航空多光谱图像地形影响校正的模拟反射率方法

开展强起伏地形等复杂条件下的多光谱数据处理实用方法研究,是使中高山地区多光谱定量化解释成果水平取得明显提高的重要途径之一。本文根据地形因素对航空多光谱图像地质解释影响的特点、多光谱仪的成像方式,应用简化的太阳辐射能量平衡原理,研究了如何从航空多光谱图像像元的亮度变化中消除地形影响,模拟生成反射率图像的新方法。新方法综合考虑了地表太阳辐照度的变化、地物的光谱反射率、反照率和热辐射信息,与目前常规的处理技术(如比值法和剩余对数法) 相比,消除了地形坡度和坡向变化对图像解释的影响,保留了地物反照率信息,为多光谱定量化解释提供了更合理有效的反射率图像,对超光谱数据的处理和解释均有潜在的应用价值。     

成像光谱遥感数据的光谱重建研究

成像光谱遥感数据处理中的一个重要环节是大气辐射纠正，它是成像光谱遥感定量化的重要部分，本文推导出一种简单的方法，对高光谱分辨率航空遥感图象进行大气纠正，反射率图像转换及光谱重建，并在地质资源遥感调查中应用，取得很好的效果，同时，对重建的地物光谱中出现的误差，进行了分析。     

高光谱遥感技术在植被信息提取中的应用

高光谱遥感技术与传统遥感技术相比,有着图谱合一和光谱连续的优势,能够实现地物的准确识别和精细分类,并且在岩矿信息提取方面取得了显著成果,然而在植被信息提取中的研究尚处于发展阶段。随着农作物估产和土地利用监测等领域对植被精细信息的要求日益提高,高光谱遥感在植被研究中的应用显得越发重要。本文针对高光谱在植被信息提取中的应用进行研究,实现传统多光谱遥感难以完成的准确识别与分类。     

基于ZY1E高光谱遥感影像的汉麻提取研究

以国产ZY1E高光谱遥感影像作为影像数据源,选取黑龙江省绥化市青冈县为研究区,对ZY1E高光谱遥感影像的光谱特性及多波段组合特性进行研究,并开展了研究区汉麻的提取研究.试验表明:ZY1E高光谱遥感影像可以提供更为丰富的空间信息和地物光谱信息,更利于地物的精细识别,2020年青冈县共种植汉麻0.22万hm2,主要集中在北部区域,汉麻提取的总体分类精度为98％,Kappa系数为0.9623.     

青海柴达木盆地地物波谱特征和遥感最佳波段选择

本文叙述了在航空多光谱扫描成像前, 首先要在工作区进行地物波谱测试, 为多光谱扫描成像取得理想效果、选择最佳波段提供依据。1986年在青海柴达木盆地测得了190多个水、土、植被、岩石与盐类沉积物等地物的波谱数据, 经综合整理, 按DS-1260②的可见光到近红外10个波段, 用数理统计的T检验和秩和检验进行青海柴达木盆地找钾盐航空多光谱遥感最佳波段选择的方法探索。     

高光谱矿物填图技术与应用研究

回顾和总结了"九五"以来,中国国土资源航空物探遥感中心在高光谱矿物识别和矿物填图领域所取得的成果,包括主要岩矿光谱特征与影响因素分析;矿物的种类识别、丰度反演和成分识别;中—热红外多/高光谱的数据处理和矿物识别;高光谱矿物识别的地质应用模式、矿物填图的工作方法和技术流程、矿物填图的技术体系;矿物填图在区域地质找矿、矿区勘查和成矿与找矿模型、植物地球化学探测、矿山环境监测以及月球和行星探测等方面的应用示范。最后,提出了高光谱矿物填图近期的研究方向。     

成像光谱和热红外多光谱技术地质制图研究

根据高光谱分辨率的航空成像光谱（ＭＡＩＳ）和热红外多光谱（ＴＩＭＳ）图像数据中遥感信息特点，即可从其数据获得成像地物光谱，利用航空成像光谱图像处理和分析方法，可有效和精确地对地物特性进行识别和提取。此次以调查沉积岩地区地质地层单元、岩性识别为研究内容的中日联合遥感研究所采用的图像数据，是由中国科学院上海技术物理研究所新开发的ＭＡＩＳ和ＴＩＭＳ获取的。研究结果表明，利用计算机图像处理方法，对ＴＩＭＳ图像进行主成分分析（ＰＣ），ＭＡＩＳ的短波红外（ＳＷＩＲ）图像的假彩色合成图（ＦＣＣ），以及可见近红外（ＶＮＩＲ）图像波段差值处理，可将研究区内出露的白云岩、灰岩以及红色砂岩、绿色砂岩等岩性识别出来，同时圈出了研究区内出露的各个时代的地层，证明了ＭＡＩＳ和ＴＩＭＳ在地质制图方面有较大的潜力。     

使用量子优化算法进行高光谱遥感影像处理综述

高光谱遥感技术从20世纪80年代出现以来,已迅速成为对地观测的重要组成部分,其影像信息提取是地物信息提取的主要数据来源。高光谱遥感影像除提供地物的空间信息之外,其成百上千个波段携带的光谱信息所提供的光谱诊断能力可以对地物目标进行精细化解译,大大增强了对地物信息的提取能力。充分利用高光谱遥感影像丰富的光谱信息对地物目标进行精细化解译成为近年来遥感领域的研究热点。对基于量子优化算法的高光谱遥感影像处理方法进行阐述,介绍了量子优化算法的发展与技术,并概括了其在高光谱遥感影像中的应用,并对量子优化算法在高光谱遥感影像处理中的应用发展提出建议和展望。     

基于骨架特征的多光谱遥感影像飞机目标识别方法研究

飞机目标的自动提取,是信息处理领域的重要研究内容。提高飞机目标的识别率,可以准确的把握区域动态,为相关决策提供支持。由于数学形态学特征和复杂几何结构等特征相对抗干扰性较强,而骨架线由地物的边界形态决定,不受其他因素影响,具有良好的稳定性。据此,研究选取香港机场多光谱遥感影像作为实验数据,基于骨架线几何特征参数与网络测度,提出了一种由多光谱遥感影像自动提取飞机目标的方法。研究选择基于边缘的多光谱遥感影像分割方法,提取矢量地物边缘;基于约束Delaunay三角网自动提取地物骨架和主骨架;通过选取对飞机目标识别具有良好区分度的特征参数,最终实现飞机目标的自动识别与定位。     

协同处理方式在遥感蚀变异常成因分析中的应用——以北山方山口地区为例

遥感蚀变异常是重要的示矿指标。但以往研究对遥感蚀变异常的地质成因及其示矿意义探讨不足,导致对遥感蚀变异常的分析往往具有多解性,影响了遥感蚀变异常在地质找矿中的先导作用。为此建立了能定量解释遥感蚀变异常地质成因和示矿意义的多源数据、多方法协同处理方式。该方式基于不同光谱分辨率和空间分辨率的多源遥感数据,采用光谱分析与岩矿测试相融合的方法分析不同尺度(不同矿物类型、不同成矿类型、不同地质剖面、不同空间区域)遥感蚀变异常的特征,即利用多光谱遥感宏观分析遥感蚀变异常区域分布特征;利用高光谱遥感分解典型地质体的遥感蚀变异常信息发育模式;利用X射线衍射分析、岩矿鉴定和光谱解算准确鉴别蚀变矿物类型并解释其地质成因与示矿意义。通过对北山方山口地区的测试,发现遥感蚀变异常的类型与地表发育的蚀变矿物类型基本一致,且不同成矿类型矿床的围岩蚀变可以被特定的遥感蚀变矿物信息组合有效反映,据此规律进行遥感蚀变异常查证,新发现多处矿化线索,较好地实现了遥感信息向地质信息的转化应用。研究表明,本研究中提出的多源数据、多方法协同处理的方式可有效克服单一数据源或单一方法分析结果的不完备性,提高遥感蚀变异常在地质应用中的可信度。     

移动立方体算法的地质体三维空间形态模拟

针对地质勘察中地质体采样数据离散且不完备,基于这些数据难于构建地质体三维模型的问题,一种基于Marching Cubes算法的地质体三维空间形态隐式模拟方法被提出。此方法首先运用空间插值方法,推断和预测地质体的分布趋势,构建地质体三维空间规则数据场;在此基础上,采用Marching Cubes算法实现由网格离散点到三维等值面的模拟,提取出三维地质体的光滑等值曲面;最后结合OpenGL三维可视化技术,通过计算机图形学中的微小三角面逼近来实现地质体的三维空间形态的可视化。通过实例,将这种方法应用于基于钻孔勘探数据的矿体三维空间形态模拟,快速构建了矿体三维模型,模拟结果接近于传统的手工圈定边界和进行矿体推断而建立的三维模型,证实了该方法的可行性和高效性。     

几何与语义统一的区域地质构造GIS数据模型

随着GIS在地质中的应用,地质GIS数据模型在几何描述与表达方面日趋完善,但是对地质构造现象的语义描述与表达却较为有限,制约了地质研究者对地质GIS地理解与应用。为了增强地质GIS数据模型中的语义信息,本文采用面向对象的方法,通过地质对象来统一描述和表达地质构造现象的几何与语义特征,设计了几何与语义统一的区域地质构造GIS数据模型。本文设计了基于"词汇概念-名词解释-几何图例"的地质构造现象的语义三角描述方法。依据区域地质构造的语义特征,采用线性分类法将区域地质构造现象划分为3个大类、10个中类和33个小类,在此基础上定义了地质构造现象的基本要素集和要素类,并基于地质对象之间的几何和语义关系,建立了区域地质构造现象要素的基本几何网络。采用ArcGIS Diagrammer Geodatabase建模工具,构建了几何与语义统一的地质GIS数据模型。最后,以宁镇山脉区域地质构造现象为例对该数据模型进行了试验验证,结果表明该模型具有较好的实用性。     

基于3维可视化环境的地质体空间形态分析

针对3维矿床地质体既具有复杂的几何形态特征,又具有连续的矿化分布与控矿作用分布等空间分布场特征,结合3维地质建模软件Datamine的可视化环境,基于线框模型研究了地质体实体建模与3维可视化过程;在此基础上将实体模型离散化输出为体素模型,提出采用趋势面分析方法和基于数学形态学的分析方法进行地质体空间形态分析,比较和研究了这两种方法提取地质体空间趋势形态和形态起伏特征的过程。实例研究和论证了基于数学形态学滤波的地质体空间形态因素分析和提取方法处理某方向上存在有超覆现象的可行性。     

基于SVG的地质灾害在线应急态势符号设计与实现

针对地质灾害的应急响应及处理技术系统成为近几年地质灾害领域研究的热点和重点,然而在已有的研究中,应急决策系统多为桌面应用程序,难以满足应急部署的实时性和灵活性,同时现有的地质灾害应急技术中对地质灾害应急态势标绘技术的研究较少,而应急部署又十分需要态势符号的支撑。为此,本文在分析多种在线符号绘制语言特点的基础上,提出了一种基于SVG的地质灾害在线应急态势标绘方法,对地质灾害应急需要使用的态势标绘符号进行了算法设计与系统实现。现场应用案例表明:该方法可以实现地质灾害应急态势符号的在线交互式标绘,为决策者快速、实时部署应急方案提供有效支撑。     

多视觉变量与单目视觉线索组合的三维地质模型增强可视化分析

可视化与可视化分析能有效提升枯燥、抽象数据的认知能力。然而,受地表环境要素遮挡、三维地质模型的不规则几何特征等要素影响,地下局部空间视觉表征中断,难以高效感知和交互分析地质要素及要素间的空间、属性特征。因此,本文提出了一种多种视觉变量和单目视觉线索组合的三维地质模型特征信息的增强可视化分析方法,实现了三维地质模型关键信息的增强表达与定量分析,并选择重大铁路某大桥和某隧道两个区域地质单元进行了案例试验分析。结果表明,与现有三维网格类标尺可视化分析方法相比,本文方法的精度和效率分别提升了13.63%、29.32%;根据参与者的调查统计分析,可视化效果与交互体验也有较大提升,证明本文方法可以更高效地感知和分析复杂三维地质模型场景中的关键特征信息。     

基于四面体格网的3维复杂地质体重构

3维地质体的重构是3DGIS的一个重要研究方向,在地质与矿山等领域十分重要,但这一方面尚需大量细致深入的研究工作。在总结已有工作的基础上指出四面体格网是目前表达和重构地质体的最佳结构,同时提出了以简化的面约束条件重构各类复杂地质体的方法及表达具有属性渐变和属性突变特性的地质体的方法。     

分布式地质图空间数据库数据交换系统的设计与实现

分布式地质图空间数据库具有数据分布、数据源异构、地质实体间有着复杂语义关系的特点,而多源分布的地质图数据在实际应用中又需要统一管理,协调工作,这就提出了数据交换的要求。传统的数据库复制方案无法满足地质实体级的数据交换,本文提出了一种以地质空间要素类为交换单位的增量同步的数据交换设计方案,详细阐述了其关键的数据交换原理,数据传输方案以及上下级服务器之间的数据同步策略,该方案现已用于国家地质图空间数据库管理系统,被认为是一种行之有效的方案。     

区域地质调查路线剖面图加密重建与三维可视化

路线剖面图是区域地质调查平面图的重要补充,其三维重建可明确反映地质层面的地表展布与地下发育情况,是重建区域三维地质模型的必要数据。针对区域地质调查路线距离长、褶曲多、地质结构复杂的特点,本文建立了一种基于纵向定位线的剖面特征点三维坐标转换模型,提出了地质界线特征点加密算法,能够有效地提高重建路线三维剖面的准确度与光滑度。研发的剖面三维重建模块已应用于多幅实际区调数据工程项目,应用结果表明:该方法可满足区域地质调查建模需求,剖面重建效果良好,具有较好的实用价值和应用前景。     

Application of remote sensing for investigating mining geological hazards

Abstract

To investigate geological mining hazards using digital techniques such as high-resolution remote sensing, a semi-automatically geological mining hazards extraction method is proposed based on the case of the Shijiaying coal mine, located in Fangshan District, Beijing, China. In the method, the vegetation is first removed using the normalized difference vegetation index (NDVI) on the GeoEye-1 data. Then, geological mining hazards interpretation features are determined after color enhancement using principal component analysis (PCA) transformation. Bitmaps mainly covered by geological mining hazards are isolated by masking operation in the environment for visualizing images software. Next, each bitmap is classified into a two-valued imagery using support vector machine algorithm. In the two-valued imagery, 1 denotes the geological mining hazards, while 0 denotes none. Afterwards, the two-valued imagery is converted into a vector graph by corresponding functions in the ArcGIS software and no geological mining hazards regions in the vector graph are deleted manually. Finally, the correlation between factors (such as mining activity, lithology, geological structure, and slope) and geological mining hazards is analyzed using a logistic regression and a hazardous-area forecasting model is built. The results of field verification show that the accuracy of the geological mining hazards extraction method is 98.1% and the results of the hazardous-area forecasting indicate that the logistic regression is an effective model in assessing geological hazard risks and that mining activity is the main contributing factor to the hazards, while geological structure, slope, lithology, roughness of the surface, and aspect are the secondary.     

基于剖面拓扑推理的三维地质体重建方法(英文)

In order to solve the dynamic reconstruction and local updating problem of three-dimensional geological solids, topology reasoning is used for three-dimensional geological modeling. This can advance the level of the corresponding section automation in implementing the 3D geological solid dynamical reconstruction by the construction of and reasoning on topology on the 3D curved surface. This method has been successfully used in the Nanjing city geological modeling and the Zijin gold mine modeling. The results prove that this method adapts to coplanar section and noncoplanar section data, and improves the efficiency of 3D geological modeling.