机载激光雷达测深数据处理与应用

机载激光雷达测深系统(ALB)是除声呐测深系统之外最可靠的遥感水深测量系统。随着ALB的商业化,越来越多的研究机构能够获取到水体全回波数据,对水体全回波数据的处理方法也越来越多。本文首先介绍ALB测量原理的基础上,对全波数据的预处理和波峰搜索算法进行概述,并对这些处理方法的优缺点进行总结。考虑到激光脉冲和水面、水体以及水底的作用是个复杂的过程,所以文章接着分析了影响ALB测深精度的主要因素(水深、水质和水下底质反射率),并在最后总结归纳了ALB系统在水下地物分类中的最新应用现状和未来应用的发展趋势。     

加入地物倾角分析的LiDAR回波强度校正

LiDAR回波强度数据的校正处理可以提升其在地物分类识别方面的利用价值。本文研究发现倾斜地物(如三角形、拱形房顶等)的自身倾角会改变激光反射角进而影响回波强度,而现有归一化校正模型缺乏对地物倾角的计算分析。随后结合LiDAR数据的采集方式和特点,以及倾斜地物的结构特征,提出了一种加入地物倾角计算的改进型归一化校正算法。首先,对激光点的回波强度值进行基于传输距离值的初步校正;然后,以平面距离值、高程、回波强度值差异为参考,判定激光点是否属于同一倾斜地物,若满足条件,则计算出激光点的趋势角,并依据制定的判定规则确定趋势角的正负;最后,将趋势角计算结果与扫描角数值结合计算出对应的反射角,并重新对回波强度值进行计算校正。实验表明,蓝铁皮材质的三角形、拱形房顶的回波强度值范围和均方差缩小,且采集的8种地物样本的回波强度均值的差异性与激光反射率测量结果基本一致,说明该算法能够有效识别具有一定面积且材质均一的倾斜人工地物并计算修正其自身倾角对回波强度带来的影响,从而进一步提高基于回波强度值的地物可分性。     

基于SAR数据的鄱阳湖水体提取及变化监测研究

以C波段Envisat ASAR和L波段ALOS PALSAR交替极化模式的数据为数据源,分析了鄱阳湖主要地物的散射特性,并分别引入纹理特征和不同极化通道间的极化差和极化比等参数增强地物的表征;应用主成分变换对地物的参数向量进行特征提取,增强水体与其他地物的差异,并在第一主成分中选择适当阈值,准确提取出不同时期的鄱阳湖水体信息。实验表明,用上述方法提取水体信息的精度比直接使用地物后向散射系数的监督分类法提取精度要高得多。通过分析和对比上述不同波段SAR数据中水体与其他类别间的Jeffries-Matusita距离可以看出,C波段SAR数据提取鄱阳湖水体的精度比L波段高。并给出了鄱阳湖水体在2007年春、夏和冬3个季节中水域面积的动态变化情况。     

水色光谱分析与多成分反演算法

影响水体可见光近红外遥感信息提取精度的因素除大气候正外，主要是对水体（海洋）光谱与水体所含物质成分之间的作用机理了解得不够。由于水体光谱的机理与陆地地物波谱的机理有很大的差别，共光谱数据的测量和分析方法也不一样。该文首先较为完整地描述了地叶绿素、悬浮泥沙、黄色物质为主要水体成分的水色机理，以及遥感反射率与各成分散射与吸收的关系，确定了进行水体光谱分析所必须的关键参数，然后提出一种基于快局域水体的多     

基于HSV与PCA集成的高分影像高大地物阴影检测方法

针对水体、偏蓝色地物会影响高分影像阴影检测精度,本文提出了一种适用于GF-1影像的城市高大地物阴影检测方法。首先,在统计分析GF-1影像中阴影、水体及深色地物等典型地物光谱特征的基础上,利用主成分变换方法分割阴影与非阴影区域,分离后的阴影区域含有水体、深色地物信息;其次,对HSV色彩空间的V分量利用阈值法分割阴影和非阴影区域,分离后结果含有暗色植被,但不含有水体跟深色地物信息。最后,对两次计算结果进行逻辑与运算,从而剔除混合阴影区域中水体、深色地物以及暗色植被等信息,获得高精度阴影区信息。实验表明,该方法具有较好的普适性和可操作性,既能够削弱水体、偏蓝色地的影响,又能够高效、准确地提取出GF-1影像中的阴影信息。     

机载极化SAR 地物类型逐步精细分类研究

在机载高分辨率X波段雷达影像上,城市水体、水泥道路、裸露土壤等地物回波信号弱,具有较强的相似性.目前的H/Alpha-Wishart 、Freeman-Durden 等系列算法对这些地物的区分不理想.本文针对X波段的全极化数据,提出基于预分类再分割的方法,重新估计极化协方差矩阵;然后根据协方差矩阵的熵值与同极化通道相位差的标准差构建特征空间,利用阈值法方法进行特征空间分割,获取最终精细分类结果.实验证明,本文方法可以在高分辨率条件下对水体、水泥道路、裸露土壤进行较为精确的划分,总体分类精度优于80% 、Kappa 系数高于0.7 ,是一种有效的低后向散射地物精细分类方法.     

基于傅立叶变换的混合分类模型用于NDVI时序影像分析

应用2004年MODIS的时序NDVI数据,在分析湖北省不同地物类型的NDVI曲线季节性变化特征的基础上,设置对应的阈值,先后将水体、居民地与其他地物类型分离开。将去除了水体和居民地影响的剩余的NDVI序列影像傅立叶变换的1/12频率分量引入到地表覆盖分类的特征空间中,与其最大值影像和平均值影像组合,经过归一量化处理后合成一个类似具有三波段的卫星影像。在合成后的影像上利用最大似然法对其他地类进行分类。研究表明,引入傅立叶变换的特殊频率分量是分析多时相MODIS数据及提取地表植被覆盖信息的有效工具。     

黄河三角洲盐碱地遥感调查研究

土壤盐渍化是干旱、半干旱农业的主要的土地退化问题，有关盐碱地的性质、范围、面积、地理分布及盐渍程度等方面的实时、可靠的信息，对治理盐碱地防止其进一步退化和进行农业可持续发展规划至关重要，提出运用Landsat TM遥感数据来获取这些信息。基于地物光谱特征、野外调查建立的地物与影像之间的关系以及土壤和地下水监测数据的辅助，将常规监督分类法和改进的图像分类法两种方法相结合，提取了不同盐渍程度的盐碱地，即光板地14477．67hm^2，重度盐碱地52086．33hm^2，中度盐碱地86699．61hm^2，轻度盐碱地215001.7hm^2，占黄河三角洲总面积的近二分之一（47．4％），除此之外，水体，滩涂，非盐碱地等也作了区分。     

基于Freeman散射熵和各向异性度的极化SAR影像分类算法研究

极化SAR影像中阴影、水体和裸露的耕地3种地物类型有非常相似的极化散射特性,常规基于非相干分解的分类方法难以将其有效地区分。对此,本文引入基于Freeman分解的散射熵Hf和各向异性度Af两个特征参数,并将其用于极化SAR影像分类。首先利用Hf和Af参数将阴影和水体提取出来,然后将其他地物按散射机制分为3大类,并对每一类再次利用Hf和Af参数进行细分,最后通过基于Wishart分布的聚类和迭代分类,得到最终的分类结果。通过利用Radarsat-2在河南登封获取的全极化SAR数据进行试验,表明该算法执行效率高,能够有效地区分阴影、水体和裸露的耕地,并且对其他地物类型也有很好的分类效果。     

基于多特征的GF-1影像阴影检测研究

针对高分影像阴影检测精度易受水体、偏蓝色地物影响的问题,结合GF-1影像自身特点,提出一种集主成分变换、图像特征计算、逻辑非运算和形态学闭运算于一体的阴影检测方法。对GF-1影像多光谱数据、全色数据进行正射校正和信息融合,可实现光谱与分辨率信息的最大化利用,并最大程度地突出阴影信息,增大阴影与其他地物的差异。其次,建立基于主成分变换的阴影检测方法 PC1/NIR和图像特征计算Rg_nir,得到初始阴影信息和水体信息;用初始阴影信息与水体信息作逻辑非运算,剔除水体,并利用形态学闭运算使得阴影区域更加连续、饱满。实验表明,该方法既能准确地检测出GF-1影像中的阴影信息,又能有效削弱水体、偏蓝色等地物的影响。     

自下而上基于标准图幅的滩涂面积量算研究

滩涂面积量算是滩涂资源调查中的一项重要工作内容,其结果数据是调查成果的总体表现与直观反映,为滩涂围垦规划调整、围垦工程合理建设提供了数据支持。通过对标准图幅内的滩涂分布类型进行归纳整理,提出了一种自下而上基于标准图幅的滩涂面积量算方法：首先利用标准图幅内的等深线、岸线实现滩涂面的快速生成,其次计算滩涂面包含的水深点平均高程值判断滩涂类型,最后根据不同条件对滩涂面积分类量算统计。在2011年浙江省滩涂资源调查中的实践证明,该方法简单易用,具有一定应用价值。     

机载Lidar数据的农作物覆盖度及LAI反演

虽然Lidar点云数据已被广泛应用于获取森林各项结构参数,但这些方法并不适合于低矮的灌丛、林地和农作物。本文以玉米为研究对象,提出利用机载Lidar点云数据的强度信息和全波形数据中的距离与扫描天顶角信息,反演农作物覆盖度和LAI的方法。在黑河进行的飞行实验和地面验证表明,该方法具有较高精度,也表明Lidar在低矮自然植被监测和农业应用上有较大潜力。     

潮汐和植被物候影响下的潮间带湿地遥感提取

潮间带湿地具有重要的生态和经济价值,但受到全球变化影响,发生大面积退化甚至丧失.掌握潮间带湿地的时空分布特征,对海岸带资源的科学管理具有重要意义.由于受到多云多雨天气和潮汐动态淹没的影响,单时相遥感数据难以获取完整的潮间带湿地信息.因此,本研究开发了一种基于时序遥感指数的潮间带湿地分类算法,并以福建省亚热带海岸带为例,...     

GPS-RTK与测深技术在水下地形测量中的应用

简要介绍了利用GPS-RTK与测深技术测定水下地形的基本原理和水下地形测量的基本作业步骤,并通过工程实例说明无验潮和传统验潮两种模式下取得的水深测量数据均能满足相关规范要求。     

PixelGrid -UAV 模块在滩涂资源动态监测中的应用

基于无人机的特点,快速准确获取滩涂海域航摄影像,利用PixelGrid-UAV模块影像快速处理系统,结合历史影像数据,实现了滩涂海域资源的动态监测。     

基于潮汐变化的潮滩淹没模型构建

潮汐的变化带来海岸线的不断演变,位于潮间带的潮滩在潮汐作用下,会产生周期性的淹没与干出。从研究潮汐变化模型与潮滩地形模型入手,对两种模型进行运算、融合,构建出基于潮汐变化的潮滩淹没模型。实验表明,此模型可以很好满足潮滩淹没三维可视化仿真的需要。     

遥感在滩涂演变调查中的应用方法研究

本文主要介绍一种在潮滩演变遥感调查中确定任意潮位线的方法,该方法主要包括根据遥感图像上实时水边线的位置,结合收集到的水边线高程数据和另一潮位的高程数据,用图解法或计算法求取任意潮位线修正量,以确定所求潮位线的位置等内容。该方法在海南洋浦地区滩涂演变调查中使用后效果较好。     

复杂城市环境的机载Lidar点云滤波(英文)

A novel filtering algorithm for Lidar point clouds is presented, which can work well for complex cityscapes. Its main features are filtering based on raw Lidar point clouds without previous triangulation or rasterization. 3D topological relations among points are used to search edge points at the top of discontinuities, which are key information to recognize the bare earth points and building points. Experiment results show that the proposed algorithm can preserve discontinuous features in the bare earth and has no impact of size and shape of buildings.     

基于盘锦地理国情普查成果滩涂监测数据的提取研究

根据测绘地理信息行业"十三五"规划,如何利用国情普查数据进行地理国情监测监测,成为未来几年测绘技术的一个重要课题。本文的实施以地理国情普查数据利用高分辨率航空影像确定和采集滩涂地表空间数据为范围,对为滩涂变化监测提供基础数据源进行了研究。