地物波谱研究现状及方法的初步探讨

地物波谱特性是遥感技术应用的物理基础,是遥感定量分析的基础,地物波谱研究是遥感基础研究的重要内容。文中阐述了几种典型地物的波谱特征,介绍了测量方法及影响因素,并对国内外波谱数据库建设现状作了描述和分析,系统总结了前人研究成果后对地物波谱研究的发展方向提出了构想。     

基于ComGIS的典型地物波谱特性数据库研究

典型地物波谱数据库是遥感定量分析和计算机智能提取地物类型的基础数据,是进行地物识别的重要参照系,可用于遥感技术应用项目的数据分析。本文介绍了典型地物波谱数据库系统软件设计的研究内容,包括系统结构的组织、系统环境的集成、功能设计,系统界面设计以及系统的关键技术分析等。     

校园典型地物波谱特性数据库系统研究

通过对山东科技大学若干典型地物如植被、水体、岩石的波谱特征测定、波谱图像处理,获得了较详细的地物波谱数据。结合当前地物波谱的研究现状及成果,建立了一个便于查询山东科技大学地物波谱特性的数据库系统。同时研究了地物波谱的动态变化规律,为进一步遥感数据分类等应用提供基础数据,为学生进行遥感实验提供基础资料。     

地物波谱数据库建设进展及应用现状

地物以其固有的特性反射、吸收、辐射和透射电磁波。不同地物表面对不同波长的电磁波反射/辐射/散射特性不同,成为利用遥感手段进行目标物探测与识别的理论基础,而地物波谱数据库的建成对定量遥感建模、地表参数反演及环境生态监测等具有重要作用。近年来,国内外各研究机构已建成部分地物波谱数据库,通过收集典型地物波谱数据,记录长期积累且相对稳定的波谱信息及其配套参数,支持地物分类、目标识别等领域的研究。本文综述了国内外主要地物波谱数据的建库历程,阐述了波谱数据库在各专业领域的主要应用成果,分析比较现有的国内外波谱数据库平台在波段覆盖、地物类型、配套参数及共享方式的特点及不足。在此基础上,针对波谱数据库在建设中存在的数据管理分散、测量质量控制和配套参数的标准规范不完善、数据利用效率不充分等问题,给出了初步建议。最后,探讨各学科对波谱数据库平台的应用需求,并对波谱数据库建设重点将面向全波段、多尺度、多时相的通用型知识库的发展趋势进行展望。     

基于地物空间信息的浮动先验概率最大似然分类研究

利用遥感影像对地物进行分类识别时，既需要考虑地物波谱信息，也需要考虑其空间信息。现有遥感分类方法主要集中在利用像素的波谱信息，对各个像素进行独立分类，忽略了地物空间信息。考虑到传统最大似然分类（MLC）方法包括先验概率和条件概率密度函数两个核心环节，提出基于空间信息的浮动先验概率MLC方法，融合空间信息和波谱信息，以提高分类精度。在分析地物空间信息的基础上，总结了基于空间信息的浮动先验概率确定原则和依据，包括地物几何空间特征、情景特征、临近像素空间自相关定律、景观参数等，并设计了基于地物空间特征和临近像素空间自相关定律的浮动先验概率确定算法和分类流程。通过分类试验和误差矩阵分析，结果表明：基于空间特征和临近像素空间自相关定律的浮动先验概率MLC方法，能够融合地物的波谱信息和空间信息，克服最小距离、MLC等基于像素波谱信息的分类方法的缺点，显著提高地物分类精度。     

测绘地物波谱本底数据库

地物波谱特性是利用遥感进行建模反演和地物目标探测识别的理论基础,波谱数据库对于提高遥感应用水平有重要作用。为规范和丰富中国波谱数据库并促进其在测绘等领域的应用,依托国家科技性基础专项,建立了“测绘地物波谱本底数据库”,在数据规范编制、波谱数据采集实验与整编入库、地物波谱数据库建设和应用示范初步探索方面取得重要进展。在波谱数据采集和处理的标准规范方面,建立完善了测绘地物波谱与配套非波谱数据收集与汇总标准、测绘地物波谱和配套非波谱参数测试技术规范、测绘地物波谱库地物分类编码规范。依照项目制定的数据规范标准,对现有波谱数据进行了整编和入库,共计整编数据1.4万余条;组织实施了全国范围的典型地物波谱采集实验以及相应配套参数测量实验,主要试验类型包括典型地物波谱测量试验、定点时间序列测量试验、多尺度测量试验、全波段测量试验、参数控制测量试验和无人机观测试验等,共计获取地物波谱1.7万余条。特别是在华北和东北进行了全波段观测试验（可见光—近红外波（0.35—2.5 μm）、红外波段（3—15 μm）、微波波段（Ka、K、X、C、L波段））,获取冰雪、土壤、植被冠层、人工目标的全波段数据。为方便波谱数据的应用和共享,项目建设了包含3万余条数据的测绘地物波谱本底数据库（GOSPEL）及数据共享平台。依据地物波谱数据的类型和应用需求,形成了全波段典型地物波谱数据集、多角度光谱反射率数据集、多尺度典型地物反射率数据集、长时间系列波谱数据集等共25个特色数据集。基于测绘地物波谱本底数据库进行了地物分类、遥感机理模拟、遥感定量反演、遥感产品验证等方面的应用示范。     

基于谱间特征分析的城市建筑用地信息提取

以2003年某地区QuickBird多光谱影像为数据源,首先分析建筑用地及其他地物在QuickBird卫星影像4个波段上的光谱特征,并由此探讨其在光谱特征上的可分性。研究发现对于建筑用地等地物类型,波段2和波段4的光谱特征对比度最大,因此通过简单的波段比值运算可最大限度地增强该类地物的亮度。在此基础上,通过分析水体、裸露地的波谱特性,建立基于光谱特征的决策树模型,对研究区域建筑用地进行提取并对结果进行精度评价,结果表明,该方法总体提取效果较好。因此利用该模型可以将背景地物类型复杂的某地区建筑用地信息提取出来,并且模型受时相影响较小,只是在阈值大小上会存在一些差异。     

地物波谱数据库研究现状与发展趋势

自90年代以来,国际上的遥感基础研究开始向深度和广度发展,波谱数据库涵盖波段范围更宽,地物类型更多,而且逐步实现网上在线共享。美国地质调查局、美国喷气推进实验室和澳大利亚的联邦工业科学组织于1990年协作开发了具有代表性的标准矿物波谱数据库,目前网上运行的是第4版(splib04a),已具备了相当强的管理和分析功能,且支持网上完全在线搜索并且能下载每个光谱数据。美国地质调查局已经拟订进一步发展地物波谱库的第5版本(splib05)和第6版本(splib06),除扩充该库的地物目标类型外,新版本将波谱涵盖范围延伸为150μm(远红     

煤矿区典型地物反射波谱库建立方法

通过对鹤壁矿区典型地物进行实地波谱采集及数据后期处理,建立煤矿区具有典型特征地物的反射波谱库,并针对影响矿区光谱测量的外在因素采取相应措施,研究结果可为矿区环境遥感自动解译提供借鉴。     

TerraSpec波谱仪在西藏多不杂斑岩铜矿区蚀变信息研究中的应用

西藏改则县多不杂矿区为近年来在班公湖—怒江成矿带发现的大型斑岩铜矿区,对这一典型矿床的研究有助于对整个班公湖—怒江成矿带提出更好的找矿认识.使用美国TerraSpec便携式地物波谱仪对从多不杂矿区采集的地物样品进行波谱测试及镜下鉴定,确定矿区主要蚀变为绢英岩化及绿帘石化,地表矿化主要有褐铁矿化、孔雀石化和蓝铜矿化.矿区出露的2套花岗闪长斑岩的波谱特征存在明显差异,成矿斑岩绢英岩化蚀变较为严重;而不成矿斑岩基本无蚀变,主要零星分布在成矿斑岩的外围.对采样样品实测波谱特征与其在ASTER图像上的波谱特征的对比分析表明,两者具有良好的一致性.最后基于采样样品波谱特征,圈定了与成矿相关的绢英岩化区域,并建议绢英岩化区域为今后矿产勘察重点区域.