农作物冠层光谱分析及反演技术综述

农作物的冠层光谱反射率与作物的氮含量、叶绿素含量及叶面积指数等参数之间具有很强的相关性,通过对作物冠层光谱进行分析可反演出作物的生物物理参数,并应用在长势分析、产量预测、病虫害预警等领域。本文首先阐述了作物冠层反射率采集方法,对地面、机载及遥感卫星3个采集层面的优缺点进行了对比;其次给出了植被指数构建原理及常用植被指数,分析了物理模型反演法和统计反演法的复杂度和性能;最后提出了农作物冠层光谱分析及反演技术的下一步发展方向及面临的挑战。     

利用高光谱遥感图像估算小麦氮含量

利用2001—04—26实用型模块化成像光谱仪(0MIS)在北京小汤山地区获取的航空高光谱遥感图像，对图像进行了精确的几何纠正和反射率转换，提取出43条小麦图像光谱与地面叶片全氮含量数据相对应，运用红边、光谱吸收特征分析方法和逐步回归算法，选择和设计了叶片全氮反演的特征波段和特征参数，并进行了全氮含量境图。实验结果表明：由吸收特征光谱(590-756nm，1096—1295nm，1295—1642nm)确定的特征深度与面积能够很好地对叶片全氮含量进行反演；NDVI(NRCA1175.8，NRCA733.9)和NDVI(dr745，dr699．2)与TN的关系最好(R^2分别为0．8145，0．769)；全氮含量填图的值域和分布与地面调查和测量结果一致。     

开封市郊冬小麦冠层反射光谱特征分析

通过对开封市郊冬小麦整个生育阶段反射光谱的测量,分析了不同生育阶段、播种垄向及土壤背景对冠层光谱反射的影响。结果表明：不同生育阶段的冬小麦反射光谱特性总体趋势符合植被的反射光谱特性,但是又有一些差异;不同垄向冬小麦的反射光谱也不一样,南北垄向的光谱反射率高于东西垄向光谱的反射率;不同土壤背景的冬小麦反射光谱也存在差异。     

鄱阳湖地区高光谱遥感数据的定标研究

针对翻阳湖地区的成像光谱仪遥感数据，利用３种不同的定标模型进行了定标反演的研究。结果表明，在所有的３种定标方法中，经验线性定标模型的反演结果最稳定，基本符合实际。     

水稻冠层光谱反射特性的动态变化研究

通过对早稻整个生长期内冠层反射光谱特性动态变化的系统研究表明:①在整个水稻生长期内,水稻冠层反射光谱的比值植被指数(RVI)值呈有规律的变化,在抽穗前,随移栽后天数增加,RVI值也逐渐增大,至抽穗前达到最大值;而抽穗后,则随着移栽后天数的增加,RVI值逐渐下降,至收割前降至最低值;②积温与RVI之间存在着较密切的关系,通过对不同生育期积温与RVI之间进行的线性回归分析表明,在抽穗前,积温与RVI值之间呈极显著正相关;而抽穗后,积温与RVI之间呈极显著的负相关。在遥感估产中,这种水稻冠层反射光谱特性的变化对于校正生育期的估产偏差和提高估产精度可能有重要意义。     

鄱阳湖地区高光谱遥感数据的定标研究

针对鄱阳湖地区的成像光谱仪遥感数据,利用3种不同的定标模型进行了定标反演的研究。结果表明,在所有的3种定标方法中,经验线性定标模型的反演结果最稳定,基本符合实际。     

立足国内开拓创新走向世界——中国科学院遥感应用研究所高光谱遥感发展30年回顾

世界高光谱遥感技术的发展只有20 多年的历程, 中国的高光谱遥感发展与国际基本同步, 在需求牵引和中国科学院、自然科学基金委员会的支持下, 特别是通过863 计划和国家攻关计划, 中国科学院遥感应用研究所(简称遥感所)与上海技术物理研究所等单位紧密协作, 相继研制了一系列高光谱遥感设备, 开展了大量的技术试验和应用基础研究, 不仅在国内结合国家需求取得了很好的应用效益, 而且开展了多项国际合作, 走向世界, 开创了以中国高光谱技术支持中国科学家与国外发达国家科学家合作研究的先河, 并进一步推动了高光谱遥感的发展。在长达20 多年的发展中, 遥感所高光谱遥感已成为中国的一个重要研究基地。本文从航空航天高光谱成像仪器的研制、应用技术及信息处理等方面, 回顾了遥感所高光谱遥感走过的历程及其对高光谱遥感发展的贡献。     

基于Hyperion影像的水稻冠层生化参量反演

采用小区实验与大田应用相结合的方法, 依据扬州实验小区地面实测拔节期、抽穗期及灌浆期的水稻叶片、冠层光谱及氮和叶绿素含量, 采用光谱吸收特征和植被指数分析方法, 得到估算水稻氮和叶绿素含量的最佳光谱特征参数; 结合覆盖江苏姜堰地区大田的Hyperion高光谱遥感影像, 建立反演水稻冠层氮和叶绿素含量的模型, 对研究区大田水稻冠层氮和叶绿素含量进行了反演及制图。结果表明: 经波深中心归一化方法分析, 发现以670nm为中心的光谱吸收特征面积与水稻氮含量呈显著相关性; 基于反转归一化光谱, 结合560nm和670nm两个波段, 建立的植被指数NDVI560_670能很好地反演水稻叶绿素含量。     

小麦生物量和真实叶面积指数的高光谱遥感估算模型

利用大田小麦的参数数据和冠层光谱数据,基于光谱一阶微分技术和光谱响应函数,构建等效MODIS植被指数,建立小麦生物量(本文指总干生物量,下同)和真实叶面积指数的高光谱遥感估算模型.结果表明:①小麦生物量与冠层光谱在552 nm,721 nm处呈现最显著相关关系,叶面积指数与冠层光谱的相关性在400～1100 nm范围内较显著;②红边位置与生物量的关系最为显著,相关系数R为0.818;③6种等效MODIS植被指数中,增强型植被指数对生物量最为敏感;④红边位置估算小麦总生物量的指数模型最优,决定系数R2为0.829;⑤增强型植被指数与小麦叶面积指数的指数模型拟合度最强,决定系数R2为0.94.利用实测光谱模拟MODIS等效反射率构建植被指数反演小麦参数的方法,可为利用卫星数据进行大面积、无破坏和及时获取地面植被信息研究提供重要手段.     

高光谱遥感及其在青藏高原的应用潜力分析

高光谱遥感以其波段数目多、光谱分辨率高、带宽窄等特点受到了国内外研究者的广泛关注,它的发展可以说是遥感技术领域的巨大进步。本文主要介绍高光谱遥感的发展,以及针对高光谱影像独有的特点所要进行的数据处理方法。在此基础上,结合青藏高原独特的地理地质环境,探讨高光谱遥感在青藏高原的应用潜力。     

叶片化学组分成像光谱遥感探测分析

利用地面光谱仪的测量数据,进行了成像光谱遥感探测叶片学组分的机理性研究。采用多元逐步回归方法,分析了鲜叶片７种化学组分含量与其光谱特性的关系,分别建立的反射率ρ及其变化式１／ρ、ｌｏｇρ和ρ的一阶导数Ｋρ与化学组分含量的统计方程,并对这４个指标的性能进行了比较了评价。结果表明,在９５％的置信水平下,可以由叶片的精细光谱特征较好地反映出化学组分含量;特别是利用Ｋρ作为因子,使置信水平提高到９９％,尤     

叶片化学组分成像光谱遥感探测机理分析

利用地面光谱仪的测量数据 ,进行了成像光谱遥感探测叶片化学组分的机理性研究。采用多元逐步回归方法 ,分析了鲜叶片 7种化学组分含量与其光谱特性的统计关系 ,分别建立了反射率 ρ及其变化式 1/ρ、logρ和ρ的一阶导数Kρ 与化学组分含量的统计方程 ,并对这 4个指标的性能进行了比较和评价。结果表明 ,在 95 %的置信水平下 ,可以由叶片的精细光谱特征较好地反映出化学组分含量 ;特别是利用Kρ 作为因子 ,使置信水平提高到 99% ,尤以对粗蛋白质、N、K含量反映最好 ,R2 均达到 0 8以上 ,粗蛋白质可达 0 95 6 4,从而为进一步探讨在中国利用成像光谱遥感探测叶片化学组分奠定了基础     

结合Gram-Schmidt变换的高光谱影像谐波分析融合算法

针对高光谱影像谐波分析融合(HAF)算法在影像融合时不顾及地物光谱曲线整体反射率这一缺陷,提出了结合Gram-Schmidt变换的高光谱影像谐波分析融合(GSHAF)改进算法。GSHAF算法可在完全保留融合前后像元光谱曲线波形形态的基础上,将高光谱影像融合简化为各像元光谱曲线的谐波余相组成的二维影像与高空间分辨率影像之间的融合。它是在原始高光谱影像光谱曲线被谐波分解为谐波余项、振幅和相位后,首先将其谐波余项与高空间分辨率影像进行GS变换融合,这样便可有效地修正融合后像元光谱曲线的反射率特征,随后再利用该融合影像与谐波振幅、相位进行谐波逆变换,完成高光谱影像谐波融合。本文最后利用Hyperion高光谱遥感影像与ALI高空间分辨率影像对GSHAF算法进行可行性分析,再以HJ-1A等卫星数据对其进行普适性验证,试验结果表明,GSHAF算法不仅可以完全地保留光谱曲线波形形态,而且融合后影像的地物光谱曲线反射率更接近真实地物。     

线性正则化遥感反演中正则化参数的确定方法

研究了线性正则化反演中正则化参数的确定方法,提出了以香农熵减最大化为条件的正则化参数确定方法——最大熵法,并以具体遥感反演实例,和常规正则化参数确定方法比较,证明了最大熵法在观测数据误差不大的情况下有明显优势,在观测数据误差方差大、而先验知识精度较高时也显示优势。     

高光谱遥感影像管理系统的设计与实现

由于高光谱数据的海量高维特征,使得传统的信息系统难以有效地对这些数据进行高效地存储、处理、分析、表现等管理操作.因此如何采用新的技术来开发一个能有效管理高光谱遥感影像数据的影像管理系统,是当前高光谱快速发展和深入应用的一个瓶颈之一.本文在研究的过程中,对当前影像管理系统的发展作了大量的分析,利用成熟的关系数据库和程序设计语言,开发了一个方便实用的高光谱遥感影像管理系统以管理高光遥感影像和其他遥感信息,提高影像管理效率.系统已初步实现了多景高光谱遥感影像检索,可以任意加载、导入高光谱遥感影像,运行效果良好.     

遥感影像中薄云的去除方法研究

薄云去除是遥感图像处理中一个常见的问题。目前,针对遥感影像薄云去除问题国内外学者提出了不少方法,本文在分析薄云去除难点的基础上介绍了几种薄云去除方法的原理并讨论了每种方法的适用范围。     

《遥感原理与应用》教学方法的探讨

结合教学经验,主要从基础理论教学和实验教学两方面对《遥感原理与应用》课程的教学方法加以探讨。在基础理论教学方法中提出：不同专业的教学内容、教学重点和深度应有所不同;要不断更新知识点;要营造互动活跃的学习氛围。在实验教学方法中提出：把ERDAS或ENVI软件的使用穿插进入课堂教学中;课堂实验与集中实习相结合,验证型实验与...     

水稻叶面积指数的高光谱遥感估算模型

通过不同氮素营养水平的水稻田间试验 ,采用单变量线性与非线性拟合模型和逐步回归分析 ,用1 999年试验数据为训练样本 ,建立水稻LAI的高光谱遥感估算模型 ,用 2 0 0 0年试验数据作为测试样本数据 ,对其精度进行评价和验证。结果表明 ,高光谱变量与LAI之间的拟合分析中 ,蓝边内一阶微分的总和与红边内一阶微分的总和的比值和归一化差植被指数是最佳的变量     

运用遥感指数的崩滑检测方法

以汶川地震时出现的崩滑为研究对象,以该地区震前/后TM影像为研究数据,利用变化检测的方法,比较和分析了归一化植被指数(NDVI)、归一化建筑指数(NDBI)和归一化燃烧率(NBR)应用在崩滑检测中的可行性和优劣性。结果表明,3种遥感指数均可以用于崩滑检测,但效果不同:NDVI对崩滑检测最全面但可信度最低,NBR对崩滑检测最可信但遗漏最多,NDBI处于中间水平。