基于改进线性光谱分离模型的植被覆盖度反演

线性光谱分离技术可以有效地提取像元水平上植被或其他端元(影像中的地物)的相对百分比,但是目前该技术在多光谱宽波段影像数据应用中,由于波段数量、波段宽度等的限制,估算精度离定量研究的水平仍有一定差距。鉴于此,本文提出了一种改进的线性光谱分离方法,该方法在对影像进行土地覆盖分类基础上进行分离,一方面同类土地覆盖类型内同种地物的光谱变异相对较小,更有利于端元选取;另一方面,分影像的地物种类数量明显少于整幅影像,更容易满足模型的适用条件,从而突破了波段数量限制,同时使地物光谱分离更具针对性,经过验证,该方法较传统分离方法相比植被覆盖度的反演精度可提高6.4%,用该方法实现了研究区的植被覆盖度的定量反演并对研究区植被覆盖度的空间结构进行了分析。

改进的线性混合模型用于高光谱分离实验模拟

从考虑成份光谱的噪声出发 ,提出了改进的线性混合模型来补偿成份光谱噪声的影响 ,并在假定成份光谱和混合光谱噪声源于同一噪声源的前提下 ,给出了改进线性模型的数学求解过程及数值计算思路 ,且通过合成的含噪声的混合光谱对两种方法做了对比验证 ,实验证明 :改进的线性混合模型有效地克服传统线性模型的不足 。

应用线性光谱分离技术研究喀斯特地区土地覆被变化——以贵州省关岭县为例

喀斯特地区土地覆被主要类型除了和非喀斯特地区一样的植被和裸露土壤外 ,还存在一个广泛分布的裸露基岩 ,一般遥感处理方法不具备直接定量提取这三类土地覆被参数的能力。基于地物光谱线性混合模型的线性光谱分离技术 ,可以在亚象元的尺度上直接获取植被覆盖、裸露土壤和裸露基岩等在各象元区域内的比例 ,非常适合用于喀斯特地区的土地覆被变化的研究。本文利用 1 987年 2月 1 7日和 1 999年 1 2月 2 7日LandsatTM各 6波段遥感影像 ,使用ENVI软件 ,分离出植被、裸露土壤、裸露岩石和阴影等土地覆被丰度和RMS的空间分布。对比结果表明 ,研究区 1 987～ 1 999年 ,植被覆盖率上升 5 93 % ,裸露土壤面积下降1 2 1 5 % ,裸露基岩面积上升 4 0 8%。表明研究区尽管植被在恢复、水土流失总量在减少 ,但石漠化面积在明显上升 ,生态形势依旧严峻。

部分相干光通过光阑-透镜分离系统的光谱特性

通过部分相干光的传输理论 ,研究了部分相干光通过光阑 透镜分离系统的光谱位移和光谱开关 理论分析和数值计算结果表明 ,部分相干光的光谱相移和光谱开关主要决定于光束的相干性、光阑的菲涅耳数以及光阑和透镜之间的距离 所取系统参量不同 。

基于光谱和空间特性的高光谱解混方法

为表征高光谱数据的光谱和空间特性,引入光谱的平滑性和地物空间分布的稀疏性约束,提出非负矩阵分解的改进算法,将其应用于高光谱解混.尺度可变的梯度下降算法保证了改进算法的收敛性.实验结果表明,改进后的非负矩阵分解算法能给出地物光谱,并精确估计其分布.

含有未知成份混合物的紫外-红外光谱的计算分析

本文研究在混合物中只有一部分组份为已知物,而同时又含有未知化合物,如草药等其它天然物质的紫外-红外光谱的计算机定量分析方法。该方法可不经化学分离,仅由实际绘制的光谱图,根据线性规划法计算机求解来定量已知成份。同时又可由计算机直接得到未知成份的差谱,为未知成份的定性提供依据。

二阶导数光谱法测定硫软膏中硫的含量

目的 建立二阶导数光谱法测定硫软膏中硫的含量的方法。方法 以λ=32 7 8nm为测定波长 ,不经分离直接采用二阶导数光谱法测定硫软膏中硫的含量。结果 硫在 2 0～ 70mg·L- 1 之间呈良好线性关系 ,r=0 9990 (n =6 )。平均回收率为99 5 % ,RSD =0 5 3%。结论 该方法简便、快速、准确 ,回收率和重现性均较好 ,适用于生产过程中的快速分析。

基于高光谱影像的树种分类

应用环境与灾害监测预报小卫星(HJ-1A)的超光谱成像仪(HSI)高光谱影像,对大兴安岭地区塔河林区进行树种分类。HSI数据经过去条带和大气校正预处理,获取准确的树种光谱信息,分别采用波谱角填图法和线性波谱分离法进行树种分类。结果表明:在树种识别中,基于线性波谱分离的方法较基于波谱角填图法要优越,线性波谱分离方法的总体精度为72.0%,Kappa系数为0.600;波谱角填图法的总体精度为62.5%,Kappa系数为0.459。

基于高光谱成像技术识别水稻纹枯病

【目的】利用高光谱成像技术对水稻纹枯病进行早期的快速无损识别,结合判别分析方法建立相应的鉴别模型。【方法】以健康和感染纹枯病的水稻幼苗为研究对象,采集叶片和冠层各180个样本的380~1 030 nm波段的360条高光谱图像,剔除明显噪声部分后,以440~943 nm波段作为水稻样本的光谱范围,分别用不同的方法预处理获得水稻叶片的光谱曲线。采用偏最小二乘–判别分析(PLS-DA)对不同预处理的光谱建模。采用MNF算法对冠层的原始光谱数据进行特征信息提取,并基于特征信息建立线性判别分析(LDA)模型和误差反向传播神经网络(BPNN)判别模型。【结果】标准正态变量变换(SNV)预处理后建立的PLS-DA模型的预测集判别正确率最高,为92.1%。基于特征信息的LAD和BPNN模型的判别结果优于基于全波段的PLS-DA判别模型。基于最小噪声分离变换特征信息提取的BPNN模型取得了最优效果,建模集和预测集正确率分别达99.1%和98.4%。【结论】采用高光谱成像技术对水稻纹枯病生理特征进行无损鉴别是可行的,本研究为水稻纹枯病的识别提供了一种新方法。

基于线性光谱分离技术的西藏乃东县土地覆被变化监测

青藏高原是全球气候变化研究关注的热点地区,也是中国生态保护的重点区域,其土地覆被变化研究对优化土地利用结构、改善土地覆被状况和生态环境具有重要意义。线性光谱分离技术是利用遥感手段监测土地覆被变化的有效方法。本文选取西藏乃东县为研究区,利用1988、2000和2010年三期Landsat TM、ETM遥感影像,采用线性光谱分离技术,定量提取了研究区三期影像中单个像元的植被、裸土、裸岩覆被率比例,同时将植被分量与NDVI结果进行对比分析。结果表明:1研究区山峦重叠,沟谷纵横,地表破碎,混合像元比例高,线性光谱分离技术可以很好地处理复杂地物的土地覆被变化;21988-2010年间,研究区裸土面积下降幅度较大,植被覆盖率及裸岩覆盖率有所上升,说明本区植被得到一定的恢复,但同时石漠化也在进一步加剧;3通过对线性光谱分离的植被分量与NDVI结果比较,发现线性光谱分离技术对青藏高原土地覆被识别具有较好的适用性。

贵州省关岭县土地利用/土地覆被变化及土壤侵蚀效应研究

以贵州省关岭县为例,利用1987和1999年两个时段TM影象和相关资料,分析研究区12年间的土地利用/土地覆被变化及其土壤侵蚀风险。发现:(1)研究区土地利用动态变化较大,年均土地利用综合动态指数为1.36%;(2)旱地和草地互相转化比例高,草地开垦为旱地和旱地弃耕为草地的动态变化幅度远远超过旱地和草地最终面积变化的幅度;(3)山区土地利用的空间变化主要体现在垂直方向;(4)研究区裸土面积下降,一部分被植被覆盖,另一部分由于土壤流失殆尽,形成裸露基岩,故植被覆盖率和基岩出露率上升;(5)石漠化程度加剧,其中旱地石漠化发展速度最快;(6)土壤侵蚀形势严峻。

喀斯特地区土壤侵蚀风险评价——以贵州省关岭布依族苗族自治县为例

我国西南喀斯特地区土壤侵蚀的严重后果除了土壤肥力损失、质地恶化、淤塞河渠水道等外 ,还有一个特殊的石漠化问题 ,因此喀斯特地区的土壤侵蚀风险评价研究必须综合考虑石漠化问题。土壤侵蚀风险评价首先需要确定土壤侵蚀级别 ,按照年均土壤侵蚀模数确定土壤侵蚀级别的方法在喀斯特地区存在很大的争议。提出一种新方法 ,通过求取石漠化扩展速度 ,也就是土壤面积损失速度 ,从而得到土壤抗蚀年限 ,对土壤侵蚀风险进行评价。具体过程以贵州省关岭县为例 ,在对两期 TM影像 (1987～ 1999年 )进行线性光谱分离的基础上 ,得出研究区两个时段植被、裸土和裸岩的比例 ,根据裸岩比例变化求取研究区 13年间石漠化发展速度 ,通过裸土、植被比例和石漠化速度计算研究区裸露土壤和全部土壤的抗蚀年限 ,从而对研究区土壤侵蚀风险有一个比较可信的把握。计算结果是研究区 13年间石漠化扩展速度是每年增长 0 .37% ,裸露土壤抗蚀年限为 4 9.3年 ,全部土壤抗蚀年限为 93.7年 ,土壤侵蚀危险级别都属于“危险型”。

安徽庐江何家大岭地区岩矿信息提取研究

安徽庐江何家大岭位于庐枞火山岩盆地,具有典型蚀变特征,文章采用先进星载热辐射与反射辐射计(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer,ASTER)数据及高光谱数据分析方法,对研究区矿物类型进行识别,识别结果与地质资料较为吻合,说明利用ASTER数据进行岩矿识别具有较好的效果;利用线性波谱分离技术对研究区进行混合像元分解,制作了岩石矿物分布图。

基于不透水表面指数的城市地表覆被格局特征--以深圳市为例

以遥感数据进行土地利用/覆被分类为基础,利用景观格局指数研究快速城市化地区地表覆被格局变化时,面临两大难题,即①混合像元影响分类的精度存在不确定性,直接影响格局分析结论的可靠性;②景观格局指数,难以有效分析城市内部局部地区景观格局演变过程的变化特征。针对上述关键问题,本文以不透水表面组分表征城市的主体景观,运用地统计学及剖面线方法分析深圳市地表覆被格局的空间分异及其演变特征。结果表明:①1990-2005年,深圳地表覆被空间格局经历了分散—单中心聚集—多中心分散—多中心聚集的演变过程,在经历了东西—西北东南—东北西南—南北方向的发展过程后,景观整体的自相关程度高,空间梯度差异小。1990年的不透水表面组分比2005年低20%～40%,并且早期局地变化波动较大,后期变化波动明显减小。在局地空间演变上,老城区变化小,新城区及工业区变化大,城市不透水表面的局地空间差异性显著缩小。②城市不透水表面具有显著的梯度特征,在空间上主要呈现连续渐变的特点,因而在格局分析方法上,地统计学与剖面线方法可以同时从整体和局地两个层次对空间格局演变进行有效刻画。