用于SAR图像海面溢油自动识别的Bagging-AdaBoost决策树分类器系统

目前应用于SAR图像海面溢油检测的分类器大多为单分类器,其检测率往往难以达到要求。本文引入AdaBoost算法和Bagging算法,内核采用决策树分类器(Decision tree,DT),形成两种分类器系统DT-A(AdaBoost-Decisiontree)和DT-B(Bagging-Decision-tree)。进而提出以AdaBoost分类器系统为内核的Bagging系统DT-AB(Bagging-AdaBoost-Decision-tree)。对1 448个Envisat/ASAR海面暗目标样本进行分类实验,DT-AB分类器系统与DT单分类器相比,溢油暗目标检测率从74%增至83%,错检率从26%降至16%。对4种分类器的检测率、泛化性能和稳定性能进行了比较测试,结果如下:(1)DT-A和DT-B的泛化性能明显优于DT,并且DT-A的泛化性能略优于DT-B;(2)DT-A和DT-B比DT的稳定性能提高一倍以上,DT-B的稳定性能略优于DT-A;(3)DT-AB的泛化性能和稳定性能均优于DT-A和DT-B。因此,DT-AB分类器系统用于卫星SAR图像海面溢油自动识别业务化系统具有应用前景。     

基于无人机紫外与SAR的溢油遥感监测方法研究

溢油污染不仅会造成巨大的经济损失,而且给生态环境带来难以修复的破坏。准确、高效地监测海面溢油仍是当前亟需解决的问题。紫外传感器对油膜非常敏感,可快速发现,但存在误判;而SAR(SyntheticApertureRadar)溢油探测的精度较高,两者相结合可准确探测溢油。无人机平台可低成本地实现溢油快速应急响应,无人机载SAR和紫外传感器的载荷重量小,可同时集成于无人机上开展联合溢油探测,以满足业务化监测需求,此方面的研究尚未见有相关报道。本文拟研究溢油不同种类、厚度、在不同海洋环境条件下的紫外图像特征和SAR纹理特征、形状特征、散射特征,构建溢油特征数据库,并建立一种基于特征组合的溢油SAR与紫外联合探测方法;在此基础上研究对无人机数据获取模式和控制单元等的改造方案,进而实现溢油SAR和紫外图像的高效获取。     

珠海市风暴潮预警预报系统的业务化应用

详细介绍了珠海市风暴潮预警预报系统的特点和功能.该系统可以实现珠海市沿岸地区的定点潮位数据的采集和管理、潮位的实时显示和预报以及反映热带气旋影响期间的风暴增水情况,并且该系统还具有潮位预警功能.该系统操作简便、画面清晰直观、实用性强,能够有效地提高风暴潮预警预报的效率和应急服务的能力.     

渤海海冰卫星遥感监测业务系统

本文介绍了我们在微机图象处理系统上开发的海冰卫星遥感监测业务系统以及海冰多数提取的方法。核系统的功能包括卫星数字信号的实时采集、预处理、图象处理、定量数值处理以及形成多种形式的海冰遥感产品。三年来系统运行正常,获得了系统的海冰遥感资料,在海冰业务预报和数值预报试验中发挥了作用。     

机载小型SAR研发与海洋溢油监测试验研究

基于海上溢油监测需求,自主研发了小型合成孔径雷达(SAR),并基于机载平台开展海上监测试验,进行应用测试。研发的小型SAR工作在C波段,极化方式为VV,质量24kg,可搭载于有人或无人飞行器,对较大面积海域进行实时连续成像,在获取设定分辨率的SAR实时影像的同时,完整记录原始回波信息,可进一步地面处理生成精细影像。2015年8—9月在山东烟台威海近海海域开展了机载小型SAR海洋监测试验,获取了海上目标包括平台、船只、浮筏和海上疑似油膜现象的SAR影像,成像良好。海上试验研究表明,小型SAR可以提供高质量的海面SAR影像数据,为海面目标及油膜的实时监测提供有利支持。     

福建省风暴潮预警辅助决策系统的业务化应用

介绍了福建省风暴潮预警辅助决策系统的功能和设计原理,以及优势和不足。该系统针对可能出现的多种台风路径和移速引起的风暴潮位进行集合预报,对可能出现漫堤的岸段提供预警。采用数据库预报法,具有节省机时,操作简单,结果可视化等特点。该系统在防抗台风的过程中,将会增强福建沿海对台风和风暴潮灾害的预报预警、分析决策和应急反应能力,为防汛抗台减灾工作提供决策依据。     

黄海绿潮多源卫星遥感业务化监测需求分析与系统设计

在分析黄海绿潮卫星遥感监测需求基础上,设计了绿潮多源卫星遥感业务化监测系统。系统设计包括:卫星数据源选择,多源卫星影像绿潮信息提取方法、多源监测结果融合方法和绿潮信息提取总体流程,系统功能模块设计,系统研发语言和平台选择,以及监测报告、数值模拟初始场等产品的设计。为其后的系统研发中的中低分辨率信息提取、多源监测结果信息融合等关键问题提供了解决思路和方法。系统研发后可为黄海绿潮防灾减灾应急决策提供及时、准确、全面的绿潮监测信息。     

基于GLCM的SAR溢油纹理特征分析

溢油对海洋生态环境造成巨大的危害,溢油遥感监测已成为海洋遥感监测的主要内容,但由于在SAR图像上溢油的表现和其它海洋现象类似,难以区分油膜与类油膜,给遥感监测带来困难。本文以Envisat-ASAR为数据源,选择南海为例,采用GLCM方法对溢油的SAR纹理进行分析,计算海水与溢油的GLCM特征值,结果表明:采用变化、均值等特征对溢油的SAR纹理有很好的表现,从而为溢油信息的提取提供基础。     

卫星遥感业务系统海表温度误差控制方法

提高卫星遥感海表温度的反演精度是各种反演模型追求的目标,也是遥感系统业务化应用的关键.据相关文献报道,在晴空无云的条件下遥感海表温度的精度达到了0.5℃,但考虑到影响海表温度反演精度的多种因素,在遥感业务系统真正实现SST精度在1℃以内是非常困难的.在北太平洋渔场速报制作系统中,对遥感海表温度与船测温度误差统计显示均方根误差达到5.71℃,匹配点误差分布显示存在大量较大的负误差值,最大的为-17.2℃,遥感温度图也反映出存在片状温度低值区,这些区域很可能被错误地当作冷涡或冷锋区,严重干扰渔情分析,这些异常的温度误差很难通过海表温度反演模式和云检测技术来消除.采用一种标准海表温度参考图用于温度误差控制技术,可有效地检测温度反演异常值,将均方根值从5.71℃降低到1.75℃,如果采用2℃阈值控制计算均方根值,则海表温度精度达到0.785℃.该方法基本消除了遥感海表温度的低值现象,明显提高了遥感海表温度的精度,并已成功地应用于北太平洋渔区的海况速报产品制作中.     

基于面向对象和模糊逻辑的SAR溢油检测算法

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天时、全天候的工作能力,已被众多学者认为是非常适合探测海面溢油污染的遥感器。然而在SAR影像中经常出现"类油膜"现象,这严重干扰了SAR溢油检测的精度。因此,如何有效区分SAR影像中的油膜和类油膜,对提升溢油检测精度具有重要意义。本文利用面向对象图像分析的方法,从20景ENVISAT ASAR影像中提取了较多的溢油和类油膜样本,对其基于对象的形状、物理和纹理特征进行了综合分析,找出了适合区分溢油和类油膜的特征量。利用特征分析的结论,本文建立了一种基于模糊逻辑的溢油检测算法。该算法可以有效区分SAR影像中的溢油和类油膜,还可以给出暗斑被判定为溢油的概率。溢油检测实验说明,本文方法能够得到令人满意的效果。     

基于星载SAR的海上溢油检测研究进展

基于大量有关星载SAR溢油检测研究和溢油微波散射特性研究文献的梳理和总结,回顾了星载SAR传感器的发展历程和海上溢油检测技术原理,重点总结了目前国内外基于单极化SAR数据、全极化SAR数据对溢油信息提取研究的进展,概述了溢油水面微波散射特性研究对SAR溢油检测研究的重要辅助作用及当前的研究成果,分别讨论了目前星载SAR溢油检测和溢油微波散射特性研究中存在的不足,并针对今后需解决的关键技术及发展方向进行简要分析。     

基于DRLSE模型的SAR溢油提取方法

为提高海上溢油轮廓SAR提取精度,验证了FCM(Fuzzy C-Means Algorithm)与DRLSE(Distance Regularized Level Set Evolution)模型结合的方法提取SAR溢油信息的有效性;鉴于其无法避免细小噪音的影响以及薄油膜提取效果不好的问题,提出了阈值和DRLSE模型结合的溢油信息提取方法,通过阈值构建溢油区域初始轮廓,克服了图像细小噪声对溢油提取的影响,更有利于提取薄油膜信息,溢油提取精度优于H/A/alpha-Wishart非监督分类方法和FCM与DRLSE模型结合的方法。     

基于极化特征SERD的SAR溢油检测

与单极化SAR(Synthetic Aperture Radar)相比,全极化SAR图像中不仅包含散射目标的几何特征和后向散射特征,还包含散射目标的极化特征。因此,基于极化特征的SAR图像分类能够更全面地描述海面目标的物理特性。单次反射特征值相对差异度(Single Bounce Eigenvalue Relative Difference,SERD)能够比较单次散射机制的相对大小,并且可以反映散射表面的粗糙度情况。而海面油膜的存在抑制了海面的短重力波和毛细波,改变了海表面的粗糙度。基于此,本文将SERD应用到海面溢油检测中。利用两景Radarsat-2全极化SAR数据对比分析了SERD与极化散射熵的溢油检测效果,实验发现:(1)SERD能够较好地区分溢油与海水。(2)对原油而言,SERD的油水对比度与极化散射熵的油水对比度在数值上差异较小;对生物油膜而言,SERD的油水对比度在数值上远小于极化散射熵。利用这一特性,SERD在区分生物油膜与原油方面更具优势。     

基于HAC的溢油SAR图像分割算法

图像分割是SAR溢油检测中的关键步骤,但由于SAR影像中存在斑点噪声,使得一般的图像分割算法难以收到理想的效果,严重影响溢油检测的精度.发展一种基于凝聚层次聚类(Hierarchical Agglomerative Clustering,HAC)的溢油SAR图像分割算法.该算法利用多尺度分割的思想,能够有效保持SAR影像中溢油斑块的形状特征,并能减少细碎斑块的产生.利用2010年墨西哥湾的Envisat ASAR影像开展了溢油SAR图像分割实验,并将该算法和Canny边缘检测、OTSU阈值分割、FCM分割、水平集分割等方法进行了对比.结果显示,HAC方法可以有效减少细碎斑块的产生,有助于提高SAR溢油检测的精度.     

基于SAR极化比和纹理特征的海面溢油识别方法

针对海洋表面SAR影像的特点,采用基于灰度共生矩阵的纹理特征方法是提取海面溢油信息的常用方法,但实际海洋表面复杂的信息使得SAR图像上产生类似溢油现象的暗斑区域,这导致在利用纹理特征方法提取溢油信息时存在虚警率,降低了溢油信息的提取精度。基于RADARSAT-2 SAR四极化影像,本文提出基于SAR极化比影像的纹理特征识别方法对海面油膜进行识别提取。结果显示,基于SAR极化比影像的纹理特征识别方法可以有效且准确地提取海面溢油信息,相比于VV极化影像的纹理特征识别方法,溢油监测过程中的虚警率降低了17.96%,溢油监测总体精度达到96.83%。     

基于简缩极化SAR的溢油检测与分类方法

针对简缩极化SAR在海上溢油的检测与分类应用开展研究,利用欧式距离全面分析了简缩极化SAR的36种极化特征在溢油检测与油膜分类中的性能,发现简缩极化特征中的奇次散射系数的溢油检测性能最好,简缩极化熵的疑似溢油鉴别性能最好.在此基础上,提出了结合二叉树原理的简缩极化SAR溢油检测与油膜分类算法,并分析了RADARSAT-...     

卫星遥感信号微机实时接收与处理系统和它的应用

本文首先介绍 NOAA 极轨气象卫星和 GMS 静止气象卫星的地面接收设备,重点说明微机实时接收处理系统的构成和特点:1)与接收机联结的接口板是双星共用的(GMS 和 NOAA 卫星共用),用不同软件接收不同卫星的信号。2)系统配备了小型,13.3cm(5.25时),全高,高速,10Mbit/s,大容量310M 字节,硬盘。3)信号采集和显示过程是实时的。4)采集的信号分别是 NOAA 星的全 HRPT 数字信号和 GMS 星的展宽数字信号,S-VISSR。5)具备通用图象处理能力。6)系统是业务化的,自1988.9.15.投入准业务运行以来,一运行是可靠的。7)系统应用兼顾定量的数值处理和定性的图象处理两部分,定量部分精度为:地理定位精度小于5km(未经地面校正),海面温度测量小于1℃。然后介绍卫星遥感资料的处理,应用,效益等方面,例如:东,黄海渔场海温速报,为中央电视台提供海冰实况和预报分析录象等,最后叙述对将来发展的设想。     

机载遥感海上溢油监测系统的设计与研究

机载遥感海上溢油监测系统在发达国家中已得到有力证实,本文通过运用此项技术,结合我国实际情况,研究与设计了一种新型,小型的监测系统,试图在港口,港区环境中应用,以利海洋环境的保护。文中对系统的技术指标和功能实现,做了详尽的分析和介绍。     

渤海海域溢油应急预测预警系统研究Ⅱ. 系统可视化及业务化应用

本系统基于.NET平台,采用C#作为开发语言,对ArcEngine 9.3进行二次开发,融.NET平台的可移植性与ArcEngine 9.3的可视化和空间显示分析功能于一体,实现了溢油行为与归宿预测模块与GIS平台的统一。把溢油漂移的计算结果与地理信息系统等平台相结合,建立了渤海海域应急预测预警系统。也集成了环境敏感资源信息数据库、应急设备、队伍信息数据库和溢油漂移模型,为溢油应急提供溢油敏感资源及应急资源的日常管理,实现溢油漂移预测结果与敏感资源图的叠加耦合,达到对环境敏感资源的快速预警,形成了溢油敏感资源及应急资源管理系统。作为该系统研制中的第二部分,主要介绍了系统的可视化、系统的预报流程、系统案例验证以及业务化应用的研究工作。