“5.12”四川汶川 8级大地震发生后,中国国土资源航空物探遥感中心立即采用“赛斯纳”高空遥感飞机,携带高清晰彩色数码相机及先进的POS系统,迅速获取了重灾区的航摄图像数据。本文以震中附近的映秀镇地区为例,简要介绍了以该高质量航摄数据为基础,采用数字滑坡技术,快速进行震后重灾区灾情及次生地质灾害遥感调查的成果。
介绍了遥感技术在地震科学中的一些应用成果,包括地貌研究、地壳形变、热异常及震害评估等方面。此外,近年来,随着俄罗斯和法国等国家专门用于地震研究的电磁卫星成功发射,为开展地震研究提供了丰富的电离层电磁信息,这类非成像遥感数据对地震电磁科学研究和地震短临预报具有重要意义。遥感技术(成像与非成像)在地震行业的应用将提高我国地震监测预报水平。
不变矩是表达图像几何形状信息的参数,具有几何变换的稳定性,在图像识别领域已经得到广泛应用。本文将3种常用的不变矩,即胡氏矩、Zernike矩和小波矩,运用到高分辨率遥感图像分类中,并与只利用光谱信息的图像分类结果进行对比。结果表明,在高分辨率图像分类中加入不变矩图像可以显著提高分类精度,尤其是对那些具有相似光谱特征但同时具有不同形状和结构特征的地物分类更加有效。
根据航海雷达数据的时空特点,提出一种图像噪声检测与滤除方法。该方法首先根据噪声在各次扫描间的不相关性对其进行检测,然后只针对检测出的噪声数据进行滤除。通过与传统的中值滤波算法和均值算法进行比较,同时使用信噪比指标对处理结果进行分析,结果表明,本算法既保持了传统中值滤波方法简单、快速的优点,又很好地保持了图像的灰度信息,具有较好的降噪效果。
提出了一种基于权重与混合像元模型的遥感图像分类方法。该方法在现有光谱混合模型的基础上,根据实际应用需要确定地类权重,通过地类丰度与权重因子加权平均确定像元的隶属类型,从而实现遥感图像分类。以SPOT-5土地覆盖遥感分类为例,对权重与混合像元模型结合的图像分类方法进行了验证,结果表明,该方法提高了遥感图像分类精度,在一定条件下更具实际意义。
在不同自然景观区的遥感蚀变信息检测中,背景与干扰是2个复杂而又容易混淆的研究对象。本文结合光谱混合模型理论与随机变量概率分布相关理论,深入分析了遥感数据的光谱空间几何结构特征(重点剖析二维散点图),系统研究了背景与干扰的关系、复杂度以及干扰地物类型的划分等问题。这些问题的探讨为遥感蚀变信息检测的最佳方案设计和蚀变信息潜在性评价与准确提取提供了技术思路。
在分析支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类技术和机载激光雷达(LIDAR)数据、航空影像特征的基础上,提出了基于SVM的LIDAR数据和航空影像的面向对象建筑物提取方法。结果表明,该方法充分利用了多源影像的互补信息,能够得到更高的信息提取精度,准确而快速地更新地理空间数据库,是一种有效的面向对象建筑物提取方法。
对比研究了平行六面体、最近邻分类法、最大似然法、神经网络等经典分类算法以及近年来新发展的支持向量机分类算法在基于分割对象的高分辨率遥感图像分类中的性能,详细分析了不同内积核函数对于支持向量机分类的影响。对两个试验区进行试验的结果表明,支持向量机分类算法分类精度得到明显改善,同时分类结果受参数、样本选择等影响较小,稳定性好。
提出一种利用NOAA卫星可见光通道估算北方干旱陆地上空沙尘含量的方法。该方法考虑到在短时间内某一固定区域的地面反射率变化较小,因此可以利用沙尘暴发生和晴空2个不同时刻卫星测量到的这一像素区的辐射值来消除地面反射率的影响,估算陆地上空沙尘暴的光学厚度。在2002年4月6日左右沙尘暴发生期间,利用该方法计算的沙尘光学厚度与载沙量的结果和同步观测的TSP值与地面气象数据在趋势与分布上是一致的。
纹理分析是提高图像解译和分类精度的有效方法之一。基于梯田的纹理特征,利用图像傅立叶变换后在频率域上的性质,即图像上的线状纹理,在频谱图上反映为一组谱线,这组谱线都通过频谱中心,且方向与图像的线状纹理垂直。以分辨率为1 m的IKONOS陕北梯田遥感影像为例,在5像元×5像元大小的窗口上采用最大方向值比值作为梯田特征提取的主要指标,取得了比较满意的效果,梯田最终的分类精度达到81.3%。
CBERS-02B星搭载了高分辨率全色相机HR和多光谱传感器CCD,HR影像可以与CCD影像融合,优势互补形成新的影像,既保持HR的高空间分辨率又保持CCD的光谱分辨率,HR影像同样可以与其它传感器影像融合形成新的影像。本文使用6种不同的融合方法融合HR与多光谱CCD以及SPOT 5多光谱影像,并对融合结果进行了定性和定量评价,得到了HR与SPOT 5多光谱影像融合较好的方法,表明了HR与其它传感器影像融合的潜力,同时也对HR和SPOT 5多光谱融合影像及与CCD融合影像进行了初步的对比分析。
介绍了区域农用地变化遥感调查技术框架,重点从业务应用的角度分析了分类系统、变化信息提取与表达、小地物面积扣除和数据处理流程等关键技术,对存在的问题进行了进一步探讨。
介绍了应用InSAR技术监测矿区地表沉降以及地下开采活动的原理;利用重轨差分InSAR技术获得了峰峰矿区地表ENVISAT和JERS 1的雷达形变干涉相位图;分析了在矿区地表沉降过程中ENVISAT C波段和JERS 1 L波段形变干涉相位图的相干特性、相位特性以及干涉测量技术在矿区地表沉降监测中应用的可行性和局限性。实验结果表明,利用C波段和L波段雷达数据可以实施对矿区地表沉降的监测,但是C波段雷达受到空间干涉基线的限制更加严格,如果要实现对矿区地表沉降的监测,需要充分利用每个卫星回访时期的雷达数据,建立长时序的星载雷达形变干涉相位图序列,才能较好地实现矿区地表沉降监测。
采用数理统计与空间统计相结合的方法,利用Landsat ETM+数据对北京、上海、沈阳和武汉等4个大城市的夏季城市热岛相对强度与城市下垫面的空间分布关系进行对比研究。用混合像元线性光谱分解方法提取的城市植被覆盖度与不透水面表征城市下垫面;用城市地表亮温与水体亮温差值表征城市热岛相对强度。结果显示,4个城市的植被覆盖、不透水面与热岛强度的分布呈较强的空间正自相关,并且存在较为一致的自相关范围,该范围相当于城市街道与建筑组合特征尺度;自相关引起的结构性是导致3者空间分布异质性的主要因素。植被覆盖对城市热岛的缓解效果与不透水面对城市热岛的增强作用均呈分段线性特征,但区域差异较为明显;交叉相关系数曲线则显示出相关性的空间异质性与多尺度现象,同时存在一个约550 m的空间作用特征尺度。该研究结果有助于在城市规划实践中合理配置建筑与植被的间隔和比例,以缓解城市热岛效应。
提出了一种从TM图像上获取芦苇冠层叶面积指数的方法:首先对芦苇的生长背景进行分类;然后,对不同的背景光谱利用冠层反射率(FCR)模型计算得到查找表;最后,利用实测数据和查找表中的数据作为参数进行BP神经网络模型训练,从而得到芦苇冠层LAI 。结果表明,人工神经网络方法有很强的非线性拟合能力,能够消除背景对反演结果的影响,有效提高LAI 反演的精度。
以北京昌平地区为研究区域,获取了2007年该试验区C波段ENVISAT|ASAR数据和L波段ALOS|PALSAR数据,并提取了地物的后向散射系数。首先,利用MIMICS模型对该地区的春玉米、夏玉米和果木的后向散射特性进行模拟和分析;然后,将模拟结果同雷达实际观测数据进行对比;最后,利用不同作物之间的后向散射系数数值大小关系,建立分类二叉树,很好地区分了春玉米和夏玉米,总分类精度达86.66%。研究结果表明:双频多极化雷达数据能够提供有利于作物类型识别的多方面信息,对农作物遥感具有较大的优势和潜力。
利用1975年MSS、1990年TM和2000年ETM+3期遥感数据提取黄河流域土地荒漠化动态变化信息。调查结果表明,黄河流域土地荒漠化具有明显的地域性,主要分布在流域西北部。荒漠化土地面积变化总体呈增加趋势,从1975年~2000年增加了10 653.22 km2,平均每年增加426.12 km2。黄河流域地质背景和气候条件决定了荒漠化的总体分布和变化趋势,不合理的人类活动加速了荒漠化进程。
以2000年~2006年塔里木河下游MODIS、ETM及ASTER数据为信息源,从不同时间和空间分辨率角度分析塔里木河下游喀尔达依断面输水后NDVI时空变化规律,并在此基础上建立了研究区不同离河距离、不同时间MODIS、ETM及ASTER数据NDVI的预测模型;根据模型预测的NDVI值,使用像元二分法反演植被覆盖度,并根据当年实地调查数据对反演植被盖度进行精度验证,其平均精度达82.88%以上。以上研究结果为监测和预测塔里木河下游植被恢复提供方法借鉴和恢复趋势预测参考。
基于研究区1986年LandSat TM和2003年LandSat ETM+遥感影像资料,综合运用遥感与GIS技术手段,结合FRAGSTATS景观格局分析软件,就近17 a来黑河下游额济纳流域土地利用与景观格局变化进行了分析,并探讨了引起变化的驱动因素。结果表明:研究区草地、林地、水域及耕地面积减少,居民工矿建设用地和未利用土地面积显著增加;景观破碎化程度降低,多样性及异质性程度减小,稳定性降低;气候的暖干化趋势、黑河下泄水量的持续减少以及人类不合理的经济活动是黑河下游土地利用和景观格局变化的主要原因。
利用多源遥感数据假彩色合成、融合及纹理分析等增强处理方法提取研究区构造信息,进而对研究区进行综合解译|通过分析水系、色调、纹理、地貌及岩性等特征,判断出杭锦旗地区存在一小一大、内外相套的2个环形构造,发育的北西向、北东向2组共轭断层和一组北北西向断层,与环形构造相互构架,构成研究区特殊的构造体系。经分析预测,这些构造是受周边南北向构造应力共同挤压而形成。
以四川省达州市城区土地定级为例,论述了栅格数据空间分析方法在城镇土地定级中的运用,如定级单元的划分、定级过程中各种距离的求取、定级单元各要素作用分及总作用分的计算以及各定级要素作用分等值线的绘制。结果表明,基于栅格数据的空间分析方法在城镇土地定级中有十分重要的作用,有广泛的应用前景。
以江苏省徐州市为研究区,以城市土地利用遥感分类为目标,采用CBERS多光谱数据的近红外波段、全球环境监测植被指数(GEMI)、归一化植被指数(NDVI)及主成分分析得出的第一和第二主成分作为分类的特征数据,基于先验知识和统计分析构建层次分类决策树,进而发展和改进了决策树交互式构建算法,实现了城市土地利用遥感分类。通过与最大似然分类器(MLC)和支持向量机分类器(SVM)分类结果的比较分析,表明基于多种特征的决策树分类器能够有效应用于CBERS遥感数据分类,在研究区具有良好的推广性。
利用6S模型对1990年、1995年、2000年及2005年的TM影像进行大气较正,获取4期NDVI和土地利用信息,选择3种土地利用指标与NDVI变化进行相关性分析。结果表明:广州市NDVI平均值具有在1990年~2000年间下降,2000年后略为上升的趋势,NDVI的空间变化趋势与城市发展格局相一致;土地利用程度较高,变化率较大,城市用地扩展强度近期明显增强;将土地利用指标与NDVI进行耦合分析,得到土地利用程度综合指数和NDVI变化的定量关系模型,修正判定系数达0.88以上,较好地反映了两者的关系,且土地利用程度变化率对NDVI的影响程度大于城市用地扩展程度对NDVI变化的影响程度。
针对目前农用地定级成果数据共享开放、更新维护及实时互动等方面存在的问题,利用NET技术和ArcIMS平台,设计并实现了湖北省农用地定级信息发布系统,详细介绍了系统开发环境、体系结构、数据库设计以及主要功能模块。