基于多光谱遥感影像分类的城镇用地变化研究

选择上海城镇化较典型的边缘区域之一嘉定区为研究对象,基于4时相的多光谱遥感影像研究了该区域城镇用地变化情况。采用一种改进的遗传算法优化BP神经网络的遥感影像分类方法,进行了较高精度的土地覆盖类型分类。在此基础上,提取出研究区域的城镇用地类型,然后利用不同年份的4幅城镇用地图像中像素值与叠加得到的1幅城镇用地变化图像中像素值之间的16种对应关系,按板块统计研究区域内任意2个年份间隔内城镇用地变化的数量,从而检测了该区域在研究时间段内的城镇用地变化情况。     

高光谱遥感图像光谱解混的独立成分分析技术

高光谱遥感在对地球陆地、海洋、大气的观测中发挥着重要作用,高光谱遥感图像分析的关键是提取像元光谱内部各物质成分及其含量,即光谱解混。独立成分分析提供了一种先进的技术手段,在很少先验知识的前提下,实现端元(物质成分)光谱及其丰度(含量)的同时提取。但丰度约束破坏了各成分独立的前提条件,导致了独立成分分析的局限性。针对这一问题,提出了丰度约束下总体相关性最小化的解决方案,并指出总体相关性最小化下的理想角度,通过设计角度修正的独立成分分析算法把各成分调整到理想角度上。利用模拟数据与真实数据算法进行检验,结果表明：经过角度修正后,独立成分分析突破了原有的局限性,有助于进一步提高独立成分分析技术在光谱分析中的有效性。     

组合利用统计和结构信息的道路提取算法

提出了一种组合利用统计和结构信息从遥感图像中提取道路的算法,这个算法包括三个处理步骤,利用道路的多种局部统计特性获得道路基元与道路段,以及利用能量函数提取道路边沿,在检测道路基元时,用统计分析来表达道路的结构信息,避免了提取线段来表达,增强了抗噪性与稳健性;在检测和拟合道路边沿时,能量函数中的参数由前面的运算结果确定,使算法具有自适应能力。     

黄浦江上游遥感监测溶解氧模型与时空变化

溶解氧含量是反映水体有机污染的重要水质指标。文章选择黄浦江上游水源中的典型水质参数——溶解氧为研究对象,利用地面高光谱遥感数据、多光谱遥感数据和现场水质监测数据来研究水体反射光谱特征与水质参数浓度之间的关系,发现溶解氧含量与641 nm波段的光谱反射率相关性最高,由Landsat5 TM第3和4波段的遥感反射率比值变量所建立的对数模型相关性最高,达到0.829。在此基础上,基于多时相遥感影像对溶解氧模型的通用性和准确性进行验证,并探讨了溶解氧的时空变化规律。结果表明,该模型具有较高精度,估测值与地面实测值在时间变化规律上保持一致,同时根据该模型得出的黄浦江上游溶解氧含量空间分布规律与该区域的有机污染实际分布情况是相互吻合的。     

遥感FTIR测定固体推进剂燃烧的红外光谱特性

应用高分辨率的Bruker EQUINOX55型遥感FTIR,对含有大量高氯酸铵和聚四氟乙烯的高红外活性的固体推进剂燃烧火焰的红外光谱特性进行了研究。设定遥感FTIR光谱仪的光谱分辨率为4 cm-1,连续实时地收集燃烧进行到0,9,18,27和36 s时火焰的红外发射光谱图。采用分子转振光谱测温法,实时测定了固体推进剂的燃烧温度,测得的温度分别为1 992.5,2 610.9,2 294.4,2 361.1和1 916.9 K,校正了仪器的响应函数,得到了固体推进剂燃烧火焰的绝对光谱能量分布图,以及在不同时刻燃烧产物HCl,HF,CO₂和CO的实时浓度。研究结果表明,遥感FTIR可以用于研究特种红外源的红外光谱特性,特别是用于军事上红外目标识辨和制导与反制导,以及研究和改进固体推进剂的配方,是一种很有潜力的技术。     

被动式OP-FTIR的新近发展

被动式OP-FTIR是一种开路FTIR技术,它具有OP-FTIR的所有优点,而且在缺乏背景信息的情况下,有对准任意方向收集数据的能力,是一种可移动、快速的遥测手段。文中给出了被动式OP-FTIR在高海拔大气污染物测量、有毒气体自动识别、热耗气体测量(包括飞行器尾气测量、烟囱释放化学烟羽测量和遥测火山发射物)、温度及燃烧产物的测量(包括云层温度测量)及军事上等几个方面的新近应用。随着FTIR和计算机技术的不断发展,被动式OP-FTIR将在环境监测、航空航天、发动机排放、燃烧和军事等方面,有着非常广阔的应用前景。     

基于径向基函数神经网络的高光谱遥感图像分类

从径向基函数神经网络的理论出发,针对高光谱数据的特点,设计了有效的特征提取模型,再与径向基函数神经网络的输入层连接,建立了一个新的径向基函数神经网络的高光谱遥感影像分类模型,并用国产OMISII传感器获得的64波段数据进行试验。首先进行了最小噪声分离变换,提取了1～20个分量的数据,使用提取后的数据（20维）、提取后数据的纹理变换（20维）和主成分分析的前（20维）,组成了60维向量数据进行分类处理,这种分类器结构简单、容易训练、收敛速度快,其分类精度达到69.27%,高于BP神经网络分类算法(51.20%)以及常用的最小距离分类（MDC）算法(40.88%)。通过对结果和过程进行分析,实验证明径向基函数神经网络在高光谱遥感分类中具有较好的适用性。     

基于光谱曲线形态的高光谱影像检索方法研究

随着传感器技术、数据通讯技术的飞速发展,利用各种机载和星载传感器,己经获取到各种不同的海量遥感影像数据。巨大的数据量带来了数据存储和管理的问题,如何实现从海量影像数据中检索出我们所需要的信息显得十分迫切。影像检索最早由Chang于1980年提出,是对传统信息检索的扩展。针对海量遥感影像高效检索的需求和高光谱遥感影像波段数目多的特点,分析了影像检索中的影像距离函数和相似性度量问题,基于经典的曲线简化Douglas-Peucke算法(简称DP算法)提取光谱曲线的形态特征,利用“提取特征”的思想,提出了基于DP算法的光谱曲线和影像检索(简称DPSR)方法,将光谱形态特征应用于影像检索当中。DPSR利用光谱曲线上的特征点,减小了计算量,实现了有效地匹配和检索,适合高光谱遥感影像的光谱检索。文章选择了OMISI高光谱数据的四种易混分地类进行了相似性度量的对比实验。通过与常规的分析方法光谱角匹配(SAM)、光谱信息散度(SID)的对比可以看到,DPSR在较少计算量的情况下能保持较高的计算精度,提供了一种新的影像光谱高效检索方法。此外,文章还提出了尚待进一步研究的问题。     

基于青海湖辐射校正场的FY3D/MERSI-Ⅱ卫星遥感器热红外波段在轨辐射定标

2018年8月在青海湖辐射校正场开展了针对FY3D/MERSI-Ⅱ卫星遥感器热红外通道的在轨绝对辐射定标试验.采用走航式测量的方式获取了青海湖水表光谱辐亮度数据,结合探空数据,并基于辐射传输模型计算出卫星过境时刻的入瞳辐亮度和亮温,实现了对FY3D/MERSI-Ⅱ卫星遥感器热红外通道24(10.26~11.26μm)和通道25(11.50~12.50μm)的在轨辐射定标.利用国际公认精度的AQUA/MODIS和NPP/VⅡRS卫星遥感器对在轨辐射定标方法进行精度评估,在10.26~11.26μm和11.50~12.50μm波段范围,通道亮温的平均偏差分别小于0.5K和1.0K,表明基于青海湖辐射定标场的在轨辐射定标方法具有较好的定标精度,获得的定标结果合理可靠.将利用青海湖进行的在轨定标结果与星上定标结果进行比较,在10.26~11.26μm和11.50~12.50μm波段范围,通道亮温的平均偏差分别小于0.5K和1.25K,表明FY3D/MERSI-Ⅱ在轨运行稳定.本次试验检验了FY3D/MERSI-Ⅱ星上定标结果,也为FY3D/MERSI-Ⅱ遥感数据的定量化应用提供了保障.     

基于光谱特征的雅鲁藏布大峡谷森林枯落物水源涵养能力反演研究

水源涵养是生态系统重要的服务功能，森林作为一种复杂的生态系统，其组成部分对于水源涵养的贡献率各不相同；森林枯落物直接覆盖于地表，既来自于林冠层也抑制土壤层的水分蒸散，因此枯落物层在水源涵养功能中发挥了重要作用。遥感和高光谱技术为远距离识别面状区域的水源涵养能力提供了解决方案，特别在高原地区，遥感是获取地表信息的快速手段。以雅鲁藏布大峡谷为研究区，用ASD(便携式地物)光谱仪测定主要树种(高山松、林芝云杉和川滇高山栎)的叶片高光谱数据并构建植被指数，同时，通过样地采样获取枯落物样本并计算样本的持水拦蓄性能，然后建立植被指数与有效拦蓄量的多元回归模型。在此基础上，基于Sentinel-2影像反演大峡谷主要树种枯落物的水源涵养能力分布情况，最后结合验证点对反演模型进行精度评价。结果显示：（1）三类树种的叶片反射率趋势相似，川滇高山栎的反射率最高，高山松次之，林芝云杉最低；（2）枯落物的有效拦蓄量从大到小排序为：林芝云杉(48.36 t·ha-1)>川滇高山栎(39.24 t·ha-1)>高山松(32.32 t·ha-1)。林芝云杉枯落物的分解程度和蓄积量均最高，因此持水拦蓄能力最强；川滇高山栎的革质叶片不利于分解堆积，进而限制蓄水能力；高山松含有较多油脂，不易被水浸湿，导致持水能力较弱。（3）通过Person相关系数分析和多元线性回归模型得知，叶片蜡质参数和衰减程度越高，枯落物的水源涵养能力越弱；植被生长态势越好、色素和叶片水分含量越高，其水源涵养能力越强。（4）枯落物水源涵养能力反演模型的精度评价结果良好，高山松、林芝云杉和川滇高山栎的样本检验点拟合优度R2分别为0.943，0.815和0.812，均方根误差RMSE分别为1.597，2.270和1.953，表明模型可以用于大峡谷森林枯落物水源涵养能力的预测分布研究。