不同地质断层性质判别关联分析与伪变特征

在地质勘测中,正逆断层通常可通过断层面上下盘的相对运动关系或断层附近岩体拉挤特征进行判定,正常认知2种判定方法具有相关性。通过对现场地质断层的揭露,分析了上下盘判定地质正逆断层与构造应力作用判定的相关性,探析了上下盘判定正逆断层与构造应力判定不符的地质构造原因及相关适用条件,提出了多重地质构造运动造成断层性质伪变条件与伪变特征。研究表明:复杂构造运动后岩层上下盘判定逆断层交界面存在岩体宽大张裂隙现象(构造应力判定正断层),不具有通过构造应力判定的逆断层(挤压破碎、揉皱、磨圆等)特征;上下盘判定与构造应力判定在第2、第4象限内不具有相关性,高角度断层易逆向进入第2象限发生伪变,低角度断层则易顺向进入第4象限发生伪变,此2种情况称为正(逆)断层伪变,断面伪变的临界角度分别为β=0°与90°;由于多重地质构造运动的复杂性,断层伪变主要是断层面在二次构造运动中倾斜角度变化决定,进而给出伪变断层形成条件与表示形式,指导了现场地质断层性质的正确判定。

伪不变特征法影像相对辐射归一化处理应用

研究运用了一种基于伪不变特征的多时相遥感影像相对辐射归一化方法,采用主成分分析获取辐射伪不变特征点(PIF),克服样本选择的主观性;依据所选取的合格PIF点,运用最小二乘法解算线性回归模型参数,对影像进行辐射归一化处理。通过多组实验结果的目视分析和定量评价,证明了该方法的有效性。

小波变换在遥感图像相对辐射校正中的应用

采用小波分析将ASTER图像的低频分量和高频分量进行分离;对低频分量差值计算得到伪不变特征点,采用最小二乘法对低频分量进行线性变换;然后将原始待校正图像的高频分量与校正后的低频分量进行图像重构,实现多时相ASTER遥感图像的相对辐射校正。结果表明,该方法有效地保留了源图像中由于地物变化引起的辐射差异,相对辐射校正的整体效果较好。

伪不变特征法在遥感影像归一化处理中的应用

提出了一套伪不变特征法(PIF)归一化处理多时相遥感影像的技术流程和方法:即参考影像选择,参考影像大气辐射校正,伪不变特征点选取,回归模型建立及结果评价,并对处理流程中的各个环节加以详细说明。其中在样本点选取过程中尝试把人工直接选取伪不变特征点应用于实践,并用主成分分析法对处理结果进行评价,评价结果表明人工直接选取伪不变特征点,对多时相遥感影像进行归一化处理是可行的,达到了消除季节性地物辐射变化、太阳光照条件差异、气象条件(大气散射、吸收和云量变化等)波动大等因素的影响,处理后的影像能满足建立模型的要求。

遥感动态监测中的相对辐射校正方法研究

本文从遥感动态监测实际出发,提出利用图像差值与质量控制相结合的方法选取不变特征点(PIF),较好地克服了样本选择的主观性,得到样本的相关系数达到98%以上,采用最小二乘法求解线性关系式,对待校正图像的灰度值进行线性变换,使两幅图像上同名地物具有相同辐射值,实现遥感动态监测中多时相遥感图像的辐射归一化。

多时相Landsat影像地表亮温辐射归一化方法

使用多时相遥感数据进行景观变化检测往往要求这些遥感数据能保持辐射一致性,但实际获取遥感数据时由于传感器性能、大阳照度几何和大气状态的变化,多时相遥感数据的辐射一致性无法保持。鉴于多时相遥感数据实际应用时需要实施相对辐射归一化操作,以南京市主城区1992年、1998年、2003年、2007年和2011年5景Landsat TM热红外波段数据为源数据,反算亮温图像并与8个地面气象站采集的实时温度数据建立回归模型,反演地表温度图像,然后采用伪不变特征相对辐射归一化方法和多元变化检测相对辐射归一化方法对5期地表温度数据做归一化处理,分级操作后评价南京市热岛效应的变化特征,最后通过引入统计特征参数均方根误差和变异系数,评价两种相对辐射归一化方法的优劣。结果表明:经过两种归一化方法调整后的数据均有利于对南京市热岛效应的分析;在后续的热岛效应分析中,多元变化检测相对辐射归一化法处理后的影像优于伪不变特征相对辐射归一化处理的影像;多元变化检测归一化法克服了人工选取样本点中存在的主观因素,但其计算相对较复杂。

基于TIC的多时相遥感影像相对辐射归化处理

采用不变点群法(temporally invariant cluster,TIC),由两时相影像的NDVI点密度图确定两个TIC中心并建立辐射归化处理方程,对影像的NDVI进行相对辐射归化处理。与其它辐射归化处理方法相比,该方法简单、有效且精度高,对轻微的植被物候变化敏感且影像不变特征点较少时也能进行辐射归化处理,可有效应用于土地利用/覆盖、植被物候及景观等变化监测。

大气辐射校正方法分析

阐述遥感影像的大气辐射校正的原因及目的,并以徐州地区的CBERS-02星影像数据为基础,应用软件MATLAB7.0,分析大气辐射校正的三种方法,即利用辐射传输方程求解的方法、基于地面场地数据或辅助数据进行辐射校正方法及利用波段特性进行大气辐射校正方法。其中,重点剖析利用波段特性进行大气辐射校正的方法。

以“不变特征点集”为控制数据集的遥感图像自动化处理框架

全球变化研究需要将多种传感器光谱波长接近的图像波段一起使用,以满足遥感应用对时间分辨率和区域覆盖的要求,这给遥感图像处理提出了新要求,涉及多传感器多时相数据几何定位一致性问题、辐射归一化问题及地类属性标识一致性问题以及高度自动化处理的问题。针对上述几方面问题,提出了一个基于"不变特征点集"IFPs(Invariant Feature Points set)作为控制数据集的区域级遥感图像自动化处理框架,将图像的几何空间、辐射值空间和类别属性值空间的时空对齐问题纳入到统一框架,提供了一种间接快速处理的手段和理念,并对构建IFPs的关键技术进行了综述。

南方红壤典型水土流失区马尾松林地上林木碳储量的遥感监测——以长汀县河田镇为例

森林碳储量动态变化对揭示区域水土流失治理成效具有重要指示意义。以长汀县河田镇为例,2017年随机设置34个马尾松林样本作为建模集,分别与同期Landsat影像的原始波段、植被指数及主成分因子进行回归分析,构建马尾松((Pinus massoniana))林地上林木碳储量的最佳反演模型,基于伪不变特征原理的线性归一化法实现该模型在2003、2010年影像上的适用性校正转换,实现研究区2003、2010、2017年马尾松林地上林木碳储量的反演及时空分异特征的研究。结果表明:研究区2017年马尾松林地上林木碳储量最佳遥感反演模型是以绿色植被指数(GNDVI)为自变量构建的指数模型:C2017=0.006e14.357GNDVI2017,该模型拟合的决定系数为0.57,平均相对精度为82.19%;2003年、2010年马尾松林地上林木碳储量遥感估测模型为:C2003=0.006e((16.4086GNDVI2003+1.1428))、C2010=0.006e((15.1677GNDVI2010+1.5821)),两期校正模型的决定系数均在0.85以上;2003、2010及2017年碳储量分别为8.24 t/hm2、11.34t/hm2、16.14 t/hm2,整体呈上升趋势;地上林木碳储量随海拔、坡度的升高而增加,向阳坡地上林木碳储量高于背阴坡;碳储量增长率随海拔、坡度的升高而降低,背阴坡碳储量增长率高于向阳坡。

遥感影像相对辐射校正的PIF方法

多时相遥感影像间的相对辐射归一化是进行遥感动态监测的前提。伪不变特征(pseudo-invariant feature,PIF)相对辐射校正法的校正效果在很大程度上取决于PIF点的选取。普通人工选点方法具有主观性强、选点数量及质量有限等缺陷。为解决上述问题,首先对2期TM影像进行精确几何纠正与配准;然后利用波段比值运算与PIF质量控制相结合的方法逐步细化PIF,以提高PIF的选取质量,降低其选取的主观性,并利用与对应样本点各波段的相关系数评价所选点的质量;最后利用所选取的合格PIF点,通过最小二乘回归分析获取增益与偏移量,并对2个时相的TM影像进行相对辐射校正。对校正前、后典型地物波谱曲线、均方根误差、归一化植被指数(normaliged difference vegetation index,NDVI)统计量等进行分析的结果表明,校正效果比较理想。

美国陆地卫星三代光学传感器的辐射转换方程——以鄂尔多斯地区MSS/TM/ETM+影像为例

以鄂尔多斯地区的Landsat MSS/TM/ETM+3种不同影像数据为对象,利用伪不变特征(PIF)法建立辐射归一化方程,对3种传感器红光波段和近红外波段的反射率数据进行辐射归一化处理,并对辐射同化结果从均方根误差、NDVI差值以及动态范围3个方面进行了分析和验证。研究表明,3种传感器对应的波段具有极强的线性相关性(R2>0.92),利用研究得到的转换关系方程实现3种传感器对应波段的高精度转换(RMSE<0.041),校正结果有效地减小了非地物变化引起的辐射差异,实现了多时相、多传感器数据的反射率同化,改善了动态监测效果。

两种多时相遥感地表温度正规化处理方法对比分析

以深圳市陆域范围为例,选用两种地表温度正规化处理方法——典型归一化方法和伪不变特征法,对多时相遥感地表温度图像做正规化处理,分析两种方法对城市热岛效应演变研究的影响。首先,基于Landsat数据反演得到深圳市2000、2005、2010、2015年4个时间的地表温度,分别做两种正规化处理。然后进行热岛强度等级划分,分析城市热岛演变与土地利用变化关系。正规化处理结果:伪不变特征法的回归模型确定系数0.5<R^2<0.7。热岛效应演变研究结果:典型归一化方法处理所得的热岛等级划分结果在热岛分布、热岛的空间转移方面,与经过伪不变特征法处理所得的结果差别不大;但在城市热岛演变与土地利用变化关系的量化分析中,两组结果差异明显,伪不变特征法处理得到的结果更合理。

基于Landsat影像数据的城市热岛效应研究

以研究区2001、2009、2013和2018年Landsat影像数据为研究对象,对该地区的地表亮温进行反演计算,并在研究区范围内选取具有明显识别特征的伪不变特征点,且以2013年的亮温影像为参考基准建立回归分析模型,对多时相的地表亮温影像进行归一化处理,从而得到可进行对比分析的研究区地表相对温度,然后进行热岛强度等级分级;最后以研究区热岛强度等级分级图为参考,对研究区热岛效应的时空特征进行综合分析,并提出相应的治理措施。

土地覆盖变化检测中不同相对辐射归一化方法的评价

【目的】从土地覆盖变化检测性能的角度寻求一种精度较高且归一化过程相对简单、客观和自动化的辐射归一化方法。【方法】借助2013年7月和2015年9月的南京地区Landsat 8 OLI图像并以2013年影像为基准,执行基于伪不变特征(pseudo-invariant features,PIF)、时不变点群(temporally invariant cluster,TIC)、全景影像回归(wall-to-wall regression,WWR)和加权不变点(weighted invariant pixels,WIP)4种方法,分波段对2015年的多光谱图像进行辐射归一化处理。在此基础上利用变化向量分析技术(change vector analysis,CVA)进行土地覆盖变化信息提取,并借助高空间分辨率Google Maps对提取到的变化信息进行空间一致性验证。【结果】使用PIF、TIC、WWR和WIP方法对图像归一化后,利用变化向量分析提取的土地覆盖变化信息与目视解译得出的土地覆盖变化信息的空间一致性分别为79.63%、81.75%、72.72%和82.59%;依不同变化地类给出变化检测阈值,算法的空间一致性会进一步提高。【结论】考虑到算法的客观性、自动化程度和变化检测精度,在4种方法中,TIC法和WIP法更适合工程化的图像辐射归一化操作。

Landsat TM/ETM+与HJ-1A/B CCD数据自动相对辐射处理及精度验证

全球地表覆盖遥感制图与关键技术研究项目要求对两个基准年度(2000年,2010年)的全球覆盖30 m分辨率遥感数据进行辐射处理,转换到地表反射率,数据以Landsat TM/ETM+为主,HJ-1A/B CCD数据为补充。海量数据中有些不适宜进行绝对大气校正,为了保证全球覆盖,对这些数据设计开发了一套自动的相对辐射处理及精度验证流程算法,利用相邻数据重叠区域进行相对辐射校正的方式,将数据由Oigital Number(DN)值直接转换为地表反射率,精度验证以MODIS地表反射率产品MOD09GA作为参考,比较对应波段数据的相对一致性,算法采用了图像分块处理技术及OpenMP加速技术提高效率,实际应用结果表明该算法流程可以满足项目对辐射处理精度、速度及自动化程度的要求。