遥感信源色彩信号的提取与复现

提出遥感信源色彩信号的提取及复现理论,给出了可操作的技术路线,设计了提取与复现程序,用MODIS(中等分辨率航天成像光谱仪)数据提取并复现了色彩信号,生成了色彩信号图像。未进行大气校正的色彩信号图像等效于太空对地摄影,从图像可看出,地物被笼罩在瑞利散射形成的蓝色“云雾”下。经瑞利散射纠正后的色彩信号图像接近于地面真彩色摄影,非专业人员能根据地物颜色及阴影判读出常见地物。理论可用于遥感信源地面真彩色图像重建、色彩信号不完整信源彩色仿真、航天对地真彩色摄影、信源质量评价。     

基于模糊度中误差的GPS信号第三民用频率L5的选取研究

从模糊度参数标准中误差角度出发讨论信号L5频率的选取问题,在双频观测资料模糊度参数估计基础上,研究三频观测资料模糊度参数估计,并进行模糊度参数标准中误差确定、讨论信号频率与模糊度标准中误差之间的关系,最后提出新的民用频率取值范围的建议。为今后的GALILEO系统、其他导航系统等信号频率选取提供一种思路和借鉴。     

1Hz GNSS电离层相位闪烁因子提取及在北极区域的验证

电离层闪烁作为北极区域频发的一种天文灾害,会影响全球导航卫星系统(GNSS)时空服务,需对其进行有效的监测.监测电离层闪烁通常需要高采样频率(50 Hz)的电离层闪烁接收机,但其分布有限,难以提供较大区域(如北极区域)的全面监测.为此本文以1 Hz GNSS观测数据为基础,详细研究了利用大地测量趋势分离、精密单点定位和小波变换等技术提取载波相位观测值中电离层闪烁信号的相关经验参数和方法,构建了可用于监测电离层闪烁的相位闪烁因子,并利用加拿大高纬度北极电离层闪烁监测网络(CHAIN)提供的11个测站188 d的观测数据对其有效性和准确性进行了验证.结果表明,与常用的ROTI因子相比,本文所提出的闪烁因子与ROTI均能有效地探测到电离层闪烁的发生,但是本文提出的闪烁因子与电离层闪烁接收机直接给出的相位闪烁因子具有更好的相关性,尤其是在有强电离层闪烁发生的时段,这说明该闪烁因子具有更为优良的电离层闪烁监测能力.     

SAR稀疏成像模型参数自适应选择

合成孔径雷达(SAR)稀疏成像模型中的参数选择对于SAR稀疏成像的性能有重要影响,也是当前SAR稀疏成像研究中的难点问题。已有参数选择方法普遍存在适用于个别模型或者运算量大的缺点。基于最大后验概率估计和贝叶斯推理,提出了一种无需额外先验信息的自适应参数选择方法,所有需要的参数都可从已知的数据中获取。通过推导得到模型参数与信号、噪声方差的关系,避免了对数据进行一系列的训练处理,因此极大地减小了计算量。仿真数据和实测数据处理表明,本文方法在实现了较为精确的参数优化选择的前提下,其计算量远低于贝叶斯信息论准则、L-曲线等已有参数选择方法。     

观测有效性的度量方法

基于Hilbert空间理论 ,通过对观测方程的系数阵实施格拉姆_施密特 (Gram_Schmidt,G_S)正交化过程 ,分析观测的两个特性 ,从一个新的角度论证了参数估计的必要观测问题 ,以及多余观测与必要观测的关系 ;用欧氏范数‖·‖2 和Frobenius‖·‖ F 范数作为基本度量工具对观测提供参数估计的信息量进行度量分析 ,研究观测的有效性和参数估计的可靠性。采用观测空间分析方法研究了测绘学科中必要观测、多余观测等基本概念 ;提出了观测信息量、观测有效性的概念和相应的度量方法 ;从观测的空间结构出发分析参数估计系统的可靠性 ,从一个侧面扩展和丰富了测绘学中的可靠性理论 ;丰富了研究测绘学中一些基本问题的分析方法 ,也为信息学中的数据挖掘问题提供了一种分析思路     

通过训练样本采样处理改善小宗作物遥感识别精度

训练样本质量是决定农作物遥感识别精度的关键因素,虽然高空间分辨率卫星的发展有效地解决了农作物遥感识别过程中的混合像元问题,但是当区域内不同作物种植面积差异较大时,训练集中不同类别样本数量往往相差较大,这样的不均衡数据集影响分类器的训练,导致少数类别的识别精度不理想。为研究作物遥感识别过程中的不均衡样本问题,本文基于GF-2号卫星数据,首先挖掘了地物的光谱信息、纹理信息,用特征递归消除RFE (Recursive Feature Elimination)方法进行特征优选,然后从数据处理的角度采用了5种采样算法对不均衡训练集进行处理,最后使用采样后的均衡数据集训练分类器,对比数据采样前后决策树与Adaboost(Adaptive Boosting)两种分类器的识别结果,发现:(1)经过采样处理后两种分类算法明显提升了小宗作物的分类精度;(2)经过ADASYS (Adaptive synthetic sampling)采样处理后,分类器性能提升最多,决策树的Kappa系数提高了14.32%,Adaboost的Kappa系数提高了10.23%,达到最高值0.9336;(3)过采样的处理效果优于欠采样,过采样对分类器的性能提升更多。综上所述,选择合适的采样方法和分类方法是提高不均衡数据集遥感分类精度的有效途径。     

不同IGS精密产品对PPP收敛速度影响分析

精密单点定位(PPP)是一种新型定位技术并广泛应用,如卫星的精密轨道确定、高精度导航服务、大地测量与航空摄影测量、地震预测、空间大气探测等领域.与RTK技术相比,目前精密单点定位存在一定的瓶颈,其收敛速度较慢,对精密单点定位的市场应用和市场推广均产生了不利影响,因此分析精密单点定位收敛速度的影响因素变得十分重要.IGS各家的分析中心具备卫星的精密轨道确定和精密钟差的解算能力,能够给用户提供免费的服务产品,其中部分分析中心还提供了不同采样间隔的精密产品.本文详细分析了不同分析中心以及不同采样间隔的精密产品对PPP收敛速度的影响,并得出了一些结论.     

机载LiDAR点云数据抽稀算法研究述评

机载LiDAR技术作为一种全新的遥测技术,可以获取高精度和高密度的三维点云地形数据,它所获取的高密度的点云数据存在数据冗余和数据量庞大等一些问题,造成了存储、后处理(如滤波、分类、特征提取和建模)和显示的不便。因此对点云数据进行有效的数据抽稀简化很有必要,抽稀算法需要在数据精度和采样密度之间达到一种最优平衡。本文将现有的LiDAR点云数据抽稀算法概括为随机采样算法、基于高程的算法和基于TIN的算法3类,并分别进行了研究评述,最后探讨了各类方法的优缺点,以为机载点云数据抽稀简化提供参考。     

从现代地图的功能和特征谈到地图制图的一些新分支

本文用较通俗的语言比较现代地图与过去地图的异同。指出现代地图已超出研究地球的范围,还要研究其它星体,星际之间关系,以及在地图上显示各种飞行器在天空运行的轨道。同时说明现代地图不仅可以表示事物的静止状态,而且可以表示自然界的动态变化。从信息论角度来看,现代地图既是地理信息的载体,也是地理信息的通道。本文还对地图信息理论、地图模式理论、地图感受理论和制图语言说等作了简要阐述。     

基于小波变换的扩频水印算法

从信息论的角度，将载体图像看作信道，水印看作信号，设计了基于小波变换的扩频水印算法。水印信号经过伪随机序列调制频率被扩展后嵌入图像的小波变换域，当大部分频带被干扰，水印信号还可以由其他小部分频率信息恢复，而且水印信号的抽取不需要原始载体图像。试验表明，该算法鲁棒性好，对JPEG压缩、中值滤波、高斯噪声等攻击有较好的抵抗能力；嵌入水印后不易被察觉。     

数字视频加密技术发展现状及展望

对视频加密所涉及到的基本原理和技术、存在的问题和一些重要的方法、当前研究热点及发展趋势等进行了全面介绍和综述;通过分析视频加密方法的特点,指出针对压缩视频数据信源特征而采用的选择性加密技术是未来的主要研究方向。     

压缩感知窄带自旋目标雷达成像

对于高速自旋目标而言,为了获得聚焦效果良好的图像,通常要求雷达系统具有较高的脉冲重复频率(PRF)。当PRF不满足采样要求时,雷达接收到的通常是方位欠采样的回波数据,从而影响目标识别。本文根据压缩感知理论,结合自旋目标回波信号稀疏性的特点,建立方位欠采样的成像模型,并提出了基于压缩采样匹配追踪的窄带雷达高速自旋目标成像算法。该算法在对信号进行重构迭代中,采用回退策略,并结合回波信号稀疏性的具体参数,选取最优的支撑集,提高了算法的重构质量。仿真实验表明新算法在回波欠采样的情况下能很好地重构图像,尤其是在低信噪比的情况下。采用"误选数"和"均方误差"两个指标对CoSaMP算法重建信号的性能进行评价,结果表明该算法受雷达PRF和信噪比SNR的影响较小,算法稳定性好。     

空间数据融合的研究进展:从经典方法到扩展方法

随着数据获取方式和技术的多样化,多源空间数据持续累积,迫切需要研究数据集成方法,以更好地为地学研究与应用提供信息和技术支持。将各种用于集成多源空间数据的处理过程统称为数据融合,并从经典方法和扩展方法的角度,分别综述相关研究进展。为综述经典方法的研究进展,依据空间对象数据模型和场数据模型,理清了数据融合及其相关数据处理较成熟的方法;对于扩展方法,阐述了多点地统计方法、统计-机理型方法、多尺度分析与重构方法、信息论方法等。为更有效地支持多源异构数据环境下的数据融合,讨论了尺度不匹配、语义不一致性、时间维等问题。     

中国农情采样网络的组织与实施

首先分析了农情采样网络建设所面临的问题 ,确定了中国农情采样网络的采样目的主要是农作物分类成数调查 ,并将全国划分为 9个采样片分别组织采样队伍进行农情采样的方案。从采样片划分及调整、农情采样队伍建设、农情采样内容、采样频次和采样时间 ,以及质量控制等角度讨论了农情采样网络的组织建设工作。从技术培训、督促、野外采样、室内汇总、质量检查和年终总结等方面介绍了中国农情采样网络的实施情况。实践证明 ,文中介绍的农情采样方案效率高 ,成本低 ,仅用 9个专业小组就完成了全国的农情采样工作 ,是一种符合中国国情的农情采样方案 ,有一定的推广价值。     

顾及轨迹密度分布异质性的道路交叉口提取方法

车辆轨迹大数据为道路网生成与更新、道路状态信息感知提供了新机遇,从轨迹数据中准确提取道路交叉口是基于车辆轨迹数据构建精细化道路网地图的关键步骤。当前已有学者根据轨迹点的转向、速度变化等特征,基于空间聚类提出了一些道路交叉口识别的经典方法,但由于轨迹数据密度分布的异质性、噪声干扰及最优聚类参数设置等问题,从不同采样频率、分布密度的轨迹数据中提取不同大小、形态的交叉口仍是一个挑战。为此,本文首先针对轨迹密度的空间分布异质性提出基于层次划分的轨迹栅格化策略,进而从视觉角度出发,提出一种基于“转换-分割-优化”全流程的道路交叉口层次提取方法。通过对不同采样频率的真实轨迹数据进行试验分析,验证了本文方法对低频轨迹数据中道路交叉口提取的准确度与有效性,识别结果优于现有代表性方法。     

GPS软件接收机跟踪通道信号统计分析

传统的基于硬件的接收机由于芯片的封装性很难用来进行通道信号的分析研究,而基于软件无线电技术的软件接收机则很容易做到。软件接收机的跟踪通道信号统计分析可用于接收机算法的测试与比对以及卫星信号性能的分析与评估。这里搭建了GPS软件接收机L1中频数字信号处理平台,对跟踪通道输出的I、Q支路信号进行了均值、标准方差以及均方根(RMS)统计。分析了各统计值与通道对应卫星的高度角、信号强度以及噪声之间的关系。基于统计结果提出了一种估计信道信噪比的方法。最后比较了不同信号采样频率对相关三角形和导航定位解算精度的影响。     

GPS软件接收机跟踪通道信号统计分析

传统的基于硬件的接收机由于芯片的封装性很难用来进行通道信号的分析研究,而基于软件无线电技术的软件接收机则很容易做到.软件接收机的跟踪通道信号统计分析可用于接收机算法的测试与比对以及卫星信号性能的分析与评估.这里搭建了GPS软件接收机L1中频数字信号处理平台,对跟踪通道输出的I、Q支路信号进行了均值、标准方差以及均方根(RMS)统计.分析了各统计值与通道对应卫星的高度角、信号强度以及噪声之间的关系.基于统计结果提出了一种估计信道信噪比的方法.最后比较了不同信号采样频率对相关三角形和导航定位解算精度的影响.     

遥感影像信息度量与分析方法研究

测绘,计算机、通信等技术的发展,使得空间数据量持续增长并呈现出鲜明的异构性,尤其是步入大数据时代,数据来源纷呈、数量激增。作为空间信息的主要载体,高质量遥感影像一直是遥感工作者孜孜追求的目标。时至今日,海量遥感数据与有效信息匮乏之间的矛盾日显突出。不言而喻,"信息"是遥感影像数据的基本和核心。如何合理而有效地对遥感影像进行信息度量与分析,对进行遥感影像数据信息挖掘具有极其重要的意义。除了为遥感影像信息提供定量的指标,对遥感影像处理过程进行定量的信息分析,对于改善影像处理的性能也具有重要的指导作用。影像信息的度量一直是一个复杂有争议的问题,虽然已有一些对信息的描述方法,但是至今仍没有一个全面有效的解决方案。信息论作为信息科学中一门普适性的理论,已经逐渐渗透到遥感领域中来。本文以信息论为主要理论支撑,以信息测度为主线,结合遥感影像的特点,对遥感影像的信息度量方法与分析方法进行了研究。通过对遥感影像的统计特性和信息测度的详细分析,并结合现有研究成果和方法,建立遥感影像信息度量与分析框架,研究了顾及空间相关的空间熵度量方法、顾及噪声与相关性的多波段影像信息度量方法、遥感影像降质过程的信息传输率影像复原的性能限等关键问题。本文主要的研究工作和创新之处体现在:第一,系统总结了现有遥感影像信息度量的方法,噪声评价方法,以及信息理论在遥感领域应用的研究现状。对现有的研究方法进行了归纳、总结,分析现有方法的优势与存在的不足。第二,研究了用于遥感影像的信息熵与互信息测度,以及用于影像信息分析的信息率失真理论。分析了影响遥感影像信息度量的主要因素,建立了以信息论为基础的遥感影像信息度量与分析框架,为遥感影像的信息度量与分析方法提供理论模型,构建了用于信息度量的信源熵模型和用于成像过程信息分析的互信息模型。第三,分析了影像空间相关对影像信息度量的影响,研究了一种基于简化的马尔科夫随机场的空间熵测度方法,在顾及空间相关的基础上用以度量遥感影像的信息量。并与有代表性的影像信息度量方法进行对比分析,验证空间熵信息测度的有效性。并将影像的空间熵测度推广到两幅影像共同信息的度量,并将其应用于分析遥感影像融合过程中的有效信息流量。第四,对现有的遥感影像噪声评价方法进行了全面的总结,分析了现有技术方法的特点和不足,在此基础上,提出一种改进的散点图噪声估计方法,可以提高遥感影像噪声估计的精度与稳定性。在影像噪声估计与去相关的基础上,研究了一种基于广义高斯分布(GGD)和参数熵模型的多波段影像信息测度方法。该方法通过一种无损压缩编码(DPCM编码),在不损失影像信息的情况下对影像进行去相关处理,通过去相关处理消除影像波段内和波段间的信息冗余。通过对不相关的影像数据分布进行去卷积处理获取无噪且不相关的影像信号的概率密度函数,去除噪声的影响。该方法可以很好地度量多波段影像的有用信息量,也可对多光谱影像灰度信息与纹理信息进行综合分析。第五,针对降质成像系统的特点,即观测数据受到系统点扩散函数(PSF)和噪声的降质作用,提出一种顾及PSF和噪声的条件互信息测度方法,用以量化通过成像系统的信息传输率。对于成像过程的信息传递的分析有利于对成像场景信息的预判,将成像过程的信息传输率应用于遥感影像复原性能限的推导。针对降质影像复原的性能限问题,提出了一种基于信息率失真理论的影像信息分析方法。该方法以MSE(MeanSquaredError)为失真度度量参数,用率失真函数R(D)的反函数失真率函数D(R)求解影像复原的性能限,从而为遥感影像复原算法提供理论指导。     

数字半球摄影法获取植被表观聚集指数（ACI）采样尺度效应研究

植被聚集指数CI (Clumping Index)表征植被冠层叶片的聚集程度，是影响冠层内辐射传输的重要植被结构参数，对更好地理解冠层的辐射传输具有重要意义。数字半球摄影法DHP (DigitalHemispherical Photography)与有限长度平均方法的结合被广泛应用于地面CI估算，研究表明，有限长度平均法应用于DHP图像时所划分的采样单元大小与CI测量结果密切相关，即CI随图像采样尺度的变化会表现出有意义的变化，植被表观聚集指数ACI (Apparent Clumping Index)故应运而生，ACI的提出有助于加深对植被聚集效应的理解，拓展植被CI的地面间接测量，同时也对CI星载遥感产品的验证提出了新的挑战。目前，应用有限长度平均法估算ACI时，DHP图像中划分的采样单元的大小对ACI估算的影响规律，及其随不同植被类型的变化规律有待进一步探索。针对上述问题，本研究基于DHP图像，分别以一系列逐级增大的角度采样尺度对观测天顶角和方位角进行划分，共得到30种采样方法、17级角度采样分辨率，并将其分别应用于林、灌、草和农作物四种地类，探究了ACI在不同植被类型下随17级角...     

针叶林冠层热点及多角度无人机遥感观测及特征分析

多角度遥感观测是研究植被冠层BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function)特性的重要手段,但目前对森林冠层进行连续间隔采样的多角度遥感观测及数据较少,热点方向的观测尤为缺乏。本研究基于无人机多角度高光谱成像系统,在主平面上对针叶林冠层以等角度连续间隔采样进行多角度观测,获取了主平面上多角度(包括热点和暗点)高光谱影像,并将观测结果与四尺度几何光学模型模拟结果进行对比分析。多角度观测获取的植被冠层反射率呈现出典型的植被方向反射特征,后向大部分角度观测的冠层反射率高于前向,在热点处出现峰值,在暗点附近方向出现最低值,观测天顶角VZA (View Zenith Angle)较大时表现出明显的"碗边效应"。结果表明:(1)观测的针叶林冠层反射率及BRDF特性与四尺度模型模拟基本一致,但红光波段模拟的热点反射率稍低于观测,前向观测VZA较大时模拟与观测结果差异稍大;(2)冠层结构及叶片光学特性的差异会导致观测到的BRDF特征不同;(3)观测的针叶林冠层BRDF呈现明显的光谱效应,不同波段呈现的各向异性特性不同,红光波段各向异性最强,近红外波段最弱;(4) BRDF的光谱效应差异导致观测到的植被指数也表现出各向异性,NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)、PRI (Photochemical Reflectance Index)和MTCI(MERIS Terrestrial Chlorophyll Index)在热点方向最低,EVI (Enhanced Vegetation Index)在热点方向最高。本研究中无人机多角度成像观测提供的角度和高光谱信息,尤其是热点和暗点信息,在地物识别及分类、植被冠层结构反演及碳循环关键参数获取等研究方面具有较好的应用前景,在其它地物反射或热辐射等方向性特性研究中也具有较大的潜力。