New mathematical model based on affine transformation for remote sensing image with high resolution

This paper calculates the parameters of image position and orientation,proposes a mathematical model and adopts a mew method with three steps of transformations based on parallel ray projection.Every step of the model is strict,and the map function of each transformation is the first order polynomials and other simple function.The final calculation of the parameters is for the linear equation with good status.As a result,the problem of the relativity of image parameter calculation is solved completely.Some experiments are carried out.     

高分辨率遥感影像基于仿射变换的严格几何模型

介绍了高分辨率遥感影像方位参数求解的严格几何模型，该模型采用了基于平行光投影的三步变换的方法，第一步是将三维空间经过相似变换缩小至影像空间，再将其以平行光投影至一个水平面上（仿射变换），最后将其变换至原始倾斜影像，同时对许多分辨率为10m,3m与1m的影像进行了试验，结果验证了新模型的正确性。     

基于统计混合模型的遥感影像阴影检测

为提高阴影检测精度,提出一种新的遥感影像阴影检测方法—将径向基函数神经网络构建的混合模型(称作SMM-RBFNN)应用于遥感影像阴影检测。灰度共生矩阵中的能量、熵、对比度和逆差矩4种统计特征量作为混合模型的输入特征矢量,采用类“期望-最大化”算法(类EM)进行参数估计,训练检测器实现阴影检测。对多幅带有浓厚阴影的遥感影像进行实验,结果表明所提出的方法明显优于传统的高斯背景法和直方图阈值法,能够较好地解决强反射性地物漏检和水体错检问题,能够克服基于阈值思想的检测法需要反复实验选取阈值的缺点。     

对高分辨率遥感影像基于仿射变换的严格几何模型的讨论

根据CCD线阵列对地面扫描的实际情况，修正得到高分辨率遥感影像方位参数求解的严格几何模型，并进行了理论上的论证，得出相应的计算公式。实验证明，该模型理论上更为严密，与原模型的实用效果基本一致。     

Geometric-constrained multi-view image matching method based on semi-global optimization

Targeting at a reliable image matching of multiple remote sensing images for the generation of digital surface models, this paper presents a geometric-constrained multi-view image matching method, based on an energy minimization framework. By employing a geometrical constraint, the cost value of the energy function was calculated from multiple images, and the cost value was aggregated in an image space using a semi-global optimization approach. A homography transform parameter calculation method is proposed for fast calculation of projection pixel on each image when calculating cost values. It is based on the known interior orientation parameters, exterior orientation parameters, and a given elevation value. For an efficient and reliable processing of multiple remote sensing images, the proposed matching method was performed via a coarse-to-fine strategy through image pyramid. Three sets of airborne remote sensing images were used to evaluate the performance of the proposed method. Results reveal that the multi-view image matching can improve matching reliability. Moreover, the experimental results show that the proposed method performs better than traditional methods.     

Kriging法在区域重力场插值中的适用性研究

由于重力观测网点位分布不均匀,密度不够,在精细刻画区域重力场变化时受到很大限制,因此需采用合理的插值算法。文中介绍Kriging插值算法和变异函数理论模型的基础上,结合陕西地区2011—2012年离散重力变化数据,利用最小二乘法得到各个理论变异函数模型的拟合参数,并将实验变异函数模型用于Kriging插值算法,同时综合考虑交叉验证精度统计、插值精度统计结果,以此来研究Kriging插值算法的适用性,研究结果表明:基于最小二乘法获得的球形模型、指数模型拟合参数精度高,高斯模型、对数模型精度最差;基于球形模型、指数模型的实验变异函数用于Kriging插值算法得到的插值结果精度最高、图像平滑自然、异常区明显,是一种适合陕西地区重力离散数据进行插值计算的有效算法。     

遥感影像变分Mask自适应匀光算法

针对Mask匀光法对低通滤波器及其尺寸参数依赖的问题,提出一种变分Mask自适应匀光算法。根据影像自身的先验信息,结合Mask数学模型构造变分能量函数,分别利用各向异性和各向同性全变分正则项约束理想影像和背景影像,采用分裂Bregman方法交替迭代求解,可同时获取最优化背景影像和理想影像。利用3幅光照不均匀的遥感影像进行实验并与3种不同滤波尺寸的Mask匀光法进行了比较,本文方法在目视效果和定量评价指标上均呈现明显的优势,在消除亮度不均的同时能够保持影像的纹理和细节信息。     

机载SAR影像定向中像点粗差的拟准检定方法

结合距离-多普勒模型，推导了SAR（synthetic aperture radar）影像定向中像点坐标粗差对误差方程的影响，分析了像点坐标粗差探测的必要性和难点；依据粗差的拟准检定法，针对SAR影像定向中的像点坐标粗差检定问题，设计了具体的解算流程和策略，首次将粗差的拟准检定法运用到机载SAR影像定向中。并分别利用模拟和实测数据进行了系统性的实验，结果表明，该方法不仅能够准确探测出多个粗差的位置，而且能够估计出粗差的大小。与SAR影像定向通常采用的最小二乘方法相比，该方法能够明显提高SAR影像定向参数的解算精度以及后续的立体定位精度，对于修复受粗差影响的SAR影像数据具有重要意义。     

基于有理函数曲面拟合的InSAS复图像配准新方法

复图像配准是干涉合成孔径声纳（interferometric synthetic aperture sonar，InSAS）信号处理中非常关键的环节，配准质量的好坏直接影响到后续的干涉图生成和数字高程重建。从InSAS成像的几何关系出发，推导出偏移量和斜距的有理函数关系，进而提出了基于有理函数曲面拟合的InSAS复图像配准方法。与传统的多项式曲面拟合方法相比，该方法具有拟合精度高、计算量小的优点。以均方根误差、相关系数、残余点数目和计算时间作为评价标准，利用仿真数据和真实湖试数据验证了该方法的有效性。     

浅析七参数坐标系转换在ArcGIS中的应用

利用Arc GIS的投影变换功能进行坐标系转换,介绍了转换过程中怎样使用七参数模型、布尔莎七参数模型及计算方法,对于抬高投影面和任意中央子午线建立的地方坐标系,在转换过程中要注意哪些操作。     

中国区域DMSP-OLS与NPP-VIIRS夜间灯光影像校正

本文基于对传统不变目标区域校正法的改进,选择4期辐射定标参考影像对DMSP-OLS影像进行了饱和校正与时间序列连续性校正。通过阈值法去除了NPP-VIIRS影像的背景噪声及异常值,利用对数变换压缩了其灯光辐射值的动态范围,使其亮度分布更接近于DMSP-OLS数据。利用BiDoseResp函数模型对NPP-VIIRS影像进行了一致性校正,获得了1992-2019年长时间序列夜间灯光影像。从定性、定量及校正影像与社会经济参量的相关性方面对校正结果进行了精度验证。结果表明,改进后的校正方法改善了DMSP-OLS影像饱和严重的现象,使其获得了长时间序列纵向可比性。BiDoseResp函数模型可以很好地拟合DMSP-OLS和对数变换后的NPP-VIIRS之间的回归。校正后的长时间序列灯光影像数据与社会经济参量高度契合。校正结果对推广长时间序列夜间灯光影像的广泛应用、深化长时间序列科学问题的研究具有重要价值。     

结合MST划分和RHMRF-FCM算法的高分辨率遥感图像分割

针对基于像素的HMRF-FCM算法抗噪性差以及对地物复杂边界分割精度低的问题,提出一种结合形状信息的静态MST区域划分和RHMRF-FCM算法的高分辨率遥感图像分割方法。该方法定义一种静态MST同质区域划分准则,借助MST能较好表达边界和形状信息、能较好抑制几何噪声的特点,解决地物复杂边界的表达和降低分割结果中几何噪声问题。首先,利用MST静态划分将图像域划分成若干个均质区域,假设每个均质区域内光谱测度服从独立同一的多元高斯分布。然后,在此基础上构建了区域隐马尔可夫随机场模型,以及建立基于信息熵和KL信息正则化项的模糊聚类目标函数。最后,采用偏微分方法对分割模型参数进行求解,从而得到全局最优分割结果。为验证本文方法,对WorldView-3高分遥感图像进行分割试验。定性、定量分析了尺度参数、光谱相似性参数和区域紧致度参数对最优分割结果的影响,并对比分析本文算法和eCognition软件中的多分辨率分割算法、分水岭算法。     

高程对TDICCD相机像移补偿影响分析

高分辨率遥感卫星中常使用TDICCD(时间延迟积分CCD)相机,为获取高质量遥感影像,在相机成像过程中须采用像移补偿技术,而目前大部分像移补偿忽略了高程的影响。基于参考椭球面下成像矢量模型,建立考虑高程的成像矢量模型及解算方法流程,精确地计算相机成像时像点对应地面成像点的坐标及像移补偿参数。根据计算结果,分析高程对像移补偿参数的影响,在此基础上,综合考虑像移补偿参数精度对高程误差的要求、星上存储空间及高程查询速度,讨论星载数字高程模型(DEM)的生成,为星载DEM的使用及TDICCD相机高精度像移补偿提供理论基础和实验分析。     

基于八剖面临近点计算法的三维可视化研究

首先获取遥感影像并进行几何校正与配准,再基于八剖面临近点计算法提取高精度的DEM,然后利用ArcScene的可视化功能,从而实现了影像数据的三维可视化显示。使用八剖面临近点计算法进行提取DEM,除了可以减少"阶梯"地形带的误差,还大大提高了地形的三维可视化的精度。     

遥感影像动态裁剪程序化实现方法

影像动态裁剪在影像分析、运算和处理中具有重要的作用,基于ArcGIS影像分析工具提供的裁剪功能,分析了裁剪函数标准模板的数据结构,利用Python脚本从影像文件和矢量文件中读取信息,构建裁剪函数模板所需参数值,实现程序化影像动态裁剪。与基于磁盘输出的传统方式和基于内存输出的改进方式相比,效率提高显著,而且处理时间几乎不受影像容量和矢量图形复杂度影响,在实际工作中具有重要的应用价值。     

Soil Moisture Estimation in a Vegetated Area Using Combination of AIRSAR and Landsat5-TM Images

High difference between dielectric constant of water (dielectric constant about 80) and dielectric constant of dried soil (dielectric constant about 2–3) makes Synthetic Aperture Radar (SAR) highly capable in soil moisture estimation. However, there are other factors which affect on radar backscattering coefficient. The most important parameters are vegetation cover, surface roughness and sensor parameters (frequency, polarization and incidence angle). In this paper, the importance of considering the effects of these parameters on SAR backscatter coefficients is shown by comparing different soil moisture estimation models. Moreover, an experimental soil moisture estimation model is developed. It is shown that this model can be used to estimate soil moisture under a variety of vegetation cover densities. The new developed model is based on combination of different indices derived from Landsat5-Thematic Mapper and AIRSAR images. The AIRSAR image is used for extraction of backscattering coefficient and incidence angle while TM image is used for calculation of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Enhanced Vegetation Index (EVI), Normalized Difference Water Index (NDWI) and Brightness Temperature. Then a soil moisture estimation model which is named as Hybrid model is developed based on integration of all of these parameters. The accuracies of this model are assessed in the NDVI ranges of 0–0.2, 0.2–0.4 and 0.4–0.7 by using SAR data in C band and L band frequencies and also in different polarizations of HH, HV, VV and TP. The results show that for instance in L band with HV polarization, R-square values of 0.728, 0.628 and 0.527 are obtained between ground measured soil moisture and estimated soil moisture values using the Hybrid model for NDVI ranges of 0–0.2, 0.2–0.4 and 0.4–0.7, respectively.     

海洋重力场特征统计模型计算与分析

海洋重力场特征参数在地球重力场逼近计算和海上测量优化设计中具有重要的应用价值。基于卫星测高重力在海域具有覆盖范围广且分布均匀的独特优势，提出了利用最新卫星测高重力数据集开展海洋重力场特征统计模型计算和分析的研究方案，给出了代表误差和协方差函数模型参数的计算公式，定义并研究了海洋广义布格重力异常的变化特征，提出了等精度和非等精度拟合经验协方差函数的计算模型。利用中国近海及西太平洋海区超过50万个5'×5'方块的1'×1'网格卫星测高重力异常数据，首次计算得到一组有代表性的中国周边海域重力场特征统计模型参数，较好地揭示了海洋重力场有别于陆地重力场的变化特征，利用海面船测重力数据对计算结果进行了可靠性检核，提出了相应的模型参数修正方案和使用建议。     

地球重力场参数计算程序的设计与应用

根据地球重力场参数的计算模型,借助全球地球重力场模型EGM2008,利用Microsoft Visual Studio 2010面向对象的功能,设计和开发了可以计算任意点重力异常、高程异常、垂线偏差分量的计算程序,以德国地学中心(GFZ)研制的相关软件对程序的正确性进行了验证,以吉林省各城市的经纬度数据计算了对应的重力异常、高程异常、垂线偏差分量。     

基于高分遥感影像的建筑物侧面信息提取及其高度计算

本文选取成都市某一区域建筑物A、B为研究对象,采用分辨率为0.61 m的Quick bird影像,运用图像分割法和LVQ神经网络算法,提取建筑物侧面信息,根据假设法原理,构建高度计算物理模型,求取建筑物高度。对比实测数据,结合可能影响实验结果的实地因素、遥感影像因素进行精度分析与评价,探讨基于高分遥感影像的建筑物侧面信息提取和高度计算的方法。结果表明,LVQ神经网络算法在建筑物侧面提取和高度计算中有更好的应用价值,精度高达94%。     

遥感图像空间分辨率改进值计算方法

为了克服超分辨重建后的遥感图像空间分辨率的界定还采用人工对比判读存在误差和结论不统一的缺点,利用调制传递函数、奈奎斯特采样定理和人眼极限频率,建立了一种新的空间分辨率客观评价方法。利用该方法计算超分辨率重建后的遥感图像相比原始遥感图像空间分辨率的提高倍数,从而推断出重建后遥感图像的空间分辨率的大小。在数值测试中,利用不同的超分辨率方法对分级变频矩形光栅图像进行重建,采用提出的空间分辨率评价方法,与归一化均方误差、峰值信噪比、信息熵、灰度平均梯度进行客观评价的结果一致。此方法为遥感图像空间分辨率改进值的计算提供了一种可行的量化模型。