基于高分二号卫星数据的煤矿区地质灾害信息提取研究

随着遥感数据获取技术和能力的全面提高,遥感数据呈现出明显的大数据特征。发展适应于遥感大数据的智能分析和信息挖掘技术,成为当前遥感技术研究的前沿。高分二号（GF-2）卫星数据是我国首颗自主研发的亚米级高分辨率卫星数据,具有观测幅宽、重访周期短、高辐射精度、高定位精度等优势,为未来我国地质灾害的长期、动态地监测和研究提供了高精度、稳定可靠的数据源。本文选取安徽谢桥煤矿2015年1月8日的GF-2卫星影像为研究数据,在对煤矿区主要地质灾害遥感地学分析的基础上,采用面向对象的影像分析方法对研究区由采煤活动所诱发的地质灾害信息进行自动提取。结果表明：利用GF-2卫星数据能够有效地识别地质灾害体的位置、范围、形态等空间分布特征;面向对象的自动提取方法对于煤矿区大面积的积水塌陷盆地、小规模的塌陷坑和线性的地裂缝都有很高的提取精度,识别精度达90% 以上;基于逐层剔除的思路构建的提取规则,为GF-2数据在地质灾害调查和大数据分析中的应用提供了很好的技术支持,也为其它地物目标的提取提供了参考,但在特征的选择和阈值的设定上需要具体分析。     

基于OLI影像和DEM的山区水体提取方法

以皖南山区秋浦河流域为研究对象,综合利用OLI影像和DEM数据,针对山区水体提取中出现的阴影问题和河流断线问题提出一种新的解决思路。首先通过比较单波段阈值法、NDWI水体指数法、谱间关系法以及SWI阴影水体指数几种水体提取方法,显示SWI能够剔除大部分山体阴影;其次使用基于数学形态的膨胀滤波和Pavlidis图像细化算法对SWI提取结果进行处理,较短水体的断线得到连接;最后对于水体断线严重的上游河流,利用DEM进行河网的提取,并以提取的河网代替水体指数的提取结果。结果表明,基于OLI和DEM数据进行山区水体的提取,方法简单,提取的面状水体齐全,线状水体连续,精度达到83.2%,该方法可为其他山区地形水体提取提供一定的借鉴。     

Slope failure susceptibility zonation using integrated remote sensing and GIS techniques: A case study over Jhingurdah open pit coal mine,Singrauli coalfield,India

The susceptibility of slopes in open pit coal mines to various modes of failure (i.e., plane, wedge, circular and toppling failure) could be envisaged by virtue of processing and analysis of pertinent satellite data. The aim of the present study was to integrate thematic maps generated using remote sensing image processing techniques, in order to finally produce slope failure hazard zonation maps in and around Singrauli coalfield, India. The various failure-inducing factors, variables and parameters can be extracted from different satellite data and imageries. The data acquired by different sensors such as TM, ETM+, etc., of LANDSAT series and CARTOSAT of ISRO Bhuvan was used in this study. All these data were subsequently used to create different thematic maps such as slope map, lithological map, land use/land cover map, principal component analysis map, digital elevation model (DEM), etc. An advanced analysis for extraction of lineament attributes was also undertaken.     

DEM纹理增强在松辽盆地南部控铀断裂识别中的应用

文章利用纹理增强技术对松辽盆地南部通辽地区的DEM进行增强,并运用增强结果对该区线性构造进行解译。通过将遥感影像和DEM纹理增强图像进行综合,成功识别了乌兰浩特-扎赉特旗-龙江县一线的生长断裂和双辽地区的后生断裂,再通过将已知铀矿(化)点叠置于构造解译图上,发现铀矿(化)点与双辽后生断裂在空间上具有相关性,说明双辽后生断裂极可能是一条控制铀矿形成的断裂,也说明将DEM纹理增强图像同遥感影像结合可为覆盖区构造解译和铀成矿要素的识别提供新的思路和技术支持。     

基于蚁群和Canny边缘检测算子混合算法的二维岩石图像裂隙特征提取与修复研究

岩石中常含有裂缝、岩脉等细小而重要的微观结构,需要高分辨率的成像技术来提取其特征。在岩石图像处理中,特征提取可以提取出岩石的主要结构信息从而极大降低数据量,然而某些细线状岩石特征(如裂缝、裂隙等)往往无法被完整识别出来而存在间断现象。本文在采用蚁群算法修复岩石细线状特征的基础上,综合利用蚁群算法、DBSCAN聚类算法和Canny算子提出一种新的岩石图像修复算法。根据设定的阈值,对提取的图像间断部分进行搜索并连接,以修复在图像特征提取过程中缺失的部分重要信息,同时去除修复过程产生的多余特征。实际结果表明,利用混合算法处理的岩石特征提取图像得到了较好的修复,能够提高岩石裂隙特征提取的准确性。     

基于GF-5、Landsat8与GF-2遥感数据的蚀变信息提取研究——以四川宁南铅锌矿集区为例

四川宁南铅锌矿集区是中国重要的铅锌矿成矿区之一，区内铅锌矿床广泛分布，其围岩蚀变主要为白云岩化、方解石化、黏土矿化、硅化、黄铁矿化及赤铁矿化，是重要的找矿标志，同时也为遥感提取铁染、羟基、碳酸根离子蚀变信息提供了重要的理论依据。由于遥感卫星传感器类型的不同，同一研究区内不同种类影像所得到的数据会有所差异，且采用不同的提取方法所得到的蚀变信息结果也会有所不同，因此，对同一区域进行单一影像或单一提取方法的研究往往存在偶然性与不充分性。据此，文章基于对研究区内Landsat8与GF-5两种影像数据的详细解读，采用3种有效方法进行蚀变信息提取。①波段比值法，对影像数据采用波段比值计算，并对波段比值进行密度分割，从中突出铁染，羟基、碳酸根离子蚀变信息；②主成分分析法和主分量密度分割法对铁染蚀变信息，羟基、碳酸根离子蚀变信息进行提取并作分级处理，结合GF-2高空间分辨率影像以及依据同谱异物、同物异谱、混合像元等原理剔除伪异常，以得到有效的蚀变信息；③光谱角匹配法，通过提取GF-5高光谱影像数据的纯净端员，结合光谱角匹配技术提取有效的蚀变信息矿物。对2种影像数据分别用3种提取方法所得到的蚀变信息结果进行对比，讨论其差异性，并通过叠合已知矿产地信息的方法筛选出效果较好的蚀变信息，将选取出的结果进行综合比对，最终在宁南矿集区圈定出预测靶区，经过室内化探数据验证及野外实地工作验证，证实其真实性，同时也为该地区下一步工作提供真实可靠的资料。     

新疆哈拉奇地区遥感信息提取与解释

以ETM＋图像数据为信息源,运用比值变换和主成分分析技术,进行数据融合和图像增强处理,结合数字高程模型,提取新疆哈拉奇地区构造和近矿围岩蚀变信息。根据线性构造的影像特征分析,划分出3个构造组合：区域性近东西向、北东向、北西向构造。同时利用分形理论的求和法进行了研究区遥感蚀变异常的提取,并将蚀变结果与构造和化探异常区进行了对比分析。     

基于Sentinel-1和DEM数据的南岭高植被覆盖区地形线性特征提取方法

在南岭高海拔山脉、植被茂密等地区开展地质调查难度大,人员和物资难以进入,因此需提前根据该区域的地形线性特征合理设计野外调查路线;此外地形线性特征可为区域构造运动信息的认知提供辅助知识.遥感技术以其宏观性、多尺度、多层次的特点成为地质研究和地质勘查的重要手段,然而在高植被覆盖区,常见的光学影像难以穿透植被,而微波雷达遥感则因为较好的植被穿透性,使得其应用成为可能.因此,提出了一种基于雷达卫星Sentinel-1和数字高程模型（digital elevation model,DEM）数据的地形线性特征提取方法.该方法首先利用似然比边缘检测算法提取Sentinel-1影像中的边缘特征,然后对DEM进行线性特征增强以生成山体阴影影像,再利用Canny边缘检测算子提取DEM数据中的山脊线与山谷线等主要线性特征,以DEM提取出的特征线为中心建立缓冲区并与雷达影像的提取结果做相交处理,将得到的线性特征利用道格拉斯-普克算法进行局部直线拟合,最后得到研究区的地形线性特征.结果表明,该方法综合考虑了雷达影像的微观细节信息和DEM数据的宏观趋势信息,在保留主要线性地形特征的同时剔除了伪边缘和噪声点,提取效果较好.      

震害遥感快速提取研究——以2003年2月24日巴楚—伽师6.8级地震为例

论述了遥感影像提取震害的研究进展 ,提出了基于GIS和数字图像处理技术的震害遥感快速提取与损失评估的技术途径。在此基础上 ,介绍了巴楚—伽师地震的航空与卫星遥感资料的获取、图像数字处理与震害提取过程 ;描述了地震造成的建筑物震害与地质灾害的遥感图像特征 ;根据以往震害遥感影像统计经验与本次地震震害遥感特征 ,提出了遥感震害分级分类标准和地震烈度划分标准 ,进而得到基于震害遥感影像的伽师地震等震线图。文中对所得到的地震烈度与地面实际调查结果进行了比较。通过遥感信息源空间分辨率要求与信息获取与处理的时效性分析 ,认为我国利用航空遥感与卫星遥感资料获取地震灾情信息已进入实用阶段     

一种基于多源数据融合的滑坡地形深度学习识别模型研究

传统高位远程滑坡识别依赖地质专家人工判别,识别效率较低。研究实现一种基于深度学习的滑坡地形自动识别模型,以提高大范围区域潜在滑坡隐患点筛查工作的效率。该模型以目标区域的遥感图像、DEM数据、地质分区、河流水系等地质观测数据为输入,针对不同类型观测数据差异巨大的问题,设计构建特征分支网络,精确提取对应的滑坡特征。对光学影像数据采用深层网络架构提取复杂特征,对海拔、地质构成、河流和断裂带分布等结构化数据采用浅层网络架构提取特征。随后设计特征融合模块,融合两个网络的提取结果获得全面的滑坡灾害特征。模型基于提取的滑坡特征进行滑坡区域语义分割,实现精准的像素级别滑坡地形分类和定位。通过实验验证,该模型对滑坡区域的识别准确率（ACC）达到了0.85,可为滑坡自动识别提供技术支撑。     

IRS-P5卫星影像提取DEM及其地学应用

基于高分辨率遥感卫星数据提取DEM技术已广泛应用于地学研究中,但基于IRS-P5立体像对提取DEM的研究应用目前还比较少。主要介绍了IRS-P5卫星获取立体像对的工作原理,立体像对提取DEM原理、方法及精度评定,列举了该技术在地学研究中的应用实例及其应用前景以及存在的问题。结果表明,在良好的地面控制点的支持下,IRS-P5立体像对提取的DEM平面和高程精度均可满足国家山地1∶1万地形图测图规范要求,在地学研究中具有广阔的应用前景。     

基于多尺度数字地形定量分析的月球线性构造自动提取研究

月球表面构造对于理解和重建月球地质构造演化具有重要意义,月岭、月溪等线性构造的形态及分布特征与月球内动力构造运动密切相关。极为有限的样品和难度极高的野外勘察使得遥感成为行星科学研究的最主要手段。中国、美国、日本、印度等国先后发射的多颗新型探月卫星获取了大量高质量数据,尤其是高分辨率的数字地形数据(DTM,Digital Terrain Model)。高分辨率的DTM为月球表面构造特征的自动提取带来了新的机遇与挑战。文中利用多种分辨率的DTM数据,基于多尺度数字地形定量分析方法,识别和提取月球表面的线性构造。使用的地形数据包括500 m分辨率“嫦娥一号”激光高度计数据,100 m分辨率LRO-WAC广角相机数据,60 m分辨率的LRO-LOLA激光测距仪数据以及分辨率高达5 m的LRO-NAC窄视角相机数据。文中使用地形曲率来识别月溪月岭等线性构造,并利用不同滑动窗口大小和阈值进行线性构造的自动提取。对研究区试验结果的定量分析表明,文中提出的基于地形曲率的月表线性构造自动提取方法是有效且可行的,其结果可为月球表面线性构造解译提供重要参考,提高构造解译时效性和精度。     

Extracting building stock information from optical satellite imagery for mapping earthquake exposure and its vulnerability

The paper focuses on automatic extraction of building stock information for quantifying physical exposure and its vulnerability from High and Very High Resolution (VHR) optical satellite imagery. We use two case studies. In Sana’a (Yemen), we use automatic techniques to extract the building stock as well as building height that is used to characterize its vulnerability. In Port-au-Prince (Haiti)—the area affected by the 2010 earthquake—we map the building stock based on a pre-disaster imagery, and we show the added value of area-based information when added to point-based damage assessment from visual change interpretation of post-disaster aerial images. This paper shows that VHR imagery can be used to locate and quantify the building stock and its height. This paper also shows that damages measured from changes detected from pre- and post-disaster imagery can in principle map and provide vulnerability information related to the structural fragility of the building stock.     

利用卫星数据建立排山楼热液石英脉型金矿模型

航天矿床标志模型(SDS)是遥感技术在矿床勘探中应用的结果.在遥感数据(陆地卫星MSS、TM和ETM+图像)解译、地质特征及金矿化类型研究的基础上,总结了不同控矿因素及其鉴别特征.通过如下步骤建立模型:1)选择适当的图像处理技术;2)研究主要控矿因素(构造、地层、蚀变);3)确定鉴别标志,建立矿床图像模型,优化找矿靶区.应用该模型优化靶区已获得成功.卫星影像处理显示,在3个区域(南带、中带、北带)具有反映金成矿的强烈蚀变特征.实地调查证明,这3个预测区具有金矿化,它们与常规勘探方法(地球物理、地球化学)发现的其他矿化相似.该模型在排山楼地区的应用结果表明,卫星数据在金矿普查中可以发挥重要作用.     

利用证据权法实现滑坡易发性区划

依托“5.12”特大地震的抗震救灾工作,以汶川地震12个极重灾县市为研究对象,在1:5万滑坡详细调查、编录和遥感影像解译的基础上,利用DEM数据,ETM影像及基础地质数据,使用证据权法完成了研究区滑坡易发性评价因子的提取与制图以及相关性统计分析,实现了1:5万的滑坡易发性区划。     

个旧高松矿田线性构造对比分析研究

在遥感影像中,一些断层和断裂受侵蚀作用会显现出线形特征,即线性构造。本文对个旧矿区高松矿田区域遥感影像经降噪处理后采用线段追踪法(STA:Segment Tracing Algorithm)提取线性构造并进行线素连接,连接后的影像进行解译并做数据提取,最终将提取出的对比数据与实测断裂数据进行再对比和相关性分析,分析结果表明:断裂长度和走向的Pearson相关系数分别为0.67和0.987,双尾显著性值分别为0.048和0,说明线段追踪法提取的断层长度和走向与实测数据相关性较高,可以较好地解译出个旧矿区断裂的分布情况;同时,还可以看出部分大断裂交汇处的小断裂发育良好,可为圈定预测成矿靶区提供参考。但是,矿区影像东北区的线性构造分布较少,个松断裂的长度连贯性和芦塘坝断裂的走向都没有得到很好的解译,这可能与图像降噪不完善和线性构造提取中的程序参数设定不准确以及线素连接过程中线素之间的联系和转折过大有关,这些问题有待于在下一步的工作中逐步完善。     

北京一号小卫星图像镶嵌处理技术研究

介绍北京一号小卫星数据的特点及应用情况,分析了卫星图像镶嵌处理技术流程,对其中的技术难点,如去条带处理、几何校正、图像拼接及色彩平衡等进行了重点探讨并提出解决办法。利用北京一号小卫星数据将两幅多光谱影像进行了镶嵌处理,得到了一幅覆盖整个研究区的新影像,镶嵌影像色彩丰富、层次感好、信息量大。     

基于DEM和高分辨率遥感影像的“膨胀-融合”式地表沟壑提取

地表沟壑的精细化提取是地形地貌特征的重要内容.针对现有沟壑提取结果中存在断裂区域和伪沟壑区域的情况,提出一种基于DEM和高分辨率遥感影像的地表沟壑“膨胀-融合”式提取方法.该方法综合了D8算法、坡向变率算法和面向对象分类方法的提取结果,首先引入距离制图算法对初始沟壑进行方向性膨胀,然后通过栅格重分类和代数运算进行沟壑融合,剔除伪沟壑区域,最终实现研究区域内沟壑的精细化提取.以GDEM v2数据和高分二号影像数据为数据源,精细化提取了湖北省神农架林区举黑沟至麻湾村一带的地表沟壑.采用随机点验证法对实验区域内的沟壑提取结果进行了精度评价,结果表明该方法的总体精度为92%,能有效弥合数据中的断裂区域,同时剔除伪沟壑区域,达到提高沟壑提取精度的目的.      

半裸露区遥感蚀变信息提取研究——以甘肃玛曲地区为例

针对半裸露地区遥感蚀变信息提取的问题,提出基于分区处理提取蚀变信息的方法。以ASTER影像为主要数据源,利用归一化植被指数(NDVI)将研究区划分为植被区和裸露区,裸露区采取"无损线性拉伸+主成分分析+异常切割+异常滤波",结合植被区"植被抑制法+无损线性拉伸+主成分分析+异常切割+异常滤波"的方法,提取研究区的矿化蚀变信息。结合已知的地质矿产资料,对提取的信息进行了分析验证。验证结果表明,该方法在研究区提取的蚀变异常信息与已知金矿吻合较好。综合遥感等多重信息进行了遥感靶区优选,并对靶区进行了野外查证,发现了4处矿化区域。综上所述,该方法对本地区矿化蚀变信息的提取是可行的,对金矿勘查具有重要的指导意义。     

基于多结构元素形态滤波的大地电磁去噪

数学形态滤波是根据形态学原理创建的一种新型滤波方法,目前在信号处理的诸多领域得到成功运用。本文从形态滤波的基本原理出发,引入了一种多结构元素组成的滤波器用于大地电磁噪声消除。通过数值模拟展示了多结构元素滤波器的滤波效果,表明多结构元素滤波器在小尺度的范围内也有较好的滤波性能。同时,实测大地电磁信号的重构曲线和其视电阻率曲线显示多结构元素形态滤波对大地电磁噪声中的大尺度干扰噪声,如方波噪声和三角波噪声等,有较好的抑制作用,说明多结构元素形态滤波在大地电磁去噪中有较好的应用价值。