像图块,逐个分析与判断遥感影像图块类型,通过同第二次国土调查数据库相对比提取差异性地类图斑、偏移图斑、在建图斑,实现第三次国土调查内业信息提取.实验结果显示,该方法的遥感影像分割与融合效果好,可有效提升遥感图像清晰度,增强图像细节特征,保证土地利用数据的真实性.     

基于高分一号与Landsat-8影像的水体浊度反演比较

为分析高分一号WFV传感器16 m遥感影像在水质反演方面的能力,本文选取南四湖为研究区,以高分一号卫星影像与Landsat-8卫星OLI影像为数据源,结合地面同步实测水体浊度数据,建立反演水体浊度的原始光谱反射率模型、归一化反射率模型和波段比值模型,并对各模型进行精度评价,分别比较两个传感器在浊度反演能力方面的差异。结果表明:利用高分一号WFV 16m遥感影像进行水质反演具有较高的精度,且具备更高的空间分辨率和更短的重访周期,可以替代Landsat-8多光谱数据。     

结合底质分类与SVR算法的多光谱影像测深

针对目前遥感水深反演方法都是以海底底质均匀为前提而缺乏对混合海底底质研究的问题,提出了一种结合底质分类与SVR算法的水深反演模型。利用WorldView-2多光谱遥感影像对南海北岛岛礁周围混合底质的浅海海域进行底质分类,并对底质分类后的不同海域分别建立线性回归与SVR非线性回归多种测深模型。通过水深分段验证后结果表明,结合底质分类的SVR非线性回归方法更适合混合底质的浅水水深反演。