亚米级影像正射纠正方法研究

亚米级的高分辨率影像指的是地面分辨率能达到1 m以下的卫星遥感影像。亚米级影像是省级地理信息资源建设与更新的重要基础性数据。本文依托黑龙江省基础测绘项目,基于PCI软件,以控制点库数据为参考,制定了一套较为完整的从空三加密到正射纠正的亚米级影像制作的技术流程,为推进省级基础地理信息数据快速更新提供了一定的参考。

亚米级光学卫星影像邻近效应校正

邻近效应是指卫星成像过程中目标物周围自然环境反射的太阳辐射对卫星入瞳处目标像元辐亮度的贡献.它会导致卫星图像清晰度、对比度和信息熵值降低,并且导致表观反射率卫星影像中目标像元反射率介于其真实反射率和背景像元平均反射率之间,严重影响定量遥感精度.背景各像元对邻近效应的贡献权重值主要取决于大气分子光学厚度和气溶胶光学厚度,以及目标像元与背景像元之间的空间距离、反射率差值.目前计算该权重值的权重函数仅考虑了光学厚度和空间距离对该权重值的影响.亚米级空间分辨率卫星影像中地物组合复杂,相邻地物反射率差值对该权重值的影响要考虑.本文提出的自适应大气校正算法可根据光学厚度、空间距离和反射率差值来调整背景各像元对邻近效应的贡献权重值.利用自适应大气校正算法对GF-2全色波段卫星影像进行邻近效应校正,结果表明自适应大气校正算法可有效去除亚米级空间分辨率光学卫星影像中的邻近效应,提高定量遥感精度,改善卫星影像质量.

月度亚米级卫星影像在“两违”监测中的应用

严厉打击违法用地和违法建设行为,能保护国土资源不受侵害、提升城市形象、维护社会公平和国家法律法规。利用卫星影像监测“两违”行为,具有覆盖范围广、监测频率高、成本低、受限制条件少等优势,随着卫星影像空间、时间分辨率的逐渐提高,使月度亚米级卫星影像在“两违”监测中的应用成为可能。研究利用月度亚米级卫星影像开展“两违”监测应用的方法,以北京市为例介绍了具体应用情况,并总结了技术关键点。利用高空间分辨率、高频次卫星影像可以有效提高“两违”监测的准确性和时效性,内业变化检测和外业核查相结合的方式可为“两违”执法提供更为客观准确的数据基础和决策依据。

亚米级遥感影像的建筑物高度反演方法及其验证

建筑物高度是现代化都市监测、规划、管理及各城市经济活动中的基础性数据,为实现建筑物高度信息的提取,本文提出了一种基于玻尔兹曼曲线的建筑物高度反演方法。首先,利用建筑物影像的光谱特性,采用多尺度分割和遥感指数分类的办法获取建筑物阴影感兴趣区域,根据玻尔兹曼曲线函数拟合获取阴影的亚像素位置,线性拟合得到阴影边界;然后,根据太阳、卫星、建筑物和其阴影的几何关系,构建高度反演模型,估算建筑物高度;最后,选择宁海为研究区,选取在轨的主流亚米级高分二号、高景一号、北京二号、WorldView-2卫星遥感数据进行精度验证。试验结果表明,计算的建筑物高度中误差优于2.5 m,可用于一般的城市卫星遥感监测。

面向复杂城市环境基于亚米级的遥感影像融合方法比较

为探究在复杂城市环境适合亚米级的高分辨率遥感影像的融合方法,文章以2000年空间分辨率为0.6米深圳航空真彩影像,以及2003年空间分辨率为0.61米深圳Quick Bird全色影像为数据源,用HIS变换、PCA变换和Brovey变换对亚米级遥感影像进行融合及质量评价。结果表明:在地物变化复杂的中心城区和地物变化单一的非中心城区,PCA效果最好,Brovey次之,HIS最差;在地物变化复杂的非中心区域,Brovey效果最好,PCA次之,HIS最差。因此,应根据城市地物变化情况选择适合的算法。

基于大气校正提升亚米级卫星影像质量

大气对太阳辐射的吸收和散射会导致卫星影像的亮度和对比度降低,大气能见度越低、卫星空间分辨率越高,这种现象越明显,以至于低能见度条件下的亚米级空间分辨率光学卫星影像看起来非常模糊。基于辐射传输方程开发的自适应大气校正算法充分考虑了大气和目标物周围环境对卫星入瞳处目标辐亮度的影响,定量化描述了目标物周围像元的反射率与目标像元的反射率差异对邻近效应的影响。利用自适应大气校正算法对低大气能见度条件下的亚米级空间分辨率卫星影像进行大气校正,并且将其与常规图像处理结果进行对比。结果表明,利用自适应大气校正算法校正后的卫星影像质量得到了明显改善(清晰度提高了4.5275倍,对比度提高了44.61%,信息熵值提高了64.22%)。相对于常规图像处理方法在提升卫星图像质量时会带来噪声和过度增强的问题,自适应大气校正算法在提升卫星图像质量时不会带来噪声和过度增强问题。

黄土高原切沟空间分布特征

在区域尺度研究切沟空间分布特征,对黄土高原切沟防治及黄河中游水土保持工作具有重要意义。研究以系统抽样的方法布设256个小流域抽样单元,基于Google Earth亚米级遥感影像,采用人工目视解译的方法,对黄土高原切沟空间分布特征展开研究,结果表明:(1) 92个抽样单元存在切沟,占抽样单元总数35.94%。黄土高原切沟密度均值为1.47 km/km^(2),以小切沟为主。切沟长度、宽度、距分水岭距离均值分别为43.53 m, 6.30 m, 71.19 m。(2)黄土高原切沟主要分布在400 mm等降雨量线附近,尤其是延安及其以西至固原一带,榆林及其以北至东胜一带,小切沟分布与切沟总体分布基本一致,大切沟分布相对分散,在天水—定西一带最为突出。(3)黄土高原切沟所在坡面目前土地利用类型主要为草地(48.51%)、耕地(29.76%)、林地(17.27%)。研究可为黄土高原侵蚀沟分区治理规划提供理论依据。

基于高分二号遥感影像的露天灰岩矿区裸岩提取方法

为了高效、准确地从高分辨率遥感影像中提取裸岩,利用国产高分二号(GF-2)影像数据,通过构建斜率差异裸岩指数模型(slope difference bare rock index,简称SDBRI)和裸岩阴影指数模型(bare rock shadow index,简称BRSI),提出了亚米级高分影像的露天矿区裸岩提取技术方案.以青州市南部山区为试验区对此方法进行检验,结果表明:在SDBRI指数图像中,裸岩能够与周边植被较好区分,裸岩与其他地物的可分性显著高于NDVI、CRI1、CRI2等指数模型;以基于谷歌地球高清影像的目视解译结果作为验证数据进行精度评估,交并比(IoU)指标达到91%左右.此方法能够满足基于国产高分影像数据进行大范围矿区裸岩制图的需求,可以为矿山环境的遥感监测提供技术支持,具有较强的实践价值.

侧摆角和DEM分辨率对影像正射纠正的影响

针对更加精确地对亚米级影像进行正射纠正应用时存在不利因素的问题,该文通过对资源三号立体像对的相对定向、绝对定向、核线匹配等方法提取数字表面模型。结合不同侧摆角的北京二号、高分二号亚米级卫星遥感影像数据,选取不同分辨率的DEM对不同侧摆角的亚米级卫星影像进行正射纠正实验,并对其进行精度评价。实验结果表明:侧摆角的大小对正射纠正的误差有影响,以同一DEM作为控制,当侧摆角增大时,正射纠正的整体误差呈现上升的趋势;不同分辨率的DEM对平差精度影响不大;不同分辨率的DEM对正射纠正精度影响相对较大,尤其山区地形变化较大。通过本文方法利用资源三号立体像对提取的DSM进行正射纠正的精度明显优于30 m和90 m分辨率的DEM,说明资源三号具有现势性。