基于不同空间信息源的地物光谱反射率模拟图像分析

本文利用ERDAS Imaging软件中的Modeler模块,开发了地物光谱反射率图像的模拟技术。以野外实测地物光谱反射率数据为依据,用土地利用类型图和高分辨率遥感影像图作为地物空间分布的信息源,以陆地资源卫星TM1-4波段为例,模拟了4个波段的地物光谱反射率图像,合成了真彩色和标准假彩色图像。对基于不同空间信息源的地物光谱反射率模拟图像进行了对比分析,指出了进一步研究的方向。     

地物光谱反射率野外测量实验方案改进

针对现有地物光谱反射率野外测量实验方案的不足,提出了地物光谱反射率的各向异性测量、不同环境条件的对比测量、不同时相的对比测量以及地物光谱反射率图像模拟四项实验改进方案。利用ISI921VF-128野外地物光谱辐射计和ArcG IS、ERDAS软件进行了实例测量与验证,揭示了真实地物光谱反射率的特征,模拟生成了"图谱合一"的地物光谱反射率图像,提高了实验教学质量。     

基于光谱夹角的水体信息提取方法研究

以南京幅Landsat ETM+数据(波段1～5、7)为信息源,通过分析不同地物的光谱特征,利用地物光谱夹角及反射率差异对水体信息进行提取.首先,求出ETM+6个波段形成的4个光谱夹角(波段2～5); 然后,利用各地物在波段4的光谱夹角值差异,区分水体、植被及阴影信息; 最后,利用波段4和波段5的反射率差异提取居民区信息 .     

结合地物空间特性的高光谱图像分类方法研究

以往的高光谱或多光谱图像分类与识别,往往只关注像元光谱维上的特性,其一切特征统计也只在光谱及波段维上展开。但是自然界的复杂性、混合像元问题的存在,仅靠像元的光谱特性是不够的,常会出现"麻点"现象。针对这一问题,本文提出一种结合地物空间特性的高光谱图像分类方法,其分类过程可以分为两个阶段,第一阶段是基于像元光谱特性的图像分类,获得影像分类图;第二阶段是针对第一阶段的分类结果,结合地物空间特性进行空间后分类处理。试验研究结果表明,该方法能够保持地块的连续性和均一性,同时克服了"麻点"现象,大大提高分类的精度。     

成像光谱遥感技术及其图像光谱信息提取的分析研究

成像光谱技术是80年代发展起来的最新遥感方法。本文对其原理、理论基础及图像光谱信息提取的方法进行了探讨,并在红外细分光谱(FIMS)金矿蚀变带信息提取分析研究的基础上,通过对可见光细分19波段AMSS、澳大利亚的24波段GEOSCAN、MKII AMSS及美国GER64通道成像光谱数据的初步处理,发展和形成了一些针对超多波段成像光谱数据的图像处理和分析及光谱信息提取的方法。 成像光谱信息提取的方法,主要包括图像光谱反射率转换技术、图像光谱曲线显示、光谱特征参数测度(光谱吸收特征的波长位置、宽度、深度)、图像地物光谱曲线与地物光谱数据库的信息匹配以及地物光谱识别专家系统。本文以红外细分光谱图像在金矿蚀变带信息提取分析中的应用为例,讨论了成像光谱图像的一种处理分析技术及其发展前景。     

大型沉水植物狐尾藻不同盖度的光谱特征

地物特征与其光谱特征的关系是解译遥感影像的关键。本研究利用ASD便携式地物光谱仪对上海崇明国际湿地公园人工湖中的沉水植物狐尾藻的反射光谱进行了初步研究。结果表明,随狐尾藻盖度的增加,其光谱反射率、一阶和二阶导数红边斜率的峰值也相应增加,不同盖度狐尾藻的光谱反射率的差异主要表现在500—650nm和700—900nm波段范围。分别对狐尾藻盖度与这些波段的光谱反射率及根据一阶和二阶导数获得的光谱指数进行回归分析,得到了较好的线性关系。应用回归分析得到的线性方程,可以根据测定的光谱反射率定量反演水体中的狐尾藻盖度。研究结果可为监测大型沉水植物的高光谱遥感影像解译和分类提供技术支撑,为大尺度遥感监测沉水植物的分布和动态变化提供科学依据。     

机载多光谱LiDAR数据的地物分类方法

机载多光谱LiDAR系统能够快速地获取大范围地表面上地物光谱和几何数据,并能够保证所获取的光谱与空间几何数据在空间和时间上相对完整和一致性。支持向量机（SVM）是一种基于小样本的学习方法,它避开了从归纳到演绎的传统分类过程。因此,本文提出了基于SVM多光谱LiDAR数据的地物目标分类方法。该方法首先将多个独立波段的LiDAR数据融合为单一的、包含多个波段信息的点云数据,然后将融合后的点云内插为距离影像和多光谱影像,最后利用SVM进行多光谱LiDAR数据的地物覆盖分类。通过对加拿大Optech公司的Titan机载多光谱LiDAR数据的试验证明：相对于传统的单波段LiDAR数据,多光谱LiDAR数据可以获得较好的地物分类精度;比较试验发现SVM分类方法适用于多光谱LiDAR数据的地物分类。     

光谱分辨率对地物分辨能力的影响分析

对高光谱数据进行地物识别处理时,如果直接采用原始观测值进行分析,由于相邻波段之间相关性强,进行地物识别时需要大量的训练样本,而且对于一些分布较少的地物类别则无法处理,因此需要通过特征选择来消除数据中存在的冗余,提高数据分析效率。本文针对在不同光谱分辨率条件下,对典型地物分辨能力的统计,分析了光谱分辨率对地物自动识别能力的影响情况。同时通过模拟数据的办法比较了高光谱数据和多光谱数据(以TM数据为例)对地物光谱特征的描述能力,指出高光谱数据存在的优势。通过本文的研究,为高光谱遥感技术在地物自动识别方面的应用提出了初步的方向。     

MODIS大气校正精度评价及其对表层雪密度提取影响

以古尔班通古特沙漠为研究区,以中分辨率成像光谱仪（MODIS）为遥感数据源,结合ASD FieldSpec准同步实测积雪反射光谱数据对FLAASH大气校正能力进行了评价。研究表明： ①校正后的MODIS各波段积雪反射率与准同步实测积雪反射率波形相似, 在第1～7波段整体相关系数达0.82,表明FLAASH大气校正能极大地提高MODIS地物识别能力; ②校正后的MODIS 第6波段反射率和归一化差值积雪指数（NDSI）与实测雪密度呈线性相关,可用回归拟合构建MODIS雪密度遥感计算模式。     

利用SeaWiFS数据反演海岸地物光谱反射率

提出了一个利用SeaWiFS数据反演气溶胶光学厚度与沿岸地物光谱反射率的迭代算法.该算法借助于6S辐射传输模型,利用水色卫星的近红外通道由水体像元首先反演出0.55μm波段的气溶胶光学厚度,在所选影像晴空无云的条件下假定沿岸陆地上空的大气条件与水体上空的大气条件相同,然后再迭代计算出沿岸地物光谱反射率.给出了实际卫星数据计算的结果,并对可能出现的非清洁水体与气溶胶对时空变化引起的误差进行了数值模拟.     

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。     

地物波谱数据辅助的SPOT影像模拟真彩色方法研究

提出一种新的高分辨率遥感影像真彩色模拟方法。该方法从遥感成像光谱角度,依据地物波谱特性,采用光谱角匹配模型(SAM),首先计算出地物在绿(G)、红(R)、近红外(NIR)以及短波红外(SWIR)波段的整体和局部波谱向量角;然后根据角度距离构建最小距离隶属函数,查找对应地物波谱库中最为相似的地物波谱;最后对此条地物波谱曲线积分计算出该像素点在蓝波段的反射率。实验表明,该方法模拟出的SPOT真彩色影像在视觉效果和空间信息上优于传统的方法。     

盐沼植被光谱特征的间接排序识别分析

运用ASD地物光谱仪,采用12个小型机载成像光谱仪(CASI)默认的植被波段组,以上海崇明东滩自然保护区的盐沼植物群落为对象,应用主成分分析法和相关分析研究了不同群落光谱特征与生态环境因子之间的关系。结果表明:运用PCA间接排序法能够识别盐沼植被中光滩、海三棱藨草群落、芦苇群落和互花米草群落等光谱特征;绝大多数盐沼植物的群落组成与所选波段的光谱特征之间有显著的相关关系;可见光和近红外波段数据可以分别识别低盖度的海三棱藨草群落和高盖度的互花米草和芦苇群落;对光谱反射率影响最大的生态环境因子是植物群落的高度和盖度,而高程和其它环境因子的影响次之。     

基于光谱库优化学习的光谱超分与分类精度提升

光谱库优化学习是将光谱库中的光谱数据作为训练样本,在严格理论推导下构建字典优化学习过程。基于光谱库优化学习,本研究提出了一种光谱超分辨率重建方法,该方法在稀疏表示框架下,通过波段匹配,将光谱库映射为与待重建高光谱图像波段相对应的特定光谱库;并利用映射后的特定光谱库与高分多光谱图像,从理论上推导、并构建基于ADMM算法的光谱字典与稀疏系数优化学习过程。多种数据集上的对比分析表明,即使仅使用一幅高分多光谱图像,本研究方法仍能恢复重建出高质量的高分高光谱图像,同时光谱超分辨率重建后的高分高光谱图像可显著提升地物分类精度。结果表明,本研究实现了仅由一幅高分多光谱图像到高分高光谱图像的高质量光谱超分辨率重建。     

新疆岩石2.0—2.5微米地面光谱数据的特点分析

本文介绍使用2.0—2.5微米多通道辐射计,对新疆金矿区、油田及多金属矿区的岩矿所进行的地物光谱采集、整理和分析工作。在岩矿的地物光谱中—OH、CO_3~(-2)的作用相当明显,因此应用该方法对于寻找蚀变带十分有效。不同地区同类岩矿的地物光谱特征相同,受表面色调的干扰比可见—近红外波段要少,故有利于开展光谱工作和区分岩性。通过实验室工作论证,该方法对于Fe~( 3)和微量烃类渗漏也有相当强的探测潜力。文中最后以某矿区岩(矿)为例,介绍岩(矿)分类工作,通过空间变换,减少参量间的相关性和特征参量的维数,分类正确率可达95.3％。     

地物反射光谱对MODIS近红外波段水汽反演影响的模拟分析

在近红外辐射传输方程的基础上,利用近红外波段水汽的不同吸收属性,在MODTRAN的模拟下,深入分析了基于MODIS近红外数据的可降水汽反演算法,并着重讨论了地物反射光谱非线性在可降水汽反演中的影响。研究结果显示,当波段间反射率之比不等于1时,MODIS近红外波段反演水汽将存在较大偏差。同时,在地物光谱库基础上,计算了不同地物反射率比值,其分布表明,大部分地物波段反射率比值不等于1。研究表明,应用现有MODIS近红外波段水汽反演算法,如果不考虑地表反射率光谱变化的影响,由地表反射光谱造成的误差最大约为反射率比值与1偏差的15倍,同时,这一误差还与大气波段透过率之比有关。     

江苏近海岸水深遥感研究

以江苏近海辐射沙脊群海域为典型研究区,通过实测水深数据和水体光谱测量与分析,发现对应TM3和TM4波段的水体光谱反射率对水深信息敏感,线性相关系数分别达到-0.561和-0.694。结合多光谱遥感信息传输方程所推导出的水深信息对数反演模式,针对本研究区TM4和TM3波段数据所建立的水深预测模式的复相关系数R2为0.4793,对0-15m水深,预测水深和实测水深之间拟合较好。利用TM5波段反射率、出露沙洲反射率以及海水反射率的差异,通过建立掩膜图像,可较有效地对TM遥感图像进行水陆分离,提取TM图像中海水部分,进一步可通过常用的图像处理软件绘制每隔5m的TM水深遥感制图、等深线图。随着高空间、高光谱、高辐射分辨率遥感技术的发展,对浅海水域的水深和水下地形进行遥感探测的技术方法和应用将会不断地深入开展。     

遥感模拟图像应用于不同传感器光谱性能分析

研究利用高光谱成像数据,用数字的方法定量模拟了SPOT－HRV、CBERS-CCD、Landsat5-TM和NOAA14-AVHRR类似波段的空中表面反射率及地面光谱反射率图像,并利用这些图像对上述传感器相应波段的光谱响应、大气影响特性用基于反射率和基于归一化植被指数（NDVI）的方法进行了定量的比较分析。研究表明,由于传感器类似波段的光谱响应不同,因而由其计算的反射率和NDVI之间均存在明显差异,这种差异是大气改正所无法完全消除的。多传感器定量分析时需要进行相应的辐射改正。     

干旱区典型地物光谱数据库系统设计

本文在干旱区典型地物光谱和图像数据积累的基础上,以地物光谱数据,利用MS SQL Server数据库和SuperMap IS.NET平台,采用服务器/浏览器多层次架构体系进行集成,开发出基于Web的具有光谱信息管理、检索查询、可视化分析、光谱特征分析等功能的干旱区典型地物光谱数据库系统,并且能够实现无缝共享,易于维护,便于二次开发。     

典型地物光谱空间结构特征与基本统计参数分析

分别从光谱曲线及光谱特征空间入手,对内蒙古突泉与青海同仁研究区野外实测岩石、土壤和植被等3类典型地物的光谱数据进行了分析,发现研究区无论在光谱曲线空间,还是在光谱特征空间,同类地物的分布形态基本一致,而不同之处是由不同地区的地质地貌、生态环境与气候因素决定的,但不影响其空间分布形态的整体特征.通过分析与实验,发现了几种能够在光谱特征空间对上述3类特征地物进行较好区分的波段组合,可以利用这几种波段组合指导根据遥感图像生成的二维散点图对这3类地物的分类,有助于改进遥感蚀变信息提取方法.