典型高光谱图像端元提取算法在黄河口湿地应用评价研究

端元提取是混合像元分解的基础,也是高光谱遥感的研究热点。对于特定区域的高光谱图像应该使用哪种端元提取算法,需要对各种端元提取算法进行客观地评价。作者针对黄河口湿地CHRIS高光谱图像,使用了重建图像与原图像的均方根误差、有效端元数量两个指数对PPI、N-FINDR、VCA、OSP、IEA和SISAL六种典型的端元提取算法进行了评价。结果表明,SISAL算法重建误差最小,仅有其他算法误差的10%~28%;OSP算法识别了具有物理意义的6种有效端元,多于其他算法识别的地物类型,而SISAL算法识别的端元缺乏物理意义。     

一种基于最大体积单体的端元自动提取算法

传统的N-FINDR和SGA等高光谱影像端元提取方法采用了降维作为预处理过程,这使得光谱信息有所损失,因而影响了端元提取结果的精度。为了克服该缺陷,在原始光谱空间计算单体体积的方法引入到端元提取过程中,提出了一种基于最大体积单体的端元提取算法,该算法不需要降低数据维数即可进行体积求解,因此尽可能地保存了不同物质的光谱特征信息。实验结果表明:该方法端元提取结果的精度和效率均优于N-FINDR、SGA和VCA算法。     

图像端元全自动提取方法研究

传统端元提取算法一般需要人工指定端元数目,易导致多选或漏选端元。提出了一种端元全自动提取方法,通过研究分类结果的均方根误差、端元间光谱相关性与端元数目的关系,设置两种循环结束条件,当分类结果的均方根误差最小或端元间恰未出现强相关现象时,获得最佳端元数。实验表明,该方法是正确有效的,能够克服现有方法的不足,提高了端元提取自动化程度。     

临汾盆地黄土粒度分布的端元模型研究

为了解黄土高原东南缘临汾盆地黄土沉积物粒度分布特征及其气候意义,运用参数化端元分析模型对临汾盆地黄土沉积物粒度数据进行分析,提取对气候变化反映敏感的粒级组分.通过对临汾盆地黄土-古土壤序列运用谢帕德三角分类法,发现黄土主要由粉砂和黏土质粉砂组成,分布较为集中;对临汾盆地黄土粒度进行Gen.Weibull函数分布的参数化...     

基于地球化学参数的海底沉积物端元定量判识方法研究Ⅰ.分离沉积物端元的最优斜交成分因子算法

系统介绍“分离沉积物端元的最优斜交成分因子算法”,此算法包括主成分分析、因子得分成分化和最优斜交变换三部分．此算法可获得成分化的非负的斜交因子得分,弥补了Ｑ型因子分析仅能用于样品间的相互关系及样品的分类研究,而不能胜任海底沉积物端元物质分离工作之不足．方法适合于沉积物物源端元定量分离工作．将此方法应用于冲绳海槽海底表层样,成功地分离出长江陆源物质．此方法同样适合于诸如岩石、水体、土壤污染等混合过程的端元定量分离工作．     

端元分析模型在长江口邻近海域沉积物粒度数据反演方面的应用

海洋沉积物粒度分布曲线往往同时具有多个峰,而且同一类型沉积物因时间和空间上的不同其粒度分布曲线峰的位置也不同,沉积物粒度分布多峰的特点反映了沉积物不同的输运形式和沉降过程[1,2].因此,在沉积物的粒度分布数据中保存了有关沉积物输运和沉降的信息,而获得这些信息对于揭示沉积区域水动力特性、沉积物输运和沉降规律具有重要的意义.     

广西三娘湾准残留沉积——来自端元分析和稀土元素地球化学的证据

残留沉积能够记录海进海退的关键信息,也是恢复古地理的有力证据。在2019年10月的海洋地质调查中,在三娘湾海域>10 m水深区域识别出一套含砾的沉积物。在粒度分析和地球化学测试的基础上,利用端元分析模型和稀土元素判别图解分析其形成原因及物质来源。结果表明,三娘湾沉积物的信息可以由4个端元（EM）来表示,EM1代表了钦州湾往复潮流的特征,EM2为大风江河口高能的冲刷环境,EM3代表了残留沉积与波浪的混合作用,EM4代表了残留沉积的原始河流沉积。稀土元素特征表明,残留沉积具有低稀土总量、高ΣLREE/ΣHREE的特点。经过上地壳稀土元素标准化后,显示出明显的δCe正异常和δEu负异常,表现出砂页岩、砂岩来源的特征,与钦州湾东北部的近岸沉积具有相似的特征。综合分析表明,三娘湾准残留沉积是北部湾地区最后一次大规模海进的残留产物,受到海流和潮流的后期改造,这为北部湾地区古海岸线识别和演化研究,提供了关键信息。     

基于主成分分析和决策级融合的高光谱图像分类方法研究

为了评价主成分分析方法和决策级数据融合方法对高光谱图像地物分类结果的影响,作者利用各分类器和主成分分量的优势,提出了两组地物分类结果的决策级融合策略,利用8种常用监督分类方法对高光谱原始图像和PCA变换后不同分量组合图分类得到的结果进行决策级融合,并应用覆盖黄河入海口新老河道交界处的CHRIS/PROBA高光谱图像开展实验研究。结果表明:直接采用每类地物分类精度最高的、空穴和缝隙采用总体分类精度最高的融合策略,在综合考虑生产者精度和用户精度的情形下,仅使用最大似然法、支持向量机和人工神经网络3种分类方法,按照分类精度从高到低的顺序进行的融合分类效果最好,总体分类精度为87.82%。与8种监督分类方法中效果最好的最大似然法相比,精度提高了2.7个百分点,同时明显减少了错分现象,尤其是对于分布面积较小的翅碱蓬和柽柳,滩涂被误分为翅碱蓬、芦苇被误分为柽柳的现象大大降低。     

改进的MVC-NMF算法在高光谱图像解混中的应用

高光谱图像中混合像元的存在不仅影响了基于遥感影像的地物识别和分类精度,而且已经成为遥感科学向定量化发展的主要障碍。MVC-NMF混合像元解混算法不需要假定纯像元的存在,并且在自动提取端元的同时,能够获取每种端元所对应的丰度图,然而该方法收敛速度较慢、效率较低,文中提出利用BBA(Barzilai-Borwein Algorithm)算法来实现MVC-NMF算法的迭代更新,从而提高了算法的效率。实验结果表明:该方法在相同迭代次数条件下比MVC-NMF算法解混的结果好、效率高。     

主成分分析法在我国海洋资源承载力变化趋势研究中的应用

如何更加合理有效地评价我国海洋资源承载力是我国海洋经济发展和海域经济发展的重要问题。基于主成分分析法的海洋资源承载力研究方法克服了专家打分法的缺陷,它以实际数据为支撑,更为客观的评价出了我国海洋资源承载力近年来的变化趋势,为我国海洋资源承载力的可持续发展提供理论支持。     

激光-筛分联合法粒度分析结果的表达及粒度端元的沉积动力学意义

河口海岸沉积动力环境复杂,沉积物粗细组分皆有。对于粗细混杂（同时含有砂砾质和泥质成分）的沉积物样品,单一的粒度分析方法不能覆盖整个粒度分布范围,常采用激光-筛分联合法进行粒度分析。由于两种方法的分析原理不同,经常出现细部的激光法结果与粗部的筛分结果部分重合现象,这会影响整个样品的粒度分布计算。石油天然气行业标准《碎屑岩粒度分析方法》（SY/T 5434-2018）对此问题给出了新的解决方案,但是只有文字描述,没有可操作的计算方法。本研究根据该行业标准提出的方案,推算出激光-筛分联合法粒度分析结果的修正计算公式。以浙江舟山群岛潮间带197个粗细混杂样品为例,采用激光-筛分联合法进行了粒度分析,分别采用直接拼接算法及SY/T 5434-2018算法计算了粒度分布,在此基础上对两套算法所得组分含量和粒度参数进行了比较。结果表明,SY/T 5434-2018算法相较于直接拼接算法,扩大了粗颗粒的体积百分比,减少了细颗粒的体积百分比。两种算法得到的组分含量具有显著的线性相关关系,且砾、砂、粉砂、黏土等组分含量的差异从粗到细依次减少。用两种算法的结果分别计算粒度参数,同样具有显著的线性相关关系,且...     

两种显著性检验方法在海洋大数据序列主成分分析中的应用

介绍海洋大数据序列主成分分析的两种显著性检验方法,采用该两种方法可以辨别具有真实意义的主成分模与代表随机噪声信号的模态。此二法均能很好地应用于大数据序列主成分模的显著性检验。在进行海洋大数据序列时-空变化主成分分析中,为尽可能减少或避免数据中随机噪声的影响,建议对主成分模进行显著性检验。     

两种显著性检验方法在海洋大数据序列主成分分析中的应用

介绍海洋大数据序列主在分分析的两种显著性检验方法,采用该两种方法可以辨别具有起初意义的主成分模与代表随机噪声信号的模态,此二法均能很好地应用于大为邓列主成分模的显著性检验。在进行海洋大数据序列时－空变化主成分分析中,为尽可能减少或避免数据中随机噪声的影响,建议对主成模进行显著性检验。     

MUSIC算法在矢量水听器阵中的应用研究

文中推导了阵元为矢量水听器时的MU S IC算法。对直线阵情况进行了计算机仿真,结果表明,矢量阵MU-S IC算法与声压阵相比具有更高的方位分辨力。     

半分析算法在固有光学特性反演中的性能研究

水色遥感作为目前获取大范围水体固有光学特性的唯一方法,其精度取决于所用的反演算法,而基于辐射传输理论的半分析算法凭借坚实的理论基础和良好的可解释性成为近年的研究重点,但其在不同类别水体中的反演性能未见系统分析。通过选取曼德海峡和马六甲海峡分别作为一类和二类水体的代表水域,并基于OLCI遥感影像数据,使用Kd490作为间接评价参量对GSM、LMI和QAA三类主流半分析算法的反演性能进行了分析研究。结果表明三者一类水体中的反演性能LMI≈QAA>GSM,而在二类水体中GSM>QAA>LMI;在水体适应性方面,以QAA为最佳,GSM和LMI受光谱斜率参数的影响很大。因此,根据水体类型选取合适的半分析算法对于提高水体固有光学特性反演精度是十分必要的。     

Huffman与LZW算法在海洋观测浮标通信数据压缩中的应用研究

在现有两种比较主流无损压缩算法基础上(Huffman算法和LZW算法),根据海洋观测浮标采集的观测数据特点,比较两种压缩算法的优缺点,并通过布放在西太平洋海域的一套观测浮标数据进行数据验证。结果表明,使用Huffman算法和LZW算法分别对海洋观测浮标数据进行压缩,两者的压缩率都基本可达50%左右甚至更低,Huffman算法压缩率较优,而LZW算法复杂度较优。通过分析,可证明这两种无损压缩算法都能有效地提高深远海通信效率和降低通信成本,同时也提高了科学观测数据的安全性和保密性,可根据实际情况选择在深远海观测浮标数据通信中应用。     

MART算法在大气水汽层析中的应用研究

以香港连续运行参考站数据为解算实例,对MART算法进行修正,并将其应用于水汽层析方程的解算,并研究了垂直分辨率对层析结果的影响。将层析解算的结果与京士柏探空站资料反演的水汽密度进行对比分析。实验结果表明,采用修正的MART算法能够用于水汽层析的解算,层析结果与探空站资料反演的结果符合得较好,采用垂直分辨为425m更能反映出大气水汽实际分布特性。     

有限元无限元接触单元耦合法在桶形基础结构与土壤相互作用分析中的应用

桶形基础受负压作用下沉时,基础与地基土体之间产生相互作用.为了合理地模拟2种不同材料之间的相互作用,将有限元、无限元、接触单元耦合的数值计算方法引入到桶形基础与土壤相互作用的强度分析中,并将用该方法得到的计算结果与模型试验比较.其中,接触单元考虑结构与土壤之间的错动滑移及拉裂;而无限元可有效地反映地基土体无限域的远场效应.     

基于主成分分析的近海水质评价模型及其应用研究——以雷州半岛海域为例

为建立适用于近岸海域水质的评价模型,依照《国家海水水质标准》构建了1个包含13种水质指标信息、共计400个假设采样站位的数据样本。通过计算其KMO统计量、球形检验及相关矩阵发现,各水质指标间存在较大相关性,故可利用主成分分析方法进行分析。针对13个水质指标,仅前2个特征根大于1的主成分是有效的,且它们可以代表原假设数据81.25%的信息。利用前2个主成分建立了可完全区分四类水质的自动分类图版,即水质评价模型。根据上述水质评价模型绘制了2010年雷州半岛近岸海域的水质类型专题图。分析表明,雷州半岛的湛江港湾、鉴江口海域及铁山港区为第四类水质,东海岛西南、鉴江口外海、徐闻东北角海域、流沙湾及江洪港海域为三类水质,其它区域为一、二类水质。本研究较好地反应了雷州半岛近岸海域水质分布状况,可为该海域海洋环境综合治理及利用提供一定参考。     

MUSIC算法在国产多波束测深仪中的应用研究

针对现有以常规波束形成技术为基础的多波束测深算法中存在空间分辨率不足的问题,将子空间类高分辨算法MUSIC应用到国产多波束测深系统中,探索提高多波束系统空间分辨力的方法。对MUSIC算法原理进行了数学表达式推导和性能分析,并通过计算机仿真、湖上试验数据处理验证了本算法能降低回波到达角度的估计误差,有效地提高了空间方位估计精度,具有实际应用的可行性。