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国土资源遥感  2019, Vol. 31 Issue (3): 51-58    DOI: 10.6046/gtzyyg.2019.03.07
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基于光谱指数的高温目标识别方法
郑覃, 潘军(), 蒋立军, 邢立新, 季悦, 于一凡, 王鹏举, 仲伟敬
吉林大学地球探测科学与技术学院,长春 130026
A study of high temperature targets identification method based on spectral index
Qin ZHENG, Jun PAN(), Lijun JIANG, Lixin XING, Yue JI, Yifan YU, Pengju WANG, Weijing ZHONG
College of Geoexploration Science and Technology, Jilin University, Changchun 130026, China
全文: PDF(5349 KB)   HTML  
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摘要 

目前,高温目标遥感识别研究所采用的波段或光谱指数大多局限于定性分析,缺乏定量评价指标与筛选方法。为建立具有普适性的波段筛选原则及评判指标筛选方法,实现高温目标的有效识别,根据方差分析思想,构建可分性度量指标对高温目标与各类常温地物分别进行特征波段筛选,确定高温目标识别的若干有效波段,结合地物波谱特性构建并筛选高温目标最优识别指数。研究表明,经定量筛选综合确定的最优光谱指数能有效将高温目标与绝大多数常温地物区分开; 在此基础上,再利用区分高温目标与易与其混淆的彩钢地物的最优识别指数进行二次识别,可进一步提高识别精度,高温目标2次识别精度分别为95.4%和97.6%。

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郑覃
潘军
蒋立军
邢立新
季悦
于一凡
王鹏举
仲伟敬
关键词 高温目标方差分析可分性度量特征波段光谱指数    
Abstract

At present, most of the bands or spectral indices used in the high temperature target remote sensing recognition researches only involve qualitative analysis, with the lack of quantitative evaluation indicators and screening methods. In order to establish a universal band screening principle and screening method for judging indicators so as to achieve effective identification of high temperature targets, the authors, according to the idea of variance analysis, constructed a separability metric to screen characteristic bands between high temperature targets and various types of normal temperature objects respectively, determined some effective bands for high temperature targets identification, constructed identification indices with the spectral characteristics of the ground objects, and screened the optimal one. The result shows that the optimal spectral index determined by quantitative screening can effectively distinguish high temperature targets from most normal temperature objects. On such a basis, by using the other optimal identification index between high temperature targets and their confusing color steel objects to identify once again, the recognition accuracy could be improved further, and recognition accuracy of high temperature targets reached 95.4% and 97.6% , respectively.

Key wordshigh temperature target    variance analysis    separability metric    characteristic band    spectral index
收稿日期: 2018-07-04      出版日期: 2019-08-30
:  TP753  
基金资助:高等学校博士学科点专项科研基金新教师类资助课题资助(20110061120067)
通讯作者: 潘军
作者简介: 郑 覃(1994-),女,硕士研究生,研究方向为遥感数据处理及遥感制图及其技术应用研究。Email: 760416708@qq.com.。
引用本文:   
郑覃, 潘军, 蒋立军, 邢立新, 季悦, 于一凡, 王鹏举, 仲伟敬. 基于光谱指数的高温目标识别方法[J]. 国土资源遥感, 2019, 31(3): 51-58.
Qin ZHENG, Jun PAN, Lijun JIANG, Lixin XING, Yue JI, Yifan YU, Pengju WANG, Weijing ZHONG. A study of high temperature targets identification method based on spectral index. Remote Sensing for Land & Resources, 2019, 31(3): 51-58.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2019.03.07      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2019/V31/I3/51
Fig.1  不同温度下黑体发射辐射通量密度
T/K M/(W·cm-2·μm-1) T/K M/(W·cm-2·μm-1)
300 2.40×10-7 700 6.28×10-2
400 5.64×10-5 800 2.02×10-1
500 1.49×10-3 900 5.03×10-1
600 1.32×10-2 1 000 1.04
Tab.1  不同温度下短波红外发射辐射通量密度(λ=2.201 μm)
地物类别 反射辐射通
量密度均值/
(W·cm-2·μm-1)
地物类别 反射辐射通
量密度均值/
(W·cm-2·μm-1)
水体 1.84×10-4 林地(阳坡) 5.04×10-4
裸地 1.65×10-3 林地(阴坡) 3.20×10-4
居民地 1.47×10-3 高温目标 5.75×10-3
火烧迹地 8.84×10-4
Tab.2  不同地物短波红外反射辐射通量密度(λ=2.201μm)
Fig.2  典型常温地物光谱曲线
Fig.3  同一温度下不同面积百分比高温目标光谱曲线
Fig.4  不同形式高温目标与典型常温地物光谱曲线
Fig.5  可分性度量原理
Fig.6  研究区OLI B7(R),B5(G),B3(B)合成遥感影像
Fig.7  高温目标与各类常温地物两两区分特征波段筛选
Fig.8  两两有效波段二维散点图
Fig.9  高温目标与各类常温地物两两区分光谱指数可分性度量
区分类别 最优光谱指数
火点—水体 (B7-B5-B4)/(B7+B5+B4)
火点—裸地 (B7-B4)/(B7+B4)
火点—居民地 (B7-B4)/(B7+B4)
火点—火烧迹地 (B7-B5-B4)/(B7+B5+B4)
火点—林地(阳坡) (B7-B5)/(B7+B5)
火点—林地(阴坡) (B7-B5)/(B7+B5)
火点—彩钢地物 B7-2B5+B4
火点—所有常温地物 (B7-B5-B4)/(B7+B5+B4)
Tab.3  高温目标与各常温地物两两区分最优光谱指数
Fig.10  各类地物(B7-B5-B4)/(B7+B5+B4)指数值分布直方图
Fig.11  高温目标识别结果
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