基于最小异质性区域生长法的多尺度城市地物影像分割

遥感影像分割是面向对象影像分类中的关键技术.针对地物景观的多尺度效应与高分辨率影像的高空间分辨率特征研究了多尺度分割与多特征最小异质性准则,分析了其有效性及可行性.基于区域生长的原理与方法,采用多尺度分割与最小异质性算法,对不同分辨率遥感影像和地物类型的样区进行分割技术的应用实践,分析总结了分割参数与影像特征参数的关系和各种参数的确定方法.     

一种面向对象的遥感影像多尺度分割方法

高分辨率遥感影像中丰富的空间结构信息和地理特征信息提取需要在多种不同的尺度下进行,而传统的基于像素光谱特征的影像分割和单尺度影像信息提取方法在这方面存在明显的缺陷.基于区域的面向对象影像分析方法,为高分辨率遥感影像信息提取提供了新的思路,其关键的核心问题在于实现对高分辨率遥感影像的多尺度分割.本文提出了一种基于相邻影像区域合并异质性最小的面向对象多尺度分割算法.影像分割试验结果表明:该方法可以根据任意特定尺度下的影像分析任务或任意感兴趣尺度的地物目标,调整影像分割的尺度参数,从而获得特定尺度下感兴趣的影像区域(对象)作为后续面向对象影像分析和应用的基础.     

沙河流域地表通量的定量遥感估算

地表通量遥感估算对植物长势监测、灾害监测和地区能量水循环研究具有重要的现实意义.本文选取北京市沙河流域2002-10-16和2003-04-07LandSat TM影像反演研究区春秋季地表特征参数和地表通量,结合地面观测资料,利用二层遥感模型对该地区的植被、土壤地表通量分别进行了遥感估算.结果表明,研究区地表能量平衡各分量具有明显的时空特征.春、秋季晴日植被通量和土壤通量的估算结果空间分布态势保持一致,植被通量略大于土壤分量,土壤通量的空间分异性更明显.     

基于局部非线性地理加权回归模型的地表温度降尺度算法研究

地表温度(land surface temperature, LST)是反映地表状况的一个重要参数,能对地表-大气相互作用过程进行描述。由于受到卫星热红外传感器成像条件的制约,获取的卫星热红外遥感图像存在时间分辨率、空间分辨率难以兼顾的问题,导致反演的LST数据难以得到深入应用。采用LST降尺度算法可以解决此矛盾,获得高时空分辨率的地表温度数据。目前LST降尺度模型逐步由全局模型转向局部模型,但局部降尺度模型忽略了非线性关系。针对此问题,提出基于局部非线性地理加权回归(non-linear geographically weighted regression, NL-GWR)的地表温度降尺度算法。选择合适的研究区域,并分别选取归一化差异植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)、归一化差异建筑指数(normalized difference build-up index, NDBI)以及数字高程模型(digital elevation model, DEM)作为辅助参数进行LST降尺度,将中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer, MODIS)地表温度空间分辨率从1 000 m提升到100 m,并将基于地理加权回归(geographically weighted regression, GWR)与NL-GWR模型的降尺度结果进行对比分析。实验结果表明,考虑非线性关系的NL-GWR模型要优于GWR线性模型,能够获得较低的均方根误差(1.96 ℃)和平均绝对误差(1.63 ℃)。     

基于能量平衡的城市热岛效应研究进展

快速的城市化过程中产生了一系列环境问题,备受关注的有水资源短缺、生态环境脆弱以及城市热岛效应等.其中城市热岛效应问题日益突出,降低城市生态环境质量和生活质量.研究城市热岛效应的产生机理对缓解这一问题具有非常重要的理论和现实意义.本文从能量平衡的角度归纳总结了以往城市热岛效应形成机理的研究,探讨研究能量平衡方程中各分量的方法并对研究成果进行归纳总结,认为应用遥感图像与气象资料相结合分析城市地表热通量来研究城市热岛效应的成因及特征在目前是非常有效可行的方法.本文认为目前基于能量平衡研究城市热岛效应还存在不足,如相关研究仅仅在少数的城市或者针对特定的季节;城市的储热通量相对被高估;应考虑如何合理地将人为热引入能量平衡方程进而研究人为热的贡献率;增加实地测量并研究提高地面观测水平的新途径和新方法来验证所得的模拟结果.     

基于能量平衡的城市热岛效应研究进展

快速的城市化过程中产生了一系列环境问题,备受关注的有水资源短缺、生态环境脆弱以及城市热岛效应等。其中城市热岛效应问题日益突出,降低城市生态环境质量和生活质量。研究城市热岛效应的产生机理对缓解这一问题具有非常重要的理论和现实意义。本文从能量平衡的角度归纳总结了以往城市热岛效应形成机理的研究,探讨研究能量平衡方程中各分量的方法并对研究成果进行归纳总结,认为应用遥感图像与气象资料相结合分析城市地表热通量来研究城市热岛效应的成因及特征在目前是非常有效可行的方法。本文认为目前基于能量平衡研究城市热岛效应还存在不足,如相关研究仅仅在少数的城市或者针对特定的季节;城市的储热通量相对被高估;应考虑如何合理地将人为热引入能量平衡方程进而研究人为热的贡献率;增加实地测量并研究提高地面观测水平的新途径和新方法来验证所得的模拟结果。     

基于能量平衡的城市热岛效应研究进展

快速的城市化过程中产生了一系列环境问题，备受关注的有水资源短缺、生态环境脆弱以及城市热岛效应等。其中城市热岛效应问题日益突出，降低城市生态环境质量和生活质量。研究城市热岛效应的产生机理对缓解这一问题具有非常重要的理论和现实意义。本文从能量平衡的角度归纳总结了以往城市热岛效应形成机理的研究，探讨研究能量平衡方程中各分量的方法并对研究成果进行归纳总结，认为应用遥感图像与气象资料相结合分析城市地表热通量来研究城市热岛效应的成因及特征在目前是非常有效可行的方法。本文认为目前基于能量平衡研究城市热岛效应还存在不足，如相关研究仅仅在少数的城市或者针对特定的季节；城市的储热通量相对被高估；应考虑如何合理地将人为热引入能量平衡方程进而研究人为热的贡献率；增加实地测量并研究提高地面观测水平的新途径和新方法来验证所得的模拟结果。
     

一种面向对象的高分辨率影像最优分割尺度选择算法

近年来越来越多的高分辨率遥感卫星得到应用。传统方法已然不能满足高空间分辨率遥感影像的应用需求,面向对象的遥感影像处理方法应运而生。面向对象方法的基本处理单元是经过多尺度分割的具有较好的完整性和单一性的影像对象,相关研究表明不同目标有其最适宜的提取尺度。在分析两种最优尺度选择方法局限性的基础上。根据“类内同质性大。类闻异质性大”的最佳分类原则,提出面向对象的RMAS方法。该方法的思想是,当对象RMAS值最大时,对象内部的异质性最小、对象外部的异质性最大,此时的分割尺度为类别提取的最优分割尺度。根据最优尺度下信息提取精度最高的原理。实验验证了该方法的可行性。且能获得较好的分类结果。分析还发现RMAS折线有时会出现多个局部峰值的情况,说明最优尺度是相对的。通常是一个数值范围。对于面积较大的类别使用一种尺度不易将信息准确提取出来。需要根据应用目标选择合适的最佳尺度。     

流域生态承载力空间尺度效应分析——以石羊河流域为例

针对生态承载力研究在尺度效应和空间关系分析中存在的不足,基于生态足迹评价方法,利用遥感数据、GIS技术和Moran′I指数,以石羊河流域为研究区,从5种不同栅格尺度(分辨率)对生态承载力开展定量计算和空间格局分析.结果显示石羊河流域总的生态承载力以及各类型土地生态承载力具有一定的尺度依赖性,其中水域和城乡工矿居民地生态承载力较其他类型尺度依赖性更强;随着尺度的增大,生态承载力的全局空间正相关性减弱,各个尺度下局部空间自相关性和空间分布格局具有明显的差距,显示出其对尺度变化非常敏感.研究结果不仅有助于利用遥感数据和GIS技术对区域生态承载力开展更精确的评价和空间格局分析,而且强调在研究生态承载力时应考虑尺度效应,选择适宜尺度的遥感数据开展区域生态承载力的研究.     

蒸散发遥感估算方法的研究进展

传统的估算蒸散发的方法虽然能够获取相对准确的均匀下垫面的蒸散发,但大多局限于点或田间尺度,难以反映蒸散发的空间异质性.遥感作为一种高效的空间信息获取和处理手段,被认为是估算陆面蒸散发的有效途径.近30多年来,随着技术的进步,发展了从简单的经验公式到结合陆面过程模型的陆面数据同化系统等基于遥感数据估算蒸散发的方法.本文总结了遥感估算地表蒸散发各种方法的输入数据、假设、原理、优缺点,并概括了遥感估算陆面蒸散发存在的主要问题和发展趋势.     

面向地表特征变化区域的时空遥感数据融合方法研究

高时间、高空间分辨率的遥感影像能够在空间、时间尺度上精细刻画植被生物物理特征和结构特性及其在空间、时间上的变化,对监测植被生态特征有着重要的作用.为有效记录地表特征的变化,本文提出了一种基于像元降尺度的时空遥感数据融合算法(downscaling difference spatial and temporal data fusion algorithm,DDSTDFA).该方法分别开展基于Landsat、MODIS和NOAA影像的模拟与真实实验,与已有STDFA(spatial and temporal data fusion algorithm)和FSDAF(flexible spatiotemporal data fusion)进行对比.结果表明,DDSTDFA算法表现出以下优势:1)DDSTDFA算法能够同时预测地表特征发生的多种变化方向,改进了基于像元分解算法的缺陷,与STDFA相比在变化区域表现出更高的精度;2)DDSTDFA融合影像的空间分布特征更接近真实影像,消除像元分解融合法中常见的"图斑""边界"问题;3)与FSDAF算法相比,DDSTDFA算法在保证影像融合精度的前提下,运行速度提高了50%~60%.因此,DDSTDFA算法更适合于大范围高时空影像数据融合,为地表动态监测提供丰富的遥感影像数据源.     

一种尺度参数的确定方法

密度函数的小波估计中,尺度参数的选择是最关键的问题,如果尺度参数选择大小,则受噪声影响比较大.如果尺度参数选择过大,虽然密度函数估计较好,但密度估计的曲线大幅振荡.通过在多维空间中,基于小波的多分辨分析理论对多变量密度函数进行的小波估计,提出了利用Fisher信息来确定尺度参数的新方法.     

地面沉降多尺度三维可视化技术研究

整合多源数据,即实测数据、矢量数据、数值模型数据、遥感数据,在三个不同空间尺度上,即区域尺度、中尺度和微观尺度,实现地面沉降发生过程的三维可视化表达,其中微观尺度的沉降模拟是写意表达,而区域尺度和中尺度下的沉降模拟则是采用三维体视化表达方式;并针对不同空间尺度,分别给出建立相应尺度地面沉降模拟模型的方法以及数据结构．同时,以地面沉降最为严重的苏州-无锡-常州地区为例,进行多尺度地面沉降动态过程三维可视化表达应用,建立的模型能够使研究者以交互的方式在三维空间上迅速、全面地掌握地面沉降发生过程,进而为地面沉降研究提供一个全新的可视化操作平台．     

地表非均匀加热影响对流边界层湍流特征大涡模拟研究

本文运用大涡模拟方法研究了地表非均匀加热对边界层湍流特征的影响.共进行五个算例的数值模拟,其中一个算例为地表均匀加热,四个非均匀算例的地表加热方式均采用“马赛克”分布,非均匀尺度分别为1.2km、2.5km、5.0km和10.0 km,其平均地表热通量与地表均匀加热算例相同.模拟结果表明:地表非均匀加热激发出有组织湍流...     

西北太平洋副热带海区一个气旋涡的三维结构、运动学及其亚中尺度特征

利用厦门大学“嘉庚”号科考船于2019年3—4月在西北太平洋副热带逆流区收集的现场观测数据，结合卫星遥感资料与漂流浮标数据，分析该区域一个气旋涡(编号CE2)的三维结构、运动学及其亚中尺度特征.结果表明：1) CE2涡旋在表层约呈椭圆形，其影响范围随着深度的增大向北侧收缩，最大影响深度约400 m; 2)热成风关系在CE2涡旋范围内存在显著的尺度依赖性；3)涡中心与边缘因亚中尺度过程活跃程度不同而呈现尺度依赖性动能和相反的动能波数谱特征；4)漂流浮标轨迹分析显示涡旋边缘存在明显的物质输运“泄漏”现象.上述结果对传统中尺度涡旋现象进行了基于实测资料的观测补充.     

土地利用景观多样性的空间尺度分析——以狮城镇正方形实验区为例

选取狮城镇的一个正方形区域作为实验区,利用空间统计学方法,对不同尺度下景观多样性的空间格局进行分析,并进一步利用半变异函数对其空间异质性进行定量描述.结果表明:随着尺度的增加,景观多样性程度也不断增加,另外多样性的空间分布格局也具有显著变化:在小尺度下不同多样性指数估计值形成的斑块比较破碎,随着尺度增加,景观多样性格局的复杂程度趋于简单,空间变化减少,估计值相同的区域连通性逐渐增强;不同尺度的最优拟合理论模型不同;4个尺度下景观多样性均具有弱空间自相关性,且空间自相关性只保持在较小的范围内.     

森林冠层多角度高光谱观测系统的实现与分析

为了进一步理解遥感观测中地表目标物二向性反射特性产生的影响,增强定量反演植被结构和生理参数的能力, 以江西千烟洲通量站为基地建立了多角度高光谱观测系统。此系统主要由UniSpec-DC双通道光谱仪、Pan-Tilt Unit 可水平垂直旋转的云台、电脑、电力供应系统、软件控制系统,以及数据转换器等配件组成。获得的光谱数据经白板校正、暗电流校正、超量程数据插补、异常数据删除、缺失角度插补等预处理后可用于冠层反射率和植被指数的计算与定量分析。多角度高光谱观测系统观测的辐照度与通量观测的光合有效辐射(PAR)具有较好的一致性(R² = 0.961 4, P<0.001)。利用2013年7月观测得到的光谱和通量数据计算得到光化学反射指数(PRI)与光能利用率(LUE),二者表现出明显的对数关系(R² = 0.514 2, P<0.001)。分析认为,多角度高光谱遥感是定量研究森林生态系统的重要手段,也是进一步理解航空航天遥感与样地观测尺度问题的有效方法。     

高加速度的柔性3-RRR并联机构尺度综合设计

该文以设计高加速度的平面柔性3-RRR机构为目的,研究一种平面3-RRR并联机构的尺度综合设计方法.建立机构的运动学逆解方程、速度和加速度传递方程以及动力学逆解模型.根据机构的特点,给定末端速度和加速度曲线,分析机构输入和输出加速度与设计参数之间的关系,提出兼顾最大加速度和作业空间要求的并联机床尺度综合设计方法,并通过具体的设计计算,证明该方法可行.最终给出一组满足速度、加速度以及工作空间要求的尺寸参数.     

利用MODIS数据估算晴空半干旱地表潜热通量

为研究我国半干旱区域地表潜热通量分布特征, 建立了一套不需要将地面气象观测数据作为输入而仅用卫星数据来估算晴空条件下半干旱地表潜热能量的方案。该方案设计了针对半干旱地表的净辐射通量参数化方法和土壤热通量估算模型, 利用S-SEBI模型计算蒸发比率, 根据能量平衡原理得到潜热通量。基于MODIS陆地和大气产品, 利用该方案进行潜热通量估算研究,并采用2003, 2004和2005年6?11月间退化草地和农田晴空数据进行验证。与地面站点观测数据对比结果表明该方案能有效计算地表潜热通量: 在退化草地和农田两个站点上, 该方案计算的地表潜热通量的均方根误差分别为60.4和64.6 W/m², 平均偏差分别为18.6和32.4 W/m²。     

不同地表两种观测尺度红外辐射温度的对比分析

针对地表红外辐射温度观测时,红外辐射仪在地面均匀分布的点上尺度观测温度的平均值代替面上尺度观测值存在的误差问题,在晴天太阳直接辐射下使用红外热像仪、红外辐射仪从10:00～16:30同步连续观测草地、裸土、沥青路面、水泥坪的辐射温度并比较.结果表明,辐射仪地表点上尺度观测温度的平均值代替热像仪面上尺度观测温度,较适用于...