基于光谱归一化的变组分光谱混合分析(NMESMA)方法及其应用

混合像元问题在低、中分辨率遥感图像中尤为突出,混合像元的存在不仅会影响地物识别和图像分类精度,也是遥感科学向定量化发展的主要障碍之一。因此,遥感图像混合像元分解及其地表覆盖信息的定量提取是近年来研究的热点。针对城市土地覆盖信息的定量提取问题,利用中等分辨率遥感图像(Landsat TM),集成光谱归一化与变组分光谱混合分析(NMESMA)的方法,基于植被-非渗透表面-土壤(V\|I\|S)模型,定量提取研究区植被、土壤和非渗透表面3类土地覆盖的定量信息,并与固定组分的光谱混合分析(LSMA)分解结果进行对比分析。结果表明:基于光谱归一化的变组分光谱混合分析(NMESMA)方法获得的精度高于传统固定组分的光谱混合分析(LSMA)结果,可有效解决光谱异质性较高的城市区域的混合像元问题,为有效提取城市地表覆盖信息,研究城市生态环境变化和模拟分析,提供了有效的信息提取方法。     

多光谱蚀变遥感异常提取方法研究

围岩蚀变是热液成矿作用发生过程的一个重要标志。国内外学者为了利用遥感技术提取围岩蚀变信息,开展了多种图像处理方法研究,如主分量阀值分析法、光谱角法、混合像元分解法、高植被覆盖区岩石矿化蚀变信息提取等。本文综述了在地表覆盖类型不同、地表覆盖程度不同的背景下,特别是植被覆盖严重地区的蚀变遥感异常提取的理论依据及异常提取方法研究现状,并对多光谱蚀变遥感异常提取的发展前景提出一些设想。     

多光谱蚀变遥感异常提取方法研究

围岩蚀变是热液成矿作用发生过程的一个重要标志.国内外学者为了利用遥感技术提取围岩蚀变信息,开展了多种图像处理方法研究,如主分量阀值分析法、光谱角法、混合像元分解法、高植被覆盖区矿化蚀变信息提取等.本文综述了在地表覆盖类型不同、地表覆盖程度不同的背景下,特别是植被覆盖严重地区的蚀变遥感异常提取的理论依据及异常提取方法的研究现状,并对多光谱蚀变遥感异常提取的发展前景提出一些设想.     

基于一种改进的多端元混合像元分解方法的三江源中东部地区植被盖度信息的提取

三江源地处青海省南部,近年来生态环境不断恶化、草地退化严重。植被盖度是研究草地退化的重要指标之一,如何快速、准确、大面积地获取植被信息对三江源的生态环境变化监测尤为重要。传统的固定端元混合像元分解(TSMA)不适用于地域辽阔、地物类型复杂多样的三江源区,而多端元混合像元分解(MESMA)允许端元的类型和数量随像元的不同而变化,更符合三江源的实际情况。基于已有相关研究提出一种改进的多端元混合像元分解(IMESMA),即加入端元组分合理性最优端元模型判断规则,分两步对影像进行分解并获得像元的植被盖度信息。第一步利用多端元模型探测出含有植被信息和完全不含植被信息的像元,并对非植被像元进行掩膜,以提高分解精度;第二步仅对含有植被信息的像元进行分解,获得最终的三江源中东部植被盖度信息。通过多端元分布图、混淆矩阵和与实测数据的均方根误差(RMSE)对比表明,相比TSMA,IMESMA考虑了同物异谱现象,并且其分解精度高、分解结果可信,更适合三江源区的植被信息提取。本方法也可用于其他复杂环境地表组分信息的提取。     

基于在成分分析的植被掩模与模式滤波方法在中等植被区蚀变信息提取中的应用

植被干扰的消除对于应用TM图象进行蚀变信息提取是非常重要的。本文从矿物，岩石和植被在TM波段内的波谱响应分析入手，选择了TM5和TM1，TM5和TM7，TM4和TM3这三个组合分别来增强含铁矿物（主要是铁氧化物），含羟基矿物和碳酸盐矿物及植被信息。通过对比值，比值合成以及主成分分析等方法的比较，提出了一种适于中等植被覆盖区蚀变信息提取的新方法，即基于主成分分析的植被掩模和模式滤波相结合的方法。此方法在试验区进行蚀变信息提取中取得良好效果，它不仅识别出了与地表金矿化区一致的蚀变矿物富集区，而且对土石矿的一些矿脉也有较好反映。     

基于混合光谱分解的兰州城市热岛与下垫面空间关系分析

利用Landsat ETM+数据,采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,通过单窗算法反演地表真实温度,对兰州市中心城区的夏季城市热岛强度与城市下垫面的空间分布关系进行相关分析。结果显示,利用中等分辨率ETM+影像对兰州中心城区不透水面和植被盖度分布提取,其成本较低,精度令人满意;兰州城区植被覆盖、不透水面与热岛强度的分布呈空间正自相关,地表温度的空间依赖性极强,与植被盖度和不透水面在空间方向上的相关性差异较大。     

一种基于光谱归一化下的植被覆盖度反演算法

针对常规混合像元分解算法在植被覆盖度遥感反演中存在的端元变化误差及运算效率的问题,以两个不同类型植被覆盖下地区的TM影像数据为基础,提出了一种基于光谱归一化框架下的协同稀疏回归的植被覆盖度反演算法,并针对多种地表类型下的植被覆盖度反演试验,与常用的像元二分法模型进行对比分析。试验结果表明:对影像与端元组进行归一化后,有效地降低了它们的异质性,从而提高了反演精度,同时,该算法获取的植被覆盖度相对像元二分法具有更高的精度。     

基于MODIS影像的植被覆盖度提取研究

利用线性光谱混合模型对河南省三门峡地区MODIS1B影像进行植被覆盖度（fv）信息提取,将结果与反映植被覆盖度的NDVI比较,并提出在实测资料缺乏的情况下利用同期高分辨率ETM＋图像对选取样本区域进行定量验证的方法。结果表明,对于MODIS数据,线性光谱混合（LSMM）分解方法能有效提取大区域范围的植被覆盖度信息,比NDVI-fv经验统计方法更具有理论意义,为快速、准确、高效的植被监测提供了新思路。     

辽东地区矿化蚀变遥感信息提取的研究和应用

针对工作区(辽东-吉南)植被覆盖率高,河流水体及冲积物等干扰信息多的特点,本文采用比值法、主成分分析法和光谱角制图法相结合,进行大面积遥感矿化蚀变异常信息的提取;在矿化信息分割过程中,引入面向对象的思想,基于实地考察的蚀变信息提取模型,结合矿点、地质构造和遥感图像光谱特征和色彩等多种信息,对图像波段和像元统一进行因子分析和处理,确立切割阈值,克服了主成分变换后主成分分量物理意义不明确的缺点。本次工作建立起植被覆盖地区的遥感矿化蚀变异常提取的一套有效的技术体系,在遥感应用于找矿具有很强的现实意义。     

USLE/RUSLE模型中植被覆盖因子多光谱影像计算

在各个土壤侵蚀模型中,准确确定植被覆盖影响因子是一项重要的工作。在以往的研究和应用过程中,对植被盖度值的确定通常是通过对地表植被覆盖类型或借助植被指数进行分级赋值,这些方法存在着分类标准的不确定性和较大随机误差。本文针对水土流失方程中植被盖度确定问题,利用多光谱数据,使用改进型植被指数分析及混合像元线性分解方法,结合地面调查数据,对土壤侵蚀模型中植被因子进行了遥感定量分析,实验结果证明了这种方法的优势所在。     

基于光谱和时相特征的夏玉米遥感识别

精确提取作物种植面积一直是农业遥感关注的主要问题之一。综合运用低分辨率的时相变化特征和中分辨率的光谱特征,提出一种夏玉米识别方法。首先基于MODIS NDVI时间序列曲线,分析夏玉米在时相变化上的识别特征,构建识别模型。夏玉米纯像元利用识别模型识别,而耕地和非耕地类型的植被产生的混合像元,则基于像元分解办法获取耕地组分的NDVI时序特征,再利用识别模型判定,然后结合土地利用数据根据空间关系得到中分辨率结果;玉米与其他作物的混合像元则利用中分辨率尺度光谱差异加以区分。研究结果表明,在伊洛河流域主要农业区,识别精度达到90.33%,为作物类型识别提供了新的思路。     

基于主成分分析的植被掩模与模式滤波方法在中等植被区蚀变信息提取中的应用

植被干扰的消除对于应用ＴＭ图象进行蚀变信息提取是非常重要的。本文从矿物、岩石和植被在ＴＭ波段内的波谱响应分析入手，选择了ＴＭ５和ＴＭ１，ＴＭ５和ＴＭ７，ＴＭ４和ＴＭ３这三个组合分别来增强含铁矿物（主要是铁氧化物）、含羟基矿物和碳酸盐矿物及植被信息。通过对比值、比值合成以及主成分分析等方法的比较，提出了一种适合于中等植被覆盖区蚀变信息提取的新方法，即基于主成分分析的植被掩模和模式滤波相结合的方法。此方法在试验区进行蚀变信息提取中取得良好效果，它不仅识别出了与地表金矿化区一致的蚀变矿物富集区，而且对于土石矿区的一些矿脉也有较好反映。     

结合面向对象方法的多层次干旱与半干旱区域城镇提取方法

在干旱与半干旱区域戈壁及沙漠等高亮地表与城镇连成一片,两者的光谱特征在中等分辨率遥感数据上非常相似;因此,利用基于像素的分类方法很难将城镇准确提取出来。根据两种地物的样本对NDVI、NDBI的分布特征统计分析得出:基于面向对象的分类方法在提取城镇信息方面有较大优势。以典型的干旱区域—黑河流域张掖市及周边地区作为研究区域,将面向对象的方法应用到具有中等分辨率的Landsat-TM数据上,提出了结合面向对象方法的多层次干旱与半干旱区域城镇提取方法。该方法首先使用分层分类的方法得到城镇和荒漠的混合影像,然后使用面向对象的分类方法精确提取城镇信息,其中分割对象过程中引入样本可分离度量化不同尺度的影像分割效果,实现最优尺度分割。结果表明:其目视效果、总体精度(94.51%)和Kappa系数(0.89),均优于支持向量机(SVM)与基于时间序列的分类方法。     

基于MODIS NDVI的LandsatTM影像地形阴影区光谱信息恢复方法研究

遥感为获取山区生态环境与资源信息提供了重要的观测手段。然而受地形遮蔽影响,山区光学影像大量的地形阴影给山区土地覆被解译以及生态参量的遥感反演带来了巨大困难。针对地形阴影光谱信息的恢复,提出了一种基于MODIS NDVI的Landsat TM影像地形阴影区光谱信息恢复方法。该方法首先利用MODIS上午、下午星(Terra和Aqua)不同时间过境能够对地形阴影区信息实现互补的特点,采用最大值合成法合成MODIS上、下午星16dNDVI产品(MOD13Q1和MYD13Q1),获得低空间分辨率影像上的阴影区光谱信息;在此基础上,考虑MODIS与Landsat的观测角度、光谱差异,设置滑动窗口及筛选规则提取MODIS与TM影像相匹配的同质纯像元;基于中、低空间分辨率影像中均匀同质像元存在一定统计关系的假设,进一步建立同质区域中TM影像光照区域与对应MODIS NDVI的回归树模型,利用该统计关系和阴影区MODIS的NDVI信息推导得出地形阴影区的光谱信息。将阴影光谱信息恢复后的影像与SCS+C校正后的影像进行比较和分析,结果表明该方法恢复得到的地形阴影的光谱信息能够更好地反映阴影区信息,同时光谱保真程度较好。随着越来越多的中高空间分辨率卫星影像的发展,采用多源卫星数据进行山地地形阴影区信息恢复将成为一个新的发展趋势,该方法以期为同类影像处理提供参考。     

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。     

基于背景多层次分离的遥感矿化蚀变信息提取模型及应用实例

基于背景多层次分离的遥感矿化蚀变信息提取模型,以地物的波谱特征和遥感技术的物理机制为基础,以"矿化蚀变岩波谱特征分析—视反射率图像计算—"背景"多层次分离—蚀变信息增强—蚀变信息提取"为技术流程,能快速、准确地提取矿化蚀变信息。以新疆焉耆县哈都虎拉山一带为研究区,以最新的Landsat8-OLI多光谱数据为数据源,将该模型用于提取研究区的黄钾铁矾蚀变岩石信息,共提取出80余处黄钾铁矾蚀变岩石出露点,其中有两处黄钾铁矾蚀变岩石集中分布区,为研究区的找矿工作提供了重要线索。     

基于Landsat８影像的额济纳荒漠绿洲植被覆盖度估算方法对比研究

荒漠绿洲是维持当地人类生存和社会发展的主要依托,但其地表植被稀疏,生态系统极其脆弱,而植被覆盖度是反映荒漠生态环境信息的重要指标之一.以黑河下游额济纳荒漠绿洲为例,基于Landsat８影像和野外实测植被覆盖度数据,对比和分析现有的适宜于干旱荒漠区的３类植被覆盖度提取方法(经验模型法、像元二分法和三波段梯度差法)在该区域的应用效果,并尝试利用基于转换型土壤调整植被指数(TSAVI)的像元二分模型法和修正的三波段梯度差法(MTGDVI)进行植被覆盖度估算,以期找到计算额济纳荒漠绿洲植被覆盖度的最佳模型. 研究结果表明:用TSAVI像元二分模型法的反演精度高而且能够较好地估算额济纳荒漠区域和绿洲区域的植被覆
盖度,适用于估算额济纳荒漠绿洲的植被覆盖度.     

基于分形的遥感蚀变异常提取在毛坪铅锌矿中的应用

在地球科学领域中,自相似性非常普遍,围岩蚀变作为一种地学特征并以遥感异常反映在影像上,其像元亮度-面积模式符合一定的分形理论。利用分形理论的求和法进行遥感蚀变异常的提取和分级可以弥补门限法和灰度直方图目视方法确定突变点的不足,再次利用分形的盒维数方法可得到研究区遥感蚀变异常的分形特征。以云南昭通毛坪铅锌矿ETM+遥感影像数据为信息源,采用主成分分析法(PCA)计算出反映矿区遥感蚀变异常的主分量,再对异常主分量进行像元灰度值和像元个数的统计并采用分形方法对蚀变异常信息进行分析和蚀变异常级别的划分,最后利用分形的盒维数法得到毛坪铅锌矿遥感蚀变异常信息的分形特征并与传统门限化方法进行了对比研究。研究表明区内遥感蚀变异常信息具有统计上的分形特征,分形方法确定异常限要比传统的门限化方法选取蚀变阈值更为准确;分维值与异常级别存在一定的正相关关系;分维高值区与蚀变信息密集区相一致。
     

地形对蚀变信息光谱影响研究与应用

通过加入地形因子进行相关光谱信息分区来提取蚀变信息,首先利用ASTER影像立体像对提取DEM,进行地形(坡向)划分,即分为阳坡、半阳坡、半阴坡、阴坡4类型,将相对应的区域统计其波谱信息,分为不同的波谱区,然后分别用主成分分析法提取蚀变信息。结果表明:波谱分区蚀变信息提取方法能够更加有效地识别出各个波谱区的蚀变异常信息,有效减小地形因素对蚀变信息提取结果的影响,并且在研究区得到很好的应用。     

Research on Extraction of Burned Area based on Saliency Enhancement

The information of burned area is significant for post disaster assessment，ecosystems protection and restoration.So far，the existing detection methods of burned areas are less practical.Based on the FY\|3C MERSI satellite data，various characteristics of the burned area are fully utilized and a new method of burned area mapping is created through saliency enhancement.Two burned areas in the northwestern United States were selected as research areas.Three burned\|area\|sensitive vegetation indices(NDVI，GEMI and NDVIT) were combined with the saliency features of the images to enhance and extract the burned areas.Visual interpretations are used to evaluate the experimental results of the proposed method，and compared with the results of NBR threshold method.The results show that the kappa coefficient of the saliency enhancement method in the two research areas reaches more than 0.68，0.2 higher than NBR threshold method.Experiments show that the saliency enhancement method for mapping burned area is high，and the influence of vegetation change caused by non\|burned has little influence on it，and the method has a certain stability compared with the NBR threshold method.