长白山牡丹岭典型阔叶树叶变色期高光谱及红边特性

以长白山牡丹岭典型阔叶木本植被为研究对象,通过冠层高光谱和微分光谱数据确定叶变色期,利用红边参数建立光谱与叶变色期的反演模型.研究结果表明:冠层高光谱反射比曲线可以准确反映植被秋季叶变色期的变化,并表现为三种基本类型:叶开始变色期——叶全部变色期——干枯但不落叶,叶开始变色期——部分变黄并开始落叶——未完全变黄但落叶结束,叶开始变色期——叶全部变色期——落叶;一阶微分光谱曲线与高光谱曲线线能够更清晰的显示出叶开始变色期和叶完全变色期的具体日期;建立红边参数—叶变色期的反演模型,R2均在0.9以上,且不同植被适合不同形式的拟合方程.对利用遥感方法定量监测山地秋季物候具有重要理论意义和广泛应用前景.     

基于高光谱红边参数的不同物候期苹果叶片的SPAD值估测

用FieldSpec 3地物光谱仪和SPAD-502叶绿素计测定了不同物候期红富士苹果叶片的高光谱反射率和SPAD值.研究结果表明,不同物候期苹果叶片的反射光谱波形曲线的变化规律基本相似.从苹果花期开始,叶片SPAD值逐渐增加,至秋梢停止生长期达到最高峰,之后开始下降.苹果叶片的高光谱红边位置λr、红边斜率Dr、红边面...     

基于室内高光谱激光雷达的典型树种叶片光谱观测和分类

高光谱激光雷达综合了高光谱和激光雷达特征,可为植被生理生化参数提取提供更加精确的遥感探测,但其应用潜力尚未得到充分挖掘。以北京10个典型树种的单叶为样本,开展室内高光谱激光雷达的叶片观测试验,并进行树种分类研究,为未来高光谱激光雷达的林业应用提供基础。首先进行可调谐高光谱激光雷达(Hyperspectral LiDAR,HSL)叶片高光谱测量,并完成与ASD地物光谱仪所测数据对比实验;其次,应用随机森林方法实现10种叶片的分类研究,其输入的特征指数为融合全部波段、部分敏感波段的光谱指数。结果表明:(a)HSL在波段650～1000 nm (71个通道)内观测的叶片高光谱和ASD光谱一致(R~2=0.9525～0.9932,RMSE=0.0587);(b)只用原始波段反射率分类精度为78.31%,其中分类贡献率最大波段的是650～750 nm,使用此波段进行分类精度为94.18%,表明利用红边波段(650～750nm)进行树种分类是十分有效的;(c)对树种敏感的波段为680 nm、685 nm、690 nm、715 nm、720 nm、725 nm、730 nm;(d)结合敏感波段光谱指数与植被指数分类精度82.65%。该研究结果表明在单叶级别,利用高光谱激光雷达能够准确地反映目标叶片的光谱特征并且能有效进行树种分类;未来将可能在野外应用中精确提取目标的生理生化参数。     

典型伪装材料高光谱偏振特性实验检测与分析

针对传统检测方法无法在复杂背景下同时获取伪装材料偏振信息与光谱信息的局限性,本文利用高光谱偏振成像技术对典型伪装材料检测并分析其高光谱偏振特性。使用一套分孔径同时式高光谱偏振成像系统,对伪装涂层和伪装网等典型伪装材料进行高光谱偏振检测并解析出伪装材料的9个偏振参量,获得了伪装材料与背景的相对反射率随光谱改变的变化规律。结果表明,利用伪装材料与背景的偏振特性差异,选择合适偏振参量可以增加目标的纹理细节特征并提高其对比度;分析其光谱偏振特性,选择760 nm检测波段有利于快速准确地检测伪装材料。     

基于分数阶微分的土壤有机质含量高光谱反演研究

土壤有机质（SOM）对改善干旱区土地盐碱化、沙漠化和草场退化等环境问题发挥着重要作用。为了探索分数阶微分方法在SOM高光谱反演的可行性,以渭干河-库车河绿洲73个土壤样本为研究对象,通过测定其SOM含量与光谱反射率,利用0.2阶微分为步长,进行0～2阶分数阶微分的数学变换,分析分数阶处理光谱与SOM含量间的相关性,运用支持向量机回归、偏最小二乘回归和随机森林（RF）等方法对SOM含量进行定量反演。结果表明：采用RF的1.2阶微分建立的SOM含量反演模型预测精度最高,决定系数为0.93,均方根误差为1.62,相对分析误差为3.65。研究结果为精准反演该地区的SOM提供了依据,也为其他地区的SOM反演提供一定的参考。     

推帚式高光谱成像仪光谱定标及精度控制研究

高光谱成像仪的光谱定标是为了确定仪器各波段中心波长和光谱分辨率,是获取地物光谱信息的必要条件。高光谱成像技术取得较快发展的同时,它的光谱分辨率也越来越高,这必然要求光谱定标的精度更高。文中从单色仪对定标精度影响出发,研究得到光源辐射强度包络对精度的影响可以达到0.12 nm以上,这对于定标精度要求很高的高光谱成像仪来说不可忽略。根据不同波长处包络的影响我们对中心波长精度进行了改善。通过实验得出波段210～228之间的中心波长精度提高了0.2 nm左右,约占总波段数的11%,波段165～209之间的中心波长精度提高了0.12 nm左右,约占总波段的24%。     

碳酸盐岩岩性高光谱识别及模型精度研究

高光谱数据是一种多维遥感数据,能在可用近红外波段范围内准确采集碳酸根的振动频率数据,从而对识别碳酸盐岩岩性产生特殊效果。本研究针对传统碳酸盐岩识别方法效率低、准确度不高且受主观影响因素大等不足,使用实测得到的高光谱数据,综合对比多元线性回归模型(MLR)、主成分回归模型(PCA)、偏最小二乘回归模型(PLSR)和逐步回归模型(SR)的精度,提取最优特征,构建高光谱岩性识别模型。结果表明主成分分析模型在光谱采样间隔为2 nm时,具有较高精度(79.78%);随着光谱采样间隔的增加,模型精度均基本表现为先增加,后下降的变化趋势;当光谱采样间隔较大时,模型精度均低于70%;光谱数据采样间隔对模型精度影响较大。     

高光谱成像仪交叉定标技术研究及应用

针对高光谱成像仪的在轨定标,提出三种交叉定标技术方案,分析了时相匹配、视场匹配、光谱匹配和几何匹配等交叉定标过程中的关键单元技术,结合HJ-1A/HSI、EO-1/Hyperion等开展了交叉定标算法模型验证。通过这三种技术方案的应用,与场地定标相结合,将有利于提高在轨定标的频次、快速校验场地定标系数,有效提升高光谱数据的定量化应用水平。     

大气海洋高光谱分辨率激光雷达鉴频特性研究

统一分析大气海洋高光谱分辨率激光雷达(HSRL)的鉴频性能,能够为大气海洋的联合探测研究提供帮助。 提出了一种基于视场展宽迈克尔逊干涉仪(FWMI)鉴频器的大气海洋HSRL系统和算法,用于反演海水和 大气颗粒的180°体积散射系数。该系统的核心在于采用混合-分子双通道接收信号,其中分子通道 利用FWMI鉴频器滤除颗粒信号,透过分子信号。研究表明,反演误差会随着颗粒散射比(总180°体积散射 系数与分子180°体积散射系数之比)增大而线性增大,而光谱分离比(分子与颗粒透过率之比)的提高能够显 著抑制误差的增长趋势。因为海洋的分子散射与颗粒散射在光谱上更加分离,因此FWMI在海洋HSRL上的鉴频 能力高于大气HSRL。所提的基于FWMI的HSRL系统能够工作于水体和大气中,对大气海洋激光雷达的性能提升有重要的意义。