基于几何特征与NDWI的城市水体信息提取研究

在遥感影像获取地物信息过程中,有效提取水体信息与掌握其变化趋势,已成为水资源合理利用,实时规划以及未来保护的重要依据.选用浙江长兴县高分一号遥感卫星数据,根据遥感影像不同地物光谱特征,运用归一化水体指数方法(NDWI)并参考影像包含的几何特征,借助易康软件平台进行遥感影像的面象对象分类,分类为水体和其他两种类别.通过归一化水体指数与基于易康面向对象分类结果与传统基于像素分类的结果进行综合对比分析,基于几何特征与NDWI的分类方法明显优于传统基于NDWI分类方法,能更好利用影像所含的地物特征信息,其结果更加符合真实情况.     

基于面向对象分类方法的城市用地类型提取

丰富的高分辨率影像及面向对象分类方法为城市土地利用分类与分析提供了新的机遇.以SPOT-5 2.5 m融合后的多光谱遥感影像为主要数据源,采用基于规则的面向对象分类法进行分类.首先分析典型地物的影像光谱特征、几何特征和纹理特征,找出区分点进行,对最终的房屋、工厂、道路、阴影、未利用地5类城市用地进行精度分析,进而对面向对象的分类方法及存在问题进行阐述.     

基于梯度特征的高分辨率卫星遥感影像阴影检测

以高分辨率卫星遥感全色影像为数据源,根据阴影区在影像上的灰度与梯度特征,研究了它与水系、建筑物、绿地、道路等地物类型的区别,描述了阴影边界与太阳方位角的关系,并在此基础上针对实验数据提取阴影区.结果表明,所采用的方法能有效地识别影像中的阴影.     

单幅航空影像中云阴影的自动去除

云阴影的存在严重影响了高分辨率航空遥感影像的视觉效果和影像质量.为去除云阴影,提出了一种无需人工参与的自动处理方法.首先采用光谱特征阈值法初步检测云阴影,再结合形态学方法进行后处理,提取完整的云阴影区域;阴影去除时,设计了一种利用非阴影区域信息、阴影整体区域信息、阴影像素局部窗口及像素本身信息的综合补偿模型,所需参数均可自动获取,进而实现阴影的自动去除.实验表明,区域级、窗口级和像素级多层次信息的引入,使模型的细节敏感度增强,提升了对比度,能灵活根据复杂的云阴影遮挡情况对阴影进行合理提升,有效解决了部分补偿方法存在的补偿效果不均匀的问题,阴影中地物的色彩与纹理等信息均得到更真实的再现.     

基于随机森林算法的航空高光谱数据分类方法研究

高光谱数据具有光谱范围广,光谱分辨率高等优势,可以用于不同地物的分类识别,为近年来遥感领域的研究热点。采用随机森林算法对机载高光谱数据进行了地物分类识别研究,首先选取不同种类的地物样本,并对每类样本打上类别标签,每个像素包含的波段数即为样本的特征数,送入随机森林分类器进行训练;然后将训练好的分类器对待分类的高光谱影像数据进行分类,待分类的数据初始化为统一的类别标签;并根据袋外数据自变量的扰动对分类精度的影响,计算不同波段特征对分类效果的重要性系数。实验采用C++语言结合Intel Open CV计算机视觉库,编写了高光谱影像分类识别程序,对机载AISA高光谱传感器获取的甘肃省张掖市农村与城市影像数据进行分类,结果表明本文算法具有较高分类精度和可靠性。     

基于多时相遥感数据的云阴影检测算法

云阴影检测是云检测中的一个重要环节,由于其光谱、纹理特征复杂,云阴影检测一直是云检测中面临的一大难题。本文针对传统云阴影检测方法的不足,提出一种基于多时相遥感数据支持的云阴影检测算法。该算法以同一区域相近时相或不同年份相近日期的卫星遥感地表反射率数据为参考,选取云阴影和典型地表样本点,对样本点进行统计分析,据其动态确定云阴影检测的阈值,并基于云阴影样本点去除土地利用/土地覆被变化对使用该方法进行云阴影检测造成的误判。基于Landsat8OLI数据,选择不同区域碎云、薄云和厚云产生的云阴影分析该方法的有效性,重点分析水体等容易与云阴影混淆的区域。结果表明,该方法能有效识别云阴影,具有较高的整体检测精度。     

采煤沉陷区高分遥感数据融合方法

为提高采煤沉陷区地质环境监测基础数据的质量,以宁夏惠农采煤沉陷区为研究区,分别选取矿山地质环境治理恢复前和治理恢复后的QuickBird遥感影像及高分二号遥感影像,运用PCA算法、NNDiffuse Pan Sharpening算法、Gram-Schmidt算法与Brovey Sharpening算法进行融合实验,并对融合结果进行定性和定量评价。结果表明:4种融合算法都在不同程度上提高了QuickBird影像和高分二号影像的原始多光谱影像空间分辨率。其中,QuickBird遥感影像使用Gram-Schmidt融合算法处理的效果最优,不仅在空间信息融入度方面表现较好,还具有很强的光谱保真能力,能够最大限度准确获取采煤沉陷区治理前的典型地物,如地裂缝、煤矸石、煤堆、矿坑水的范围、纹理及形态等相关信息;高分二号影像采用PC Spectral Sharpening融合算法处理的效果最优,不仅能够提高采煤沉陷区地物的空间细节信息,且能较多地保留原始多光谱信息,对于采煤沉陷区治理后的典型地物,如复绿植被、观景平台、中心广场等人造景观的几何结构和纹理信息表现更为明显。     

基于遥感与GIS空间分析的电力优化选线研究

该文针对输电线路径优选的目标,依据多源遥感数据,基于各种地物类型光谱特征知识分析,并结合遥感影像的纹理特征,采用决策树分类算法提取影响输电线路径选择的主要因素。研究结果表明,该分类方法能有效地进行地物分类与识别,特别是综合光谱和纹理信息有效地解决了裸土与居民地的混分现象。同时利用遥感立体像对数据,基于数字摄影测量方法构建了DEM,其精度能够满足输电线路径优选的要求。综合地物和地形多要素作为输电线路径优选的约束条件,采用GIS空间分析方法,实现了输电线路径优选。     

GIS技术用于电力线路勘测的思路研究

该文针对输电线路径优选的目标,依据多源遥感数据,基于各种地物类型光谱特征知识分析,并结合遥感影像的纹理特征,采用决策树分类算法提取影响输电线路径选择的主要因素。研究结果表明,该分类方法能有效地进行地物分类与识别,特别是综合光谱和纹理信息有效地解决了裸土与居民地的混分现象。同时利用遥感立体像对数据,基于数字摄影测量方法构建了DEM,其精度能够满足输电线路径优选的要求。综合地物和地形多要素作为输电线路径优选的约束条件,采用GIS空间分析方法,实现了输电线路径优选。     

基于高光谱线性混合光谱分解识别人工地物

城市下垫面包含多种不同年代、材料和成分的人工建筑物,其光谱多样性远远超过自然环境.利用高光谱遥感数据的丰富光谱信息,可以弥补传统遥感数据源(如航片、多光谱遥感数据等)在区分城市地物所需光谱分辨率等相关信息上的不足.从光谱分析与光谱匹配技术出发对城市地物和人工目标进行精细分类,可提供城市规划、环境监测、城市变迁乃至相关社会经济等方面的信息.本研究基于Hyperion高光谱遥感数据,以广州市区为试验区,尝试用手动提取终端像元,首先对水体与植被做分层掩膜,尽可能消除其在求取参考波谱与影像波谱角度过程中的影响;继而参考约翰-霍普金斯大学提供的标准光谱库的人工建筑物波谱,对光谱角度制图方法所产生的规则影像进行密度分割,获取与参考光谱夹角最小的端元准确位置,再通过高空间分辨率影像Quick Bird数据对其进行准实地验证,尽可能提"纯"并获取相应地物影像端元;最后,应用线性光谱分解模型提取出广州市区地表物质的丰度,由丰度图设定阈值生成地物分类图.结果表明:星载高光谱数据可识别出都市人工地物中的水泥混凝土、铺路混凝土、粘土瓦屋顶、较老建筑屋顶、裸土、高反射率未知物(玻璃、金属等)、低反射率未知物(阴影)、林地、草地与水体等,其总体精度为76.2099%,Kappa系数为0.7258.     

多源数据结合的高分一号土地利用/覆盖分类方法研究

基于多时相的GF-1数据获取NDVI时序变化、NDWI和MNDVI等指数图像数据，辅以Landsat8卫星OLI影像和数字高程模型(DEM)数据，得到了不同地物在光谱、时相和形状等方面的特征；通过分析各种地物类型在这些特征上的差异和变化规律，总结出不同地物的特征提取规则，构建了一种基于GF-1数据在地物复杂地区的土地利用/覆盖分类方法，并以广州市为实验区，运用该方法、最大似然法和最小距离法进行了土地利用/覆盖分类及其精度评价.结果显示:基于GF-1数据在地物复杂地区的土地利用/覆盖分类方法的总体精度为85.86%(部分地物分类精度达到95%以上)，与最大似然法及最小距离法相比，其总体精度分别提高了4.62%和12.24%，说明该方法能够更好地发挥GF-1遥感数据在土地利用/覆盖分类中的实际应用潜力，且有效提高了各种土地利用/覆盖地物类别的分类精度.     

基于独立分量分析的遥感影像分类方法

多光谱遥感影像反映了不同地物的光谱特征,其分类是遥感应用的基础。独立分量分析对未知的源信号的混合信号进行估计,可以获得相互独立的源信号的近似。独立分量分析利用了信号的高阶统计信息,对于多光谱遥感影像而言,其去除了波段影像之间的相关性,获得的波段影像是相互独立的。最后通过TM遥感影像数据的分类试验,验证了基于独立分量分析的线性光谱混合分析模型应用于多光谱遥感影像非监督分类的有效性。     

基于遥感与GIS空间分析的电力优化选线研究

该文针对输电线路径优选的目标,依据多源遥感数据,基于各种地物类型光谱特征知识分析,并结合遥感影像的纹理特征,采用决策树分类算法提取影响输电线路径选择的主要因素。研究结果表明,该分类方法能有效地进行地物分类与识别,特别是综合光谱和纹理信息,有效地解决了裸土与居民地的混分现象。同时利用遥感立体像对数据,基于数字摄影测量方法构建了DEM,其精度能够满足输电线路径优选的要求。综合地物和地形多要素作为输电线路径优选的约束条件,采用GIS空间分析方法,实现了输电线路径优选。     

考虑局部归一化高度的双分支语义分割网络

归一化数字表面模型是表征地物高度、辅助遥感影像分类的重要特征,但是其片状、精度不稳定的特性制约了分类精度的提升.针对这个问题,该文提出了一种考虑局部归一化高度的双分支输入语义分割网络,一方面设计了一种双分支输入结构,分别提取地物的光谱特征和几何特征,并通过跳跃连接进行特征融合以充分学习地物多模态信息;另一方面提出了一种新的地物高度表征方法,结合深度神经网络受GPU显存限制只能处理较小区域影像的特点,在输入的数字表面模型局部区域内计算高度特征.最后通过在ISPRS标准数据集上对三种网络框架进行对比试验,证明了相较于仅使用光谱影像,该文方法总体精度提升了4.5%～4.7%,比使用归一化表面模型作为高度特征的分类方法具有更高的分类精度、计算效率和自动化程度.     

基于连续空间频率的遥感成像辐射响应模型及其几何相关性研究

从光学遥感成像机理出发, 突破MTF (系统传递函数)和SNR (信噪比)模型在影像辐射质量评价中的局限性, 将影像频谱、MTF和SNR有机结合, 提出具有明确物理意义的, 基于连续空间频率的辐射响应模型SFRR以及截止空间频率处的SFRR指标。该模型一方面能有效降低综合辐射响应模型对复杂地物光谱、反射率等实测参量的依赖, 另一方面为研究辐射响应与几何质量的相关性提供了理论基础。利用资源三号前视和后视卫星影像及其MTF退化与噪声仿真影像, 进行SFRR模型及特征点像方几何定位精度相关性分析, 验证SFRR模型及其与遥感影像几何质量的定量关系。研究成果可以作为航空航天光学遥感传感器系统设计、遥感影像处理和应用的重要依据与基础保障, 对微波、激光雷达等遥感影像质量评价也有一定的借鉴意义。     

基于对偶树复小波变换的遥感图像薄云去除

在卫星传感器获得的遥感图像中,由于受气候影响,图像可能存在被云雾噪声覆盖的区域.提出一种基于对偶树复小波变换的薄云去除方法,利用该变换将含云遥感图像分解成高频和低频成分,通过对高频补偿和低频抑制处理,有效去除遥感图像中的薄云,恢复云覆盖区域的地物信息.实验结果表明,该方法优于常用的薄云去除方法,在去除薄云的同时能有效恢复云覆盖下的地物信息,此效果源于对偶树复小波变换具有的近似平移不变性和良好的方向选择性.     

基于高分二号影像的城区水体提取方法研究

针对高分二号遥感影像在进行城区水体提取时,遥感影像波段数较少,造成MNDWI、CWI等方法无法使用,同时受污染的水体与裸地、建筑物、阴影难以完全区分,本文提出采用城区水体阴影指数,结合最大似然估计的方法,通过区分水体和阴影光谱特征,完成与阴影彻底分离,实现在高分二号遥感影像上城区水体的高精度提取.对比阴影水体指数(SWI)、基于植被指数和中红外通道的混合水体指数模型(CIWI)、归一化差异水体指数(NDWI)以及单通道阈值法提取结果,本文方法的处理结果提取精度更高,噪声和阴影更少,总体精度在90%以上,Kappa系数在89%以上.评价数据结果表明,本文处理方法在高分二号遥感影像的城市及周边地区水体提取上是有效可行的.     

黄河河口湿地信息遥感提取研究

本文通过几何校正、图像选取以及图像增强等方式进行了遥感影像的预处理,为准确地提取湿地信息提供了数据基础。在舍弃单纯的传统监督分类和非监督分类的前提下提出了一种利用分层提取地物信息的新方法：即,首先根据地物的光谱特征采用模型法对有水的湿地进行提取,然后用非监督分类对其它湿地类型进行提取,最终得到了湿地类型分布图及其相应的面积。     

SPOT5遥感影像不同融合方法对地物识别精度的影响

以河南省开封市北部及郊区的SPOT5遥感影像为基础数据,对SPOT5全色波段影像与多光谱影像的几种融合方式进行了比较研究;基于各种融合结果影像进行实验区域的计算机监督和非监督分类,提取各类地物面积数据,比较影像融合前后各类地物面积变化率;分析不同融合影像对地物识别精度的影响,确定适宜不同地物判识的融合影像和方法,旨在为土地利用类型调查中的影像融合方法的选择提供参考.     

基于小波分析的Hyperion影像地物分类波段宽度

【目的】高光谱遥感为地物的精细识别提供优势的同时,也带来了数据量多、波段间相关性大、处理精度和效率下降等问题,而且在遥感分类中并不是使用的通道越多、波段越窄效果越好。因此笔者从光谱角度出发探讨降低高光谱数据量,以寻求适宜遥感分类波段宽度的方法。【方法】首先对Hyperion影像进行处理,主要包括去除未定标和受水汽影像波段、坏线、条纹和Smile效应,辐射定标和大气校正处理后得到161个波段,对选用的LIR级数据进行几何校正。根据样地调查情况确定试验区待分类别,对提取的14类地物样本平均光谱进行7次Sym3小波分解,由得到的小波细节系数方差和小波细节系数熵分析适宜各类型识别的光谱区间,然后将不同光谱区间内窄波段进行小波融合,最后选取支持向量机方法进行分类识别。【结果】美人松林、落叶松林、樟子松林、针叶混交林、阔叶混交林、火烧迹地、水体、耕地和未利用地9类地物识别的适宜光谱分辨率为40 nm,剩余5种地物识别的适宜光谱分辨率为80 nm,不同光谱区间对应的波段数大大降低,且最终分类精度总体都达到81%以上。【结论】将小波分析与支持向量机方法(SVM)结合,解决了高光谱存在的“维数灾难”问题,提高了高光谱数据的利用率,遥感分类中并不是使用的通道越多、波段越窄效果越好。