不同植被指数反演植被覆盖度的真实性检验及对比分析

针对NDVI的饱和特性对植被覆盖度估算产生负影响的问题,使用DVI推导植被覆盖度反演模型,利用相对真值进行检验,并从统计指标、地形影响和不同覆盖度影响对比了2种反演模型的精度。结果表明:真实性检验必须克服尺度效应的影响,f_(NDVI)、f_(DVI)不适用于高植被覆盖度地区;基于DVI的像元二分模型反演结果显示,f_(DVI)总体精度56.55%优于f_(NDVI)总体精度49.68%,结果的鲁棒性更好。

一种遥感影像有效像元覆盖范围快速提取方法

受遥感影像几何形变影响与应用需求,遥感影像中常会出现一些像元取值为无效值的无效区域,因而遥感影像有效像元覆盖范围提取是遥感影像生产与应用中常见的问题。本文提出了一种快速探测边界的有效像元覆盖范围提取方法。实验表明本文算法能够准确高效提取遥感影像有效像元覆盖范围,且适用于大数据量遥感影像。

改进的自适应中值滤波算法及其应用

针对自适应中值滤波在窗口迭代过程中存在像素点重复参与运算导致算法复杂度较高的问题,提出了一种改进的中值滤波算法.首先依据有效像素点与窗口中心点间的坐标距离来快速确定最佳滤波窗口尺寸,避免了窗口迭代造成的像素点重复排序;之后对窗口内的有效像素点进行取中值操作,有效削弱了噪声点的干扰,进一步提升了图像滤波的质量.经实验验证,与自适应中值滤波算法比较,复杂度显著降低,峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)值平均提高10 d B左右.和同类文献比较在算法复杂度和图像降噪效果间做出了一个较佳的权衡.最后将该算法应用于Kinect深度图降噪上获得了不错的效果.

西藏林芝地区混合像元MODIS地表温度产品验证

西藏林芝地区地形复杂、土地覆盖类型多样,MODIS地表温度(land surface temperature,LST)产品验证面临处理混合像元的难题,为获得与像元尺度(1 km)相匹配的地表温度数据,该文提出采用多点同时观测结合面积加权的方法,将该方法应用于验证林芝地区2013年6月10日夜间晴空MODIS/LST产品。结果显示:单点观测对像元的代表性不足,容易低估产品精度(10个样本均方根误差为2.2 K),面积加权法可获得综合性更好的地面LST信息,对MODIS/LST产品的精度给出更高的评价(30个样本均方根误差为1.40 K)。对于地表类型混杂程度高且地势较为平坦的像元,面积加权法的优势更为明显,可将卫星LST产品与地面LST之间的差异由3 K降至1 K以内。

直方变差图理论在卫星产品质量检验空间配准中的应用

将直方变差图中的"驻点"理论引入卫星产品质量验证中,用于解决不同资料对比中的空间配准问题。提出了直方变差图理论用于卫星资料质量检验中驻点、边界点的定义以及应用原理,以中国风云2号C星海面温度产品为例,对这种方法进行了应用试验,结果表明,可以减少卫星产品检验空间配准过程中由于降尺度(downscaling)或升尺度(upscaling)导致像元性质改变而引入的伪误差;通过卫星资料与离散常规观测资料的比对,可以不严格进行空间配准,也可得到相对准确的精度检验结果。

提取B超病灶的尺度分解小邻域统计水平集方法

在区域水平集方法基础上,利用小波变换将图像分解成多尺度子图像,对不同尺度子图像进行边缘提取并经过数学形态学算子修正,得到接近目标边界的水平集初始轮廓,解决了区域水平集方法对初始轮廓要求高的问题;接着运用小邻域统计方法计算并判断各像素点小邻域统计信息,筛选出该邻域内有效点集作为本次参数代入水平集公式进行迭代运算。实验表明:与几种现存的水平集方法相比,小邻域统计水平集方法能够较好地抑制B超图像噪声,快速地确定病灶边界,对模糊边界的捕获效果好。

一种改进的MRF点目标检测算法

针对复杂背景下点目标的单帧检测,明确提出有效像元的检测,基于点目标的局部相关性以及目标和背景的局部差异,提出了一种改进的基于马尔可夫随机场(Markov Random Field,MRF)的点目标检测算法.该算法依据一种基于复杂背景可分性度量的信杂比(Signal to Clutter Ratio,SCR)准则对MRF进行迭代优化的初始配置.在此基础上,改进了MRF标记场的先验概率模型,设计了一种基于欧式空间度量的MRF先验概率能量函数,构造了MRF对欧式空间距离的标记场概率响应模型,并通过高阶能量函数提高了目标概率对邻域标记变化的响应能力.分析结果表明:该算法在结构化背景中的性能更优,相比于传统Potts模型在目标辐射维度的检测能力更强,是一种鲁棒性更强的检测算法.

基于像元二分模型的林地变化检测研究

以宁夏回族自治区中卫市沙坡头区为研究区域,利用2015年及2016年两个年度的高分一号遥感影像分别提取NDVI值,以像元二分模型反演生成植被指数差值图像,检测出植被指数减少的信息。同时,叠加近期各类林业专题数据资料,通过目视解译、甄别归类、识别林地的变化情况。结果表明:该模型可以较为快捷、准确地反映研究区的林地变化情况,为林政管理人员的林地资源管理、监督、执法提供了技术支持。

天文导航中短波红外星表交叉证认与优化

在短波红外波段进行昼夜连续测星有望实现近地空间全天时天文导航,现有的2μm巡天计划(2MASS)、大视场红外搜寻探测器等红外星表不仅缺少天文导航所必需的恒星自行等信息,而且恒星分布极不均匀,无法直接应用于天文定位定向。在对当前主要星表特点进行分析的基础上,将2MASS红外星表与可见光Tycho-2星表进行交叉证认,得到包含恒星自行等完整信息的短波红外星表;利用似均匀星表划分法对交叉证认后的星表进行特点规律分析,并通过“角距+星等”加权筛选法对其进行优化,获得平均恒星分布密度0.5颗每平方度、全天区变异系数为0.14的短波红外星表。优化后的星表满足一等天文测量精度要求,恒星分布均匀,可为昼夜连续天文导航提供红外星表基础。

ToF相机的有效深度数据提取与校正算法研究

提出一种针对ToF相机的有效深度数据提取与校正算法,利用深度图和置信度图对深度信息进行校正。首先,基于核密度估计和连通域标记对测得的深度图进行自适应分割;然后使用一种改进的结构张量进行边缘检测,从而探测深度图中的无效像素和飞行像素;最后用双三次方插值或投票操作纠正或剔除这些像素,同时使用增强置信度剔除错误像素。实验结果证明了该算法的有效性,对比传统方法,本文所提算法可以剔除更多的无效像素,且保留更多的有效深度数据,对于噪声的鲁棒性也更好。

基于地面观测的遥感监测蒸散量验证方法研究

为了保证遥感监测蒸散量的准确性,需建立一套较完整的遥感监测蒸散量地面验证方法对其进行验证。通过由大孔径闪烁仪、涡动相关仪和自动气象站等组成的蒸散量观测系统可以获取不同卫星像元尺度蒸散量的地面观测值。自2002年以来,由海河流域的密云、馆陶、大兴及小汤山等站构建了一个不同卫星像元尺度蒸散量的观测站网,经过严格的观测数据处理与质量控制,获取了一大批卫星像元尺度蒸散量及其配套参数的地面观测值。同时,建立了一套基于地面观测的遥感监测蒸散量验证流程,重点对验证像元的选取以及评价指标的构建等进行探讨。依据上述验证流程,在海河流域的北京地区开展了遥感监测蒸散量的地面验证工作。利用2008年密云站和大兴站的大孔径闪烁仪观测数据,对基于MOD IS数据估算的北京地区区域蒸散量进行验证。结果表明:这套基于大孔径闪烁仪观测数据的遥感监测蒸散量验证方法是合理、可行的。其中2008年北京地区遥感监测月、日蒸散量的均方差分别为13.75和0.91 mm,平均相对误差分别为22.79%、18.61%。

真正射影像生成中遮蔽区域的补偿

经过正射纠正后的真正射影像,往往会出现建筑物遮挡造成的影像信息缺失区域。本文采用相邻影像补偿、图像修复两种方法依次对这些缺失区域进行补偿。对于因相邻影像信息不足,仍未补偿的剩余像素,在引入DBM模型的基础上,进一步提出一种基于有效像素的样本纹理合成方法,实验结果证明,该方法优于常规图像修复算法,生成了完整的真正射影像。

基于NDVI先验知识的LAI地面采样方法

针对非均质中低分辨率像元的叶面积指数LAI验证中如何布设基本采样单元ESU的问题,提出基于NDVI先验知识的ESU布设方法,并采用不同植被类型、不同均匀程度的地表作为模拟场,分析对比了方法的精度及稳定性。结果显示,本文方法用NDVI先验知识描述植被的生长空间分布信息,能相对准确地划分植被的不同生长水平,有效降低层内方差。在草地和森林地区的试验中,精度与稳定性均优于传统的随机采样、均匀采样和基于分类图的3种采样方法。因此,本文提出的采样方法为大尺度非均质区域LAI地面验证的采样方案提供了新的设计思路。

多尺度卫星雪盖面积获取的对比研究

系统地开展尺度和尺度效应的研究,综合利用日益增多的不同分辨率的遥感影像数据,是地球空间信息科学发展的趋势之一。作为多尺度转换大命题中的前期工作,旨在通过试验的手段检验不同尺度产品的真实性,发现多尺度转换中潜在的各种问题,以及探索可行性的尺度转换方法,为进一步的多尺度转换研究工作提供良好的背景知识。多尺度雪盖面积的获取,包括两样区1m分辨率野外人工子像元雪盖、两样区30m分辨率子像元重采样雪盖、30mHyperion和TM卫星反演雪盖、以及MODIS500m分辨率的MOD10A1雪盖日产品。通过对上述不同尺度获取的雪盖面积的相互对比研究,我们发现:①1m样区的雪盖>30m重采样雪盖>30mHyperion和TM的雪盖;②若把1m样区看做500m像元的单点试验,该单点不能完全正确地表征同位置像元上的地物特征;③MOD10A1产品有云覆盖地区,宜采用前后雪盖合成的方法来辅助判断并恢复当日云层下的地表类型。同时,通过对各像元级尺度的雪盖面积的真实性检验,我们也发现尺度转换需关注的潜在关键问题:①精确的像元匹配;②重采样方式;③数据获取时间以及产品时间序列;④多传感器图像处理;⑤产品算法的影响;⑥混合像元的影响;⑦试验样方的大小设计;⑧地面同步物理参数的测量;⑨空间异质性的定量表达。

黑河遥感试验中尺度上推研究的进展与前瞻

尺度问题是遥感科学研究的一个关键科学问题,但其理论和方法的发展严重受限于稀缺的多尺度观测数据。黑河生态水文遥感试验(Hi WATER)的核心目标之一是开展多尺度观测以支持尺度转换研究。本文综述了Hi WATER中定点观测的尺度上推研究进展,内容包括:(1)尝试严格定义了空间平均、空间尺度上推、观测足迹、代表性误差、观测真值等概念;(2)介绍了Hi WATER获取的多尺度(单点—像元—区域—流域)生态水文观测数据;(3)发展了基于地统计理论的多尺度采样方法,改进了基于时间稳定性的采样方法;(4)定量评估了辐射、碳通量、土壤水分、地表温度单点观测的代表性误差,实证了异质性地表遥感产品真实性检验的不确定性主要来源于观测的时空代表性;(5)发展了定点观测的尺度上推方法,将克里格方法推广至回归克里格、面到面、不等精度观测等情形,发展了贝叶斯框架下的非线性尺度上推方法,实证了引入遥感观测作为协同信息可显著提高尺度上推的精度。总之,Hi WATER初步形成了从采样设计、多尺度观测、代表性误差的度量、尺度上推新方法到真实性检验的研究框架。