我国西北若干种冰、雪及水体反射光谱特性的研究

本文根据1980—1982年在我国西北地区野外实测资料的基础上,详细分析了若干种冰、雪及浑浊水体的反射光谱特性及其与测试目标物的某些参数关系,并根据光谱特性的分类结果提出其最佳遥感波段。     

基于特征匹配的影像可匹配性研究

对基于特征匹配的影像可匹配性评价方法进行了探讨。从分析影像所包含的信息量入手,提出了通过计算影像的信息熵和累加梯度值进行基于特征匹配的影像可匹配性评价方法。通过基于角点特征和Hausdorff距离的影像匹配实验,发现影像信息熵和累加梯度值与影像可匹配性（即正确匹配概率）之间存在很强的相关性,尽管由于地表景观的不同,表现出的具体规律略有差异,但都表现出匹配正确率随影像信息熵和累加梯度的增大而增大的趋势。因此,可通过对影像信息量的评价来进行基准图的自动选取和飞行路径的规划;在实时匹配导航过程中,可根据获取的每一实时影像所含信息量,来决定是否进行匹配,这样既可以保证匹配的正确性,避免误导,又可节省匹配时间。提出方法对基于灰度相关的影像可匹配性评价具有借鉴意义。     

雪粒径对积雪双向反射率的影响

雪粒径大小影响着积雪反照率的高低,从而影响着局地或全球能量收支平衡和气候变化,其影响程度取决于积雪本身的微物理特征和光学特性。在研究550nm、1030nm和1640nm波长处积雪光学特性的基础上,采用辐射传输方程模拟并分析了雪粒径对积雪双向反射率的影响。模拟结果表明近红外通道1030nm是反演雪粒径的敏感波长,积雪双向反射率在该波段随粒径和观测角度变化明显,多角度遥感信息可以更有效地体现积雪的微物理特征和光学特性,为利用多角度遥感数据反演雪粒径提供理论基础。     

STUDY ON SPECTRAL REFLECTION CHARACTERISTICS OF SNOW, ICE AND WATER OF NORTHWEST CHINA

The spectral reflection characteristics of snow, ice and turbid water within spectralrange 380-1200 nm have been analysed. The spectral reflectance of snow decreases withincreasing of snow density and its crystal size, and there is good correlation between densityand spectral reflectance. The spectral reflactance gradually decreases from 95% to 60%within visible range while snow is metamorphosed to glacier ice. The variation of spectralreflectance of turbid water is determined by the silt content of water; that is, when the siltcontent is more than 5400 mgl~(-1) and the wavelengtho f the maximum reflectance is stable(near 820 nm). Based on the test, M_j and C_v, values, the optimum remote sensing bands havebeen selected respectively, namely, 420-450, 840-910, 950-1110 nm for snow, 670-760nm for ice and 730-810 nm for turbid water.     

雪粒径高光谱遥感估算模型研究

雪粒径是影响全球/局地能量收支和表征积雪水热状态的重要参数,大面积监测和估算雪粒径的分布及大小对于全球/局地气候变化和水资源管理具有重要意义。目前遥感技术已成为大面积监测和估算雪粒径的重要手段。针对雪粒径的遥感监测与估算,该研究采用辐射传输模型模拟雪面可见光-近红外波段的光谱曲线,经过分析光谱曲线并结合一阶微分和累计差异值选取对雪粒径敏感的波段和积雪指数,建立单变量雪粒径高光谱遥感估算模型,并用地面实测数据进行验证,结果表明,单波长1 030 nm,1 260 nm和归一化差值积雪指数(460和1 030 nm)构建的估算模型预测精度较高,雪粒径估算值与实测值的相关斜率分别为1.37,0.61和0.62 ,R2分别为0.82,0.86和0.93,RMSE分别为55.65,50.83和35.91 μm,可用于雪粒径的估算研究。研究成果为雪粒径的高光谱遥感反演提供科学依据。     

基于光谱空间变换的遥感图像目标探测方法研究

针对遥感图像在频率域中的表征,提出了一种基于光谱空间变换的遥感图像目标探测方法。该方法首先利用傅里叶变换,将遥感图像从空域转变到频率域;然后利用频谱能量楔状采样和谐波叠置等手段,将不同频谱能量所表征的目标特征信息分解到不同的高、低频段中,由此获取对应目标特征在频率域中的探测标志;最后结合在频谱能量上具有方向和频带选择性的匹配Gabor滤波器,实现了居民楼地物目标的有效探测。试验结果表明,文章所提出的方法能够较好地探测遥感图像的目标信息,并且具有特定方向上目标检测的能力。     

基于实测数据的新疆富蕴季节性积雪光谱分析

使用FieldSpec 3(350～2 500 nm)光谱仪野外测得新疆富蕴地区季节性积雪光谱,与冰对比得出了该地区典型季节性积雪光谱特征,并分析了太阳高度角、 坡度、 雪深、 污染物浓度对积雪光谱的影响。研究结果表明：积雪反射率在可见光波段较高,随波长的增加逐渐减小;随着太阳高度角的增大积雪反射率逐渐降低,且在1 090和1 300 nm对太阳高度角的变化敏感;坡度的存在使积雪反射率大幅上升;在一定深度范围内,积雪反射率随雪深的增加而增大,在400～500和1 250～1 320 nm,反射率对雪深变化敏感;随着污染物的增加,积雪反射率在可见光波段明显下降,且波峰波谷趋于平缓。季节性积雪的光谱测量和分析工作对于积雪参数的监测和反演具有重要意义。     

结合光谱和尺度特征的高分辨率图像边缘检测算法

高分辨率遥感图像具有高度细节化的多尺度表达能力,在有效表达地物边缘信息的同时,目标内部几何细节常以噪声的形式出现.提出将光谱相异性和小波变换相结合的边缘特征检测算法,克服了小波变换导致的边缘变形,并能够有效抑制噪声.根据光谱角原理定义归一化光谱相异性模型,并与二进小波变换结合,同时利用梯度方向余弦值对各个波段的梯度幅值加权,最后根据向量场模型计算多光谱图像的梯度幅值和梯度方向,细化后获取由细到粗的多层次边缘特征.实验结果与小波变换和传统检测算子的检测结果相比,表明该算法利用光谱相异性信息增强边缘响应强度,保证了所有尺度下获取的边缘轮廓不失真,边缘点定位准确;加权处理突出了多波段梯度主方向信息,也有效抑制了高分辨率图像上目标内部精细几何细节形成的噪声.