面向对象的高分辨率遥感影像桥梁提取研究

根据桥梁和水体相交的空间关系,提出一种面向对象的高分辨率遥感影像桥梁提取方法,首先利用面向对象的影像分析方法对IKONOS全色影像进行河流、陆地分类;然后将陆地提取为一个矢量图层,同时对分类后的影像进行二值化处理,分成河流和陆地两部分,再经数学形态学处理,获得连通的河流对象,并提取河流为一个矢量图层;最后通过河流与陆地求交的空间运算获得桥梁。实验结果表明,这种方法简单、运算量小、效率高,在从高分辨率遥感影像提取桥梁的实践中具有广泛的适用性。     

基于混合像元分解的喀斯特石漠化地物丰度估测

我国西南喀斯特地区长期存在以石漠化为特征的土地退化问题,是我国三大生态问题之一。喀斯特地区地表复杂度高,具有高度时空异质性,像元混合现象严重,植被、裸岩和裸土为喀斯特地区典型地物,使得评价喀斯特石漠化的关键指标(如裸岩率、植被覆盖度)获取比较困难,高光谱遥感在混合像元分解方面有独特优势,可以获取地物端元的丰度。通过地面试验表明光谱指数能够表征地物覆盖度,进而以Hyperion高光谱影像为数据源,利用连续最大角凸锥方法从影像中提取这3类地物的端元,运用半约束和全约束线性光谱分解方法估算其丰度。研究表明:半约束线性分解得到的丰度优于全约束分解结果,其反演的植被、裸土和裸岩的丰度与相应的光谱指数间具有显著线性相关性,确定系数R²分别为0.92、0.66与0.84,表明地物丰度能够表征其覆盖度。因此,通过混合像元分解算法反演地物丰度来提取喀斯特石漠化因子具有一定的可行性,这为高光谱遥感在喀斯特石漠化中的评价和监测奠定了理论和算法基础。     

基于河流特征的DEM与遥感影像配准

针对DEM数据地物特征不明显,控制点不易选取,从而造成与影像配准困难的情况,提出根据DEM生成河流信息,利用河流交叉点及河流拐点作为控制点,然后再与遥感影像进行配准的方法。该方法首先根据DEM确定河流流向,根据河流流向计算每个栅格的汇流累积量,而后根据汇流累积量提取河流信息,最后根据生成的河流信息提取关键特征点,从而实现DEM与遥感影像的配准。通过对北京密云地区ETM影像与DEM数据进行配准试验,证明了该方法的可行性。     

高分辨率遥感影像道路提取

针对实际应用中高分辨率遥感影像道路提取自动化程度低的现状,提出了一种半自动的高分辨率遥感影像道路提取方法。方法采用数据预处理、尺度分割、分类以及形态优化的工作流程,对高分一号遥感影像进行道路半自动提取。数据预处理利用NDWI、DNVI获得道路潜在区域,边缘增强突出道路边缘信息;采用多尺度分割切割道路潜在区域,尺度对比法获得道路最优分割尺度;主要依据道路的光谱特征、形状特征制定分类规则集进行分类;运用形态学开启运算、闭合运算优化道路形态。实验结果表明:在样本区域内提取精度达到90%,整景影像提取精度达到80%,且可推广到具有陕北地区地貌特征的高分一号影像道路快速提取应用中。     

一种SAR图像机动目标检测与分析方法

从SAR(合成孔径雷达)图像中检测和分析目标是进行SAR自动目标识别的关键步骤,提出了一种SAR图像中地面机动目标检测与分析的方法,该方法在对图像进行预处理后首先利用背景杂波强度分布为指数分布假设的恒虚警率算法以及形态学运算对原始的SAR场景数据进行快速检测获得感兴趣的目标区域,然后提取目标区域8个特征构成特征矢量以详细描述目标。实验结果表明,该方法计算速度快,能够从获得的目标区域得到大量有用的信息,而且该方法具有一定的通用性。     

高分辨率遥感卫星影像的河流提取方法研究

为了克服单纯采用光谱信息提取河流的缺陷,利用高分辨率遥感影像突出的高分辨率的特性提出一种综合影像中光谱、纹理、几何特性等多特征联合提取河流的方法。该方法分别对河流水体的光谱特征、纹理特征及河流几何形状进行描述,选取特征参数,构造综合特征矩阵,利用均值聚类分割最终得到河流目标。通过对真实高分辨率遥感影像Worldview1影像进行的实验验证了该方法的高精准性及快速性。     

耦合空-频域特征的高分二号浊水提取模型

针对目前国产高分辨率遥感影像提取浊水的模型鲜有报道,在大量实验研究的基础上,基于高分二号(GF-2)影像提出一种耦合空-频域信息的浊水提取模型。首先,通过对浊水及典型地物光谱特征的均方差分析,基于图像差值运算和比值运算构建浊水指数以突出浊水信息;其次利用图像的频谱特征获取浊水的纹理以进一步增强浊水特征;最后对光谱和频谱计算结果进行逻辑运算,并运用形态学算子对提取结果处理,进而获得准确、连续、光滑的浊水区域。实验表明,该方法可以较完整、较高精度地提取浊水信息。     

一种基于形状特征的高分辨率影像飞机提取方法

针对飞机形状特点,提出一种基于面向对象分析形状特征的高分辨率遥感影像飞机提取方法.首先通过区域增长的影像分割方法获得备选对象,从对象的质心和主轴方向出发建立象限划分,根据各象限像素分布直方图计算飞机形状特征因子.利用飞机形状特征因子,结合光谱灰度值,采用简单的阈值提取即可有效地提取飞机.实验证明该方法具有较好的鲁棒性和适应性.     

遥感图像中的黄河主溜线高效提取方法

黄河主溜线的趋向直接影响黄河的防洪决策与规划,而现有的主溜线演进方法需判断每一步河流方向。提出一种河流直向化的预处理方法,利用光谱相似性原理提取河流域,然后轮廓跟踪河流域外边界,对边界内的河流域通过线性插值的方式进行直向化处理;动态演进直向河流的主溜线,随后将其逆映射回原图像,获得原图像中河流域的主溜线。结果表明,运用直向化预处理方法提取主溜线,在没有降低误差精度的基础上,避免了频繁地检测河流走向,简化了主溜线的演进模型。     

高分辨率多光谱遥感影像中城区道路信息的自动提取

提出一种从高分辨率遥感影像提取城市区域道路网络的方法。该方法采用改进的数学形态学运算方法对影像进行分割,进而得到粗略道路信息网,然后利用道路网的几何特征实现道路与建筑物的有效区分,最后通过抽骨架的方法获得最终道路网中心线。试验数据为某一城区高分辨率卫星影像,并对最终提取的结果进行了评价,结果表明,所提出的方法能够从高分辨率多波段卫星遥感影像上精确、有效、自动提取城区道路网络。     

不同等级石漠化区MODIS-NDVI与MODIS-EVI对比分析

利用2001～2010年10 a的MODIS资料,比较分析广西喀斯特不同等级石漠化区MODIS\|NDVI和MODIS\|EVI的时间变化特征差异,利用全时间序列及16 d10 a均值序列分析NDVI和EVI之间的相关关系,比较线性及对数相关模型对两种植被指数相关关系的拟合效果,结果表明:石漠化等级由重度到潜在,两者之间的差值也随着植被覆盖度的增加而增大,植被覆盖度越低,NDVI和EVI所表征的植被变化特征越相似。NDVI的峰值出现时间多晚于EVI且其反映的植被变化趋势与实况更吻合,但其NDVI偏高;各等级石漠化的两种时间序列NDVI与EVI的对数相关关系优于线性相关,两种植被指数的相关性随着植被覆盖度的降低而增大,但全时间序列中轻度、中度石漠化相关性变化规律与16 d 10 a均值序列相反。     

Development of new remote sensing methods for mapping green vegetation and exposed bedrock fractions within heterogeneous landscapes

Karst rocky desertification is a process of land desertification associated with human disturbance of the fragile karst ecosystems. The fractional cover of photosynthetic vegetation (PV) and exposed bedrock (Rock) are the main land-surface symptoms of karst rocky desertification. In this study, we explored a new methodology for quantifying PV and Rock by remote sensing. To reduce the effects of the high heterogeneity of karst landscapes on vegetation information extraction, a whole image was segmented into relatively homogeneous subsets and then the PV was estimated using a normalized difference vegetation index spectral mixture analysis (NDVI-SMA) model. The percentage of Rock was estimated using a karst rocky desertification synthesis index (KRDSI) and lignin cellulose absorption index (LCA). The results showed that the heterogeneity of a complex landscape is a major factor in the uncertainty of PV retrievals. The fractional cover of PV can be accurately estimated by the proposed method, but might be underestimated using NDVI and overestimated using the SMA-NDVI model. The bedrock fractions can be rapidly and objectively estimated with Hyperion or simulated Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) imagery. Compared with multispectral images, hyperspectral images could be used to estimate PV and Rock more accurately. Our findings indicate that PV and Rock can be directly and efficiently quantified using remote sensing techniques within heterogeneous landscapes.     

航空影像辅助下的城区机载LiDAR汽车目标检测方法

机载激光雷达(LiDAR)技术的出现为地面汽车目标检测提供了新的途径。为了从机载LiDAR点云数据中提取汽车对象,根据不同地物的属性特征,提出了一种航空影像辅助下的城区机载LiDAR汽车目标检测方法。首先利用形态学开重建滤波完成地面和地物的分类,然后在地物点的基础上结合正射影像,通过归一化植被指数(NDVI)特征完成对植被和非植被地物的初步分类,最后在非植被地物的基础上,根据地物对象的形状特征及高程信息完成汽车和建筑物及阴影植被等非汽车对象的分类,从而完成汽车目标的提取工作。3个实验区的计算结果表明:该方法能有效从LiDAR点云中提取汽车目标,正确度和完整度的均值分别为95%和85%,满足实用性要求。     

基于高分辨率影像的平原地区农村居民点自动化提取方法研究

基于高分一号(GF-1)多光谱数据研究提出了一种平原地区农村居民点自动化提取方法。该方法充分挖掘利用光谱信息,计算特征影像与新的相似性特征空间。据此,使用分类和阈值分割思想提取居民点初选区域,并避免了传统分类方法在快速自动化提取过程中的不足以及阈值分割造成的影像细节信息的丢失。通过研究选取合适的结构元素对居民点初选区域进行有目的、可控的形态学处理,最终达到农村居民点自动化快速提取的目的。实验结果表明:该方法提取精度良好,总体精度达到86.9%,自动化提取速度快,在农村居民点提取、城镇化规划与建设等研究中有较高实际应用价值。
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Spectral indices for estimating ecological indicators of karst rocky desertification

Karst rocky desertification is a process of land desertification associated with human disturbance of the fragile eco-geological setting of karst ecosystems. The fractional cover of photosynthetic vegetation (PV), non-photosynthetic vegetation (NPV), bare soil and exposed bedrock are key ecological indicators of the extent and degree of land degradation in karst regions. In this study, field spectral-reflectance measurements were used to develop a karst rocky desertification synthesis index (KRDSI) based on unique spectral features observed in non-vegetation land-cover types (NPV, bare soil and exposed bedrock) and were used to estimate the fractional cover of NPV, bare soil and exposed bedrock. Compared with linear spectral unmixing (LSU) using a tied-spectrum transform, the KRDSI is more consistent with the field measurement of non-vegetation land-cover fractions. This study indicates that ecological indicators of karst rocky desertification can be extracted relatively simply with the combination of vegetation indices and KRDSI values.     

基于热红外像元分解的裸土信息自动提取方法

基于热红外波段像元的分解与重构,对缨帽变换指数和归一化裸土指数进行逻辑组合,提出了一种新的裸土指数Bareness Index,并利用Landsat ETM+数据对珠江三角洲进行了裸土信息自动提取实验。结果表明:该方法在增强裸土信息的同时,可以有效抑制背景地物的干扰,并提高了检测精度,信息提取精度为84.7%。研究对区域土地利用类型分类精度的提高具有一定的理论与现实意义。     

Building Height Estimation from GF-2 Image based on Morphological Shadow Index

GF-2 is a high resolution earth observing satellite with sub\|meter resolution which is developed by our own technique.To estimate urban building height based on GF\|2 remote sensing image combined with the idea of mathematical morphology and object\|oriented classification.First of all,segment image based on multi\|scale segmentation.Then extract shadow and calculate its length based on object\|oriented classification combined with spectral,shape,Morphological Shadow Index (MSI) and other features.In the end,estimate building height based on the geometrical model of satellite,sun and building and then accuracy evaluation and error analysis are carried out by using the field measurement data.Experimental results showed that 90% of the buildings’ absolute error is less than 1 m.This experiment demonstrate that the method can extract the height of urban building from the GF\|2 image effectively and the immense potential of domestic high resolution remote sensing image in applications on urban building information extraction.     

时序NDVI数据集重建综合方法研究

时序NDVI数据集已经成功地应用于全球与区域环境变化、植被动态变化、土地覆盖变化和植物生物物理量参数反演等多方面的研究。时序NDVI数据集受到云和气溶胶等大气条件和传感器自身等因素的影响包含很多噪声,影响了其进一步的应用。基于对近几年来普遍使用的5种重建方法的对比分析结果,发展了基于标准差权重和噪声点性质的两种综合方法。以黑河流域2009年16 d最大值合成的MODIS NDVI数据为例,对比了两种综合方法与5种重建方法的效果;并用2009年5月下旬至8月上旬的地面实测NDVI数据验证了两种综合方法的重建效果。结果表明这两种综合方法的效果都优于对比的5种重建方法,它们既保留了原始数据中大部分的点,又最大限度地修正了噪声点,所生产的时序NDVI数据集,可以更好地用来开展全球与区域土地覆盖和植被动态变化监测等研究。     

DisTrad热像元分解模型运用于高植被覆盖区的问题及改进

验证了DisTrad热像元分解模型在华南地区的可行性,发现在高植被覆盖区,由于生物量高,NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)指数已接近饱和,在热像元分解时敏感性差。提出用EVI(Enhanced Vegetation Index)指数来代替DisTrad模型中的NDVI参数进行热像元分解。通过华南地区MODIS高分辨率EVI及NDVI资料(250 m)与地表温度(LST)的关系,获得了高分辨率(250 m)LST图像,并利用同步ASTER高分辨率LST图像(90 m)进行了验证。结果表明:即使在NDVI指数已接近饱和的高生物量地区,EVI指数仍然保持较高的敏感度,在高植被覆盖区(如华南地区)用EVI代替DisTrad模型中的NDVI指数能够减少运算量,并能获得更好的热像元分解结果。