短波红外波段高温目标识别的可行性分析

目前主要采用热红外遥感数据识别高温目标,研究发现短波红外数据也具有较好的高温目标识别能力。在高温目标混合像元中,高温地物的温度和面积是待求解的未知数,也是决定混合像元波谱特性的重要参数。首先基于能量守恒原理建立了地表高温目标混合像元的辐射能量方程,然后进行方程参数的敏感性分析。研究结果表明,高温目标面积百分比和常温地物反射率对高温地物的温度和面积反演最为敏感。以山西保德和陕西府谷研究区ETM+第7波段的数据为例进行了高温目标识别研究,所识别的火点像元辐射通量密度为背景的1.36~4.76倍。经野外验证,用马氏距离法识别高温目标的精度达到88%,表明短波红外波段的遥感数据可用于高温目标的识别。     

影像融合和面向对象技术在湿地分类中的应用

利用SPOT全色波段影像和Landsat ETM+多光谱影像,采用波段特征分析法和改进的最佳波段指数法确定最佳融合波段。选择具有代表性的HSV变换、Brovey变换、PCA变换、Gram-schmidt变换和小波变换方法进行影像融合。针对融合后的影像采用定量评价法进行质量评价,通过不同地物的光谱、空间和纹理信息等进行比较分析构建适当的分类特征和规则,采用面向对象的遥感分类方法进行分类。结果表明,波段特征分析法和改进的最佳波段指数法结合,可以获得最佳融合波段。各融合方法均有效提升了影像效果,其中HSV和GS变换融合方法更好地保持了影像的多光谱和高分辨率特性,融合后各地物特征分类明显,可以有效应用于湿地分类;采用主成分分析法来设置面向对象分类中的波段权重,可以利用各波段信息量的差异进行影像的分割。基于各种遥感指数的面向对象分类方法用于湿地分类获得了93.62%的分类精度,与传统的分类方法相比有了很大进步,在湿地分类中具有很大的应用潜力。     

基于波段组合的高光谱数据湿地分类研究

对高光谱数据进行波段组合,可以减少信息量的冗余,提高数据的处理速度。对黄河口入海口湿地进行分类,对合理利用、开发保护该地区湿地资源具有重要意义。本文首先分析了“珠海一号”高光谱数据各个波段的信息量及波段之间的相关系数,然后利用最佳波段指数(OIF)方法选出波段组合B7-B8-B32,进一步在OIF基础上设置信息量与相关系数阈值,选出波段组合B7-B18-B32,实验结果证明分类精度提高了5.4%。最后,根据地物的光谱特征分析,选择光谱差异较大的波段进行组合B6-B13-B18,分类后精度比OIF筛选出的波段组合精度高12.6694%。经实验验证,结合地物光谱特征的波段组合可以大大提高分类精度。     

面向土地利用分类的HJ-1 CCD影像最佳分形波段选择

环境一号卫星（HJ-1）CCD影像光谱波段较少,地物之间的准确分类识别有一定困难。采用分形纹理辅助地物分类识别是一种有效方法,而波段选择是提高分类识别精度的关键。本文以江西赣州定南县土地利用分类为例,采用双毯覆盖模型对HJ卫星CCD影像6类典型地物的波谱分形特征进行了分析,利用不同地物在不同波段上的分形区分度差异构建了最佳分形波段选择模型,并利用该模型挑选出最佳分形波段来辅助土地利用分类,最后对分类结果进行检验。结果表明：最佳分形波段选择模型能够综合权衡不同地物在不同波段上的分形区分度差异,利用挑选出来的最佳分形波段来辅助分类,其分类总体精度相对于原始影像分类提高了11.77%,相对于第1主成分分形辅助下的分类提高了1.56%。     

基于小波特征融合的Hyperion影像降维方法

根据影像中地物光谱曲线的小波特征点确定地物识别的合适光谱分辨率,通过融合原先若干窄波段生成具有适合地物识别光谱分辨率的宽波段数据,达到降维高光谱数据的目的。文中对hyperion影像进行坏线和Smile效应去除,经过FLAASH大气校正,得到155个波段。对提取的八类地物的样本平均光谱进行DB4小波分解,计算小波细节系数方差;以小波细节系数信息熵作为特征点,得出不可渗透表面、居民地、水田、裸土4类地物识别适宜光谱分辨率为80nm,其余地物识别适宜光谱分辨率为160nm。以窄波段间的活跃度为指标进行融合,生成降维后的宽波段分别是21个波段和11个波段。8类地物在3尺度和4尺度下的分类结果说明降维影像能满足应用需求,提出的降维方法可行。     

结合随机森林的高分一号分类最优组合研究

选取高分一号(GF-1)PMS多光谱影像,提取该数据的指数、共生矩阵纹理等特征与原始多光谱影像叠加,对叠加后影像进行随机森林分类并提取各波段重要性系数。根据重要性系数进行最优波段组合初选择,在此基础上利用最佳指数法(OIF)选取土地覆盖分类最优波段组合,利用随机森林分类器对该组合进行土地覆盖分类,与传统的OIF最优波段选取结果进行分类精度对比。结果表明,提出的方法能够有效提取最优波段组合,最优波段组合为B2-B5-CON,与传统方法相比,在随机森林分类中总精度要高出20.49%。     

基于Landsat 8影像的城市蓝色顶面建筑物提取光谱模型构建

蓝色顶面建筑物作为基础地理数据库中重要的人工目标类型之一,对其进行提取对城市环境监测、违章建筑监测、城市规划和管理具有重要意义。已有的建筑物提取方法准确性低、边界不完整,且存在同谱异物和同物异谱现象。本文以洛阳市为研究区,根据不同地物光谱特征的不同原理,构建一种能增强蓝色顶面信息和弱化其他非目标地物信息的新光谱模型。首先,对待检测的Landsat 8影像进行辐射定标和大气校正等工作,获得地物去除大气影响后的地表反射特征值影像;然后,对影像中的蓝色地物和与蓝色地物较难区分的其他干扰地物,分别采集一定像元数的样本并生成光谱曲线,利用波段相加、差值及正负处理构建一个能增强蓝色地物信息和弱化其他干扰地物信息的新光谱指数;最后,采用密度分割法获得提取蓝色顶面建筑物最合适的阈值范围,进而提取影像中的蓝色顶面建筑物。与最大似然法提取结果进行对比分析及精度评价。结果表明,构建的新光谱指数模型的总体分类精度为94.46%,Kappa系数为0.889 2,准确率为91.95%,召回率为95.19%,均优于最大似然法;根据提取结果计算出洛阳市市区范围内蓝色顶面建筑物的占地面积为16.28 km^2<...     

面向土地覆盖分类的OMIS I数据特征选择与提取

高光谱遥感以其携带的数据量显著增加为代价换取了纳米级的光谱分辨率,使得基于特征光谱信息的目标地物识别成为可能。但如何从大量带有冗余的数据中提取有用信息,是高光谱研究的一个极富挑战性的课题和其实用化的基础之所在。本文以江苏宜兴地区OMIS I数据为例在全面计算影像的统计特征(相关系数、均方差、最佳波段指数、信噪比等)的基础上,结合目视效果对波段集合进行初步缩减和分组;结合地面实测地物光谱详细分析不同地物光谱特性,进行面向土地覆盖易混类别的波段选择;最后总结了OMIS I数据特征选择与提取流程,相关实验证明应用该流程进行特征选择与提取,其后续分类精度较高。     

时序Sentinel-2A影像光谱特征的茶园提取应用

针对当前茶园遥感识别研究未充分分析利用光谱特征提取茶园的问题,该文详细探讨了光谱时间变化特征在茶园遥感识别中的应用潜力。研究利用时序Sentinel-2A影像,分析7种典型地物的时序光谱变化与NDVI变化,发掘出可用于区分茶园与其他地物的特征波段——红边2、红边3、近红外、红边4、短波红外1、短波红外2。基于上述波段或NDVI构造18个茶园提取特征,最终确定14个茶园提取特征,并基于每种特征分别构建决策树,实现茶园提取,并验证每种特征的可行性。结果表明,分类精度较高的前3个特征分别为SR-SWIR2-NIR_(_May)、SD-NIR-SWIR2_(_May)、SR-NDVI_(_MayDec);总体精度依次为96.71%、94.24%、93.43%。     

基于BP神经网络的盐湖矿物离子含量高光谱反演

高光谱遥感数据能够提供比多光谱遥感数据更为丰富的光谱信息,从而更精确地刻画地物的光谱特征。在水体遥感原理基础上,采用自适应波段选择(adaptive band selection,ABS)方法对HJ-1A卫星高光谱数据的波段相关性和信息量进行分析,结合BP神经网络技术确定最优波段组合并构建盐湖矿物离子含量的反演模型,对柴达木盆地西台吉乃尔湖的K+,Mg2+,Na+,Cl-和SO2-4离子含量进行定量反演,获得盐湖矿物离子含量的空间分布情况。研究结果表明,BP神经网络反演模型的盐湖矿物离子含量反演精度在85%以上,反演得到的矿物离子含量的分布情况与实地调查结果基本一致。因此,利用高光谱数据和BP神经网络可以对盐湖矿物资源进行大范围动态监测,为盐湖资源的合理开发和高效利用提供科学依据。     

基于Landsat TM影像的冰川提取

以杂多县冰川为研究对象,为了精确提取冰川信息,根据冰川在TM影像上存在的光谱差异,将冰川划分成两类。分析较难与周边地物区分的冰舌与其他地物之间的光谱特征区分性,选择最优的冰川提取波段。同时利用波段运算得到对冰川信息提取更有利的波段。将所有优选波段经过最佳指数计算和地物可分离性分析,得到波段间相关性最低,冗余信息最少,冰川与其它地物可分性最强的波段组合进行监督分类,有效地分离出冰川。将本文方法提取的冰川面积与高分辨率影像中提取的冰川面积相比较,结果表明本文提出的冰川提取的技术方法是有效的。     

利用温湿度指数提高红树林遥感识别精度

针对使用TM图像反射波段信息难以将红树林与陆地植被、尤其是与水体—植被混合像元有效区分的问题,结合不同潮位的TM图像,基于反射波段信息,引入TM6热红外波段信息,提出了温湿度指数(temperature-moisture index,TMI)。分析结果表明,综合潮位信息、热红外波段信息及温湿度指数能显著提高红树林与其他地物之间的可分性。采用光谱角度制图(spectral angle mapping,SAM)监督分类法对红树林进行分类识别,较之其他研究者所采用的分类特征,热红外波段信息及温湿度指数能使红树林分类精度明显提高(Kappa系数提高了0.14,错分率降低了19.9%),说明利用潮位信息、热红外波段信息及温湿度指数可以提高红树林的遥感识别精度。     

基于多分类器集成的GF-1影像围填海地物识别

围填海是人类获取海洋资源的重要方式。监测围填海的变化是海岸带管理、海岸带演变研究中一项非常重要的任务。然而,围填海地物复杂多变,给利用遥感技术监测围填海带来困难。为此,通过构造识别地物类别的10个特征因子(GF-1的Band1—4波段的均值特征、波段均值的均值、对象面积、对象周长、外接矩形面积、对象面积与外接矩形面积之比和对象周长与对象面积之比),提出一种识别GF-1影像中围填海地物的多分类器集成算法;对特征因子进行集成,构建出单个特征分类器模型、光谱特征分类器模型、形态特征分类器模型和所有特征集成分类器模型4种组合特征分类器模型;对每种分类器模型进行试验研究,并对比分析4种集成模型的多分类器围填海地物识别精度。结果表明,单个特征分类器模型识别精度最高达到82.03%,光谱特征分类器模型识别精度为63.28%,形态特征分类器模型识别精度为87.50%,所有特征集成分类器模型识别精度为80.47%。本研究结果可为监测围填海变化提供较好的解决方案。     

结合目标分割的高光谱城市地物分类

结合高光谱影像地物光谱特征与高空间分辨率影像分割获得的目标对象进行地物分类。首先,对Hyperion影像进行坏线和Smile效应去除,经过FLAASH大气校正后,得到研究所用的155个波段;其次,利用地物光谱曲线的特征点确定适合地物识别的光谱分辨率,进行Hyperion影像降维,生成降维后所需的21个宽波段;然后,对IKONOS影像采用小波融合,利用多分辨率分割技术生成高空间分辨率影像目标对象;最后,基于层次分析法对分割后生成的目标对象进行分类,采用模糊隶属函数利用植被红边效应、水体在近红外波段吸收特征进行第1层次分类,再取距离值最大的前10个Hyperion影像波段作为标准最邻近分类的特征波段,完成第2层次分类。分类结果表明,研究区共分出9种地物类型,分类效果明显优于最大似然法分类与光谱角填图法。     

泰山麻栎多光谱遥感识别的方法优选

树种识别精度将直接影响森林制图精度。为提高泰山麻栎识别精度,通过优选敏感波段及其波段组合,利用多种方法对麻栎进行遥感识别。本文基于资源一号02C(ZY-1 02C)5月12日多光谱遥感影像,分析关键物候期的光谱特征,选取敏感波段并进行波段组合,分别运用云模型、支持向量机(SVM)、最大似然法(MLC)3种分类方法对麻栎进行遥感识别。结果表明,第2、3波段(记为B2和B3)为识别麻栎的敏感波段,其中B3为最敏感波段。3种识别方法中,云模型总体识别精度最高,为94.29%;其次是支持向量机,为90.82%;最大似然法最低,为85.54%。本文利用B3波段构建的云模型对泰山麻栎识别效果最优,可为其他树种识别提供技术支持。     

典型植被指数识别火烧迹地潜力分析

植被指数法是利用卫星遥感影像识别火烧迹地的常用方法之一。植被因受火的干扰会形成火烧迹地,其光谱特征易与裸地、水体、道路、阴影和耕地等地物光谱混淆,使用遥感影像采用合适的植被指数提高过火区遥感监测精度仍是亟待解决的问题。以四川省2014年和内蒙古自治区2017年发生的4次森林火灾形成的火烧迹地作为研究区,利用高分一号16 m宽幅(GF-1 WFV)数据和Landsat8数据的波谱特性,选取归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)、全球环境监测植被指数(global environment monitoring index,GEMI)、过火区识别指数(burned area index,BAI)和归一化火烧指数(normalized burn ration,NBR)等5种典型植被指数,通过构建不同植被指数的分离指数M来定量评价这些植被指数识别火烧迹地的潜力。研究结果表明,基于近红外—短波红外波段的NBR和基于可见光—近红外波段的BAI对过火区的分离性较好,NDVI的分离性次之,EVI和GEMI的分离效果较差;基于GF-1 WFV和Landsat8数据采用BAI和NBR指数对内蒙古鄂伦春自治旗火烧迹地进行了识别(其中GF-1 WFV数据只用于BAI识别),并利用高分二号(GF-2)数据进行了精度验证,两者火烧迹地识别总体精度均大于87%,Kappa系数均大于0. 7。     

柴达木盆地烃蚀变矿物高光谱遥感识别研究

高光谱遥感识别烃蚀变矿物可用于探测油气烃类微渗漏和定位地下油气藏.以有天然气分布的柴达木盆地东部三湖地区为研究区,对Hyperion高光谱数据进行重采样处理,克服了目标识别矿物不明显和传感器低信噪比的影响.通过确定烃蚀变矿物高光谱遥感探测的指示标志,采用线性光谱(SAM)拟合与光谱匹配(SAM)相结合的方法确定了影像端元对应的矿物组分.识别结果表明,合理缩减影像波段数和确定影像端元的方法,能有效提高烃蚀变矿物的高光谱遥感识别精度.     

WorldView-3短波红外影像分类性能研究

WorldView-3卫星在8个可见光-近红外(VNIR)波段的基础上,新增了8个短波红外(SWIR)波段,大大提高了对地物信息的提取能力。利用随机森林分类方法分别对可见光-近红外8个波段影像和可见光-近红外-短波红外16个波段的影像进行实验验证;采用基于多尺度分割技术的面向对象方法对合理的特征空间进行实验与挑选。结果表明,引入SWIR波段后分类性能总体精度提升了3.78%,人工地物制图精度提升了5.65%,自然地物制图精度提升了2.88%;且允许识别特定类别(村镇中的红色低矮砖瓦房居民区),能保持地物较为完整的形状信息,可提高多光谱遥感影像的分类精度。     

基于GF-5高光谱特征分析的水体提取方法研究

针对山区水体、山体阴影与裸地等地类光谱混淆性,基于高分五号(GF-5)影像数据,结合高光谱特征分析构建了山区水体决策树提取模型. 先对水体和相关干扰地类进行高光谱特征分析实现特征波段选取,应用单波段阈值法、多波段谱间关系法、归一化水指数(NDWI)法进行提取实验. 通过比较以上实验不足之处,提出了单波段阈值法与构建的阴影水体指数(SWI)相结合的决策树水体提取模型,以Google Earth高清影像为参考结合实地采样得到的混淆矩阵进行精度评价. 实验结果表明:单波段阈值法与NDWI法易将山体阴影识别为水体,受裸地影响较小;多波段谱间关系法对山体阴影有一定抑制作用,受小面积裸地影响;决策树提取模型能有效抑制山体阴影和裸地影响提取完整水体. 其总体精度为89.39%,Kappa系数为0.82,显著提升了山区水体提取精度.      

一种遥感影像自适应分割尺度的分类方法

针对影像分割中的尺度选取问题,该文基于GF-2多光谱数据提出一种基于自上而下自适应分割尺度的分类方法,该方法在提取每一分割对象光谱、纹理特征的基础上,构建其在各波段复杂度函数,根据每类地物在各波段的复杂度阈值和分类规则,经迭代计算,确定每一对象的最适宜尺度和所属地类,进而得到具有最佳尺度的分割和分类结果。将其与采用ESP尺度分析算法得到的单一最优尺度下的分类结果进行对比分析,结果表明:该方法能够获取与地面目标相匹配的分割尺度,改善了分割效果,提高了分类精度,具有一定实用价值。