基于国产卫星数据的深圳城市化进程中土地利用/覆盖变化探讨

土地利用/覆盖变化是全球变化中的重要组成部分,城市化进程将导致大规模的土地利用/覆盖变化.文中首先分别对1999年、2006年、2010年的CBERS和HJ-1B数据进行几何校正、拼接裁剪、分类等处理,生成土地利用/覆盖分类图,然后分别计算求得深圳市1999年到2006年和2006年到2010年的土地利用/覆盖变化转移矩阵.在此基础上,研究深圳市从1999年到2010年期间土地利用/覆盖变化的空间过程.结果表明:深圳市在快速城市化进程中发生了大规模的土地利用/覆盖变化,大量的草地、耕地、未利用土地转化为城镇用地,草地和林地之间部分结构相互转化调整.同时,10年来深圳市土地利用/覆盖变化区域差异明显,伴随着宝安和龙岗两区城市化进程加快,关外土地利用/覆盖变化强度逐渐加强,而关内逐渐减弱.在深圳城市化进程中,城镇用地重心呈现出向北部扩展的趋势.     

鲁西欠发达地区城市建设用地变化的时空特征及驱动力——以聊城市东昌府区为例

十余年来,鲁西欠发达地区的城市建设用地明显增加,城市扩张速度明显加快。本文以聊城市东昌府区为例,以2000年、2007年ETM影像,2013年OLI影像为主要数据源,采用决策树分类法提取土地利用变化信息,建立土地利用转移矩阵,分析城市建设用地变化的时空特征,进而采用主成分分析法、逐步回归分析法对建设用地变化的主要驱动力进行分析。结果显示:13年来,东昌府区的建设用地面积增加了69.43 km2,新增的建设用地主要来自于对林地和农田的占用;城市建设用地由2000~2007年的向东部扩张转变为2007~2013年的向东部和南部扩张;与发达地区不同,工业化与第三产业发展水平以及城市公共交通的发展是影响东昌府区建设用地变化的主要驱动因子。     

基于能量平衡与端元合成技术的地表热辐射场景动态模拟

地表热辐射场景动态变化模拟分析是热红外遥感领域研究热点之一.首先基于地表能量平衡方程和一维导热方程,建立地表温度二次谐波模型,模拟裸露地表温度日变化规律,并利用CUPID模型模拟植被冠层温度;其次利用高空间分辨率多光谱遥感影像的可见光-近红外光谱特征,提取植被、裸土、水体、不透水面等地物端元的覆盖比例及分布;最后结合地表温度模拟结果和典型发射率波谱,基于端元能量线性混合的假设,模拟地表热红外辐射动态场景.结果表明,地表温度日变化模拟值与实测值吻合较好,标准偏差在2.7℃以内;模拟场景可展现出清晰的纹理细节和较强的遥感成像真实感,场景热辐射特征与地物类型及其空间分布、成像时刻、观测角度均有关联.     

西藏昌都地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响

近年来,西藏昌都地区土地利用变化很大,研究其对生态系统服务价值的影响,可为生态环境可持续发展和土地利用结构调整提供依据.本文参考谢高地等制定的中国陆地生态系统单位面积服务价值当量,利用昌都地区三期土地利用数据,估算了1988～2004年土地利用变化引起的生态系统服务价值的变化.结果表明生态系统服务价值总量一直呈增长趋势,生态环境总体质量在提高.针对变化,为该区农业可持续发展,提出了土地结构调整目标:农业用地内部结构调整、加大未利用地开发、培肥土壤.     

土地利用／覆被变化对土壤质量影响研究进展

土地利用／覆被变化作为人类利用土地各种活动的综合反映，是影响土壤质量变化最普遍、最直接、最深刻的因素。利用与覆被变化体现为：林草地与耕地间的转变、湿地开垦为农田及耕作经营措施、作物轮作制度、施肥等变化，不仅对土壤质量造成了不同程度的影响，而且通过影响气候、土壤、水文以及地貌而对自然环境产生了深刻的影响。文章从土地覆被类型变化、农作物种类变化、土地利用集约度变化等方面，综述了近期取得的研究成果，指出研究中存在的难点及今后研究的重点。     

基于最优小波包分解的图像隐写通用检测

基于图像最优小波包分解,提出了一类具有较高检测正确率的信息隐写通用型检测方法.首先基于Shannon熵计算信息代价函数,对图像进行最优小波包分解,并从分解得到的子带系数以及图像像素中提取直方图特征函数多阶绝对矩作为特征,然后对提取的特征进行预处理并设计BP神经网络分类器进行分类.针对不同的背景和应用环境,文中给出了3种不同的检测算法.针对LSB、PMK、LTSB、Jsteg、F5及JPHide等典型隐写算法的实验表明:此方法相比现有的典型通用检测方法,正确检测率提高约6.4%～15.4%,且具有更好的通用性,并可为设计基于最优小波包分解的模式识别和分类算法提供参考.     

基于混合像元分解的遥感图像融合实用算法

传统的图像融合算法,如IHS变换、合成变量比、主成分替换等方法所得到的融合图像通常存在不同程度的光谱扭曲现象.一种基于混合像元分解的图像融合算法(FSMA)可以很好地保持图像的光谱信息,但该算法仅在以终端端元为先验知识的模拟数据中得到了成功的应用.分析表明,由于全色波段与多光谱波段光谱响应函数不同以及多光谱波段通常不能覆盖整个全色范围,原有的FSMA算法并不能直接应用到真实遥感数据中.文中提出了一种改进的基于混合像元分解的图像融合算法(IFSMA).该算法通过重构原有算法中优化问题的目标函数,降低了对利用多光谱数据模拟全色波段亮度值的难度,使得基于混合像元分解的图像融合算法可以推广应用到真实遥感数据中.实验结果表明,IFSMA算法在光谱信息和空间信息的保持方面均优于IHS变换、合成变量比、主成分替换以及原有的FSMA等算法.     

基于视觉显著性的人脸文字区域提取

基于Matlab图像文字区域检测新方法对图文进行分离和显著性操作,并采用显著性度量对传统人脸文字区域检测的结果做进一步的显著性融合,实现了基于视觉显著性的人脸文字区域提取。实验结果表明,这种基于视觉显著性的人脸文字区域提取解决方案具有比较高的查全率和精确度。     

基于HJ-1星CCD数据的溢油遥感特性分析与信息提取

基于HJ-1星CCD多光谱数据,以2010年美国墨西哥湾深海油井溢油污染海域为研究区,对溢油迁移转化过程进行分析,认为油水混合物是该次事故的主要污染类型之一.研究HJ-1星CCD数据多种目标的影像特征与光谱响应特征,指出油水混合物能明显改变海水对入射光的后向散射性能,可以被有效地识别与判定.利用决策树分类方法能有效地提取墨西哥湾溢油污染中的油水混合物;对误判信息进行分块合并处理后,可进一步提高油水混合物的提取精度.研究表明,HJ-1星CCD多光谱数据能有效提取海洋溢油污染信息,具备了开展海洋溢油污染遥感监测的能力.     

星敏感器高精度星点提取系统误差分析及补偿方法研究

星点质心位置提取系统误差是影响星敏感器姿态测量精度的重要因素, 从理论上提出这种误差的来源、大小和物理机制, 能够为进一步提高星敏感器精度提供有效的帮助.根据星点质心提取的物理过程, 分析误差的来源和大小, 利用频域分析方法, 从采样频率限制及采样窗口限制2 个角度出发对星点图像亚像元质心提取系统误差进行了理论分析, 导出了亚像元质心提取系统误差的解析表达式, 得到该系统误差与像点高斯半径、像点的真实位置及采样窗口像元数量的函数关系, 并在此基础上提出了以像点高斯半径为参数的误差补偿方法. 研究表明, 在进行了误差补偿后, 像点高斯半径在0.2~1.4 像元范围内, 3 像元窗口质心提取残余误差小于2×10^-3像元, 而5 像元窗口质心提取残余误差小于2×10^-4像元.     

基于自适应尺度的遥感影像渐进配准

图像配准是遥感图像处理中的基本问题.本文针对多源多时相遥感影像的特点,提出了一种基于自适应尺度的渐进配准方法,在从粗到细的迭代配准过程中,可以通过上一次配准结果的几何定位误差来确定本次匹配的尺度,并按该尺度提取特征角点和特征邻域进行匹配,与常规金字塔渐进配准方法相比,减少了匹配次数,提高了配准效率.另外,特征提取和匹配过程中提出一种基于Harris-Laplace算法和相位相关算法的遥感影像配准算法,利用Harris-Laplace角点代替原始图像,能够综合区域和特征的优点,对亚像元偏移、旋转、尺度变化具有不变性,同时对对比度和灰度的变化不敏感,具有很强的抗噪性.在特征检测和匹配的过程中采用限定搜索区域、抽稀角点等多种优化策略来提高算法的性能.实验证明,算法具有很好的精度,对几何攻击具有很好的鲁棒性,该算法已经应用于CBERS-02B星3级数据的批量自动化生产,具有很好的应用效果.     

北部湾红树林的HJ星多光谱遥感提取模式

大区域红树林多光谱遥感提取易受多种地物及自身覆盖度等因素影响,针对这一难题,文中以广西北部湾为研究区,基于HJ星CCD影像,并结合红树林空间分布特征和图谱特征,建立一种适合大区域海岸带的红树林识别提取模式.首先分析影像地物图谱特征,提出用于瞬时海水边线提取的海水比值指数,以及指示红树林的特征指数:红波段角度植被指数和像元波段反射率标准差指数.再从红树林空间生境判定和不同覆盖度反射率变化两方面入手,划分生长适宜区,通过特征指数辅助判定建立最终提取模式.应用结果表明该模式能完整准确地提取不同覆盖度红树林,最大程度消除其他干扰因素影响,总体制图精度达83.70%,用户精度为79.37%,同时也证实HJ卫星CCD多光谱遥感数据应用于海岸带红树林研究的有效性.     

CBERS-02IRMSS热红外数据及UTAE算法在城市热岛研究中的应用

文中使用城市热异常信息提取算法(urban thermal anomaly extraction,UTAE)提取城市热岛信息.该算法使用不同大小的滑动窗口来探测整幅图像,根据稳健估计的方法设定地表温度高于全部像元以及窗口内像元温度统计均值加标准差的像元为热异常像元,并将滑动窗口的范围设置在3×3至9×9个像元之间,根据像元被记为热岛像元的次数是否为0来区别热岛区与非热岛区,在热岛区域内根据次数的多少来决定热岛强度,具有动态阈值的特点和无偏特性.研究结果表明,在城市热岛范围的提取上,2004年2月13日长沙市热岛面积在27.21—33.98km2之间;在城市热岛强度和尺度效应分析上,宏观尺度的研究应选用较大的窗口来体现城—郊热岛关系以及热岛发展的总体趋势,而小窗口在微观分析城区内热岛的具体分布、与下垫面的关系以及驱动因子方面较有优势.最后,对UTAE算法在中巴地球资源卫星后继星数据上的应用做出了展望.     

基于分区的水稻总产遥感估算研究

本文通过未基于分区与基于分区的水稻总产遥感拟合模型的比较分析,选取最优模型进行水稻遥感估产.以湖南省为研究区,在水稻遥感估产分区、水稻可能种植区识别的基础上,以县为单位,利用2000～2007年的统计产量与MODIS EVI建立未基于分区与基于分区的水稻总产遥感拟合模型,通过相对误差、RMSE,以及拟合结果与统计值比较散点图分析,选择最优遥感拟合模型,并用此模型对2008年湖南省水稻总产进行预测.研究结果表明,基于分区的水稻总产遥感拟合模型要比未基于分区的要好,最优模型为二次非线性模型和逐步回归模型,且生育期主要集中在孕穗期到乳熟期.水稻总产拟合及预测结果与统计值相比省级相对误差都小于5%,且拟合结果的误差总体上比预测结果的误差要小.基于分区的水稻总产遥感估产模型有效地提高了水稻遥感估产的精度.     

基于模型及实验的植物电信号胞外测量关键问题研究

胞外测量是植物电信号研究中重要的检测方法,而胞外测量结果反映了多个植物细胞电信号在时间和空间的加合,研究胞内与胞外检测信号的关系,对于进一步的理解和分析胞外检测信号变异、提供合理的解释及信息是有待研究的科学问题之一.文中基于修正的HodgkinHuxley及胞外电位分布方程,从理论和实验两方面对植物电信号的胞外测量做了探索.理论上建立植物电信号胞外测量模型,然后应用此模型进行了单个细胞和多个细胞的胞外电位仿真,单细胞胞外电位在几十微伏,而多细胞情况复杂.并以蚕豆为实验材料应用微电极技术和胞外电极记录了植物胞内外电位信号.通过对测量结果的分析、测量结果与模型仿真结果的比较,可以认为胞外测量信号为电极周围群体细胞电信号的时空叠加,并解释了因检测位置改变而产生的信号变异,验证了胞外测量的复杂性,描述了胞外记录时所需要的测量条件和进一步进行信号处理的可行性.     

基于HJ星高光谱数据红边参数的冬小麦叶面积指数反演

针对我国HJ-1A星搭载的高光谱成像仪(HSI)数据,探索基于HJ星高光谱影像的LAI反演研究,本文利用inverted Gaussian模型提取红谷位置、红边位置、红边振幅以及红边斜率4个红边参数,结合2009年4月、5月两期同步地面观测LAI数据,经过回归分析构建了反演叶面积指数的最优红边参数模型.结果表明红边位置、红边斜率和红边振幅与叶面积指数都达到了极显著相关,R2分别为0.5592,0.7796和0.8107说明HJ星高光谱影像数据在叶面积指数反演方面有很大的应用潜力.     

基于角度不变的线阵推扫式CCD相机几何畸变在轨检校方法

对航天遥感相机进行在轨检校,是提高卫星产品质量,扩大产品应用效果的重要技术内容.文中研究了一种基于角度不变的线阵推扫式CCD相机几何畸变在轨检校方法.该方法利用相机外方元素对于相机视向量夹角角度影响比较小的原理,根据地面控制点和一级产品图像,求解相机视向量夹角,从中提取相机光学部件的畸变模型参数,从而实现相机内外方元素解耦.相机畸变模型采用一维3阶多项式,对焦距和主点等引起的低阶误差能够很好地吸收.该方法用在HJ-1A/B卫星的宽幅盖CCD相机几何畸变校正上,检校误差残留在2—6个像元,和参考数据精度相似,表明取得了很好的校正效果.     

基于HJ-1B卫星的作物秸秆提取及其焚烧火点判定模式

作物秸秆焚烧产生的气体和颗粒物严重污染大气环境,威胁人类健康,给交通带安全带来隐患,利用遥感技术优势监管秸秆焚烧火点具有重要的现实意义.文中基于HJ-1B卫星CCD多光谱遥感数据和IRS热红外遥感数据,以中国江苏中东部为研究区,开展作物秸秆提取及其焚烧火点判定的一体化研究.根据秸秆的光谱特征研究建立了秸秆乘积指数(SMI),结合其纹理信息可从HJ-1BCCD遥感图像上快速有效的提取出秸秆分布,继之结合修正后的火点探测算法可对HJ-1BIRS遥感数据进行火点提取.在秸秆分布和火点探测结果矢量化的基础上,通过GIS技术进行火点叠置分析,可有效地判定作物秸秆火点分布,同时结合实地调研及与MODIS火点产品比对分析验证评价了本研究方法的可行性和有效性.