高分三号影像水体信息提取

国内外针对陆地水体信息提取、洪涝灾害快速响应方面具有较深入的研究,但是多采用发展较早、图像质量可靠的可见光影像及国外星载SAR影像。中国合成孔径雷达（SAR）卫星高分三号（GF-3）已获取了大量多极化、全极化SAR数据,为了将GF-3影像快速应用到环境保护、水资源管理等行业中,本研究分析了水体与其他目标具有的不同后向散射特性,将阈值分割法与马尔可夫随机场（MRF）相结合,发展了一种检测精度较高、自动化程度强的水体信息提取方法。该方法首先通过直方图统计的方法对不同成像模式、不同极化的GF-3影像进行后向散射强度分析,在阈值分割的研究基础上,比较了最大类间方差法（Otsu）和Kittler and Illingworth（KI）二值化法在水体-非水体分类中的效果。然后结合DEM和GF-3轨道参数排除因阴影现象产生的辐射失真对图像概率分布的影响,得到初始的水体信息分布图,再经过Fisher变换和马尔可夫随机场（MRF）的迭代运算,综合利用GF-3影像的多极化信息和空间上下文信息,以最大后验概率准则输出最终的水体分布图。利用了湖南省东北部不同成像模式的两景GF-3影像进行试验,在成像时间接近的光学影像中随机选择检验样点进行精度评价。实验结果表明,KI方法在GF-3水体提取应用中比Otsu方法具有更强的优势,剔除图像阴影区域后,自动化确定的阈值与目视解译阈值更加接近,通过MRF模型优化以后,实现了对水体信息的连贯提取,对图像噪声具有较强的抑制作用。本研究对水体目标的提取精度均达到了85%以上,实验结果精度优于基于光学影像的水体指数法,整个流程需要很少的人工经验参与,具有自动化程度强、检测精度高的优势。     

高分三号SAR影像双阈值变化检测

双阈值合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)变化检测算法具有在发现变化区域的同时还能确定地表发生后向散射变化类型的优点。针对广义高斯双阈值最小误差法D-GKIT(Dual Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)在进行阈值选取时直方图中不同类别像素灰度级重叠严重时,分割结果容易在尖峰单侧选取出双阈值而导致无法正确分割差异图的问题,本文提出一种结合归一化最大类间方差和广义高斯最小误差法GKIT(Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)的双阈值SAR变化检测方法。首先,提出以归一化最大类间方差值作为灰度级重叠程度的判别参数,确定阈值的选取顺序及两个候选区间;然后,利用GKIT在候选区间内进行分割,获取单侧阈值及非变化类拟合函数;最后,提出利用非变化类拟合函数更新后的直方图作为另一侧阈值选取基础进行分割,得到对应分割阈值。以宁波地区高分三号(GF-3)SAR卫星影像作为试验研究数据,结果表明:本文方法能较好地解决灰度级重叠时D-GKIT无法进行正确分割的问题,具有良好的变化检测效果和更强的鲁棒性且达到了利用研究区数据验证利用GF-3号SAR卫星影像进行变化检测研究可行性的目的。     

利用Landsat 8和TerraSAR-X影像研究老虎沟12号冰川运动特征

采用归一化互相关算法精确配准Landsat 8影像得到了2014年—2016年不同季节冰川的运动速率,并利用其热红外波段对不同时刻的地表温度进行反演;通过强度追踪法处理TerraSAR-X影像得到了2008年4月—10月不同时段的冰川运动速率。两种数据得到的结果表明:冰川末端流速较小,中部流速增大,流速从轴部向两侧递减;冬季流速明显小于夏季,变化趋势与温度变化具有一致性。冰川西侧分支的移动速率相对较大,从Landsat 8和TerraSAR-X提取的最大速率分别为2.56 m·d~(-1)和2.74 m·d~(-1)。最后对稳定区域的冰川流速进行统计,结果显示Landsat 8提取的冰川流速精度控制在1—9 cm d~(-1),基于TerraSAR-X的强度追踪法提取移动速率的精度控制在2cm·d~(-1),验证了两种数据监测冰川移动的可靠性。     

高分一号卫星遥感影像提取冰川堰塞湖水体方法比较

快速准确地从遥感影像提取冰川堰塞湖水体信息,是研究冰坝遥感监测与应急监测的核心热点问题.以GF-1卫星遥感影像为主要数据源,采用归一化差分水体指数(NDWI)、改进阴影水体指数(ENDWI)和面向对象(SVM)对克亚吉尔冰川堰塞湖水体进行定量提取.比较分析3种水体判识方法,3种方法均可以提取完整的水体边界,并且抑制了9...     

高分一号影像数据城市生态用地监测

针对我国城市化进程不断加快,城市生态用地发生翻天覆地变化的状况下,如何及时准确地获取城市生态用地覆盖信息的问题,该文以北京部分城区高分一号遥感影像数据作为实验数据,提出一种面向对象的城市生态用地信息提取方法。通过分析城市生态用地5种地物类型的光谱信息和几何信息,建立相应的规则集以提取小尺寸遥感影像中生态用地信息;针对建筑物和裸土难以区分的问题,引入纹理信息来提高提取精度,并将含有纹理信息的规则集应用于北京市遥感影像。实验结果表明,该方法提取精度可以满足大面积的城市生态用地信息提取的需求。     

高分三号卫星影像制作DEM的试验

针对很多地区受天气影响无法采用国产光学立体像对制作DEM的问题,基于高分三号(GF3)卫星西安地区的影像,利用InSAR技术,采用"基于块的自适应于不同相干性特性的滤波方法""大规模并行单基线相位解缠",获取高精度的DEM,并从LiDAR点云中提取检测点,对DEM的精度进行检测。理论分析和处理结果表明:针对QPSI模式的GF3影像,相干系数约大于0.8的大范围区域才可满足生产1∶25 000、1∶50 000 DEM的要求;研究区山地起伏较大,影像获取时间是2017年的5—6月,植被比较茂盛,有较大的干涉相位噪声,DEM的精度受到很大影响。"基于块的自适应于不同相干性特性的滤波方法"对不同相干性区域均有较好的滤波效果;"大规模并行单基线相位解缠"保证了局部解和全局解的一致性,并行比例高。针对高分三号影像的特点,制定流程化的生产方案,为后续DEM的批量生产提供了作业依据。     

利用GPS的北极冰川运动监测与分析

分析了2005～2010年的6期GPS观测数据,获取了冰川表面监测标杆的年均运动速度。结果表明,两条冰川物质平衡当前均处于负平衡状态。结合该地区1936年测量的冰面高程数据,对73a以来冰川总体物质平衡情况进行了比较分析,认为两条冰川当前处于加速消融的状态。     

高分一号山地冰川运动速度提取与分析

近年来国产遥感卫星数据增多,但在山地冰川运动速度监测研究中,国产卫星遥感数据的使用却很少.基于此现状,本研究利用"高分一号"卫星数据(GF-1)对藏东南雅弄冰川运动速度进行了提取.通过与同分辨率、同时段的Landsat8数据进行对比,以及利用非冰川稳定区域的残余位移和冰川主冰流线剖面运动速度两方面,评估了 GF-1数据...     

资源三号卫星高分影像的城市建筑物阴影提取

针对城市高分影像中普遍存在的建筑物阴影严重影响了高分影像的处理和应用问题,该文通过对资源三号卫星(ZY-3)各波段的影像特征进行分析,分别采用基于直方图的阈值分割法、基于主成分变换和HIS变换集成法对阴影提取并对比分析,在此基础上提出了一种基于谱间关系的阴影提取模型。实验结果表明,该文提出的方法能够较好地区分ZY-3影像中的阴影和偏蓝色地物及水体,能够准确地提取城市高大地物阴影。     

基于高分三号卫星SAR影像的DOM制作方法研究

将星载SAR影像作为光学卫星难以获取数据地区的重要补充数据源,是基础地理信息更新的一种手段.通过对SAR影像成像机理、光谱几何特征等进行研究,总结基于高分三号卫星SAR影像处理的方法和流程,形成星载SAR影像制作DOM产品的生产技术方案,为大规模开展生产实践提供借鉴.     

基于高分三号卫星影像的水体信息提取技术研究

随着各类卫星遥感和航天航空技术的不断进步,采用卫星遥感图像来提取水域的信息成为了新的选择和研究的热点.同时SAR(合成孔径雷达)技术以其不受各类气候、气象的干扰,高分辨率、穿透力强的优点,成为水域信息提取的重要手段.高分三号卫星是近年来我国发射的SAR卫星,为此本文研究所采用的数据源为高分三号HH、VV、HV、VH四种极化方式的SAR图像,研究区域为长春市农安县太平池水库及共青团水库,采用经验阈值分割法分别提取其水域信息,进而分析评价水域提取的正确性和精度.总结发现:1)使用经验阈值分割法可以从SAR图像上提取水体;2)提取的水体经过和天地图和谷歌地图的比对,验证了正确性;3)不同极化方式所提取出来的水体的效果是不同的.     

高分三号SAR影像广域范围联合几何检校技术

在获取广域范围雷达遥感正射影像图时,需要对区域内每景SAR影像进行几何参数修正,提高SAR影像的定位精度。但在广域范围进行控制点的选取和影像的逐一修正,其工作量巨大,严重影响了SAR影像分析应用的效率。对此,本文提出了一种广域范围联合几何检校方法。该方法在R-D模型的基础上,首先利用少许SAR影像计算其独立的系统级检校参数,其次去除系统级检校参数中大气延迟分量的影响,然后依据最小二乘平差原理获取最优的系统级检校参数,最后利用最优的系统级检校参数对所有SAR影像进行几何检校处理。论文采用覆盖中国中东部地区的32景GF-3SAR影像进行联合几何检校试验,检校后的SAR影像定位中误差优于9 m。试验结果表明:该方法能够提高GF-3 SAR影像几何检校的精度,验证了其有效性和可行性。     

利用资源三号影像动态监测矿区环境复绿研究

选择以原地形依台阶式开采方式为主的稀土矿区为研究对象,利用国产资源三号卫星影像为主要的数据源,动态监测矿区环境复绿变化情况.首先,采用同名点自动匹配纠正影像后进行融合处理,再利用正射影像纠正技术校正融合后的影像数据;其次,采用绿色波段占0.7,近红外波段占0.3的比例合成新的绿色波段,再将新合成的绿色波段与正射纠正的影像进行波段重组处理;最后,采用面向对象的方法提取各个影像的绿地信息,精度验证通过后,将提取成果进行叠加分析,统计变化情况.研究成果表明,矿区2014年复绿成效比2013年明显,矿区复绿面积占56.35％,恢复植被任务仍需继续完成.     

利用多分类器自适应级联模型的高分二号影像分类

针对传统单一分类器分类效果不够理想,存在各自的不足,以及已有的多分类器级联模型不能根据待识别样本特征进行动态调整优化等问题,提出了一种基于多分类器自适应级联模型的遥感影像分类方法。该模型选取各类别最优分类器进行级联组合,以待识别样本在整体性能最优分类器的表现对类别最优分类器作出自适应调整,对高分辨率影像分割后的像斑对象输出类别信息。以杭州区域高分二号遥感影像进行分类试验,结果表明,本文方法相比于单一分类器及已有的级联模型具有更高的分类精度。     

利用KPCA法检测高分一号影像中的森林覆盖变化

为了研究利用高分一号宽幅影像(GF-1 WFV)监测森林覆盖变化的方法,选取四川省甘孜州雅江县为研究区,利用2014年和2016年2期GF-1WFV数据,采用迭代加权多元变化检测(iteration re-weight multivariate alteration detection,IR-MAD)法对数据进行辐射归一化;分别对2期影像进行核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)方法变换,采用最大类间方差法(OTSU)确定自动识别阈值,对2期GF-1WFV影像中的森林覆盖变化区域进行检测和精度验证;并与变化矢量分析(change vector analysis,CVA)法检测结果进行对比分析。研究结果表明:所用2种变化检测算法的总体检测精度都超过了80%,其中,KPCA法的总体精度为89.27%,未变化区用户精度达93.88%,变化区用户精度为80.28%;基于KPCA法的精度均较优于传统CVA检测算法,说明KPCA算法通过数据变换后,可减少变量间的相关性、增强影像信噪比,从而提高了对变化区域的识别精度。     

南极纳尔逊岛冰川运动监测

本文介绍了中国南极测绘考察的研究课题之一——纳尔逊岛东北部冰川运动监测方法,得出了该部冰川每年平均以14.6米的速度向大海流去的结论,并对今后在南极开展冰川运动的监测提出了一些建议。     

高分三号卫星全极化SAR影像九寨沟地震滑坡普查

基于光学遥感影像的区域滑坡普查易受云雾天气的影响,存在滑坡体调查不全面的问题,无法满足震后应急调查与恢复重建的需求。本文提出了一种极化SAR卫星数据滑坡普查方法,采用高分三号全极化SAR卫星影像数据,以九寨沟地震震区为实验区,在深入分析滑坡体和其他地物类型散射特征的基础上,融合极化特征、纹理特征和地形特征等多维特征信息,结合高分二号影像获取的训练样本,构建基于BP神经网络的全极化SAR数据滑坡自动识别模型,实现滑坡体的自动快速识别。与高分辨率光学影像与无人机航空影像目视解译结果相比较,总体识别精度为92.8%,Kappa系数为0.715,识别准确度满足地震应急实际应用的需求。研究成果可用于震区大区域滑坡体的普查,为后续开展无人机高分辨率影像滑坡体详查、灾后应急与景区恢复提供辅助信息支撑,并促进国产高分SAR卫星数据在防震减灾中的应用。     

利用资源三号卫星影像的全国田径场遥感监测与分析

针对全国田径场空间分异格局未知的情况,该文以资源三号数字正射影像为数据源,采用Deeplab V3+语义分割模型,开展全国田径场遥感监测和空间格局分析,并解析田径场数量与社会经济因子、学生身体素质间的相关性。结果表明：共计提取了89 766个田径运动场,田径场提取个数的F1度量为91.43%;省域和市域尺度上田径场的数量、密度和聚集性都符合瑷珲-腾冲人口线,东南半壁省份的田径场数量更多、密度较高、聚集性更弱;整体上东西部城市区域田径场密度相当、乡村区域田径场密度差异显著,西部城市区域、东部平原乡村区域田径场更趋向于均匀分布;田径场分布受到经济与人口因素影响,田径场数量与跑步速度具有弱的负相关性。     

缅甸毛淡棉地区高分一号卫星影像

正高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的首发星,配置了2台2m分辨率全色和8m分辨率多光谱相机以及4台16m分辨率多光谱宽幅相机,具有高、中空间分辨率对地观测和大幅宽成像结合的特点,其2m分辨率全色和8m分辨率多光谱图像组合幅宽优于60km,16m分辨率多光谱图像组合幅宽优于800km,为国际同类卫星观测幅宽的最高水平,大幅提升了观测能力,对大尺度地表观测和环境监测具有独特优势。封面图片是高分     

高分六号影像不透水面提取研究

针对高空间分辨率卫星影像空间分辨率高、波段较少这一特点,该文以高分六号多光谱影像为数据源,通过分析各类地物的光谱特征曲线,建立了一种新指数。该指数通过增强植被和裸土信息,抑制不透水面信息来扩大不透水面和植被、裸土的差异,实现对不透水面的分离提取。验证阶段将该指数用于天津市河西区和河北省易县中心城区,并将提取结果与垂直不透水面指数(PISI)、比值居民地指数(RRI)的提取结果进行对比。结果表明：该方法在河西区和易县的提取效果都要优于PISI和RRI,并且两块实验区提取结果的总体精度分别为94.0%和91.7%,具有一定的稳定性。