主被动光学卫星遥感数据融合浅海水深测量

针对双介质立体摄影测量中水面高程不确定性带来的测深误差,本文提出了主被动光学卫星遥感数据融合浅海水深测量的技术路线,探讨了主动ICESat-2激光测高数据与被动WorldView-3立体像对数据融合的测深模型。首先通过ICESat-2激光测高数据提取海面高程作为WorldView-3立体像对数据水面高程纠正的起算位置,然后利用区域网平差的二次多项式加入适当的水深改正量。在我国南海岛礁开展了主被动光学卫星遥感数据融合进行浅海水深测量试验。结果表明,主被动融合测深模型的均方根误差(RMSE)小于0.70 m,实现了高精度、无实测控制点的浅海水深测量。

TDI-CCD在轨成像质量MTF数值模拟

在研究卫星总体参数对TDI-CCD推扫成像调制传输函数MTF(Modula Transfer Function,MTF)影响关系的基础上,提出了一套模拟卫星在轨成像MTF下降的技术方法。通过这套模拟方法,建立了卫星总体参数与在轨成像质量MTF下降之间的关系,为用户根据遥感图像质量MTF指标的需求来确定对卫星主要总体参数的要求提供了分析手段。

面向应用的CBERS-02B星高分辨率相机成像数值模拟技术框架

本技术框架的目标是准确仿真国土应用关心的卫星高分辨率相机成像过程中的辐射和几何质量的下降情况,从应用的角度建立评价高分辨率卫星相机在国土资源领域应用潜力的技术框架,并以CBERS-02B高分辨率相机在轨成像模拟为例进行了原理验证,同时对今后以国土资源应用评价为目标的高分辨率相机在轨成像模拟改进方案提出了建议。

影像匹配算法模型

通过对数字摄影测量、心理物理学、计算机视觉领域的影像匹配理论探讨 ,尝试把不同的匹配研究路线揉合在一个算法模型中 ,从而将心理物理学、计算机视觉、数字摄影测量领域的影像匹配问题联系起来 。

直接检测平顶房屋影像遮蔽的协同匹配算法

提出了一种检测平顶房屋影像遮蔽现象的匹配算法。为了提取密集视差格网 ,本算法采用了Marr和Poggio提出的影像匹配的唯一性和连续性的条件 ,即视差格网应有唯一的值并且在各处连续变化 ,这些约束在表示视差空间的 3维数组中表示出来。在表示视差空间的 3维数组中的每个匹配值对应左图像中的一个像素和与另一影像相对应的视差值。用迭代算法解决匹配的寻优问题。应用唯一性和连续性约束 ,直接检测影像遮蔽区域。为了验证该算法的有效性 。

高分辨率卫星立体双介质浅水水深测量方法

提出了一种基于高分辨率卫星多光谱立体像对的浅水水深测量方法。该方法利用多光谱近红波段消除太阳耀斑,以有理函数模型(RFM)构建测区原始DEM,通过水陆边界内插获得水面高程,并采用双介质近似折射改正模型消除目标点垂直坐标偏移。试验表明,本文的模型方法和处理流程在水面平静、底质纹理丰富的浅海岛礁水深反演中能取得优于20%的相对测深精度,可为浅水水深测量提供新手段。

BP神经网络遥感水深反演算法的改进

针对BP神经网络遥感水深反演算法(简称传统BP算法)的缺点,提出了改进型BP神经网络遥感水深反演算法(简称改进型BP算法),其基本原理是在模型训练过程中反复运用粒子群算法对BP神经网络的权值和阈值进行优化以弥补传统BP算法的不足。试验表明:改进型BP算法的训练迭代收敛速度明显快于传统BP算法,浅水区的水深反演精度优于传统BP算法,且学习算法对初始权值和阈值不敏感。

四种遥感浅海水深反演算法的比较

详细介绍了单波段线性回归模型、两波段比值线性回归模型、多波段组合线性回归模型、BP神经网络模型等4种光学遥感水深反演算法,然后利用同一地区、同一时期的Worldview-2多光谱遥感影像和实测水深数据,对4种水深反演模型的准确性进行了实验比较。研究表明:多波段组合线性回归模型、BP神经网络模型的水深反演的性能较好,利用多光谱遥感图像数据反演得到的水深值误差较小;而单波段线性回归模型、两波段比值线性回归模型的效果较差。

自适应多尺度几何分析的全色和多光谱图像融合方法研究

为了利用全色和多光谱图像融合得到一幅空间分辨率较高和光谱信息丰富的遥感图像。结合窗口空间频率绝对值最大原则的高频条带波系数融合规则,提出一种基于自适应多尺度几何分析变换的融合方法。利用Landsat-7数据进行试验,得到一幅空间分辨率和光谱信息都较好的融合图像。和轮廓波方法、IHS、小波变换方法进行比较,本方法提高融合图像的质量,图像的边缘细节更明显清晰。

基于WorldView-2遥感影像的龙湾港浅海水深反演

根据遥感水深反演原理,利用海南岛龙湾港的World View-2多光谱卫星数据和海图水深资料,通过对水深进行0~2,2~5,5~10,10~15和15~20 m的分区处理、潮汐改正和海图水深数据与相应图像波段反射率值的相关性分析及回归分析,建立了浅海水深线性回归反演模型,开展了浅海水深的实际计算与精度分析。结果表明:对不同水深范围分别建立线性回归模型反演的水深精度要高于未分区建立的模型;分区模型中,多波段模型在0~5 m的反演精度最高,而双波段比值模型在5~20 m的反演精度最高,但是反演水深在最浅处的精度还有待提高。本文方法提取的水深与海图水深数据变化趋势基本相似,可以满足海洋科学研究对大范围浅水水下地形探测的要求。

利用线阵卫星立体像对的平行特性生成核线影像

针对线阵推扫卫星影像的核线特点,研究了基于平行特征的核线影像生成方法。首先将影像分块并利用有理函数模型和投影轨迹法计算核线对,在分析核线斜率及直线拟合误差的基础上研究核线的平行特征,平行性好时旋转核线倾斜角相同的角度生成核线影像,最后以同名点上下视差为标准评价方法的可行性。试验结果表明,基于平行特性直接旋转一定角度的核线影像生成方法虽不具备普遍适用性,但对World View-2卫星4波段多光谱和全色等特定影像是可行的。

双介质摄影测量的折射改正方法

为了提高利用光学立体像对进行水下目标三维定位的精度,本文基于光线在空气和水体两种不同介质中的传播规律建立了光线折射改正模型。从航迹方向、航迹垂直平分线方向和普通情况三种角度讨论双介质摄影测量的几何关系,定量分析光线不严格相交造成的平面误差,并推导双介质折射改正公式。利用近景摄影条件下的立体像对验证折射改正方法的正确性,结果表明在实验室条件下,双介质摄影测量的相对测深精度优于3.5%。

利用回波波形特征实现激光雷达的水陆分离

针对双频测深激光雷达数据的特点,研究了利用激光回波波形特征实现点云数据水陆分离的方法。激光和水体的相互作用通常会导致激光回波波形的展宽,与仅在空气中传播的陆地激光回波有明显区别。首先采用高斯函数对回波数据进行波形模拟,用期望方差最大法求解高斯函数的最优参数,得到波形拟合特征参数,随后以绿波段的波宽之和以及红波段与绿波段振幅比值这两个指标作为水陆分离的特征参数,采用最佳阈值分割法得到阈值参数并实现水陆分离,最后采用遥感影像辅助生成准确的水陆点云类别,评价本文方法的分类精度。实验结果表明,基于回波波形特征和阈值分割的方法能够较为准确地实现双频测深激光雷达数据的水陆分离,数据正确率优于94%。

基于OLI多光谱遥感影像的八所港浅海水深反演

为了解决传统全局模型应用遥感影像反演水深的不足,提出地理自适应模型应用于八所港Landsat-8 OLI多光谱卫星影像。采用归一化水体指数进行水陆分离,在产生模拟数据时,为保证数据的合理性,对光谱灰度值进行自然对数求解。地理自适应模型将整个区域细分为5个小的区域单元,模型参数是自适应变化的,一般数学形式与传统全局模型一样。通过反演15m以浅的水深,发现光谱中对水体的敏感波段出现"红移";水深反演结果证明地理自适应模型有效地缓和了全局传统模型在底质类型和水体性质空间不均匀的问题,水深反演精度得到明显提高,并控制在1m以内。

基于在轨成像物理机理的立体测绘相机建模与仿真

基于在轨成像物理机理的立体测绘相机成像建模与仿真综合考虑了大气辐射传输、卫星运行平台、光学系统成像、相机辐射响应等各个环节,采用数值模拟技术进行精确建模,可用于进行成像过程端到端的完整分析,评估成像系统设计可行性及成像质量。本文以可见光立体测绘相机为例,采用高精度高、分辨率地表物理模型作为输入源,首先结合立体测绘相机内外方位元素计算正视相机和前视相机CCD光敏面各亚像元区域中心的观测向量,然后根据目标相机的成像参数得到地面目标在相机入瞳处的辐亮度,最后通过光线追迹算法和光学系统点扩散函数模型计算探测器靶面的辐通量,经由探测器辐射响应模型得到数字影像。实验结果表明,正视相机几何物理模型定位精度达124 m,前视相机定位精度达193 m,能够较为可靠地模拟出立体影像,模拟方法可行。

基于Worldview-2多光谱卫星数据的浅水水深遥感反演

随着卫星遥感技术的不断发展,高分辨率卫星影像逐渐应用到水深遥感反演领域。利用Worldview-2高分辨率卫星数据和电子海图数据,基于双波段比值法,反演获得实验区域20m以浅的水深。实验表明,Worldview-2等高分辨率多光谱卫星数据,具有一定反演浅水水深的能力,但在5m以浅的水域反演误差较大;双波段比值法,这种半经验半理论的模型,在水深遥感反演中具有更好的适用性;对比了一次线性、二次多项式、指数、对数等拟合方法,发现对数拟合的方法获取绝对水深,其精度相对其他方法更高。

南海区域卫星多光谱影像太阳耀斑消除方法

太阳光线被水面直接反射到传感器会造成耀斑污染的现象。高分辨率卫星影像可利用近红外波段消除太阳耀斑。在分析耀斑产生的辐射传输过程的基础上,利用World View-2卫星4波段和8波段多光谱影像设计实验,比较了3种常见的高分辨率太阳耀斑消除算法。结果表明,各种耀斑消除算法的目视效果都较为优秀,定量应用场合下Hedly算法和Goodman算法更有优势。

基于改进标记分水岭的高分辨率遥感影像海岸水边线提取方法

利用遥感技术快速提取海岸线是一种重要的技术手段,针对传统分水岭算法在高分辨率多光谱卫星数据处理中存在的过分割和抗干扰能力差的问题,本文提出了一种基于扩展极值变换标记分水岭的算法。首先通过形态学重建、扩展极值变换等方法建立前景和背景标记,初步抑制灰度极小值和极大值区域,然后依据这两类标记对梯度图像进行修正,进而进行分水岭变换,提取岛屿水边线。以南海典型海岛为研究区域,利用2017年GF-2卫星数据对本文提出的方法进行验证和精度评价,研究结果表明:改进的分水岭算法对GF-2数据的人工岸线提取质量在1个像素(4 m)之内高于90%,沙质岸线提取质量在1.5个像素(6 m)之内高于90%,可以用于高分辨率多光谱影像的分割和海岛水边线的提取。

海洋测绘学科体系及其专业建设的探讨

海洋测绘的核心任务是为国民经济建设、国防建设和科学研究等提供基础的海洋地理空间信息服务。本文探讨了海洋测绘的学科体系、学科意义、特点及与其他学科的关系,阐述了上海海洋大学海洋测绘专业建设的"特色、创新和务实"理念,总结了在师资队伍建设、教学环境建设、教学改革等方面的初步成果。

一种基于支持向量机的纹理图像分类法

支持向量机是机器学习领域的研究热点之一,是在统计学习理论基础上发展起来的新的学习算法。传统的分类法用于纹理图像分类效果往往不佳,该文研究了支持向量机的实现方法,并以纹理图像分类为例分析了支持向量机的分类性能。