基于地物光谱可分性的CHRIS 高光谱影像波段选择及其分类应用

本文以黄河口湿地为研究区,应用覆盖该区域的CHRIS高光谱遥感影像,提出了一种基于地物光谱可分性的滨海湿地高光谱影像波段选择方法。该方法利用研究区的7种典型地物的110余条现场实测地物光谱曲线,通过分析比对地物两两之间的光谱可分度,确定地物类型之间的光谱可分区间,基于此选取CHRIS高光谱影像的地物分类特征波段,应用三种经典的监督分类方法(支持向量机法SVM、人工神经网络法ANN和光谱角制图法SAM)开展利用全波段的和利用本文方法选择特征波段的分类对比实验。结果表明:(1)基于光谱可分性特征波段的方法较全波段分类精度有所提高,其中ANN分类精度最高,为82.52%,较全波段分类精度提高了约为5.1%;(2)芦苇、水体、黄河水和裸滩4种地物的识别能力高,生产者精度都在80%以上;(3)碱蓬的用户精度提升最为明显,约在7%。     

海岸带高光谱影像分类技术研究

以海岸带地物分类研究为重要对象,针对传统海岸带区域地物及海水等目标分类技术的局限性,通过分析海岸带地物的光谱特征以及在高光谱数据中的表征,研究高光谱成像技术在海岸带遥感应用中的有效性。实验结果表明相对传统的遥感影像分类技术,高光谱海岸带分类显得更为精细,也展示了高光谱技术在海洋遥感中的巨大应用前景?     

基于空谱融合与AlexNet算法的滨海湿地植被分类研究

为提高遥感影像融合质量,提升资源一号(ZY-1 02D)高光谱遥感影像滨海湿地植被分类精度,提出将ZY-1 02D高光谱影像与空间分辨率为10 m的哨兵2号(Sentinel-2)影像进行Brovey融合,并通过搭建AlexNet卷积神经网络对ZY-1 02D高光谱影像和Brovey融合影像的滨海湿地植被进行分类,与支持向量机、随机森林和BP神经网络分类算法进行精度对比。研究结果表明:经Brovey融合后,AlexNet、支持向量机、随机森林和BP神经网络算法的植被分类总体精度分别提高15.60%、7.00%、14.80%和10.00%,Kappa系数提高了21.35%、9.93%、18.97%、12.85%;基于Brovey影像融合与AlexNet算法的植被分类精度最高,总体精度为92.40%,Kappa系数为89.42%。空谱融合配合AlexNet卷积神经网络有效解决了高光谱遥感影像在滨海湿地植被分类应用中精度较低的问题,为滨海湿地植被资源动态监测提供技术和方法支撑。     

SVM和ANN在多光谱遥感影像分类中的比较研究

首先利用支持向量机(SVM)和人工神经网络(ANN)对Landsat 8 OLI多光谱影像进行基于光谱信息的土地利用监督分类;然后,对多波段进行主成分变换,提取第一主成分的主要纹理信息,与光谱信息一起进行融合光谱和纹理信息的SVM和ANN影像监督分类。对比分析发现:对中原地区,SVM是Landsat 8多光谱遥感影像分类的较优方法,尤其适用于农业用地信息提取;光谱分类即可达到较高精度,纹理信息对提高分类精度的作用十分有限。     

一种联合光谱和纹理特征的滩涂提取技术

提出一种联合光谱和纹理特征的支持向量机分类算法,先通过计算灰度共生矩阵得到纹理影像,然后将纹理波段与光谱波段进行叠加形成一幅多波段影像,再使用支持向量机分类算法对该影像进行分类,从而得到最终的滩涂提取结果。实验结果表明,该方法对于滩涂及周边地物具有较好的分类效果。     

基于决策树理论的高光谱影像目标提取技术研究

利用决策树分级匹配分类的思想,完成高光谱遥感影像分类过程中的光谱特征优化、特征参量构造和相应的匹配策略选择。该方法结合专家知识和光谱特征分析结果,能够充分利用高光谱遥感数据中丰富且细致的光谱信息,灵活采用合适的匹配参量和匹配方法。试验结果表明,该方法能够显著提高高光谱遥感影像目标提取的精度。     

基于光谱特征空间的监督分类中包络线去除效能评价

对覆盖黄河口滨海湿地的PROBA CHRIS高光谱遥感影像进行包络线去除变换,采用6种常用的基于光谱特征空间的监督分类算法对变换前后的影像数据进行滨海湿地典型地物分类,通过目视对比分析和定量分析相结合的方法分析比较变换前后的分类结果,评价包络线去除方法对该类算法影响的效果和能力。结果表明,包络线去除方法能够提高部分监督分类算法针对滨海湿地典型植被类型的区分和识别能力;但由于滨海湿地内具有面积较大的裸滩和浑浊水体,这两类地物在影像中的光谱特征相近,而包络线去除方法并不能解决二者的误分问题,因此并不能提高该类算法针对CHRIS高光谱遥感影像的总体分类精度。     

一种基于众数赋值的高光谱图像地物分类方法

提出了一种融合监督分类与非监督分类结果的高光谱遥感影像分类新方法——众数赋值分类法。采用ISODATA非监督分类方法对高光谱遥感影像进行分类,并对非监督分类结果的图斑进行标记,同时用最大似然法(ML)和支持向量机(SVM)法进行监督分类,然后以监督分类结果对非监督分类后各斑块进行类别赋值。方法是:统计每个非监督分类斑块中由监督分类所获得的各类别像元数及所占比例,将非监督分类斑块的类别赋予所占比例最高的监督分类结果的类别,最终获得高光谱图像分类结果。研究表明:(1)非监督分类类别数量大于10时,其与ML分类结果融合的总体分类精度和Kappa系数均较监督分类法的分类结果好;(2)ML和20个类别的ISODATA分类结果融合的总体精度最高,为87.35%,比单独ML的总体精度高约2个百分点;(3)SVM和10个类别的ISODATA分类结果融合的总体精度提高最大,较SVM的总体精度提高近3个百分点;(4)随着非监督分类类别数量的增多,分类结果的总体精度呈现由低到高再到低的变化过程。     

条带消除对于高光谱图像分类效果的影响——以CHRIS/PROBA图像为例

以CHRIS/PROBA高光谱图像数据为例,使用非监督分类的ISODATA和监督分类的最大似然法、支持向量机等3种经典的图像分类算法,对消条带前后的图像分别开展分类实验,并对分类结果做了分析。实验结果表明,消条带处理可以较好地改善高光谱图像分类结果的目视效果,能够消除不同类别斑块边缘因条带而产生的"毛刺"现象,这对地物斑块的形状及几何分布敏感的研究(如景观生态学)至关重要;但消条带处理对于提高分类精度的效果并不显著,精度提高最大值不到2%。     

高光谱影像处理方法的改进

介绍了高光谱遥感的发展概况及通用数据处理流程,着重分析了数据处理过程中的Hughes现象,指出可以通过对传统的处理方法进行适当的改进来有效地抑制Hughes现象,提高高光谱影像分类精度。     

The application of hyperspectral remote sensing to coast environment investigation

Requirements for monitoring the coastal zone environment are first summarized. Then the application of hyperspectral remote sensing to coast environment investigation is introduced, such as the classification of coast beaches and bottom matter, target recognition, mine detection, oil spill identification and ocean color remote sensing. Finally, what is needed to follow on in application of hyperspectral remote sensing to coast environment is recommended.     

基于深度置信网络(DBN)的赤潮高光谱遥感提取研究

赤潮是严重的海洋灾害,有效监测赤潮对于保护海洋生态环境具有重要意义。高光谱遥感具有光谱分辨率高、图谱合一等优势,适合于海洋赤潮监测。深度学习是机器学习领域的前沿,为高光谱遥感分类提供了新的思路。深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)兼具监督分类与非监督分类的特点,通过构建DBN模型,将DBN应用于赤潮灾害遥感监测中,应用渤海机载高光谱遥感数据开展赤潮分类,以达到提取高光谱图像中赤潮水体范围的目的。通过设置对照实验,对比经典的SVM监督分类方法与ISODATA非监督分类方法,发现DBN模型在相同实验条件下具有更高的分类精度,赤潮遥感提取精度提高了3%～11%。     

黄河口受石油烃渗漏影响植被的高光谱检测方法研究

以黄河口为研究区,应用现场和HJ-1高光谱遥感数据,开展了植被受石油烃渗漏影响的高光谱检测方法研究。选择了常用于判别植被受石油烃渗漏污染的红边蓝移指数 REP_blue、土壤含氧量相关指数 CTR和叶绿素敏感指数CHL ,通过分析研究区主要植被芦苇和柽柳地物光谱和HJ-1高光谱影像中同位置像元光谱,对3种指数在研究区的有效性进行了评价。基于在图像像元光谱检测中表现较好的指数,提出了一种针对 HJ-1高光谱遥感影像的受石油烃渗漏影响植被检测方法。结果表明,3种指数对于油井旁植被现场光谱的检出效果均好于图像光谱,同时,相比于其它两种指数,CHL指数的检出效果较差;应用发展的受石油烃渗漏污染影响植被检测指数,对覆盖研究区的 HJ-1高光谱遥感影像进行了检测,发现检测结果中71．1％的位置附近存在油井,说明该方法具有一定的检测能力。     

Ground-based hyperspectral remote sensing of hydrocarbon-induced rock alterations at cement,Oklahoma

Hydrocarbon seepages bring oil and gas from petroleum reservoirs to the surface, these hydrocarbons can generate various kinds of rock alterations, including bleaching of red beds and mineralogical changes. Satellite and airborne remote sensing techniques have been utilized in the detection of rock alterations and hydrocarbon seepages; however, they have limited resolutions and are unable to map vertical outcrops. Ground-based remote sensing techniques hold great potential to characterize rocks with great precisions and resolutions. This study used ground-based Specim hyperspectral data to detect hydrocarbon-induced rock alterations of the Rush Springs sandstone at the Cement field in southeast Anadarko basin, Oklahoma. Hyperspectral data of outcrops and hand specimens were examined, and spectral angle mapper technique was used to compare spectral similarity between image pixels and reference spectra. Laboratory spectroscopy was used to assist with mineral identification and image classification. Remote sensing data detected bleaching of red beds and carbonate cementation. Combining lithological, spectroscopic, remote sensing and geochemical data, this study built a model for petroleum seepage and related rock alterations, and provided a workflow for employing remote sensing techniques in resource exploration.     

高光谱海洋遥感影像处理系统集成与应用研究

主要研究了基于多传感器获取的高光谱海洋遥感影像特点,针对我国海域赤潮、溢油、海冰等不同的海洋现象,采用不同的模块存储格式和光谱角信息进行处理,提高了高光谱海洋遥感影像处理的精度和速度;利用VC＋＋动态连接数据库将各模块集合成一有机整体,既保证了各模块处理的特色,又实现了不同格式的快速转换存储,使系统具有了很强的开放性和可扩展性。     

基于Tabu搜索的高光谱影像特征选择

在高光谱影像的分类过程中,如何有效地降低特征空间的维数,又能保证原始数据所包含的丰富地物信息,是一项十分重要而繁琐的工作。在分析了传统降维方法所面临问题的基础上,将禁忌(Tabu)搜索算法引入到高光谱影像的特征选择研究,指出由于Tabu搜索算法所具有的良好全局寻优能力,因而在该类影像的降维研究中有着广阔的应用前景。实验表明,将Tabu搜索算法获取的波段进行高光谱影像分类,在求解的时间和分类结果的精度上都可达到令人满意的效果。     

基于无人机高光谱遥感的海岛岸线精准提取方法研究与应用

鉴于传统遥感技术手段对海岛岸线的提取在精度与效率上存在很大不足,通过无人机高光谱遥感技术,结合岸线实地踏勘活动,提出一种海岛岸线类型识别与位置提取方法,并选取实际海岛进行了实验验证,成功获取了不同类型岸线的准确位置,所得成果与传统遥感手段相比,提高了系统性与准确性,为下一步海岛的生态评估工作提供了数据支撑。     

中国海洋航空高光谱遥感应用研究进展

详述了我国赤潮航空高光谱遥感应用研究的发展现状，对所发展的赤潮发现检测、生物优势种类识别、生物量分布特征提取技术及所建立的赤潮光谱数据库进行了详细介绍。概述了基于高光谱数据的溢油发生检测及面积信息提取、海冰发生检测及密集度信息反演、海岸带典型要素光谱波段敏感性等的研究进展。从遥感平台、成像光谱仪的角度对我国的海洋航空高光谱遥感发展进行了展望，简要介绍了建设中的国内首套适用于海洋环境与灾害快速监测的海洋航空遥感多传感器集成与应用系统。指出发展我国海洋航空高光谱遥感应用研究的3个关键问题：(1)大量获取海洋及海岸带要素的高光谱数据；(2)开展海洋及海岸带要素现场光谱数据的同步测量研究；(3)大力建设海洋及海岸带要素的地物光谱数据库。