ASTER与Landsat ETM+植被指数的交互比较

在中尺度对地观测系统中,Landsat和ASTER数据无疑是使用得最多的遥感影像数据,但是长期以来二者植被指数之间的定量关系并不清楚.因此,利用三对同日过空的Landsat ETM+和ASTER影像来考察二者植被指数(NDVI、SAVI)之间的定最关系,重点查明二者之间的差异.通过将ETM+与ASTER影像的多光谱波段...     

GF-2 PMS2与ZY-3 MUX多光谱传感器数据的交互对比

近年来随着我国新型国产高分影像的相继问世以及相关应用的逐步展开，不少研究涉及了不同国产高分影像多光谱数据之间的交互对比，但两种国产分辨率最高的GF-2 PMS2与ZY-3 MUX传感器多光谱数据之间的对比仍未见报道。为了使这两种国产主力高分辨率传感器的多光谱数据能够在实际应用中相互补充使用，发挥更大的作用，基于它们的3对同日过空影像，采用两种方法对其进行交互对比。第一种方法是对整个试验区采用逐像元光谱比较法进行对比，第二种是采用样区光谱均值比较法进行对比，即在试验影像上选择一系列的样区，然后以各样区的均值进行对比。通过对两种传感器同步影像对的表观反射率进行回归分析，获得各对应波段的回归散点图，查明它们之间的定量关系，并据此提出相互转换的关系方程。研究结果表明，两种对比方法得出的结果相一致，但使用样区光谱均值比较法进行交互对比的结果的准确性更高。GF-2 PMS2与ZY-3 MUX各对应波段具有很强的相关性，其线性回归方程的决定系数(R2)都大于0.9，但其值在蓝绿波段较高，在红光和近红外波段有所下降，表明两种传感器的表观反射率在蓝绿波段的一致性好于红光和近红外波段。总体上看，GF-2 PMS2的信号强于ZY-3 MUX，二者的信号差异在蓝、绿光波段较大，在红光和近红外波段较小，但却明显受到地物类型的影响。对于以裸土为主的影像，两种传感器之间的差异随着波长的增大而逐渐减小，而对于以植被为主的影像，二者之间的差异却随着波长的增大而逐渐增大。将纯植被与纯裸土的样区单独提取出来做进一步分析，结果表明，两种传感器的信号差异程度在红光波段主要受裸土影响，而在近红外波段则主要是受植被影响，且植被长势越旺盛，两种传感器的表观反射率差异越大。通过研究获得了两种传感器多光谱波段数据之间的相互转换方程，并对其进行验证，结果表明：经过转换后的GF-2 PMS2数据与ZY-3 MUX数据之间的差异大大减小，各波段均方根误差的均值降幅可达64.79%，平均相对偏差率也有明显的降低。这表明，所查明的两种传感器的定量关系是有效的，其对应波段的转换方程可以用于两种传感器数据的相互转换，经转换后的数据更有利于这两种传感器数据的协同使用。分析两种传感器数据的差异原因表明：二者数据的差异主要是由于它们的光谱响应函数的差异和空间分辨率的差异引起的。ZY-3 MUX的光谱响应函数曲线相对平缓，没有明显的起伏波动，而GF-2 PMS2则较不稳定，在四个波段呈现出程度不同的起伏变化，从而影响了二者表观反射率信号的一致性；而GF-2 PMS2具有的4 m空间分辨率明显高于ZY-3 MUX的6m空间分辨率，因此更容易捕捉到细小地物的光谱信息，这也使得二者信号出现不一致。     

基于SHDOM经验方程和基于同步实测光谱数据的遥感影像邻近效应校正算法对比研究

从背景反射率计算和真实反射率获取两个方面,以Landsat-5 TM影像、ASTER影像以及与两幅影像分别对应的沙地、草地同步实测光谱数据作为数据源,对基于三维辐射传输模型SHDOM经验方程的垂直观测光学遥感影像邻近效应校正方法和基于与影像同步实测光谱数据的遥感影像邻近效应校正方法进行了对比研究。结果表明,从辐射传输机理上,基于SHDOM经验方程的邻近效应校正算法的理论基础更为完善;而从校正后影像的目视效果上,基于同步实测光谱数据的邻近效应校正算法则更为有效。     

高光谱与多光谱遥感影像反演地表不透水面的对比——以Hyperion和TM/ETM+为例

不透水面遥感信息的反演是近十年来遥感领域的一个热门课题,但是利用高光谱影像反演不透水面信息的研究较少,高光谱和多光谱影像反演不透水面的对比研究也少有报道。重点研究了高光谱EO-1 Hyperion和多光谱Landsat TM/ETM+数据在反演不透水面信息方面的特点,首先在福州、广州和杭州选取了三个实验区,利用线性光谱混合分析模型反演Hyperion和TM/ETM+影像的不透水面信息。对于多达242个波段的Hyperion影像,进一步利用判别分析从中选取了11个特征波段构成新的Hyperion’影像,以考察是否可用缩减波段的方法来取得较好的反演效果。结果表明,Hyperion高光谱影像反演不透水面的能力优于多光谱影像TM/ETM+,而利用特征波段构成的Hyperion’的反演精度最高,这主要得益于Hyperion具有更高的光谱分辨率和辐射分辨率,使其可以更有效地区别不同地物在光谱特征和辐射特征上的微细变化,从而可以更好地区分不同地物。而由特征波段构成的Hyperion’影像由于大幅减少了高光谱影像波段的冗余度,所以获得了更高的反演精度。     

基于光谱指数法的植被含水量遥感定量监测及分析

在分析植被光谱特征与光谱和植被水分相关性的基础上,初步确定几个波段或波段组合为植被含水量的光谱指数.利用数据对植被含水量FMC(Fuel Moisture Content)与上述水份光谱指数分别建立最优函数关系.通过分析不同光谱指数的关系及其相对误差,确定以1600 nm和820 nm处反射率的比值SR作为建立本研究区植被含水量模型的特征参数;并利用实测光谱反射率与植被含水量建立SR与FMC之间的模型关系.根据植被含水量模型、ETM和ASTER遥感数据.在IDL7.0开发平台下实现研究区植被含水量的定量反演,并利用区内实测数据和本底调查数据对反演结果进行了综合评价与分析.结果表明,光谱指数SR可以较好地剔除环境背景以及冠层结构等外界因素的影响,植被含水量遥感反演精度较高,能真实反映研究区植被含水量的时空变化规律与特征.     

Landsat 8 TIRS热红外光谱数据定标准确性的分析

Landsat系列卫星的热红外数据一直是获取地球表面温度的重要数据源,而新一代Landsat 8卫星的TIRS热红外传感器数据进一步延续了这一重要使命。但该卫星发射以来,其热红外传感器的定标参数不断发生变化,致使美国地质调查局(USGS)不得不在2014年2月对所有已获取的Landsat 8卫星数据进行重新处理。为了考察新处理数据的定标准确性,利用定标精度很高的Landsat 7 ETM+的3幅热红外影像来对同日过空的Landsat 8 TIRS热红外影像进行对比, 以查明TIRS热红外数据的定标准确性。结果表明,尽管Landsat 8 TIRS与Landsat 7 ETM+的热红外光谱数据很接近,但是,二者之间也存在着差别。与ETM+6波段反演的大气顶部温度相比,TIRS 10波段表现为高估,幅度最大为1.37 K,而TIRS 11波段则表现为低估,幅度可达-3 K。可见,Landsat 8 TIRS热红外光谱数据的定标参数精度仍不稳定,且以TIRS 11波段表现得更明显。进一步分析发现,TIRS数据的误差会随着地表植被和裸土覆盖比例的不同而发生变化。表现在TIRS 10波段的高估会随着植被比例的下降而加大,而TIRS 11波段的低估则会随着植被比例的下降而减少。因此,虽然USGS提倡用TIRS 10单波段来反演温度,但TIRS 10波段在低植被高裸土区的反演精度却远不及TIRS 11波段,所以在低植被高裸土区可能不宜一味地采用TIRS10波段,在没有把握的情况下,在低植被覆盖区也可尝试采用TIRS 10和11波段温度的均值,它可将误差缩小在<0.5 K范围以内。     

基于FLAASH的Hyperion高光谱影像大气校正

遥感影像的大气校正是定量遥感研究的前提。文章对利用ENVI 软件的FLAASH(fast line-of-sight atmospheric analysis of spectral hypercubes)进行EO-1 Hyperion高光谱影像的大气校正能力进行了评价。黑河流域甘肃张掖研究区的Hyperion高光谱影像的获取时间是2007年9月10日,卫星过境前后准实时获取41个样区的野外实测数据,包括冠层波谱和生化含量以及GPS定位数据。首先利用Landsat-7 ETM+影像对Hyperion高光谱影像进行了几何校正,然后将Hyperion的DN值转化为辐射亮度和表观反射率,并利用FLAASH对Hyperion影像进行大气校正。比较了研究区四种典型地物(玉米、水体、荒漠和建筑物)的辐射亮度、表观反射率以及FLAASH大气校正后的反射率,并与玉米ASD野外反射波谱利用高斯滤波函数重采样到Hyperion相应波段后进行了比较。结果表明,FLAASH大气校正很有效,两种方法获得的反射波谱相吻合,相关系数达0.987。     

基于冠层辐射传输模型的地表反射率光谱重建方法

针对基于多光谱数据有限光谱信息重建地表反射率光谱的病态求解难题,提出一种基于冠层辐射传输物理机理并充分考虑像元异质性的地表反射率光谱重建方法,该方法假设混合像元由植被和土壤两种地物类型组成,利用冠层辐射传输模型构造端元光谱查找表,进而通过组分比例因子估算实现基于多光谱图像的高光谱地表反射率模拟。以Landsat ETM+多光谱图像为例的地表反射率超光谱重建验证实验结果表明,模拟的反射率光谱能够较好的反映不同地物特征信息。进一步地,利用模拟的地表反射率拟合Landsat ETM+图像和MODIS图像,各波段模拟图像与实际观测图像之间具有较高的相关系数(Landsat: 0.90~0.99, MODIS: 0.74~0.85),进一步验证了该方法的可行性。     

热红外光谱的干旱区土壤含盐量遥感反演

干旱区土壤盐渍化已对生态环境构成严重威胁,通过遥感技术对土壤盐分含量进行定量反演具有重要意义。通过采集艾比湖流域的农田土壤和盐壳结晶,在室内配制成不同含盐量梯度（盐分占盐土比重：0.3%～30%）的土壤样品,利用102F FTIR光谱仪测量土壤样品的热红外光谱,并通过普朗克函数拟合得到土壤发射率数据。土壤发射率光谱曲线特征：不同含盐量土壤的发射率光谱曲线在形态和变化趋势上基本一致,发射率随含盐量增加而增大;盐分因子对Reststrahlen吸收特征有抑制作用,随着含盐量的增加,Reststrahlen吸收特征会减弱。通过发射率与含盐量相关性分析：土壤热红外发射率与盐分含量呈正相关关系,最大相关系数达到0.899,对应的波段为9.21 μm;8.2～10.5 μm是土壤盐分因子的最敏感波段。通过一元线性回归、多元逐步回归和偏最小二乘法建模分析比较,偏最小二乘法效果最佳,模型预测的R2达到0.958,RMSE为1.911%。选择ASTER,Landsat8和HJ-1B卫星传感器的热红外波段,进行发射率光谱模拟,通过相关性分析：ASTER的B10,B11和B12波段属于热红外光谱对盐分因子的敏感波段,与土壤含盐量相关性较高,相关系数分别为0.706,0.786和0.872。采用多元线性回归法建立基于ASTER热红外波段的土壤含盐量预测模型,模型预测的R2为0.833,RMSE为3.895%。结果表明,遥感传感器对土壤含盐量的预测能力,取决于传感器的光谱波段对盐分因子的敏感程度,通过卫星热红外遥感定量反演土壤含盐量是可行的,为干旱区土壤盐渍化遥感监测提供了新的途径和参考。     

ETM图像地物反射率光谱反演

用搭载在卫星Landsat-7上的多光谱成像仪ETM记录的来自地气系统的辐亮度光谱图像,反演地物反射率光谱,在ETM 1波段,反射率反演的不确定度基本上保证在17%以内,2,3波段在10%以内,优于目前常用的简易算法。用反演的地物辐亮度光谱合成的sRGB真彩色图像,清晰度欠佳,未作经验调整时明显偏色,用于航天对地真彩色摄影这一反演精度还不够,但用于目视判读明显优于原图像。     

高光谱遥感图像的小波去噪方法

高光谱遥感图像是由二维空间信息和一维光谱信息组成的三维数据。普通的去噪方式通常是分别对空间信息或光谱信息进行去噪,其主要缺点是忽视了高光谱图像强烈的谱间相关性和图谱合一的特点。针对这些特点,文章提出一种基于小波变换的高光谱遥感图像去噪方法。该方法对各波段高光谱图像逐一进行二维小波变换,根据含噪声大的波段与噪声小的波段的波长关系,对小噪声波段的高频系数加权求和,代替噪声大的波段的高频系数,通过小波逆变换得到去噪后的重构图像。该方法运算速度快,能有效地降低噪声。对机载可见红外成像光谱仪数据(AVIRIS)实验表明,与经典的BayesShrink图像去噪方法相比,方法重构图像的信噪比(SNR)高出3.8～10.6 db,节省运算时间一半以上。     

A surface matching approach to target recognition from forward-looking laser radar imagery

A modified spin-image surface matching system for out-of-plane rotation-invariant recognition in forward-looking laser radar (Ladar) range imagery has been described in the literature. In this paper, we experimentally address the relation between the training-set size used in the new method and recognition rate and present a method for selecting the training sample images. The modified system has attractive properties that include: rotated invariance, simplified training-set selection, predigestion from the 3-D range image to a set of 2-D images, tolerance for a significant amount of noise, no feature extraction. Each of these properties is investigated in the paper.     

Preconditioned characteristic boundary conditions for solution of the preconditioned Euler equations at low Mach number flows

Preconditioned characteristic boundary conditions (BCs) are implemented at artificial boundaries for the solution of the two- and three-dimensional preconditioned Euler equations at low Mach number flows. The preconditioned compatibility equations and the corresponding characteristic variables (or the Riemann invariants) based on the characteristic forms of preconditioned Euler equations are mathematically derived for three preconditioners proposed by Eriksson, Choi and Merkle, and Turkel. A cell-centered finite volume Roe’s method is used for the discretization of the preconditioned system of equations on unstructured meshes. The accuracy and performance of the preconditioned characteristic BCs applied at artificial boundaries are evaluated in comparison with the non-preconditioned characteristic BCs and the simplified BCs in computing steady low Mach number flows. The two-dimensional flow over the NACA0012 airfoil and three-dimensional flow over the hemispherical headform are computed and the results are obtained for different conditions and compared with the available numerical and experimental data. The sensitivity of the solution to the size of computational domain and the variation of the angle of attack for each type of BCs is also examined. Indications are that the preconditioned characteristic BCs implemented in the preconditioned system of Euler equations greatly enhance the convergence rate of the solution of low Mach number flows compared to the other two types of BCs.     

多时相遥感影像变化检测方法研究进展综述

近年来,随着遥感平台和传感器的发展,已经实现了对地球表面大部分区域的连续重复遥感观测,积累了海量的多源、多尺度、多分辨率遥感数据。这些数据详细记录了地表上各种地物的变化过程,使得基于遥感影像的中长期变化检测等全球变化研究成为可能,并极大地推动了遥感影像处理方法和应用的研究。但是,尽管许多学者已经开展了大量相关的研究工作,目前基于多时相遥感影像的变化检测仍然面临许多挑战,还没有形成相对完整、成熟的理论体系,对相关研究进展的系统性总结工作仍然相对缺乏。回顾了多时相遥感变化检测方法的发展现状,并根据输入数据类型和数量的不同将这些方法分成单时相分类比较法、双时相比较法和时序分析法三类,对其进展情况和特点分别进行总结分析,然后就多时相遥感影像变化检测方法研究中现存的问题加以分析,并尝试探讨了其发展趋势。     

基于单通道算法的HJ-1B与Landsat 5 TM地表温度反演一致性研究

针对传感器参数与Landsat 5 TM较为相近的环境减灾卫星HJ-1B的热红外数据是否能达到与TM6反演地表温度同样的效果的问题,作者获取了2009年4月15日覆盖北京地区相同范围的HJ-1B影像和Landsat 5 TM影像,采用Ji m啨nez-Mu oz和Sobrino的普适性单通道算法,通过遥感数据获取反演参数,对研究区的地表温度进行反演,并对两类数据反演结果的一致性进行了分析和评价。通过对反演结果的统计分析和分级填图表明,基于普适性单通道算法的HJ-1B与TM的热红外波段反演的地表温度在数值上和空间分布趋势上一致性较高。因此,具有较高时间分辨率和较大幅宽等优势的HJ-1B IRS数据在地表温度反演方面具有更大的潜力和应用范围。     

传感器光谱指标对植被光谱模拟精度的影响

高光谱卫星数据模拟是卫星遥感数据模拟的重点研究方向,基于星载多光谱数据和地物光谱先验知识是一种快速模拟高光谱数据的方法,但数据模拟精度受传感器光谱指标的限制。文章针对EO-1/ALI的可见光/近红外波长范围进行实验,研究了波段数量、半波宽度和波长位置等光谱指标与植被光谱模拟精度的关系,分析了两者之间的变化规律。研究表明,光谱指标决定了植被光谱特征提取,是影响光谱模拟精度的直接原因。文章总结了适于光谱重构模型的光谱参数范围,实验结果有利于提高植被光谱模拟精度。该结论可用于多光谱传感器的性能评价及其分光滤色结构的改进。     

一种基于Canny边缘的红外与可见光图像配准算法

针对异源传感器在图像配准时如何精确地找到相应的匹配特征问题,结合红外图像与可见光图像的特征,利用2种传感器对同一场景成像时具有一定的边缘轮廓相似特性,提出了提取图像的Canny边缘,在边缘轮廓上根据边缘曲线上像素点的位置夹角的相似性寻找对应匹配点,通过仿真和实验数据与真实值的比较验证算法的有效性和配准的精度.