在分析遥感数据源的基础上,将水产养殖区域的识别方法归纳为目视解译、比值指数分析、对应分析、空间结构分析和面向对象提取等5大类,并综述了各种方法的优缺点和应用情况;最后对其研究方向和发展趋势进行了展望,指出应用高光谱遥感数据,利用人工智能、非线性理论以及专家系统的信息提取方法是其发展方向。

吸收系数是水体的固有光学参数,是进行水体光学遥感研究的基础。讨论了一种基于人工神经网络(artificial neural networks,ANN)、利用遥感反射比数据反演水体吸收系数的方法。该方法用实测的水体遥感反射比(R_rs)数据集建立BP神经网络,用以反演水体在波长440 nm处的吸收系数(α(440))。实测遥感反射比数据集的80%数据用于训练样本,20%数据用于预测样本。研究结果表明: 正确选择神经网络的传递函数、训练函数和隐含层节点个数是至关重要的; 用最优的传递函数、训练函数和隐含层节点个数得到的预测结果与实际测量结果的相关系数高达0.978,证明了该方法的可行性。

针对在热红外遥感图像上识别背景复杂的地面目标较为困难这一问题,提出了基于形态学重构运算的地面目标识别算法。该算法首先对形态学重构运算的背景抑制原理及其算法的适应性进行了分析,并将该算法应用于对原始图像的背景抑制与处理; 然后,对处理后的图像进行分割,获得感兴趣的目标区域; 最后,通过对感兴趣区域特征的提取与匹配识别目标。实验结果表明,该方法能从复杂自然场景中有效地识别出目标。

弯曲月溪是月球火山作用的产物,其形貌特征可以反映月海玄武岩的喷发历史和演化结果。基于最新高分辨率遥感月表图像和高精度DEM数据,分析月球Aristarchus地区弯曲月溪的形貌特征; 结合Clementine UV/VIS多光谱图像的波段比值合成图像,分析月溪的物质成分。研究结果支持弯曲月溪的玄武岩熔岩流热侵蚀成因,表明研究区内的弯曲月溪具有相同的物源特征,月表坡度是控制月溪的主要因素。

航空摄影测量的直接地理定位(direct georeferencing,DG)必须首先进行惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)和传感器间的视准轴偏差(boresight misalignment)检校。提出了一种简便的定位定向系统(position and orientation system,POS)辅助光束法平差检校模型,推导了其基础误差方程,并通过2个试验区验证该方法检校结果与商用软件CALQC的检校结果基本一致。通过直接地理定位互差和上下视差比较,证明用本文方法进行的视准轴偏差检校是正确有效的,检校后的外方位元素可直接用于1:10 000比例尺的高山地区地形图测图。

为了获取高精度的DEM数据,采用了一种基于图像分割技术的方法对机载LiDAR数据进行滤波处理。该方法针对原始激光点云数据,首先运用边缘检测技术进行点云分割,准确提取建筑物的边缘信息,确定地面种子点; 然后按照一定的准则进行区域生长,最终得到裸露地面点集。针对几组不同地貌特征的城区实测数据进行滤波实验,通过定性和定量分析,验证了该算法不但计算速度快、精度高,而且还具有较强的稳健性。

针对先进合成孔径雷达(ASAR)图像中部分船只与其尾迹偏移不大、基本可被认为在一条直线上的特点,利用船只的强反射,提出了一种基于改进的归一化灰度Hough变换的船只尾迹检测方法,修正了变换域中的峰值检测,同时增加了确定尾迹起点和终点的约束条件。实验结果表明,该方法能够比较准确地检测到船只尾迹。

鄱阳湖是中国最大的淡水湖,也是国际重要湿地,对其生物量进行长期、定量研究有助于加深对区域乃至全球碳平衡的认识和理解。探讨了利用全极化Radarsat-2 C波段数据反演鄱阳湖湿地生物量的方法,改进了基于辐射传输理论的植被冠层散射模型,模拟了C波段湿地植被的后向散射特性; 应用极化分解技术,增加了神经网络训练数据,并用后向反馈神经网络(BP)算法,反演了鄱阳湖湿地植被生物量。与野外实测生物量比较的结果表明: 将改进的植被冠层散射模型和全极化分解得到的后向散射系数引入BP神经网络算法,能够有效降低生物量反演误差; 全极化SAR数据在生物量反演中具有广阔的应用前景。

针对传统小波变换融合方法易导致空间纹理信息丢失的缺陷,结合局部方差和局部差异加权算法的优点,提出了一种基于局部算法改进的小波变换融合方法。采用该方法对IKONOS多光谱与全色波段图像进行融合实验,分别从基于视觉效果、数理统计以及面向对象分类精度3个方面分析评价该方法的融合效果。结果表明: 改进的融合方法综合了小波变换和局部算法的优点,显著地改善了图像的融合效果,是一种高效的图像融合方法。应用该方法融合后图像的方差由原来的98.28提高到164.32,信息熵由5.30增加到7.85,平均梯度从1.972提高到8.807,图像分类精度提高了10.24%。

在多雨多雾地区,GeoEye-1卫星获取遥感图像时常受到雾霾的影响。由于雾霾对电磁波有吸收、折射、反射和散射作用,导致遥感图像清晰度降低。因此,尽可能地消除雾霾对图像的影响,才能有效地提高遥感图像的质量。利用ENVI软件作为图像处理平台,分别选取了国内外常用的"同态滤波"、"小波变换"和本文提出的"波段计算组合"3种去雾霾方法对GeoEye-1图像进行去雾霾处理效果的研究对比。结果表明,利用"波段计算组合"方法去除GeoEye-1图像中的雾霾有很好的效果。

先利用TM其他波段信息,将TM6波段的像元空间分辨率由120 m提高至30 m,对各子像元进行地类划分; 再结合不同地表类型的热惯量特性,确定出每个子像元占原像元的权重和该子像元的辐射亮度; 然后用单窗算法反演其温度,得到研究区地表温度的空间分布。对比三次卷积插值重采样反演地表温度的方法,该方法能更好地反演地表温度的空间分布特征。

通过实验提出了面向对象的投影互分割城市道路变化检测方法。选用不同时相的QuickBird图像,根据地物影像的光谱、形状及纹理等特征进行多尺度分割和层次分类,提取城市道路目标; 建立检测层,将不同时相的图像分类结果投影到检测层的相应对象层上,并进行互分割,通过判断某一位置地物类别的一致性,实现道路变化检测的目的。实验表明,面向对象的投影互分割道路变化检测能得到较好的检测效果。

针对使用TM图像 反射波段信息难以将红树林与陆地植被、尤其是与水体—植被混合像元有效区分的问题,结合不同潮位的TM图像,基于反射波段信息,引入TM6热红外波段信息,提出了温湿度指数(temperature-moisture index,TMI)。分析结果表明,综合潮位信息、热红外波段信息及温湿度指数能显著提高红树林与其他地物之间的可分性。采用光谱角度制图(spectral angle mapping,SAM)监督分类法对红树林进行分类识别,较之其他研究者所采用的分类特征,热红外波段信息及温湿度指数能使红树林分类精度明显提高(Kappa系数提高了0.14,错分率降低了19.9%),说明利用潮位信息、热红外波段信息及温湿度指数可以提高红树林的遥感识别精度。

为了查明雅鲁藏布江源区的草地植被盖度,采用Landsat5 TM数据,以其派生数据NDVI,RVI,VI3,PVI,DVI,MSAVI,SAVI,TM4/TM5为主要分析因子,结合野外植被样地调查数据,选取相关性最高的因子与植被盖度实测值建立回归模型,然后利用该模型反演源区的植被盖度。研究结果表明: 1和其他几种遥感评价指标相比,TM4/TM5的比值与草地植被盖度的相关性最高,与草地植被盖度实测值的变化趋势一致,在光谱特征上增强了不同退化程度草地植被的光谱反射值差异,最适宜用于草地植被盖度建模; 2雅鲁藏布江源区植被盖度的10个分级中,植被盖度为10%~20%的分布地区最多,面积达到4 322.15 km²,占全部草地面积的49.27%; 其次是植被盖度为0~10%和20%~30%的地区,面积分别达到2 238.53 km²和1 397.87 km²,分别占全部草地面积的25.52%和15.94%; 植被盖度高于50%的草地面积为195.96 km²,仅占源区草地总面积的2.23%; 3植被盖度大于50%的高覆盖度植被区主要分布于4 426~4 800 m高程范围内,面积达到186.25 km²,占整个源区高覆盖度草地面积的95.04%,这与源区的水分分布条件相关。

在前人研究基础上,提出了一种基于SPOT5图像和DEM数据自动提取泥石流的方法。首先利用归一化差值植被指数(NDVI)、归一化差值土壤亮度指数(NDSI)和图像经主成分变换得到的第一主成分(PC1)等3种遥感指数获取新的主成分变换图像,进而利用阈值自动选取算法提取包含泥石流的裸地信息; 然后基于1:10 000的DEM数据,利用改进的沟谷中心线提取算法提取沟谷中心线,并利用数学形态学滤波算法生成沟谷范围; 最后将提取的疑似泥石流图斑与沟谷范围匹配,并对矢量化后的结果进行面积、坡度和顺坡性等筛选,得到泥石流或潜在泥石流信息。实验表明,本文构建的泥石流提取模型具有较高的提取精度和效率。

传统的水体信息提取主要利用水体反射与吸收光谱特征构建各种光谱指数模型,进行全局像元级的提取。然而,不同水体类型的光谱、空间形态与空间分布特征均有显著差异。对于山区图像而言,山体阴影、冰雪、裸岩等地物的干扰使全局性水体光谱指数模型难以取得很好的提取精度。面向对象的图像分析方法通过对遥感图像进行分割,从全域—局部上耦合分析水体的光谱、空间形态、空间分布与空间关系等特征,构建了通用性强的湖泊信息提取规则集,最终实现湖泊水体信息的自动化提取。通过eCognition软件对Landsat TM图像的实验结果表明,该方法可以完全避免像元级阈值水体信息提取中出现的一些错误的"零星水体",自动且高效地提取出了山区湖泊水体信息,在无云情况下提取精度达95%以上。

提出了一种基于类别光谱变化规律的高分辨率遥感图像土地利用变化检测方法。在基准期土地利用图的辅助下,以像斑为图像分析的基本单位,分别建立不同类别像斑特征在基准期和检测期图像上的分布曲线,通过三次多项式拟合参数表征上述2个时期特征值分布曲线的变化规律,在此基础上获取变化阈值,进行迭代计算,找出不符合类别光谱变化规律的像斑,确认为发生变化的像斑。以武汉市局部2002年、2005年QuickBird多光谱图像及相同区域2002年土地利用图为实验数据,以绿地和城区为例,对上述方法进行验证,证明上述方法有效。

地球大气层外太阳光谱辐照度(extraterrestrial solar spectral irradiance, ESSI)数据是计算卫星传感器波段平均太阳辐照度(band mean solar irradiance, BMSI)的重要参数。为了探求利用何种来源的ESSI数据计算传感器BMSI更为准确,分别采用SBDART软件模拟的太阳光谱曲线数据、MODTRAN4.0 oldkur.dat文件数据、Thuillier太阳光谱曲线数据和WRC太阳光谱曲线数据计算了HJ-1A CCD1(B1—B4),CBERS-02 CCD(B1—B5),Landsat5 TM (B1—B4)和ASTER(B1—B8) 4种传感器的BMSI,并与传感器运营商公布的数据进行了比较。结果表明: 利用SBDART和WRC太阳光谱曲线数据计算的结果误差较小; 利用MODTRAN4.0 oldkur.dat数据计算的结果误差次之; 利用Thuillier太阳光谱曲线的计算结果误差较大。

基于极化分解原理,获取了描述地物散射机制的特征参数,并组合成一些特征指数,如雷达植被指数等。这些特征指数具有反映体散射信息的能力,从而可间接获取植被长势、疏密程度及分布区域等信息。实验选择了鄱阳湖区Radarsat-2全极化数据,结合野外采集的样本数据,在分析该区植被特征的基础上,对不同特征参数进行了对比分析,对雷达植被指数与实地测量样本的生物量参数进行了相关分析。实验结果表明: 文中给出的4种特征参数对植被引起的随机散射的描述总体趋势是一致的,但随着植被覆盖密度的增大,不同特征指数具有一定的差异,其中雷达植被指数最为准确,适用动态范围最大,并且与湿地植被生物量具有较高的线性相关性,可以定量地反映研究区的植被疏密及生物量差异信息。

发掘岩石矿物成分与其光谱特征间的内在关系,为应用高光谱遥感技术探测矿物微观信息提供依据。在岩矿鉴定的基础上,利用TSG(地质光谱专家)软件,分析了岩石样品中白云母矿物的光谱特征; 利用电子探针对白云母矿物进行了微区化学成分研究。在此基础上,统计分析了白云母的光谱变异特征。研究表明: 白云母矿物的诊断吸收特征波长位置随矿物中Al^Ⅵ离子数的减少而呈现出向长波方向移动的趋势。

青藏高原的快速隆升,不仅改变了原有的地貌形态,而且还改变了构造格局、河流走向、亚洲季风和大气环流等。以全国生态地质环境遥感调查与监测成果为基础,从青藏高原隆升的角度出发,系统分析了高原生态地质环境特征、高原生态地质环境响应与规律。研究结果表明: 青藏高原地质环境是控制青藏高原及其周边地区生态环境形成、发展与演化的基础; 青藏高原的快速隆升为现代冰川发育、荒漠化、地质灾害等的发生提供了外力因素; 青藏高原气候环境是我国生态环境变化的重要动力来源; 人类活动对青藏高原及其周边地区起到了催化剂作用。

以遥感图像、SRTM的DEM数据为数据源,通过人工目视解译的方法提取并计算了1970—2010年那曲南部地区12个湖泊面积,并结合DEM数据计算其中9个湖泊1990—2010年间水位变化情况; 然后分析该地区降水量、气温、最大潜在蒸发量、冻土、冰川雪线的变化规律; 计算湖泊变化与气候变化之间的相关性,并以简单的水文模型分析了湖泊变化的原因。结果显示: 12个湖泊中除了格仁错面积减少以外,其他湖泊面积在40 a间都处在增长状态,其中湖泊面积增长主要发生在2000—2010年,这期间12个湖泊增长总面积达743.88 km²,占40 a总增长面积的63.95%; 9个湖泊的水位也呈上升趋势。造成这些湖泊面积增长的主要原因是近45 a气温上升造成的冰雪、冻土融化,降水量增加,而且该地区蒸发量呈减少趋势。

基于3S技术和Landsat TM 遥感图像,解译得到1990年9月、2000年6月和2010年9月的锦葫沿海地区城市用地分布图。采用时空动态约束的城市元胞自动机(celluar automata,CA)模型,对锦葫沿海地区2020年的城市空间形态进行模拟。该模型采用了多时段动态的转换规则,即利用转移概率矩阵基于多时段基础数据预测增加的城市用地总量,作为城市CA模型的约束条件, 并利用Logistic回归技术对CA的转换规则进行校正。分析计算了模拟结果的景观格局指数,分析得知: 1990年9月—2010年9月间,城市用地形状不断复杂化,破碎化程度加重; 2010年9月—2020年9月间,城市用地形状规则化,破碎化的程度趋于缓解; 1990年9月—2020年9月间,城市用地的平均斑块大小基本呈增大趋势,最大用地斑块的影响程度逐年加大,城市用地斑块的聚集程度加速增长; 锦葫沿海城市的地理空间正逐步拉近,伴随着锦葫地区交通运输条件的改善,锦葫空间一体化发展将成为一种必然的趋势。

以广西壮族自治区都安瑶族自治县典型岩溶石漠化地区为例,以1999年和2009年获取的两个时相的TM数据为数据源,以遥感(RS)和地理信息系统(GIS)为技术手段和平台,以碳酸盐岩类型、土地利用类型、岩溶地貌类型、地形坡度和人 口聚居密度为石漠化恶化的影响因子,运用层次分析—确定性系数(analytical hierarchy process- certainty factor,AHP-CF)法计算待预测区的石漠化恶化易发指数(rocky desertification deterioration index,RDDI),以RDDI为参数实现岩溶石漠化恶化趋势的定量预测。预测结果可为制定有前瞻性和针对性的岩溶石漠化地区生态环境保护和恢复规划提供科学依据,有利于推进石漠化防治工作的进程。

利用高分辨率QuickBird和WorldView图像,提取七里河区农用地图斑信息,并以农用地图斑为研究对象,对农用地进行分等更新评价与分析。根据七里河区农用地的实际情况,采用特尔斐法,结合专家意见,确定了地形坡度、有效土层厚度、土壤pH值、地表岩石露头、土壤有机质含量、表层土壤质地及灌溉保证率等7个评价因素作为农用地分等更新的评价因子。应用详查图斑法和农用地分等计算模型,对七里河区范围内的农用地图斑进行修正与更新。分等更新结果表明,七里河区农用地自然质量总体呈下降趋势; 七里河区农用地土地利用没有发生重大变化,农用地投入产出水平有所下降,各个等别呈现一定的空间分布规律。

为了查明察尔汗盐湖区的矿产资源开发状况和矿山地质环境现状及变化趋势,利用2008—2010年获取的3期SPOT5卫星图像的遥感解译资料,对该地区的矿山地质环境及矿产资源开发状况进行了研究。结果表明,区内工厂数量和泵站数量均有所增加,开采盐田、尾盐、老卤汇集区占地面积扩展迅速,采卤渠、输卤渠长度均在延展。同时,从监测目标以及遥感数据源入手,进一步探讨了对青海省察尔汗盐湖进行矿山遥感监测的技术方案,为最终形成系统的监测方法和技术规范奠定了基础。

正在使用的尾矿库中,尾砂的极细小颗粒特征决定了其在各波段遥感图像上具有较高反射率的光谱特征; 尾砂的堆积过程则同时决定了尾矿库表面具有大致平行的分带纹理和放射状纹理特征。从尾砂的光谱、纹理特征以及与尾矿库相关的其他因素(道路、矿山建筑、尾矿库地理位置等)出发,系统建立了鄂东南地区金属矿山尾矿库的高分辨率遥感图像的综合识别标志。依据所建立的综合识别标志,可从WorldView-2图像中准确地识别尾矿库,并初步判断其规模。

应急遥感快速制图是灾害发生初期应急决策和应急救援的重要支撑。为了解决现有遥感制图技术存在的时效性差、规范性低、内容针对性不强等问题,在快速制图应急预案的指导和保障下,分析了快速制图的需求、内容、制图流程等,优化了遥感数据快速处理算法,预制了标准化制图模板,并将专家知识归纳总结为计算机可识别的规则与指标。减灾业务应用实践表明,快速制图技术有效提高了制图效率和标准化水平。