基于BP神经网络模型的太湖悬浮物浓度遥感定量提取研究

构建了含有一个隐含层的两层BP神经网络反演模型，以TM数据的前4个波段的反射率作为输入，以悬浮物浓度值作为输出，成功反演了太湖水体的悬浮物浓度。     

基于Landsat-8 OLI TIRS对黑河流域的土壤湿度反演研究

土壤湿度是表征土壤水分状况和土地水文过程的一项重要指标,与农作物及植被的生长密切相关,而传统的土壤湿度监测可以较为准确地测量出土壤湿度,但是不能反映较大范围内的土壤含水情况,耗时长且耗费的人力物力较多.随着遥感技术的发展,其被广泛应用于植被分类、土地利用规划、地球资源普查、环境污染监测等领域.其中,土壤湿度也可以通过遥感卫星影像丰富的波段信息反演获取,实现对土壤湿度的大范围的动态监测.本文旨在利用遥感卫星影像Landsat-8的OLI成像仪和TIRS传感器波段数据,反演地表温度,计算ND-VI,构建TVDI模型,对黑河流域内的土壤湿度进行反演研究.     

环厦门岛水域悬浮物的遥感监测研究

利用多时相TM/ETM＋卫星影像,对环厦门岛水域悬浮物浓度状况进行了评估.经几何校正和大气辐射校正后的影像,通过密度分割、分级后比较和影像差值等变化检测技术,直观和定量地反映了研究年间悬浮物浓度在时间和空间分布上的变化.     

基于Landsat8数据的巢湖悬浮物浓度分析

利用4景Landsat8数据,以巢湖为研究对象,获得2013-05-12巢湖悬浮物的质量浓度特征。利用Landsat8新增的卷云波段有效剔除卷云对遥感带来的干扰。通过MNDWI指数提取水体信息,对深蓝波段与蓝光波段进行归一化指数计算,然后进行密度分割得到悬浮物浓度分级图,分析其空间变化。     

东平湖水体透明度的遥感反演研究

针对传统水体透明度测量方法不仅耗时费力,而且在时间和空间的监测中也会受到很大的限制,只能了解研究区域内点状剖面的透明度状况,但是遥感技术的发展为解决传统采样方法的局限性问题提供了可能。该文在分析内陆湖泊水体光学特征的基础上,利用三期Landsat8 OLI影像数据及准同期的地面实测数据,寻找与东平湖水体透明度敏感的波段,对东平湖丰、平、枯水期水体透明度的进行遥感反演研究。结果表明,OLI影像B3、B4波段的反射率与实测的透明度数据之间具有良好的相关关系,并以此为基础建立了该区域水体透明度遥感反演模型。结果表明:模拟值与实测值的总体相对误差为19.77%,均方根误差为19.35cm,模型精度在可以接受的范围之内;由于受围网养殖、叶绿素a含量等因素的影响,东平湖透明度总体呈现出南低北高的分布趋势。据此绘制了东平湖丰、平、枯水期水体透明度分布图。     

太湖悬浮物浓度的MODIS影像估测研究

通过研究,发现在大样本(N=335)的情况下MODIS 500 mB1-B3与太湖悬浮物浓度具有较好的线性关系(R2=0.659)。同时,运用实测光谱深入分析悬浮物的敏感波段,进一步揭示了采用B1-B3估测的理论依据,并建立了适用于各个季节的太湖悬浮物通用遥感估测模型。     

水体叶绿素a浓度遥感反演方法研究进展

针对水体叶绿素a浓度反演问题,从反演所需的遥感数据源、主要研究区、主要研究单位以及反演模型4个方面,系统介绍了叶绿素a浓度遥感反演的发展现状,分析了现有水体叶绿素a遥感反演方法的优缺点,提出了目前存在的问题,并对水体叶绿素a浓度反演研究进行了展望。     

近海岸悬浮泥沙遥感反演模型的分析探讨

简要介绍了国内外近海岸悬浮泥沙定量化遥感反演的研究进展及悬浮泥沙遥感反演模型的建立方法,通过对国内外近年研究的部分悬浮泥沙遥感反演模型进行简单分类、对比分析得出其优缺点,并针对部分悬浮泥沙遥感反演模型的不足和目前遥感技术在悬浮泥沙定量反演中的应用提出了一些肤浅见解。     

基于Landsat-8遥感影像的洪泽湖水深提取技术研究

潜水湖泊水深测量,是测绘及水文部门一项重要的工作,传统的测量方法费时费力。本研究以江苏典型浅水湖泊洪泽湖为研究区,收集研究区水下地形、Landsat-8遥感影像以及水位数据,并实地测量洪泽湖不同区域内的光谱,并在此基础上开展数据分析,构建洪泽湖水深遥感提取模型,计算洪泽湖不同区域内水深分布,结合水下地形和水位数据对计算结果得出利用绿波段建立的对数模型效果最好,模型平均水深误差0.348米,均方差0.435米,平均误差16.3%。     

近岸水体表层悬浮泥沙平均粒径遥感反演

悬浮泥沙的粒径分布特征不仅体现了悬浮颗粒态物质的存在状态,而且可以指示水动力及再悬浮作用的过程和强度,因此研究悬浮泥沙粒径分布特征具有重要意义。利用Mie理论建立悬浮泥沙平均粒径反演模型,结果表明,悬浮泥沙后向散射系数与其平均粒径的三次方线性关系明显,4个波段(412nm、443nm、555nm、667nm)拟合方程决定系数均在0.93以上,拟合误差最小值为16.6322%(412nm),最大值为20.3143%(667nm)。利用QAA算法从MODIS影像上反演研究区域悬浮泥沙后向散射系数,并结合反演的悬浮泥沙浓度推算研究区域表层悬浮泥沙的平均粒径。对比发现,近岸高悬浮泥沙区域的反演结果与实测数据吻合较好,相关研究可以为深入开展陆海相互作用、海洋生态系统演变和海洋参与全球碳循环等研究提供重要数据支持。     

遥感定量反演华北平原地区冬小麦含水量

针对现有植被水分反演算法在华北平原地区适用性差、反演精度低、不能实施有效监测的问题,该文基于地面实测冬小麦植被含水量(VWC)数据,基于归一化型和比值型植被水分指数这两种常见的指数类型,提出调节植被水分指数以削弱土壤背景的影响,使用多个波段反射率数据反演VWC,提高拟合精度80%以上,发展适用于华北平原的农作物水分含量反演模型。拟合冬小麦植被含水量的决定系数为0.51,均方根误差为0.95(kg·m^-2)。结果表明:调节植被水分指数能够削弱土壤背景影响,大幅度提高植被水分反演精度;同一种指数计算形式中,在水汽吸收谷内,基于更长波段反射率的植被水分指数反演精度更高;归一化型和比值型植被水分指数在反演精度方面无明显优劣,归一化型植被水分指数反演精度。     

草型湖泊总悬浮物浓度和浊度遥感监测

草型湖泊水质遥感监测中水生植物会造成“水体—水生植物”混合像元问题,针对因混合像元导致草型湖泊水生植物覆盖区域水质难以直接利用遥感监测的问题,本文以草型湖泊微山湖为研究对象,提出定性和定量相结合的总悬浮物浓度和浊度分区监测方法,实现微山湖水体总悬浮物浓度和浊度的时空变化监测。基于获取的2014年7月—2015年6月覆盖微山湖的多期高分一号（GF-1） WFV和HJ-1A/1B CCD影像,利用归一化水体指数将微山湖区分为水生植物覆盖区和水体区。针对水生植物覆盖区,利用时序MODIS NDVI数据获取微山湖主要水生植物的时谱曲线,识别不同水生植物的物候特征;基于不同物候期内的水生植物对总悬浮物浓度和浊度的指示作用,对微山湖水生植物覆盖区水体总悬浮物浓度和浊度进行定性监测。针对水体区,分别构建水体总悬浮物浓度和浊度的单波段/波段比值模型和偏最小二乘模型,定量反演微山湖水体区总悬浮物浓度和浊度。研究结果表明,微山湖中水生植物以光叶眼子菜、穗花狐尾藻和菹草等沉水植物为主,其中光叶眼子菜/穗花狐尾藻和菹草的空间分布和物候特征存在明显差异,不同水生植物在不同物候期内对水质具有不同的指示作用;微山湖水体总悬浮物浓度和浊度具有显著的空间变异性,基于定性和定量相结合的方法可以有效监测微山湖水体总悬浮物浓度和浊度的时空变化规律。本文提出的定性和定量相结合的监测方法为草型湖泊水质监测的业务化应用提供了新思路。     

改进的边缘角度直方图在遥感图像检索中的应用

针对基于形状的遥感图像检索中区域分割困难这个问题,本文提出利用边缘角度直方图作为形状特征对遥感图像进行检索;针对遥感影像分辨率和颜色反差对检索性能的影响,本文提出采用多尺度分析的思想,提取图像在多个尺度上的边缘角度直方图特征进行检索。通过单一尺度边缘角度直方图特征和多尺度边缘角度直方图特征检索的对比实验,揭示了本文所提出的改进方案使遥感图像的检索精度提高了约31个百分点。     

随机森林回归模型的悬浮泥沙浓度遥感估算

三峡工程蓄水以来,清水下泄,坝下游河段发生了长时间、长距离的沿程冲刷,河流悬浮泥沙浓度发生改变,给沿岸生态系统带来了不利影响。随机森林算法灵活、稳健,已被广泛应用于各类生态环境变量的回归预测分析,但其在水体悬浮泥沙浓度估算方面的能力尚未得到充分认识。基于泥沙站点监测数据和MODIS卫星遥感反射率数据,通过构建随机森林非参数回归预测模型,对三峡工程坝下游宜昌至城陵矶河段在建坝前后14年间(2002年—2015年)各月的悬浮泥沙浓度进行遥感估算。研究表明:(1)基于随机森林的悬浮泥沙浓度估算模型表现较好,模型预测值与实测值间相关性好、预测精度高,优于其他模型(线性回归、支持向量机、人工神经网络模型)。(2)在参与模型构建的MODIS波段变量中,红波段被认为是最重要的预测变量,但不能单独使用它进行预测,悬浮泥沙遥感预测需要多变量共同参与。(3)将悬浮泥沙数据按季节分类所构建的随机森林模型,其平均误差为0.46 mg/L,平均相对均方根误差为12.33%,估算效果最优,能够满足较高精度下悬浮泥沙浓度估算的需求。综上,可以考虑以季节为划分依据,用随机森林回归模型估算悬浮泥沙浓度,并用于后期坝下游河道悬浮泥沙浓度时空反演。     

基于边缘图与边缘方向的遥感图像检索

本文在系统介绍遥感图像检索中边缘特征描述方法的基础上,将边缘特征归纳为边缘图和边缘方向两类特征。通过对遥感目标图像库和纹理图像库上所做实验的分析,揭示了不同算法的特性,并指出综合两类特征可进一步提高算法的检索性能。     

卷积神经网络多层特征联合的遥感图像检索

针对卷积神经网络的特征表达方法难以满足大规模遥感图像检索需要的问题,该文将卷积层特征和全连接层特征进行联合,提出一种基于卷积神经网络多层特征联合的遥感图像检索方法。该方法提取不同卷积层特征作为图像的局部特征,提取全连接层特征作为感兴趣区域,并对二者进行跨层整合得到新的图像特征并应用于图像检索。实验结果表明,与利用单一的全连接层或者卷积层特征以及传统的经典检索方法相比,该方法取得了很好的检索结果,能够更好地保留图像的全局信息和空间结构信息,提高遥感图像检索的性能。     

地表不透水面信息遥感的主要方法分析

全球范围内的城市扩张已使得大量的不透水面取代了以植被为主的地表自然景观,并给生态环境带来了明显的负面影响。不透水面作为一个影响生态环境的关键因子已引起了全社会的广泛关注。如何及时快速地掌握不透水面的空间分布信息,准确无误地量化不透水面的动态变化信息,是城市规划、环境保护亟待解决的现实问题。而遥感以其快速、大范围、多尺度、可重复的对地观测优势为解决这一问题提供了很好的解决方案。不透水面遥感研究经过近十几年的发展已有了长足的进步,多种针对不透水面信息反演的遥感创新技术与方法被相继提出。本文重点分析了这些针对遥感不透水面提出的创新技术,详细地指出了它们的优势和不足,并在此基础上总结了中国遥感工作者在不透水面遥感方面的研究工作。当前许多不透水面信息的反演精度都可以达到85%以上,但是不透水面与裸土和阴影信息的混淆仍是困扰不透水面信息精准反演的主要问题。由于大部分不透水面材料具有和砂土石同源的特点,因此在现有影像光谱分辨率不足的情况下,单靠光谱是很难进一步提高不透水面信息的反演精度,而借助LiDAR等其他辅助数据,将有望帮助解决这一瓶颈问题。     

基于网络服务的地类遥感影像样本检索系统的设计与实现

为了有效地辅助第二次全国土地调查,对土地覆盖情况和地类遥感影像判读提供辅助,运用ASP.NET和网络服务技术,以多源遥感影像为数据源,构建了基于网络服务的地类遥感影像样本检索系统。本文重点研究了基于网络服务的地类遥感影像样本检索系统的结构、流程和功能,提出了系统的数据库表结构设计方法,为网络化遥感样本检索服务提供了解决方案。     

光谱波段宽度对森林叶片叶绿素含量反演的影响分析

随着传感器技术的发展,高光谱数据光谱的波段宽度逐渐变窄,如何从海量的光谱数据中找到最优的光谱波段反演叶绿素含量,成为研究的难点问题。本文在测量华中农业大学狮子山6种主要树种的光谱数据和叶绿素含量的基础上,利用叶绿素指数(CI)和回归方法反演叶绿素含量,并分析了波段宽度对反演叶绿素含量结果的影响,结果发现波段宽度会影响到叶绿素反演的精度,当波段宽度为30nm时,叶绿素含量与"红边"区域(700nm-730nm)和近红外区域(770nm-800nm)叶绿素指标(CI)间的线性关系较好,决定系数可达到77.62%,均方根误差为10.6ug/cm2。     

单窗算法结合Landsat8热红外数据反演地表温度

Landsat热红外系列数据一直是地表温度反演重要的遥感数据源,目前用于地表温度反演的单窗算法主要针对Landsat TM/ETM+第6波段数据(TM 6)建立的,Landsat 8热红外传感器(TIRS)与TM 6相比有很多变化,因而其单窗算法也需要改进。本文以Landsat 8 TIRS第10波段(TIRS 10)为数据源,提出了针对TIRS 10的单窗算法(TIRS10_SC),并对研究区地表温度进行反演研究,确定了研究区不同类型地表的温度值。研究结果表明:(1)TIRS10_SC算法可以较好地应用于Landsat 8数据的地表温度反演,平均反演误差为0.83℃,相关系数为0.805,反演温度与模拟数据和实测数据都具有较好的一致性;(2)通过对单窗算法中的地表发射率、大气水汽含量和大气平均作用温度等参数敏感性分析发现,TIRS10 SC算法能够获得较为可靠的反演结果;同时,TIRS10 SC算法对大气水汽含量和地表发射率敏感性较高,对大气平均作用温度敏感性稍弱。该算法对于利用Landsat 8 TIRS数据快速反演地表温度具有应用价值。