一种NSST与稀疏表示相结合的遥感图像融合算法

针对现有遥感图像融合算法存在的光谱失真及空间细节丢失的问题,提出一种非下采样Shearlet变换(NSST)与稀疏表示(SR)相结合的图像融合算法。该算法利用NSST多尺度、多方向及平移不变的特性对全色图像与多光谱图像亮度分量进行变换分解,并根据稀疏表示能够有效捕捉图像结构特征的特点,对低频分量采用基于结构相关性的稀疏表示加权融合规则,从而减少光谱失真,对高频分量则利用基于改进的拉普拉斯能量和的方法,以保留细节信息,最后通过NSST与IHS逆变换得到融合图像。实验以WorldView-2不同场景下的影像为数据源,与传统的IHS、AIHS、IHS-WV、IHS-WV-SR、IHS-NSST融合方法进行对比,结果表明:新的算法不论在视觉上还是指标参数上都得到了有效提高,光谱分辨率和空间分辨率更接近于融合参考图像。     

基于RILBP的地形结构尺度稳定特征分析

地形结构描述着地表起伏的形态结构,而高低起伏的地形结构又组成了丰富多样的地貌景观。地表形态一般呈现出局部形态相似与区域有序分异的尺度特征。现有的地形尺度研究不能有效地刻画地形结构的尺度特征,地貌形态的适宜表达尺度及地形结构的尺度稳定特征仍值得进一步探讨。该文以黄土高原不同地貌类型区为例,以数字高程模型(DEM)为数据源,从刻画地表形态的局部特征入手,系统地选取了多类具有代表性的地貌形态样本数据,分析了典型地貌类型区域的局部二值模式(LBP)分布特征。考虑到地形结构与RILBP之间一对多的对应关系,利用顾及旋转不变特性的LBP(RILBP)算法探究地形结构的尺度稳定特性,发现随着分析窗口增大,LBP显示出逐渐趋于稳定的尺度特征。研究结果表明,RILBP能够有效地表达地形结构,地形结构稳定单元能够有效地反映适宜的地形分析尺度,地形结构对地形多尺度信息的挖掘具有独特的优势。     

IKONOS影像在城市绿地提取中的应用

本文以南京城市为例 ,重点讨论了基于IKONOS影像的城市绿地信息分级分类提取方法 ,通过将IKONOS多光谱数据合成 ,根据各类地物的不同光谱特征 ,采取相应的方法提取出各层信息。在此过程中 ,仔细分析地物间在IKONOS 4个波段中的光谱差异 ,非线性增强阴影区绿地的NDVI值 ,利用光谱差异分层提取、剔除信息 ,最后把各分级绿地信息合并得到整体绿地分布图。分级分类法充分考虑各类目标的不同特点 ,避免了通常单一分类方法中单纯利用光谱特征所造成的地物混分现象。     

基于形态重建的高分辨率遥感影像城市道路提取

高分辨率遥感影像中,城市道路表现为局部灰度近似、宽度变化缓慢的狭长区域。根据城市道路这些形态特性,提出基于形态重建的道路提取方法。先对原始遥感影像作增强处理,突出影像边缘信息,用Otsu自动阈值分割法对增强处理后的图像进行初步分割;再根据图像中各要素的形态特征构建不同的标记图像,分别对原图像进行形态重构,将道路和建筑物等分别生成新的图像模块;对形态重构生成的道路模块进行轮廓提取和细化,提取出道路轮廓和中心线。实验结果表明,该方法能有效地从高分辨率遥感影像中提取出城市道路网。     

基于决策树与监督、非监督分类方法相结合模型的遥感应用研究

遥感影像解译中的决策树分类法一般是引入NDVI植被指数、亮度阈值法、DTM、空间结构、纹理、和其它一些地貌特征来实现地物类别的分离;而传统的监督分类、非监督分类是直接基于像元的亮度值而进行的分类,两者各有优缺点。将两者在遥感影像解译中结合使用,建立统一的分类模型,并以皖东地区TM影像为例进行了分类实验,结果证明,采用该模型分类比单一的最大似然法分类精度提高了4.45%,Kappa指数提高了0.107,该模型能有效地提高影像分类的精度。     

基于事件过程建模的台风灾害社交媒体信息聚合与演变特征表达

台风灾害事件过程具有尺度效应,而高时效性社交媒体中蕴含的丰富台风灾害事件信息可为多尺度认知台风灾害事件过程提供支持。该文首先以对象为构成事件的基本单元,以状态划分作为多尺度度量过程的基础,构建多粒度台风灾害事件过程表达模型;在此基础上提出基于社交媒体的台风灾害事件过程挖掘方法,通过多级语义约束的信息聚合方法,提取特定时空条件下不同的对象状态特征;基于状态在时空上连接形成的状态序列分析不同对象的演变轨迹,从多维度表达事件过程的不同演变特征。最后,以2019年“利奇马”台风灾害事件为例,验证多粒度台风灾害事件过程模型的合理性与信息聚合方法在实际应用中的有效性。     

复杂网络视角下时空行为轨迹模式挖掘研究

针对时空行为轨迹大数据的序列性、时空交互性、多维度性等复杂特性,构建结合时间地理学与复杂网络的分析框架,建立时空行为路径与时空行为网络之间的转换关系,利用复杂网络社群发现算法对时空行为轨迹进行社群聚类、模式挖掘与可视化。基于北京郊区居民一周内活动出行GPS轨迹数据的案例分析发现：① 复杂网络分析方法可以有效挖掘具有相似行为的群体特征和识别出典型的行为模式。② 可以灵活处理多元异构与多维度的行为轨迹大数据以及满足不同叙事、不同空间相互作用、不同时序的应用需求。③ 北京郊区被调查居民的行为模式存在日间差异与空间分异。     

基于QuickBird卫星数据的土地利用分类规则集研究

以天津滨海新区为实验区,研究面向对象技术的高分辨率遥感影像土地利用分类规则集。针对耕地、草地、水域、建设用地、交通运输用地、空闲地的特征差异,综合多尺度的分割特征,尝试不同的分割尺度,最终选定两个最优分割层次,即大尺度层次(分割尺度为400)和小尺度层次(分割尺度为240)。采用有效的特征参数,包括自定义的特征增强参数(NDVI参数、色度放大函数)以及最大差异特征参数、面积参数、不对称性参数、标准差参数,确定各特征的隶属度函数,最终建立分类规则集;应用该分类规则集,通过图层间信息的传递与合并,对实验区的QuickBird(QB)遥感影像进行土地利用分类,精度达86.98%,有效避免了椒盐现象。实验证明了面向对象的遥感影像分类方法可充分利用高分辨率影像丰富的信息,有效地提高分类精度。     

基于GIS场模型的城市餐饮服务热点探测及空间格局分析

餐饮服务是城市生活的重要组成部分,提取城市餐饮服务热点并识别其空间分布模式,对于理解城市形态结构具有重要意义。针对过去基于POI进行城市形态特征定量分析的不足,利用GIS场模型对城市特征要素的空间分布模式进行识别,并采用地学信息图谱对其模式进行可视化和分析。以济南市主城区4.71万个餐饮服务POI作为主要数据源,首先基于密度场热点探测模型提取餐饮服务热点并按照密度值进行等级划分;然后采用广义对称结构图谱和数字场层次结构图谱表达餐饮服务热点的空间分布结构特征和规模等级结构特征,并构建其分布模式图谱;最后对结果展开讨论。研究表明：① 数字场热点探测模型能够有效地从POI中识别出不同等级的热点。② 广义对称结构图谱和基于GIS场模型的层级结构图谱能够分别从纵横两个方面分析和表达餐饮热点的空间分布结构和层次等级结构特征。综上所述,本研究为基于POI的城市特征要素提取和城市形态研究提供了一种有效的定量分析思路,其方法也可以推广至其他城市特征要素的提取、分析和表达当中。     

基于低通保边滤波和尺度约束大津法的网格空间多尺度聚类方法

现有网格空间多尺度聚类方法未能将尺度因子作为模型参数实现尺度驱动的阈值提取,导致算法调参困难,难以全面挖掘空间数据的分布模式。海量空间点数据蕴含的信息更丰富,层次结构也更复杂,对聚类算法的参数自动化和计算效率提出了更高的要求。针对上述问题,该文从数据尺度和观察尺度提出了一种适用于海量数据的多尺度聚类挖掘方法:分别通过网格多分辨率和低通保边滤波器的尺度拓展机制实现了数据尺度和观察尺度上的尺度变换;将观察尺度层级作为参数引入大津法中,实现了观察尺度的密度阈值自动提取。实验结果表明:相比于传统低通滤波,该滤波方法具有良好的去噪保边效果;多尺度密度阈值提取算法能够有效地捕捉数据集中丰富的多层次信息,且计算复杂度低,可用于快速挖掘各类海量空间点数据中的多层次空间结构。     

基于复杂网络的道路网拓扑结构信息度量

地图是空间信息传输的重要工具,地图拓扑结构信息的有效度量对地图更新、多尺度表达、制图综合等十分重要。信息熵已被用于描述地图信息,但对地图拓扑结构信息熵的研究多局限于单一层次或尺度,缺乏系统、多层次、多尺度刻画地图结构复杂性的方法。该文以道路网为例,基于复杂网络理论,从整体与局部两个层次,考虑网络的集聚性、连通性、可达性及邻域完整性特征,构建地图拓扑结构信息熵指标,将其用于不同模式道路网及其对应同等规模的随机网络的结构特征定量描述。结果表明该方法能揭示道路网内在的小世界与无标度网络结构特征,并可有效刻画不同模式道路网的结构差异,可用于制图综合、多尺度表达、地图更新设计等。     

基于单极化TerraSAR-X影像提取建筑区研究

基于多时相单极化TerraSAR-X影像,提取后向散射系数特征影像、变差函数纹理特征影像、干涉特征影像,并对其波段组合,在基于eCognition软件多尺度分割的基础上,选择训练样本对象,充分挖掘样本对象的光谱、纹理特征信息,通过建立特征分离性指标,降低特征维数,最后应用面向对象的分类方法实现了建筑区的自动提取,提取精度达93.50%。这一研究表明特征组合影像具有较大的分割优势,特征的优化选择在减少特征冗余的同时维持了较高的信息提取精度,且弥补了eCognition软件纹理特征计算慢的不足。     

地质灾害的非线性数据处理与建模技术

本文简略地介绍了几种地质灾害数据处理与建模的非线性方法,主要包括GMDH自组织建模技术、神经网络方法。GMDH是一种高阶非线性回归建模方法,它是以简单的二元二次回归方程为基础,通过"代复一代"的"生产"过程,客观、自动地求得实际资料的非线性模型。而神经网络则是用工程技术手段模拟生物神经网络的结构特征和功能特征的一类人工系统。与常规统计方法相比,神经网络最突出的优点为它是通过对网络的学习和训练,来掌握变量之间的非线性关系。因此,其处理复杂问题的能力更强大。实例检验效果表明,这些非线性数据处理与建模技术考虑了地质灾害问题的非线性特性,其比基于常规统计理论的数据处理方法的精度要高得多。     

基于单元复形的数字图像多级别层次表达

基于复形理论定义了数字图像空间的拓扑元素及其性质,在此基础上提出一套完备的保持拓扑等价性的层次表达数字图像的数学模型体系框架,并验证了层次表达结构中的Jordan曲线定理.同时,基于单元复形扩展模型,对SPOT影像实施了渐进式离散分割,有效地利用影像蕴含的空间信息,获得了比最大似然分类法更优的分割结果.     

基于高光谱影像数据的戈壁表面砾石粒径定量反演潜力评估

在新疆哈密境内的噶顺戈壁选取样地,采集不同粒径砾石的光谱数据,分析光谱吸收特征,并利用光谱混合分析技术,以地物光谱为端元从EO-1 Hyperion 高光谱影像中提取了不同粒径的丰度图,分析戈壁表面砾石与高光谱影像的相关关系。结果表明:获取的地物光谱特征显示出粒径的差异对光谱具有明显的影响。所有光谱都展现出在2 250 nm处具有Al–OH 的吸收特性,而且粒径d=41 cm的吸收特性比其他粒径都更显著。而与更小粒径相比,粒径d=53 cm和d=83 cm在480 nm和920 nm处具有较弱的Fe³⁺ 吸收特性。粒径d=0.8 cm(R²=0.637)、d=3.4 cm(R²=0.687)、d=16.3 cm(R² =0.644)及d=41 cm(R²=0.622) 与相应的丰度影像具有显著相关性,而粒径d=53 cm(R²=0.181)和d=83 cm(R²=0.167)与相应的丰度影像相关性不显著。EO-1高光谱影像适用于对戈壁区砾石分布特征的确定,在进一步的研究中将高分辨率影像与高光谱影像相结合,可以提高判别精度。     

一种基于标记分水岭的高分辨率遥感影像分割方法

为避免分水岭分割高分影像的过分割现象并充分利用高分影像的特点,该文提出一种基于标记的分水岭分割方法,即基于影像先验知识指导分割的原则,对遥感影像进行各向异性扩散平滑滤波后,计算生成融合了光谱和纹理特征的梯度图像;从梯度图像中提取标记重建对象的边缘特征,并执行基于标记的分水岭变换,得到最终的分割结果.实验表明,该方法能够充分利用高分影像的特征信息,并能有效地抑制分水岭过分割现象.     

四川盆地典型城市与农村河流微生物群落特征比较分析

准确认识河流微生物群落结构特征是进行河流水质净化与修复的重要前提.已有研究大多涉及单一河流类型微生物群落结构特征及其环境影响,但对长江上游四川盆地河流微生物群落特征的调查仍较为缺乏,对城市河流与农村河流微生物群落结构的差异特征及其环境驱动机制的认识不足.本研究采用高通量测序技术对四川盆地成都(代表城市)、盐亭(代表农村...     

基于高分辨率遥感影像的道路特征信息提取方法

高分辨率遥感影像越来越丰富,使得高分辨率影像的信息提取要求也越来越高,特别是对道路这种特殊的地物而言,其提取的准确性对后续应用有很大影响。本文总结了高空间分辨率遥感影像中道路的物理和几何特征、已有道路提取方法及未来的发展方向。     

蒙古中部地区植被覆盖衰退问题案例研究（英文）

本文选择蒙古中部地区的两个模型多边形对植被多样性进行调查研究。它们都位于干旱、半干旱少雨地区。基于Landsat TM影像,本文研究了多边形区域的NDVI随时间变化的多时相NDVI值制图,得到所选择的具备不同值NDVI区域的全尺度景观特征。这一特征在对耐旱环境组的植被分析中得到了证实。该过程中将近整个实验多边形区域的植被偏离得到了追踪。NDVI的时间分布分析呈现出数值的降低,这说明了在戈壁,稀疏植被存在耐旱趋势。在半干旱气候区域中偏离植被趋势与牧草地的重载负直接相关。     

利用影像尺度响应进行城市扩张变化检测

在光谱直接比较的变化向量分析基础上,提出一种利用景观类型的尺度响应特征进行城市扩张的变化检测方法,该方法充分挖掘了对象的几何特征与纹理特征。首先,利用基准期与检测期影像中不同景观对象的各自拟合特征对数据进行分割,获取子对象,根据每个对象内象元光谱具有同质性的原则,对景观类型发生变化的对象通过规则进行识别,以初步提取变化范围。进而,利用ROC曲线确定最佳分界点与可疑区间范围,以对象为基本单元采用模糊函数的思想对变化区域进行精确提取。最后,以山地城市——贵阳市主城区Landsat-5 2001年和2008年的多光谱影像为数据源,对方法进行了检验。结果表明,该方法可以准确、迅速的提取城市变化范围。