高光谱激光雷达谱位合一的角度效应分析

高光谱激光雷达以其谱位合一的技术优势为实现超三维精准遥感观测提供了可行途径,因此成为当前激光雷达与高光谱遥感领域共同大力推进的前沿发展方向。目前已有多型原型系统研发出来并得到了原理性验证,然而针对其数据处理核心环节问题的基础技术仍较为欠缺。典型问题之一是不同波段回波信号受激光入射角度的影响,该角度效应限制了高光谱激光雷达实现高性能遥感。以芬兰空间信息研究所高光谱激光雷达原型系统扫描桦树树干为例探讨了该角度效应,发现了不同激光波段对不同入射角度的回波强度响应模式,推导出了角度效应的基本规律及其精细尺度的统计规律,为后续该方向的系统研发、数据处理及信息提取等提供了可借鉴的底层机理与技术基础。     

秦皇岛市海岸线遥感提取及变化监测

监测海岸线的变化是海岸带管理、海平面变化和海岸带演变研究中一项非常重要的任务,遥感技术凭借其高时效、大范围、低成本等特点正逐渐成为监测海岸线变化的重要手段。以秦皇岛市的海岸为例,结合海岸类型和潮位校正对高分辨率SPOT卫星影像进行海岸线提取,并利用同时期海岸线实地测量数据对海岸线提取进行精度验证,结果表明：使用该方法提取的海岸线精度较高。利用该方法得到研究区2006\,2009和2011年海岸线提取结果,通过叠加多时相海岸线监测其变化情况,并采用基线法定量分析北戴河砂质海岸线的变化,结果与实际情况相符。     

京津唐地区城市化对植被物候的影响研究

城市化过程使得土地利用、地表植被覆盖发生着显著的变化,如何定量化描述城市化对植被物候的影响越来越受到各方的关注。基于京津唐地区2001~2006年NDVI时间序列影像,得出了京津唐地区植被物候空间分布格局,计算出北京、天津、唐山3个核心城市城区的距离变量与平均植被物候,并分析了城市化对植被物候指标的影响趋势。结果表明:①2001~2006年,北京城市化使得城区及离城区较近的地方植被生长开始时间提前、结束时间推后、生长季周期变长、NDVI振幅减小;②天津和唐山的城市化使得城区及离城区较近的地方植被生长开始时间延后、结束时间提前、生长季周期变短\,NDVI振幅减小;③城市化对植被物候的影响与该地区城市扩张类型存在相关性关系。     

基于高斯差分模型的雪地扰动痕迹遥感识别

雪面上人或动物的活动信息涉及冬季动物迁移追踪、人员活动轨迹检测、安全防卫等各领域应用,利用遥感技术监测人或动物的活动痕迹可以及时掌握动物的迁移情况、江上人员活动范围等信息,进而可为相应的管理决策提供依据。利用高分辨率遥感技术,通过图像滤波等增强处理,可以识别冰雪覆盖区域经人或动物活动后产生的微弱线状扰动痕迹,为后续分析提供帮助。提出了利用高斯差分滤波器(DoG)进行冬季冰雪覆盖区域扰动痕迹识别的监测方法。通过对吉林省龙井市结冰江面上活动痕迹的实验表明,当σ取1.5时,DoG带通滤波频率与人员过江痕迹频率一致,对痕迹增强效果最明显,此时的滤波器为最佳滤波器,痕迹总体提取精度达到83.67%,优于传统的Laplacian算子、Sobel算子和Prewitt算子滤波方法。说明通过DoG滤波器处理,能够有效地突出雪面上人或动物的活动痕迹,可为进一步识别人或动物活动类型、追踪路线以及相关部门的安全巡逻提供服务。     

典型地震次生地质灾害多光谱遥感影像特征图谱研究

为从地质灾害多光谱遥感影像资源中挖掘有用的信息,形成标准化、定量化的地质灾害遥感判读知识,进行地震次生地质灾害遥感影像特征图谱研究。以"5·12"汶川地震重灾区地震次生地质灾害滑坡、碎屑流和崩塌为例,首先提取灾害体单元的遥感影像,选取其光谱、纹理和色彩方面的20种遥感影像特征参数并统计参数值;然后对特征参数进行归一化处理,并通过主成分分析得到利用第一、第二、第三主成分表达的各类地震次生地质灾害的影像特征图谱。经过测试样本验证,上述几类图谱可表征相应地震次生地质灾害类型的影像特征。揭示了不同类型地震次生地质灾害遥感影像特征之间的关系,并为遥感影像中灾害体的识别提供了定量化和可视化的知识。     

遥感网格的数据压缩与任务分配方法研究

网格计算作为分布式计算在科学计算领域的发展方向,可以为对地观测数据的处理提供强大的计算力。在分析遥感信息服务网格节点(Remote Sensing Information Service Grid Nodes,RSSN)中网络数据传输和负载均衡两个关键问题的基础上,提出了一种有效的基于游程编码和Huffman编码的数据压缩方法和基于"计算端元"的任务分配策略,该方法针对遥感影像特点进行有效数据压缩,具有较好的压缩比,达到了17%,且能实现任务负载均衡。并在遥感信息服务网格节点计算平台上,以中国范围内1km分辨率气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)反演计算为例,从压缩率和计算时间效率方面验证和分析了上述方法的有效性。     

南方丘陵区植被覆盖度遥感估算与时空变化研究——以福建省永定县为例

植被覆盖度是生态环境监测的重要指标,而复杂地形因素影响对山地植被遥感信息准确提取。基于Landsat-8OLI遥感数据,分别采用像元二分模型和线性混合光谱分解法,在对比分析植被覆盖度的地形敏感性基础上,选择山地植被指数(NDMVI)估算了1992、2002和2014年永定县的植被覆盖度,并分析其变化。结果表明:1基于山地植被指数(NDMVI)的覆盖度估算模型的地形敏感性最弱,更适合于南方丘陵山地的植被覆盖度遥感反演;2永定县总体植被覆盖度较高,平均植被覆盖度达77.99%以上,高覆盖度区占59.73%以上,22年内植被覆盖度经历了先提高再下降的过程;3在空间上,高坎抚、金丰和西部片区的植被覆盖度较低,动态变化较明显。永定县金丰片区植被覆盖度明显提高;而近12年内高坎抚片区因矿业开采活动对生态环境的破坏,植被覆盖度降低幅度大,且变化面积较大。     

基于神经网络算法的多极化雷达数据估算鄱阳湖生物量

神经网络的特点是分布并行处理,适用于模拟复杂的非线性模型。在野外调查的基础上,利用多极化雷达数据,通过改进MIMICS模型模拟湿地植被参数(植被高度、含水量、生物量等)和雷达后向散射系数之间的关系,建立神经网络模型。通过模型的训练和仿真,与实测数据进行比较、验证,从而估算鄱阳湖湿地植被的生物量分布情况。研究表明基于改进的MIMICS模型训练数据的神经网络模型有较好的反演湿地植被生物量的能力,并据此反演了鄱阳湖湿地2007年4月、7月、11月的生物量动态变化情况。     

基于SAR数据的干旱区冲积扇地表粗糙度反演

干旱区冲积扇的表面特征是研究古气候、古环境变化的重要途径,冲积扇扇面粗糙度是反映冲积扇演化的重要指示。合成孔径雷达(SAR)已成为冲积扇扇面特征参数提取的有力工具。然而,现有的地表粗糙度反演模型在干旱区难以得到较好的反演结果。利用Radarsat-2极化数据,开展了疏勒河冲积扇地表粗糙度反演研究,在OH模型的基础上,提出了更加适合干旱区地表粗糙度反演的新方法。经过实测数据的验证,新方法能够解决原有模型在干旱区粗糙度反演结果偏大的问题,并取得了较好的反演结果。该模型的提出为干旱区冲积扇表面参数提取提供了可靠的工具。     

基于多源数据的黑河流域日尺度蒸散发量模拟

植被蒸散发是地表水量平衡和热量平衡的重要参量,也是衡量植被生长状况和作物产量的重要指标,同时也是进行流域水资源优化配置的依据。遥感技术的快速发展使其成为区域尺度蒸散发模拟的重要手段。以黑河流域为例,构建遥感驱动的蒸散发模拟模型,结合多源遥感数据(MODIS、TRMM等)以及GLDAS全球陆面数据同化系统数据,对黑河流域2005、2010、2015年三个时期的潜在蒸散发和实际蒸散发进行了时间尺度为每日、空间尺度为1km的模拟。研究结果表明:潜在蒸散发月际变化明显,从5月开始增长,于7月达到峰值,然后逐渐减少;实际蒸散发在月份之间变化趋势明显,在2015年均达到了最高值;精度检验结果表明本研究采用的两个模型均达到了很好的效果,Kristensen-Jensen模型更适合用于黑河流域。本研究为黑河流域地表特征数据集提供了重要的日尺度蒸散发数据。