基于三指数合成影像的西北地区城市建筑用地 遥感信息提取研究

随着西部大开发战略的实施以及“一带一路”战略的影响,西北地区的城市发展也发生着巨大变化,利用遥感影像更加准确地提取西北地区城市建筑用地信息对分析城市扩张趋势、规划城市建设具有重要意义。本文以2000年兰州市主城区和2003年西宁市主城区的Landsat 7 ETM ⁺影像为数据源,结合压缩数据维的方法,通过构建三指数合成影像并利用该影像来提取城市建筑用地信息。实验首先根据兰州市主城区的影像光谱特征,创建了归一化差值裸地指数（NDBLI）。然后将该指数与比值居民地指数（RRI）、修正型归一化水体指数（MNDWI）合成为一个包含3个波段的新型三指数合成影像NRM（NDBLI、RRI、MNDWI）;同时,根据集成学习思想,为增强城市建筑用地信息,将主成分分析的第一波段（PC1）、归一化差值建筑用地指数（NDBI）和比值居民地指数（RRI）合成为一个包含3个波段的新型三指数合成影像PNR（PC1、NDBI、RRI）;最后分别将三指数合成影像NRM和三指数合成影像PNR作最大似然分类提取城市建筑用地信息,将其提取结果与由归一化差值建筑用地指数（NDBI）、修正型归一化水体指数（MNDWI）和土壤调节植被指数（SAVI）所创建的NMS（NDBI、MNDWI 、SAVI）影像得到的最大似然分类结果作精度比较,并利用西宁市主城区影像对本文方法进行了相应验证。结果表明,利用三指数合成影像PNR提取城市建筑用地的总精度和Kappa系数最高,其总精度达到了90%以上,适合于提取西北地区含裸地较多的城市建筑用地。     

干旱荒漠区植被覆盖变化的遥感监测分析

多期的遥感数据可以用来分析干旱荒漠区植被的空间分布格局和变化特征。本文以1989、2000和2007年3个不同时相的Landsat TM/ETM+影像为数据源,利用线性光谱混合分析和RGB彩色合成法构建一个研究框架,对古尔班通古特沙漠西缘进行植被信息的提取和变化监测分析。在混合像元分解过程中,通过多种方法选择端元,比较...     

面向自然资源调查的红树林精细化智能提取方法研究

红树林信息精细化智能提取是自然资源调查监测工作中亟待解决的关键技术。当前,红树林提取工作主要依靠人工目视解译,提取效率不高、精度较差。本文提出一种面向自然资源调查的红树林精细化智能提取方法,首先基于海量多源高分辨率遥感影像,结合多尺度优化分割技术,半自动化构建海量红树林样本集;然后结合语义分割网络,引入双注意力机制,优化训练策略,研发红树林自动化提取算法模型,经过后处理得到精细、完整的红树林提取结果。经过实验验证,本文方法提取可识别单颗红树林,有效区分易混淆的其他植被和水田要素,总精度高于90%,可有效应用于红树林专题信息的提取工作。     

土地利用/覆被变化遥感检测方法与应用分析

随着我国经济建设的飞速发展,土地利用/覆被变化(LUCC)日新月异,如何快速、高效地获取变化信息已经成为LUCC研究的核心技术之一。本文以SPOT(Pan波段)影像和TM影像为例,对LUCC自动检测方法进行了探讨,并对光谱特征变异法、假彩色合成法、主成分分析法、图像代数法和波段替代法等方法进行了系统分析与比较。实践证明,在科学的图像处理的基础上,综合应用上述方法,能够高效、准确地自动检测出LUCC信息,具有传统的人工目视解译方法无法比拟的优势。     

提取蚀变信息时TM影像的最佳波段组合研究

多光谱数据的最佳波段选择直接影响图像的目视解译和信息提取。在分析TM影像各波段间的标准差、相关系数和最佳指数因子内在联系的基础上,提出采用最佳指数因子与蚀变信息光谱特征相结合的方法选择遥感影像的最佳波段组合。研究表明,最佳指数因子与蚀变信息光谱特征相结合是多光谱数据最佳波段选择的理想方法;TM4+TM5+TM7波段组合获取的合成图像构造清晰,岩性差异显著,最有利于蚀变信息的提取。     

甘肃省席芨水地区遥感蚀变信息提取及找矿远景分析

在地质工作程度较低、基岩出露较好的地区,充分重视遥感数据的使用,可有效地缩小工作靶区,提高找矿效率。该文以甘肃省席芨水地区为研究区,基于ETM+遥感数据,利用多元数据分析、准归一化、掩膜分析、主成分分析、密度分割等方法,从Landsat7ETM+数据中提取金矿化蚀变信息。在遥感地质解译的基础上,充分分析提取的羟基异常和铁染异常,结合区域地质特征、区域成控矿条件及区域物化探异常特征等,尽可能去掉假、弱异常。结果表明:该方法能有效消除植被、水系、阴影等干扰信息的影响,从遥感数据载体中提取微弱的金矿化蚀变信息。提取的矿化蚀变信息与断裂构造具有较好的相关性,主要分布于断裂构造交会处、断裂与岩体交会处等成矿优势部位,对今后的找矿工作具有一定的指导意义。     

主成分分析技术在遥感蚀变信息提取中的应用研究综述

主成分分析是目前遥感蚀变异常信息提取常用方法之一,该方法具有对影像大气校正质量要求不高、实现简单、提取效果好、效果稳健等优点,广受地质工作者的青睐。根据输入影像的数量及类型、主成分分析的次数等,本文将主成分分析分为标准主成分分析、特征向量主成分分析、定向主成分分析、二次主成分分析、不同影像间的主成分分析等5种类型。其中,特征向量主成分分析又可细分为4个波段特征向量主成分分析和3个波段特征向量主成分分析。在上述分类的基础上,系统介绍了各种主成分分析及蚀变信息主分量的选择,尤其是对特征向量主成分分析的Crosta技术和定向主成分分析的软落叶技术进行了详细阐述。并以TM/ETM+、ASTER影像为例,对部分应用主成分分析提取蚀变异常信息的实例进行了分析,认为：在基岩裸露区,不同主成分分析都可以很好地提取铁化、泥化蚀变信息;在中、低植被覆盖区,采用标准主成分分析、Crosta技术、改进的Crosta技术、软落叶技术、“掩膜/抑制干扰信息+主成分分析”等方法可以有效地提取蚀变异常信息;高植被覆盖区多采用主成分分析生成的蚀变信息主分量进行彩色合成,再通过对彩色影像进行目视解译的方式判断蚀变的类型和范围。其中,“掩膜+Crosta技术”、“掩膜+软落叶技术”、二次主成分分析等方法在高植被覆盖区也可以取得较好的应用效果;对于干扰信息种类众多、岩性复杂的地区,可根据干扰信息、岩性种类划分成若干个小区,再根据每个小区实际情况采用不同的蚀变提取方法,最后将每个小区内提取的蚀变信息进行合并。     

资源卫星ETM+影像城镇信息挖掘分析

城镇建成区信息是遥感影像提取中的一个重点。本文以泉州市2000年的Landsat ETM+影像,利用多种方法,提取城镇聚落的信息,并对比各种方法的优缺点后予以改进。研究表明基于Landsat卫星提取城镇信息方法,改进后方法较之原方法提取精度随之提高;经比较认为仿植被指数提取法简单快速,光谱阈值法精度较高但较复杂。     

利用伪归一化差异水体指数提取城镇周边细小河流信息

通过对归一化差异水体指数NDWI中的绿波段修正,提出了不依赖于中红外波段的伪归一化差异水体指数FNDWI（False NDWI）。使用NDWI和FNDWI分别在背景地物为城市、城郊、乡镇、村落和山区的遥感影像上进行河流水体提取,实验表明,FNDWI影像中城镇建筑用地与河流水体的可分离性较NDWI有所提升,提升率为116%~335%不等;相关性分析表明,河流宽度与可分离性提升率具有明显的负相关关系,相关系数为-0.82;分类结果显示,在城市和城郊区域,NDWI提取的水体中混杂有较多城镇建筑用地信息,而FNDWI提取的水体中基本未见混杂。总体上,FNDWI提高了2种地物的可分离性,剔除了NDWI影像混入的城镇建筑用地信息,较好地解决了NDWI城镇建筑用地与河流水体的混淆问题,尤其适用于城镇周边的细小河流。     

面向对象的极高海拔区水体及冰川信息提取——以珠穆朗玛峰国家级自然保护区核心区为例

极高海拔地区多为河流发源、冰川发育地,由于地形起伏强烈,且野外考察验证工作困难,传统的遥感信息提取方法很难保证该地区水体及冰川的提取精度。本文基于ASTER影像,运用面向对象的图像信息自动分析方法,对珠穆朗玛峰国家级自然保护区核心区的水体及冰川信息进行了提取研究。为保证信息提取的准确度,将数字高程模型(DEM)及其衍生数据(坡度、坡向),归一化植被指数(NDVI)数据,及有助于区分水体、冰川与其他地物的相关指数(冰雪指数NDSII)及波段运算结果(b1-b3)、(b3/b4)等,分别作为一个波段叠加到原始图像中,使之成为对目标地物光谱特征的有益补充。并对不同类型的水体及冰川进行多级、多尺度分割,以满足其对分割尺度的不同要求。分割完成后,综合考虑目标地物的光谱特征、纹理特征、空间结构特征,根据各特征指数的直方图信息,设定合适的阈值,建立了各水体及冰川类型信息提取的知识规则,并结合实地调查对信息提取的精度进行验证,改进了ASTER遥感影像自动快速提取极高海拔区水体及冰川信息的实用模型。     

利用伪归一化差异水体指数提取城镇周边

通过对归一化差异水体指数NDWI中的绿波段修正,提出了不依赖于中红外波段的伪归一化差异水体指数FNDWI（False NDWI）。使用NDWI和FNDWI分别在背景地物为城市、城郊、乡镇、村落和山区的遥感影像上进行河流水体提取,实验表明,FNDWI影像中城镇建筑用地与河流水体的可分离性较NDWI有所提升,提升率为116％～335％不等;相关性分析表明,河流宽度与可分离性提升率具有明显的负相关关系,相关系数为-0．82;分类结果显示,在城市和城郊区域,NDWI提取的水体中混杂有较多城镇建筑用地信息,而FNDWI提取的水体中基本未见混杂。总体上,FNDWI提高了2种地物的可分离性,剔除了NDWI影像混入的城镇建筑用地信息,较好地解决了NDWI城镇建筑用地与河流水体的混淆问题,尤其适用于城镇周边的细小河流。     

基于知识的厦门市生态环境遥感系列制图

本文利用厦门市2001年3月的LANDSAT TM／ETM+图像为主要信息源,在拟订生态环境要素:地质、地貌、土壤、植被、土地利用等的分类系统和编码基础上,确定了厦门市生态环境遥感综合系列制图的内容,进行了遥感影像的解译。讨论了系列制图的方法与步骤,轮廓界线的确定和地图综合过程,同时阐述了厦门市生态环境遥感综合系列制图的软件。     

基于高分二号遥感影像的河界水体信息提取方法研究

在高分辨率遥感影像中,部分河流水面与阴影暗色地物常常难以区分。文章基于高分二号影像数据的特点,采用单波段阈值法、归一化差分水体指数、面向对象分类法、单波段阈值法与阴影水体指数相结合的决策树法,对红水河大化瑶族自治县部分流域进行提取,并比对分析结果。     

厦门市植被变化的遥感动态分析

本文利用美国LandsatTM/ETM+卫星影像,通过变化检测和信息提取等分析了福建省厦门市从1989～2000年的植被变化。它们包含了一部分不是由植被变化所引起的伪变化信息。对此,依次采用了阈值法和掩膜法将伪变化信息剔除,最后获得了准确的植被变化信息。研究结果表明,厦门市11年中,植被面积由于城市扩展绿地面积有了明显的减少。从1995～2000年植被减少的面积明显要比1989～1995年期间的少得多,这与厦门市近年来逐渐重视保护植被和生态环境有密切的关系。     

高分辨率影像城市植被自动提取算法

近十几年来,随着城市化进程加剧,准确获取城市植被的分布信息,是城市气候和地表能量平衡研究的重要内容。高空间分辨率遥感影像数据,为精确获取和动态监测城市植被提供了重要资料。本研究利用资源三号数据对长江三角洲地区城市植被进行光谱特征分析与提取,提出一种城市植被的自动化信息提取算法—分离面法（Hyperplanes for Plant Extraction Methodology,HPEM）。结果表明：在假彩色反射率空间,植被与NDVI值低的背景有很好的分离性,而在真彩色反射率空间,植被与NDVI值高的背景有很好的分离性;HPEM能很好地避免NDVI最佳阈值法中将建筑物误分为植被的问题,其精度明显优于NDVI最佳阈值法,Kappa系数从0.85提高到0.90,总的错分与漏分误差从21.15%降低到14.18%。可见,本文的HPEM方法能有效提高城市植被信息自动提取的精度。     

LANDSAT7ETM+图像的光谱模式分析与应用——以北京密云地区土地覆盖为例

采用模式分解的方法(PDM),对北京密云地区2002年3月19日ETM+图像进行光谱模式提取与分解,得到研究区各个像元的植被、水和土壤系数;并通过不同系数的组合和判别分析的条件确定了研究区的土地覆盖状况以及不同土地覆盖类型的面积。结果表明,在降低ETM+数据维的情况下,光谱模式分解可以更直接的反映地物的类型。     

最优分区与最优指数联合的水体信息提取

单波段阈值法和水体指数法具有方法简单、耗时少的优点,成为水体信息提取常用的方法,但对于面积较大、类型多样、影响因素复杂的区域,在全局使用任何一种方法均无法满足精度要求。为精确提取地表覆盖类型复杂、水体类型多样的山区水体信息,本文分别对归一化水体指数（MNDWI）、自动水体提取指数（AWEI）和归一化三波段指数（NDTBI）3种指数的阈值进行分析,以最优阈值分区方案进行分区并构建3个单指数决策树,寻找不同水体类型的最优指数,按照最优原则重构联合指数决策树来提取水体信息,其中,3种单指数提取法的Kappa系数分别为：0.863, 0.854, 0.862,最优指数联合决策树法的Kappa系数为 0.881。结果表明,基于3个指数构成的最优指数联合决策树的提取方法可以达到最高精度,由此说明,采用该法用于水体信息提取可得到最佳效果。     

基于HY-1C卫星的呼伦湖蓝藻遥感监测及对比研究

随着全球变暖以及人类活动加剧,呼伦湖已经连年夏季暴发藻华,破坏湖泊生态。海洋一号C(HY-1C)卫星作为中国首颗海洋水色业务卫星,搭载的海岸带成像仪(CZI)在水体环境监测中正发挥越来越重要的作用。随着搭载有相同传感器的HY-1D卫星发射,双星组网观测,可形成3天两次高频次、大范围的观测能力,尤其在水体漂浮藻类等目标探测方面具备优异的效能。本文基于2022年7月19日的HY-1C卫星CZI载荷数据,计算VB-FAH指数来检测藻华,并结合OTSU阈值分割算法对呼伦湖蓝藻暴发进行遥感识别。主要结论如下:结合目视解译结果,对自动分类结果进行精度评价,其中精度指标最高的仅相差2.53%,最低的相差7.60%,总体情况较好;对不同影像分割方法进行对比,其中OTSU阈值分割算法和K-Means算法结果几乎一致,LVQ算法结果差异较大。     

基于亮度补偿的遥感影像阴影遮挡道路提取方法

在基于高分辨率遥感影像的道路提取中,阴影遮挡是导致提取的部分或整段道路缺失的重要因素,严重制约了道路提取的自动化过程,因此探索适用性强的阴影情况下道路提取方法对地图数据生产和地理大数据研究具有重要意义。本文针对传统的阴影系数修正方法难以消除植被、建筑上的阴影对道路提取带来的干扰,选用路面颜色不一、地物干扰少的郊区影像与地物丰富、路面地物阴影干扰严重的市区影像开展研究,提出了基于亮度补偿的阴影遮挡道路的提取方法。首先,在图像预处理的基础上,利用HSI阈值分割获取阴影区域;其次,在削弱蓝色分量信息后采用亮度补偿方法实现像素点空间域增强以及阴影区信息的恢复,在增大道路面阴影与周围环境差异的基础上,借助高效的分割算法实现阴影道路提取;最后,通过和由K-means聚类分割获取的非阴影道路进行合并,经细化处理最终实现阴影遮挡道路的完整提取。实验结果表明,此方法提取郊区与市区影像中阴影道路的正确率在80%以上,该方法能有效地提取阴影遮挡道路,消除其他阴影的干扰,降低阴影道路提取时的斑块破碎度,较好的保留道路的主体。     

基于谱间特征与比值型指数的水体影像识别分析

根据杨存建等人发现LandsatTM影像水体具有TM₂+TM₃>TM₄+TM₅的特征,本文以2000年福州市Landsat-TM为例,分析了水体及其他几类主要地物的光谱特性在影像中的表现特征,发现除水体外,居民地的影像以及山体影像也都具有TM₂+TM₃>TM₄+TM₅(即(TM₂+TM₃)/(TM₄+TM₅)>1)的特征,但是三者(TM₂+TM₃)/(TM₄+TM₅)的比值却存在着较大的差异,所以辅以适合的阈值(水体(TM₂+TM₃)/(TM₄+TM₅)>2.0,TM₂>40)可以将水体信息区别于其他背景地物。将该方法在含不同水体类型的福州市Landsat-TM遥感影像上进行实验,表明其可以将水体与全部居民地的阴影和山体阴影有效区分开来;同时可用于快速、简便和准确地提取城市和山区中的湿地水体信息,解决水体提取中难于消除居民地阴影与山体阴影的难题。