基于GF-1遥感数据的城市水体信息提取方法研究

水体信息的高精度提取是水资源监测、调查与管理等研究领域的关键问题。本文选取国产GF-1卫星影像作为数据源,根据影像中典型地物光谱特征采用归一化水体指数法(NDWI)、多波段谱间关系法对研究区进行了水体提取,并通过结果分析提出了基于主成分分析与多尺度分割技术的综合水体信息提取方法。对以上4种方法进行对比分析,验证结果表明:归一化水体指数法易受阴影信息影响;改进的多波段谱间关系法能较为完整地提取水体信息,但受小范围阴影信息影响;主成分分析综合法总体精度较高;多尺度分割提取法能有效地分离水体信息与非水体信息,水体信息提取的效果最佳。     

基于GF-1卫星数据的水库叶绿素a浓度联合反演研究

探明不同区域及不同营养状况下水库叶绿素a的共同敏感波段,基于G F-1号卫星16 m分辨率的多光谱WFV传感器影像构建叶绿素a浓度普适性反演模型.文中以湖南省3种不同营养状况的水库为研究对象,在实测高光谱及GF-1/WFV影像预处理基础上,对比实测高光谱数据与GF-1/WFV影像数据,采用相关性分析筛选叶绿素a敏感波段...     

基于GF-1的冬小麦遥感监测区域适用性分析

以湖北省为研究区,从地形地貌、种植结构、监测时相、谱段设置以及监测精度等方面综合分析了GF-1卫星数据在冬小麦种植面积遥感监测中的区域适用性。研究表明,GF-1卫星数据对江汉平原、鄂东沿江平原、鄂北岗地以及鄂东丘陵等地区的冬小麦遥感监测均有较好的适用性,其监测精度能够满足湖北省冬小麦大尺度遥感监测的精度要求,但难以达到小范围的遥感监测精度要求。     

基于GF-1卫星数据岩性自动化识别方法试验

以青海省宗务隆地区为实验区, GF-1卫星PMS数据为数据源,重点从图像预处理、岩性标识体系建立、影像分割、影像分类等方面进行了基于面向对象的岩性自动分类方法实验,对实验结果进行了可靠性和稳定性评价。结果表明,利用高分一号卫星数据进行岩性自动化分类是可行的。     

多角度遥感估算稀疏团粒分布型土壤表面粗糙度方法初探

表面粗糙度是影响土壤在微波波段发射和散射辐射的主要因素之一,也是微波遥感研究与应用的重要参量。由于微波后向散射还受介电特性、穿透深度等因素的影响,在微波遥感应用中往往难以单独考虑介质表面粗糙度,给参数估算与反演带来了一定困难。在可见光、近红外波段,粗糙度作为土壤表面重要的结构参数之一,直接影响着土壤的二向反射分布特征。因此,本文尝试利用光学多角度观测信息,反演土壤表面粗糙度。基于地表二向反射几何光学模型,假设裸土像元由随机分布于平坦表面的土壤团粒组成,将团粒近似为半椭球体,建立裸露土壤表面二向反射模型,模拟不同粗糙度条件下土壤表面像元的二向反射分布特征。进一步尝试采用多角度观测数据反演模型,估算土壤团粒的几何结构参数,进而计算土壤表面均方根高度,作为表面粗糙度的衡量指标。地面实测多角度数据的初步验证结果表明,多角度光学遥感估算土壤表面粗糙度的方法是可行的。     

基于GF-1面向对象的桉树林信息提取研究

采用2014年12月高分一号遥感影像作为基础数据源,以南流江流域的某小区域为研究区,采用面向对象的方法结合改进的SEaTH算法对光谱、形状和纹理特征进行筛选和分析,综合GPS野外采集数据,建立语义规则集提取桉树信息并对其分类结果进行精度验证和评价。该方法与基于像元的分类技术相比,面向对象的分类方法总体精度提高了3.29%,Kappa系数增加了0.04。该方法不仅提高了分类精度,还减轻了野外复杂的工作量,为有效地提取树种提供了借鉴。     

基于GF-1号影像的南方水稻种植信息提取

针对南方复杂地区水稻遥感信息提取研究中机器自动学习分类研究较少、分类精度不高的问题,以福建省三明市建宁县溪口镇为研究区,基于GF-1号卫星影像,采用面向对象的随机森林遥感分类算法对研究区内水稻田信息进行提取.首先通过优化面向对象分割参数和随机森林分类模型参数,提取并调用了影像中的多种特征;再对光谱特征、植被指数特征、纹...     

融合作物类型的土壤盐分遥感反演方法研究

在沿海平原地区,土壤盐度是制约作物生长的非生物胁迫之一,也是作物种植的重要依据,作物类型能够间接反映土壤盐渍化程度,因此本文提出了一种融合作物类型信息的土壤盐分反演方法。以黄河三角洲典型滨海盐渍土地区为例,基于Sentinel-2 MSI影像,首先采用随机森林分类提取作物类型信息,并基于OneHot方式将作物类型信息编码;然后融合作物类型信息,结合环境协变量数据、地面实测盐分数据,采用自适应增强决策树模型(AB-DT)进行盐分反演;最后与其他机器学习方法,如支持向量机、随机森林、K最邻近和决策树进行盐分反演精度的对比。结果表明：(1)加入作物类型信息能够提高土壤盐分反演模型精度,所有模型中,融合作物类型变量的AB-DT反演模型精度最高,建模集R²为0.86,测试集R²为0.61;(2)加入作物类型信息能够修正误判的盐渍土级别,并使土壤盐分反演结果的地块边缘更加清晰。综上所述,加入作物类型信息,能够提高土壤盐分反演的准确性,为农田管理和农业决策提供更可靠的依据。     

基于GF-6的植被覆盖度遥感估测研究

GF-6号卫星是近年来投入运行的国产卫星,其遥感影像的空间分辨率、时空分辨率较高,但基于该卫星数据的应用研究并不多见.本次研究以GF-6号卫星WFV数据为数据源,基于归一化植被指数和像元二分模型对甘肃民勤典型干旱地区的植被覆盖度进行遥感估测,利用置信度法获取像元二分模型的关键参数对植被覆盖度遥感提取结果的影响进行分析....     

土壤重金属铬含量高光谱灰色关联度估测

快速、准确地测定土壤重金属含量,对防治土壤重金属污染、改善土壤环境和保障食品安全有着重要意义。以山东省烟台市采集的70个土壤样本为基础,首先分析土壤重金属铬含量的分组光谱特性;然后利用6种变换方法对土壤光谱反射率进行变换,根据极大相关性原则选取反演因子;最后利用灰色关联度模型初步估测铬含量,并对估测结果进行修正,采用决定系数和平均相对误差评价模型的有效性。结果表明,土壤光谱反射率随铬含量的升高而降低,二者呈负相关性;利用灰色关联度模式识别方法对重金属铬含量进行估测后的决定系数为R~2=0.656,平均相对误差为16.590%,而利用灰色关联度修正模型对估测值进行修正后,决定系数为R~2=0.912,平均相对误差为6.632%。研究表明,利用灰色关联度修正模型定量估侧土壤重金属铬含量有效。     

随机森林回归模型用于土壤重金属含量多光谱遥感反演

本文以陕西省柞水县大西沟矿区为研究区域,通过实地采集土壤样本,结合在Landsat 8多光谱遥感影像上提取的辐射亮度值和光谱衍生指数,以及从ASTER GDEM提取的3种地形因素,通过相关性分析确定了建模因子,并以K折交叉验证法建立了砷、铜、铅3种重金属元素的随机森林回归模型。试验结果表明,所建立模型的预测精度优于多元线性回归模型和CART模型,可见随机森林回归模型适用于在小样本情况下的矿区重金属含量反演。经现场调查,空间反演结果与实际情况较符合,证明了基于多光谱遥感的随机森林回归模型在矿区土壤重金属反演中的准确性。     

基于山区GF-1号遥感影像融合及质量评价

针对山地地形高差较大,地形复杂且存在较多阴影现象的特点,选取国产GF-1号卫星数据,选取南昌城区西部某山区作为实验研究区域,采用HSV变换、CN变换、Gram-Schmidt融合、PC Spectral锐化、最近邻域扩散锐化等五种融合方法来对山地地区遥感图像进行融合实验,并结合定性与定量指标对融合结果进行质量评价,以期优选出适合山地的GF-1号卫星数据图像融合处理方法,为基于山地国产高分数据的融合应用提供一定的参考价值。实验结果表明:Gram-Schmidt融合和最近邻域扩散锐化融合方法的融合效果表现最佳。     

基于GF-1多时相波段组合的武汉市土地利用变化检测

GF-1号卫星是中国自主研发的第一颗高分辨率遥感卫星。为分析该卫星影像数据在土地利用变化检测中的应用,本文以武汉主城区为研究对象,选取该地区2014年5月、2015年4月GF-1号卫星遥感影像,采用分类后比较与多时相波段组合直接分类两种方法分别进行试验,将二者实验结果比较分析。结果表明,多时相波段组合直接分类是一种更为有效的变化检测方法。相比分类后比较该方法不仅检测精度提高了将近17%,土地利用变化检测效果也明显改善。另外,对武汉主城区主要土地利用变化类型进行面积统计分析,对武汉主城区建设具有一定的指导意义。     

基于多特征的GF-1影像阴影检测研究

针对高分影像阴影检测精度易受水体、偏蓝色地物影响的问题,结合GF-1影像自身特点,提出一种集主成分变换、图像特征计算、逻辑非运算和形态学闭运算于一体的阴影检测方法。对GF-1影像多光谱数据、全色数据进行正射校正和信息融合,可实现光谱与分辨率信息的最大化利用,并最大程度地突出阴影信息,增大阴影与其他地物的差异。其次,建立基于主成分变换的阴影检测方法 PC1/NIR和图像特征计算Rg_nir,得到初始阴影信息和水体信息;用初始阴影信息与水体信息作逻辑非运算,剔除水体,并利用形态学闭运算使得阴影区域更加连续、饱满。实验表明,该方法既能准确地检测出GF-1影像中的阴影信息,又能有效削弱水体、偏蓝色等地物的影响。     

WOFOST模型与遥感数据同化的土壤速效养分反演

土壤速效养分是作物生长的必要条件,合理控制土壤速效养分含量对粮食增产、农民增收以及环境保护都有重要意义。随着现代农业技术的发展,可以通过变量施肥将土壤速效养分含量控制在最佳状态,这也对土壤养分的获取精度提出了更高的要求。当前的主要土壤速效养分遥感监测方法在监测精度、稳定性、成本控制和可推广性依然存在一定不足,甚至限制对变量施肥的指导作用。本文针对传统土壤速效养分估算方法的不足,提出了利用作物模型与时间序列遥感数据相结合实现耕层土壤速效养分反演的新思路,该思路以养分缺失引起的作物长势参数的变化为切入点,在数据同化算法设计和养分模块优化改造的基础上,利用作物长势参数遥感监测结果与模型模拟结果的差异设计了土壤速效养分反演算法,实现速效养分含量信息的有效获取。设计地面观测实验并利用地面观测数据对反演精度进行评价,结果表明该方法可以对土壤中的速效养分进行实时、高精度的稳定反演,3种主要的速效养分速效氮、有效磷和速效钾的R2分别达到了0.68、0.74和0.52,平均相对误差分别为7.45%、6.17%和9.97%。     

基于GF-2高分辨率遥感影像的水体提取方法研究

针对GF-2卫星影像数据的特点,利用单波段阈值法、多波段算法、归一化水体指数(NDWI)阈值法、单波段阈值法与阴影水体指数(SWI)相结合的决策树法对刘家峡地区的水体信息进行了提取,同时提出一种单波段阈值法与增强阴影水体指数(ESWI)相结合的决策树分类法,并对以上几种水体提取的效果进行比较分析,发现单波段阈值法与ESWI相结合的决策树分类法能够有效地消除绝大部分阴影的影响,且提取效果较SWI的效果要好,NDWI与多波段算法提取效果次之,单波段阈值法提取效果较差.      

基于GF-1与Landsat-8影像的山区苹果园地信息提取

GF-1卫星影像具有空间和时间分辨率高、纹理信息丰富等优势,而Landsat-8卫星影像具有多波段、光谱信息充足等优势。针对两种影像的特点,本文分别用面向对象分类方法进行苹果园地信息提取研究,结果表明:两种影像的分类精度都比较高,但由于研究区域属于山区,地块分布不均匀,GF-1影像发挥其空间分辨率较高的优势,苹果园地面积提取精度比Landsat-8高1.19%。     

光谱解混下耕地土壤铬含量GMDH模型反演

针对遥感影像反射率与重金属元素间的光谱响应弱,土壤重金属经典反演模型精度较低等问题,本文以Sentinel-2号遥感影像为数据源,利用像元二分模型进行影像光谱解混,筛选出相关性较高的特征光谱作为光谱参量,构建基于像元线性解混和不同光谱变换下土壤反射率与重金属Cr含量的PLS模型和GMDH模型.研究结果表明,解混后的光谱...     

基于机载多光谱遥感数据的溢油信息提取方法

为研究应用紫外-可见光-近红外-热红外遥感数据识别海上溢油的方法,利用机载多光谱溢油监测设备获取了舟山海域多光谱遥感数据,并利用野外地物光谱仪获取了水体和油膜的反射光谱。通过提取并分析机载多光谱遥感图像上多目标的影像特征和光谱响应特征,利用决策树分类法对海上油膜相对厚度的分布进行分类和制图。研究表明,基于机载多光谱遥感数据的溢油信息提取方法总体分类精度达93.7%,能够准确区分薄油膜和厚油膜,可有效提取海洋溢油污染信息,完全能够满足海洋溢油污染遥感监测需求。     

基于GF-1卫星数据的新增建设用地监测试验与分析

选择内蒙古包头市石拐区和江苏省徐州市贾汪区分别作为典型山地、平原试验区,开展了GF-1卫星数据的新增建设用地监测能力试验与分析。试验结果表明,基于GF-1卫星数据的新增建设用地监测图斑属性精度,新增建设用地占用耕地、非耕农用地图斑面积精度,以及最小可监测图斑面积,满足土地利用动态遥感监测业务相关规范要求。