Improved spatial delineation of streambed properties and water fluxes using distributed temperature sensing

A new method was developed for analysing and delineating streambed water fluxes, flow conditions and hydraulic properties using coiled fibre‐optic distributed temperature sensing or closely spaced discrete temperature sensors. This method allows for a thorough treatment of the spatial information embedded in temperature data by creating a matrix visualization of all possible sensor pairs. Application of the method to a 5‐day field dataset reveals the complexity of shallow streambed thermal regimes. To understand how velocity estimates are affected by violations of assumptions of one‐dimensional, saturated, homogeneous flow and to aid in the interpretation of field observations, the method was also applied to temperature data generated by numerical models of common field conditions: horizontal layering, presence of lateral flow and variable streambed saturation. The results show that each condition creates a distinct signature visible in the triangular matrices. The matrices are used to perform a comparison of the behaviour of one‐dimensional analytical heat‐tracing models. The results show that the amplitude ratio‐based method of velocity calculation leads to the most reliable estimates. The minimum sensor spacing required to obtain reliable velocity estimates with discrete sensors is also investigated using field data. The developed method will aid future heat‐tracing studies by providing a technique for visualizing and comparing results from fibre‐optic distributed temperature sensing installations and testing the robustness of analytical heat‐tracing models. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

极化干涉SAR森林树高提取算法的对比分析

在对极化干涉SAR森林树高反演的DEM差值算法、相干相位-幅度综合反演算法进行分析的基础上,对基于极化干涉相干优化方法的改进算法进行了探讨。利用黑龙江大兴安岭地区的一对ALOS全极化干涉SAR数据进行实验,并对比分析各算法的反演结果。结果表明,在使用改进的算法进行森林树高反演时可以获取精度较高的反演结果,并且在一定程度上提高了森林树高反演的稳定性,为森林树高反演工作的业务化运行提供一定的依据。     

相干变化指数法在震害快速评估中的应用

合成孔径雷达(SAR)具有全天候全天时的特点,为快速展开地震救援,评估震害损失提供了重要的数据支持。本文基于汶川震中东南平原地区的ENVISATASAR影像,利用相位干涉方法处理得到相干变化指数图像,对6个评估区域的像元相干变化指数进行统计分析,以相干变化指数平均值作为区分建筑物基本完好与损毁的阈值,并与实地调查结果相比,精度基本达到70%。验证干涉相干变化指数法对震害快速评估有效的同时,也为震区提供震害救援的依据。     

基于颜色迁移的单极化SAR图像伪彩色增强

本文从颜色信息角度出发,提出了一种基于颜色迁移的单极化SAR图像彩色增强方法。该方法通过伪彩色编码将SAR图像变为过渡彩色图像,运用保持细节的颜色迁移方法在颜色迁移的过程中保留SAR图像的细节信息,用改变各通道系数的方式进行色调调整使得SAR图像与光学图像有着相同的颜色信息,并通过实验证明该方法的有效性。     

SAR影像与光学影像的高斯伽玛型边缘强度特征匹配法

提出了一种基于影像边缘强度图描述的SAR影像与光学影像匹配方法。首先对影像进行粗纠正,消除影像之间的尺度和旋转变化;其次,改进相位一致性特征检测方法,提取对影像相干斑噪声稳健的特征点;然后基于高斯伽玛型双边窗口比值算子计算影像边缘强度图,在此基础上构造不变特征描述符;最后联合几何约束条件,实现SAR影像与光学影像匹配。试验结果证明,与现有方法相比,本文方法能够大幅提高SAR影像与光学影像匹配结果中的正确匹配特征数量以及影像配准精度。     

纹理特征向量与最大化熵法相结合的SAR影像非监督变化检测

合成孔径雷达(SAR)影像具有明显的斑点噪声,在变化检测中,一般需要考虑空间邻域信息。本文结合SAR影像丰富的纹理信息,提出一种考虑空间邻域信息的高分辨率SAR影像非监督变化检测方法,用基于灰度共生矩阵(GLCM)的32维纹理特征向量构造差异影像。通过最大化熵法自动选取阈值,对精度指标随窗口大小的变化进行回归分析,得到适合于变化检测的窗口为11×11。试验表明,本文方法优于马尔科夫随机场法,可以减小斑点噪声的影响,有效提高高分辨率SAR影像变化检测的精度。     

ECM算法的多视SAR影像分割

多视SAR影像像素强度通常建模为Gamma分布,其形状参数为常数(视数)。实验表明,多视SAR影像分割时,设Gamma分布的形状参数为变量可取得更好的分割结果。由于Gamma分布中形状参数以Gamma函数的形式出现,利用EM算法求解时无法获得形状参数的解析解。为此,本文提出了一种基于Expectation/Conditional Maxinnization(ECM)算法的多视SAR影像分割方法。利用ECM算法估计最大化后验概率条件下的Gamma分布参数及表征最优多视SAR影像分割的标号场实现。采用模拟和真实多视SAR影像验证提出算法。实验结果表明,Gamma分布的形状和尺度参数均能快速收敛到稳态值,且以此得到各同质区域的Gamma分布曲线可以很好地拟合其直方图。通过对分割结果的定性和定量分析,可知提出算法具有有效性和可行性,且优于EM算法。     

边坡单元的SAR数据特征

针对传统D-InSAR技术以栅格单元为研究对象而无法充分反映地形条件的问题,该文提出了以边坡单位为研究对象的D-InSAR数据特征分析。通过基于边坡单元的区域地形因子与后向散射系数和相干系数关系的分析方法,建立了研究区域SAR数据的可信区域滤波方法,提取出了研究区域SAR数据分析结果的可信区域。该方法提高了SAR数据的有效性,为滑坡早期监测提供了可靠的数据基础。通过对金沙江乌东德区域的SAR数据实例分析,验证了该方法的实用性。     

流域坡面汇流研究现状述评

对当前坡面汇流计算方法的研究进展进行了较为系统的总结与分析,并对坡面汇流的非线性效应以及城市低影响开发中的雨水入渗与蓄集对坡面汇流的控制作用进行了简要分析。从模型简单实用的角度出发,认为以流域时间-面积关系与线性水库相串联的ModClark法等为代表的概念性分布式坡面汇流模型具有良好的发展前景;考虑到基于等流时单元的变动等流时线法在反映雨强非线性影响中存在的问题,认为根据水文响应单元在不同雨强条件下汇流时间的变化,调整其汇流参数以反映坡面汇流的非线性效应,对于流域坡面汇流的分布式模拟更具有实际意义;针对目前低影响开发设施长时间序列大空间尺度的室外降雨径流监测资料普遍较为缺乏的现状,给出了后期应积极选择合适的技术以加强低影响开发性能监测工作的建议。