微波遥感能穿透云层，甚至可穿透一定程度的雨区，可以弥补热红外遥感的不足。发展基于被动微波遥感的地表温度反演算法可以全天候地为相关领域提供数据服务。根据前人研究，该文从方法论的角度将已有的反演方法分为统计模型法、物理模型法和神经网络算法3类，分析了每种方法的优缺点，并探讨了未来微波遥感反演地表温度的发展方向，以期为进一步研究提供参考。
研究单幅图像与2D地理空间数据的融合方法，可推动其在GIS中的深入应用。在阐述单幅图像空间化概念的基础上，提出了一种将单幅图像中的地平面映射至2D地图的空间化方法。首先，采集大量的单幅图像并基于决策树进行训练，分为地面和非地面两类，建立分类器；然后，基于近似水平的约束，选择摄像机中心坐标及方位角，实现图像中地面区域的坐标到地理空间坐标的转换。以大学校园拍摄的大量单幅图像为例，对该方法进行了验证，并分析了地平面空间化的精度和敏感性。结果表明，该方法对于主光轴近似水平或灭线位置估计较准确的图像的空间化效果较好，可为单幅图像在GIS中深入应用提供借鉴。
准确提取河道变化信息可以为堤坝等防洪减灾设施建设提供数据支持。该文采用主成分分析与小波变换相结合的方法，对黄河下游花园口段的ETM遥感影像进行融合增强处理，而后利用面向对象的方法提取河道信息。对冬季、春季、夏季与秋季4期遥感影像分别进行处理，并结合GIS空间分析功能，选取河道水面面积、平均河面宽、心洲面积及心洲数量4个指标对区域内河道进行季节性变化分析。研究结果表明，利用遥感方法结合GIS空间分析功能可以直观准确地监测黄河下游河道的空间格局变化。
针对资源三号卫星（ZY-3）多光谱图像数据展开图像辐射特征和质量评价研究，通过与SPOT5 HRG（high resolution geometric）多光谱数据对比分析，利用值域、均值和标准差等影像灰度统计信息分析ZY-3与SPOT5图像质量在不同地理区域的差异；通过计算相关系数分析波段之间的相关性，选取不同区域内的典型地物直方图进行对比，以反映多光谱影像的辐射特征；通过计算均质性、对比度、信息熵和角二阶矩评价ZY-3和SPOT5影像的纹理特征，并从影像地理要素视觉特征方面比较2种卫星图像的质量，作为用户选取和使用ZY-3图像的参考。实验结果表明：ZY-3多光谱图像的质量较好，在波段相关性方面，ZY-3在除植被外的水体和建筑物等要素信息提取能力上优于SPOT5；在纹理特征方面，ZY-3也比SPOT5有更好的显示效果，可用做中、小比例尺国土资源等领域应用的基础图像。
目前主要采用热红外遥感数据识别高温目标，研究发现短波红外数据也具有较好的高温目标识别能力。在高温目标混合像元中，高温地物的温度和面积是待求解的未知数，也是决定混合像元波谱特性的重要参数。首先基于能量守恒原理建立了地表高温目标混合像元的辐射能量方程，然后进行方程参数的敏感性分析。研究结果表明，高温目标面积百分比和常温地物反射率对高温地物的温度和面积反演最为敏感。以山西保德和陕西府谷研究区ETM+第7波段的数据为例进行了高温目标识别研究，所识别的火点像元辐射通量密度为背景的1.36~4.76倍。经野外验证，用马氏距离法识别高温目标的精度达到88%，表明短波红外波段的遥感数据可用于高温目标的识别。
寻找最佳拼接缝是遥感图像镶嵌中的重要环节。目前寻找最佳拼接缝的算法大多只考虑到对应像素灰度的差异最小，却忽略了保留目标的完整性。为此，提出一种基于局部区域梯度最小点的最佳拼接缝寻找算法。该算法用梯度表示图像中灰度变化的快慢，梯度值小说明灰度变化较为平缓，据此在图像重叠区域中逐行选取最小梯度值点的连接线作为最佳拼接缝。同时，针对强制改正法易在列方向上产生横向带状效应的问题，提出一种改进的“差值拼接缝消除算法”。实验结果表明，用该文算法确定的最佳拼接缝有效地避开了梯度变化较大的区域，既有效地绕开目标的边缘，又保留了目标的完整性；改进的差值拼接缝消除算法还有效地避免了灰度差较大情况下的横纹现象，使镶崁图像的色调过渡更为平滑，视觉效果得到改善；且算法的运行速度更快，具有一定的可行性和有效性。
为了利用油品光谱特性的差异鉴别食用油和地沟油，以2种地沟油和4种食用油混合组成的22个样品为对象，研究了高光谱DN值和聚类分析法相结合鉴别食用油和地沟油的可行性。首先利用样品在350~2 500 nm范围内的光谱特征，选择高光谱DN值进行聚类分析；然后对DN值进行预处理，利用相关性距离法、欧氏距离法、标准化欧氏距离法及明可夫斯基距离法计算数据矩阵中对象之间的距离，用最短距离法、最长距离法、未加权平均距离法等8种距离公式计算系统聚类树；最后对各种方法生成的聚类树进行对比。研究结果表明，采用相关性最短距离法及内平方和距离法用于聚类分析，可准确地将油品分为22类，能够精确区分样本中的各类油品。
为研究应用紫外-可见光-近红外-热红外遥感数据识别海上溢油的方法，利用机载多光谱溢油监测设备获取了舟山海域多光谱遥感数据，并利用野外地物光谱仪获取了水体和油膜的反射光谱。通过提取并分析机载多光谱遥感图像上多目标的影像特征和光谱响应特征，利用决策树分类法对海上油膜相对厚度的分布进行分类和制图。研究表明，基于机载多光谱遥感数据的溢油信息提取方法总体分类精度达93.7%，能够准确区分薄油膜和厚油膜，可有效提取海洋溢油污染信息，完全能够满足海洋溢油污染遥感监测需求。
针对车载激光雷达（light detection and ranging，LiDAR）点云数据的不完整性问题，提出一种车载LiDAR点云数据分割以及基于分割后点云数据的半自动化建模方法。首先对点云数据进行标准格式转换及稀化；然后以不同地物的属性和几何特征为分割条件，分别建立道路、建筑物、树和路灯等附属设施的三维模型，并利用车载以及航空图像的纹理信息辅助建筑物的立面和顶面三维建模；最后以真实街景为实验区，基于拓普康IP-S2车载LiDAR点云数据，完成该街景的分割与建模。实验结果表明，该文提出的点云数据分割与街景地物重建方法比较简单，可实现道路和建筑物的半自动化分割；利用成熟的建模软件和方法，实现了建模的完整性和较强的可靠性。
合成孔径雷达（synthetic aperture Radar，SAR）影像的精确配准是使用SAR影像准确分析矿区变形的前提。虽然目前已有的影像配准算法很多，但是直接应用于SAR影像配准的效果还不够理想。为此，提出了一种集成互补不变特征的配准方法。该方法首先利用Canny边缘检测算法对影像进行区域分割，利用获得的分割区域进行粗匹配，然后应用改进Canny边缘特征的SIFT算法进行精匹配，最终获得精确配准的SAR影像。该方法能够降低由单纯使用SIFT特征进行匹配所产生的巨大计算量。通过实验分析可知，该方法能够准确配准矿区SAR影像，为矿区变形分析和综合治理提供高质量的影像数据。
选择青海湖流域内一个代表性区域为试验区，以TM数据和地形数据为主要数据源，在GeoEye-1高分辨率影像和土壤图的辅助下，采用最大似然监督分类方法，探讨了遥感技术在青海湖流域土壤分类中的可行性。使用主成分分析、缨帽变换、波段组合等图像处理技术，从TM图像中提取了多种图像特征，并结合高程、坡度及坡向等地形参数，共同生成分类特征数据集进行遥感分类。研究表明，基于遥感图像和地形数据提取的分类特征，有效地区分出试验区内9个土壤亚类和1个非土壤单元，总体分类精度达到了91.76%。
为了有效地提取大范围地形复杂区域的土地利用/土地覆盖遥感信息，以位居青藏高原与黄土高原过渡地带的青海东部地区为研究区，研究基于蚁群智能优化算法（ant colony intelligent optimization algorithm，ACIOA）的土地利用/土地覆盖遥感智能分类。首先选用TM图像、DEM、坡度和坡向数据作为分类的特征波段；然后利用归一化植被指数NDVI对实验区数据进行植被分区；最后利用ACIOA算法进行分类规则挖掘，并依据分类规则进行土地利用/覆盖信息的提取。研究表明，基于植被分区的多特征蚁群智能分类的总体精度为88.85%，Kappa=0.86，优于传统的遥感图像分类方法，为大范围地形复杂区域的土地利用/土地覆盖遥感信息提取提供了有效的方法。
对于反演植被叶绿素含量而言，基于Hyperion等高光谱传感器数据、利用经验方法建模是一种快速准确的方法。利用多种植被的实测数据以及Hyperion模拟数据，分析植被反射率及其变化形式与叶绿素含量的相关性，并进一步针对红边参数、植被指数等分析植被反射率与叶绿素含量的关系，选取最准确的经验建模方法。经过对比，改进的简单比值指数（modified simple ratio，MSR）与叶绿素含量相关性最高，其回归模型能比较准确地反演出叶绿素含量。通过Hyperion图像、利用MSR指数与实测叶绿素含量得到回归模型，建立区域叶绿素含量分布图；并对张掖地区植被叶绿素含量进行了反演，反演结果具有较高精度，相对误差低于5%。
为了更好地研究内蒙古额济纳盆地的土壤水分时空分布及动态变化，基于MODIS数据，利用热惯量模型，计算了表观热惯量，并与实测数据进行回归分析建模，反演了内蒙古额济纳盆地的土壤水分。结果表明，利用MODIS数据产品，反演参量获取简单，可降低反演土壤含水量的复杂性，有利于大、中尺度的实际应用；砂土对应的表观热惯量均值较大，粘土次之，壤土最小；相比粘土，壤土和砂土的表观热惯量值比较大且分散；绿洲区表观热惯量值比戈壁和沙漠区大；热惯量模型在20 cm左右深度土壤水分反演效果最好，可有效反演干旱区土壤水分。
以浙江省为研究区，利用收集到的Landsat TM图像、DMSP/OLS夜间灯光数据及其他辅助数据，开展区域城镇扩张监测方法的研究，并在此基础上分析了浙江省1995—2010年间城镇扩张的时空特征。结果表明：基于分类回归树算法，综合利用TM数据和DMSP/OLS夜间灯光数据，可精确稳定地提取城镇信息；1995—2010年间，浙江省城镇用地持续增加，除洞头县、庆元县、文成县、云和县、兰溪市、龙泉市和绍兴市等7个县市扩张加速度有所减缓外，全省其余市、县均处于加速扩张阶段；浙江省城镇扩张地域差异明显，表现为沿海地区的城市化水平整体高于内陆地区，地势平坦地区高于地形复杂地区，从而形成了杭州、绍兴、温州3大沿海城市群和以金华为中心的内陆地区中小城市带。
为评价“白屋顶计划”对缓解城市热岛效应的有效性，以上海市城区为例进行了研究。首先，对研究区域TM图像进行大气校正获取地表反照率；然后，用Hottel模型模拟了晴天逐时太阳辐照度，并对城市屋顶在不同反射率下吸收太阳辐射过程进行了模拟；最后，经过回归建模估算出“白屋顶计划”在夏季午间高温时段能使热岛温度降低1.32℃，并估算出夏季白屋顶室内空调节能效率可达12.60%。
机载双天线InSAR（interferometric synthetic aperture Radar）是获取高精度数字高程模型（digital elevation model，DEM）的新技术。为了获取大面积高精度的DEM，在已有的应用机载InSAR数据生成DEM流程的基础上，引入精确干涉参数定标和区域网平差处理技术，提出了利用国产机载双天线InSAR数据生成丘陵地区大面积、高精度DEM的技术流程，主要包括干涉定标、干涉处理、区域网平差、相高转换、地理编码和影像镶嵌；基于VC++开发了InSAR地形制图处理系统。以四川江油试验区4个条带、76景高分辨率机载InSAR数据为基础进行试验研究，生成了覆盖超过500 km2的高精度DEM。利用野外布设的角反射器检查点进行精度检验的结果是点位中误差为±1.188 m，高程中误差为±0.508 m。该结果表明：应用上述技术流程生成的DEM能满足丘陵地区1：1万比例尺一级高程中误差的精度要求；机载InSAR可作为复杂地区大面积地形测图制取的一种技术手段。
过量开采地下水是诱发地面沉降的主要原因。以山东省德州地区季节性地面沉降-回弹为例，研究了利用相干目标（coherent target，CT）时序分析技术的地表形变InSAR监测技术。通过对该地区ENVISAT卫星ASAR数据的时序分析，获取了2004年1月—2010年10月近7 a间地面沉降场的时空演变过程。针对德州市地面变形表现出的季节性特征，综合地下水开采、水准监测和降水量等资料的分析结果表明：该地区地面沉降主要受地下水季节性开采以及年降水量变化的控制，形成了每年3—8月快速下降，9月—翌年2月逐步回弹的变化特征，因此认为该区地面沉降与地下水位变化密切相关。
对月球水冰的研究关系到月球形成与演化的深入研究，关系到月球资源的利用以及人类能否借月球为踏板迈向宇宙更深处等问题的探索。在回顾了月球水冰探测进展、总结国内外研究现状基础上，依据极化合成孔径雷达的原理、特点以及水冰反射特性，采用小型化多模式双频率双极化合成孔径雷达（miniature radio frequency，Mini-RF）观测数据对月球北极部分撞击坑进行分析，讨论月球上是否存在水冰的问题。通过对Mini-RF的圆极化率数据分析认为，月球北极的部分撞击坑可能存在水冰，但对水冰储量及其存在形式等方面的问题还需要开展进一步的定量研究。
崩滑灾害是我国主要的地质灾害类型之一。不同的崩滑灾害个体各有其成灾特点，应急救援时也各有侧重点。利用灾后航空正射影像图及崩滑前后的数字高程模型，采用数字滑坡技术，定量解译并提取了2009年“6·5”重庆武隆鸡尾山崩滑的规模、地形变化特征、运动方向、灾害特征及影响范围等信息，确定鸡尾山崩滑为崩滑—铲刮—碎屑流—堰塞湖复合型特大灾害。根据被掩埋矿井的灾情特点，利用收集到的共和铁矿矿井分布图和针对性的遥感解译，从理论上探讨了对被掩埋井下矿工的最佳施救工程位置，可为今后利用遥感技术进行崩滑灾害特征及应急救援工程布置研究提供参考。
江苏省苏北岸外辐射沙脊群是由潮流沙脊组成的大型砂质堆积体，其海区水动力环境及地质地貌复杂多变，难以开展实地调查。根据遥感图像反映的色调、纹理信息，结合实测地形数据以及历史海图、历史地貌图等，进行了辐射沙脊群地貌遥感制图，并对辐射沙脊群地貌进行了空间特征分析。利用遥感图像绘制辐射沙脊群地貌图，对研究辐射沙脊群的地貌结构及辐射沙脊群空间资源开发利用，都能提供切实可靠的科学依据。
新疆库斯拉甫地处青藏大陆北缘西昆仑复合造山带与塔里木大陆南缘的碰撞结合带，具备良好的成矿地质条件；但自然环境恶劣，可进入条件差，有不少重要地质现象和找矿信息若采用常规地质调查方法难以获取。许多应用实践已经证明，日趋成熟的遥感技术能够很好地弥补这方面的不足。以库斯拉甫地区为研究区，以ETM+图像为数据源，在ENVI软件环境下，综合运用比值运算、掩模处理、主成分分析和密度分割等方法对遥感数据进行处理，提取出研究区近矿围岩蚀变信息；并通过与研究区已有矿点信息和化探异常信息进行叠置分析，对提取的遥感蚀变信息进行验证。结果表明，利用上述方法提取羟基蚀变信息是可行的，可为研究区今后开展大范围地质找矿提供依据。
为进一步推进HJ-1B 星IRS4热红外数据在大亚湾核电站温排水动态监测中的应用，基于常用的海表温度反演算法，利用数值微分手段，从理论上对影响温度反演误差的大气总水汽含量、卫星观测角度以及地物比辐射率等参数进行敏感性分析；以单窗算法为温度反演模型的基础，利用2011年12月18日和22日大亚湾核电站地区的HJ-1B 星IRS4数据以及与卫星过境时段对应的CE312实测红外辐射温度和气象观测数据，通过最小二乘线性回归方法，对反演模型参数进行修正，得出单窗算法修正值a=1 163.4，b=-4.013 4。最后，基于反演模型，利用2010和2011年HJ-1B 星IRS4单通道数据开展了大亚湾核电站温排水研究。
基于风云三号（FY-3）气象卫星上的可见光红外扫描辐射计（visible and infrared radiometer，VIRR）和微波湿度计（microwave humidity sounder，MWHS）数据，通过IDL语言开发设计了“FY-3微波水汽三维显示软件”。该软件可根据白天或夜晚监测时次的不同，自动生成由VIRR的3个通道（B6，B2，B1）合成且叠加4个高度（地表、850 hPa，500 hPa和300 hPa）的微波水汽分布图（白天）或由VIRR热红外通道（B5）的云顶亮温图叠加微波水汽分布图（夜晚）。在热带气旋和梅雨监测预警中的应用表明：微波水汽三维可视化的结果综合了FY-3可见光红外数据在空间分辨率上和微波湿度数据在不同大气高度层垂直探测能力上各自的优势，其表达形式简洁、直观。该方法可以作为强天气监测预警的有效补充手段，具有一定的推广应用价值。
积雪深度是表征积雪特征的重要参数，也是气候变化区域响应敏感因素。利用1979—2010年逐日雪深被动微波遥感数据以及同期气象资料，对西藏雪深时空变化特征及其与气候因子的响应关系进行了分析。结果表明：32 a来，西藏雪深呈显著增加趋势，气候倾向率为0.26 cm/10 a；1999年以后，雪深则表现为下降趋势，气候倾向率为-0.35 cm/10 a。四季平均雪深中，春季雪深的变化对年平均贡献最大，二者相关系数高达0.88。高原雪深异常偏多年份主要在20世纪90年代，但并未发生气候突变。周期分析表明，西藏雪深存在准6~7 a振荡的显著周期。西藏雪深呈四周山地雪深大，中部腹地雪深小的空间格局，且受海拔影响有明显的陡坎效应，绝大部分地区雪深变化趋势倾向率在-0.08~0.08 cm/a，百分比达到74.6%；逐像元回归分析表明，雪深呈增加趋势的像元数占全区像元总数的76.9%，有减少趋势的仅占23.1%。西藏雪深与气温、降水、风速和日照时数存在明显的统计和空间相关性，整体表现为雪深与气温、风速、日照时数呈负相关，而与降水呈正相关。多元回归分析表明，春秋季雪深模拟值与实测值的相关系数均达0.6以上，通过了0.01的显著性检验；夏冬季雪深回归模型的复相关系数只有0.4~0.5，且未通过0.05显著性检验。
为了研究可可西里地区的湖泊变化及其与气候变化的响应关系，利用TM/ETM+图像提取乌兰乌拉湖水体面积，利用高度计数据获得湖泊水位，分析湖泊面积和水位的变化；并计算得到2003—2009年湖泊水量变化；然后利用SWAT模型（soil and water assessment tool），对乌兰乌拉湖1970—2012年的径流情况进行模拟，其中土壤分类、土地利用分类和气象数据作为输入数据，利用遥感数据计算湖泊径流量，进行模型率定和验证。结果表明：1970—1990年，乌兰乌拉湖湖泊面积持续缩小，1990年以后湖泊面积持续增大，1990—2010年湖泊面积共增长了129 km2，水位也持续上升；SWAT模型模拟值和真实值的决策系数R2=0.82，模型适用性强，长期模拟结果与遥感监测结果的趋势一致；乌兰乌拉湖流域多年平均年径流量为103.8 mm，高峰出现在7—9月。
基于景观生态学原理及遥感、地理信息系统技术，分析了1992—2009年江苏滨海湿地景观格局动态变化。结合“压力-状态-响应”模型、层次分析法及Delphi法，评价了湿地生态安全及其变化趋势。结果表明，1992—2009年间，研究区自然景观总面积显著减少，人工景观面积持续增加，大量湿地自然景观转为人工景观；景观破碎化程度逐渐加强，景观平均分维数呈递减趋势，受人类干扰程度不断加剧；Shannon多样性指数逐步增加，表明随着自然景观向人工景观转移，湿地景观类型丰富度在增加。湿地生态系统在3个时相均处于临界安全状态，病态和不安全等级的总比例逐年增加。
基于MODIS数据，采用基于像元尺度的趋势分析和稳定性分析方法，深入分析了河北坝上地区近13 a的植被变化特征。研究表明：空间分布上，坝上全区地表植被覆盖从西向东依次渐好，各分区域的季节变化特征具有明显的差异性；时间上，近13 a以来坝上大部分地区植被覆盖有改善的趋势，其中得到改善的区域占坝上总面积的51.35%，基本不变的区域占25.68%；同时，因坝上地区生态环境比较脆弱，植被生长易受自然和人为因素的干扰，植被覆盖在时间序列上的稳定性较差，坝上全区每年的NDVI最大值合成数据的变异系数Cv平均值达到14.85%，Cv<10%的区域仅占坝上总面积的15.3%。
作为空间信息基础设施，空间数据库的建设效率和质量决定了地学信息项目的成败。目前空间数据库建库大多与特定GIS平台相关，建库过程繁杂、效率低下。为了适应复杂多变的建库需求，通过分析空间数据库数据模型的结构化表达，研究并提出利用数据字典存储数据模型，自动化建库的技术方法。多个项目实践验证该方法能够显著降低建库复杂性，提高建库效率，具有一定的通用性。
为满足国土资源领域对我国自主研制的第一颗资源系列高分辨率业务卫星的管理与服务需求，以推广资源一号02C卫星（以下简称为02C星）数据的应用为宗旨，依托国土资源领域现有的基础软硬件环境，通过设计开发C/S结构的02C星数据管理子系统和B/S结构的02C星数据服务子系统，实现02C星海量数据的及时入库、高效分发与实时在线查询等功能。系统的研建为02C星数据在国土资源领域的推广使用提供了基础数据保障，并为后续即将建设的集数据接收、处理、解译与共享服务于一体的国产资源卫星应用系统奠定理论与实践基础。
