面向过程的时空数据模型研究

根据近20年来时空数据模型的研究现状、存在问题及其原因剖析,以连续渐变地理实体的表达、组织和存储为研究对象,提出面向过程的时空数据模型。根据连续渐变地理实体的内在特性,将其分级抽象为过程对象系列,进一步探讨过程对象及过程对象间逻辑关系,并设计其UML模型结构及物理存储结构。通过抽象的过程对象隐式地记录地理实体动态变化机制,及自定义的过程对象存储表提供演变机制的函数接口模式,实现连续渐变地理实体的过程化组织、存储与动态分析。最后,以海洋数据的过程化组织与分析为例,构建时空过程模型原型系统(海洋过程对象—关系数据库系统与功能分析平台),验证和评价该模型的实用性。

基于小波包变换和数学形态学结合的光谱去噪方法研究

对反射光谱数据进行去噪是提高光谱信息准确度的前提。传统时域平滑和频域去噪方法存在诸多缺点,本文首次将广义形态滤波方法用于可见近红外光谱的去噪处理,并提出基于小波包变换和数学形态学结合的光谱去噪方法。使用USGS光谱库中的植被光谱进行实验,采用信噪比(SNR)、均方误差根(RMSE)、波形相似度(NCC)和平滑度(SR)四个指标来评估去噪效果。结果表明,小波包最佳基阈值法和广义形态滤波法都能较好地保持波形和平滑度,广义形态滤波法能较好地消除幅值较大的随机噪声,但其对连续随机噪声中幅值较小的噪声成分不能有效消除;而小波包最佳基阈值法不能有效消除幅值较大的噪声成分;二者结合的方法组合了这两者的优点,使得幅值较大、较小的噪声成分都能较好地消除,同时还提高了相似度和平滑度指标,充分表明小波包最佳基阈值与广义形态滤波结合的方法是一种更好的可见光近红外光谱去噪方法。

Radarsat-2全极化SAR车辆目标典型方位特性分析

Radarsat-2卫星可为普通用户提供8 m分辨率全极化SAR影像服务,这为研究基于星载全极化SAR影像的目标检测与监视提供了数据保障。针对此新型星载SAR影像中的车辆目标,本文提出以目标RCS测量和极化分解两种技术相结合的目标特性分析方法,并以同型号、典型方位的大型卡车为例,进行了不同入射角条件下的两次同步实验。利用本文提出的分析方法对实验数据进行了分析,给出了卡车目标在不同成像方式下的极化特性分析结论。为进一步研究基于星载全极化SAR影像的道路交通监测提供了基础。

基于FAST和SURF的遥感图像自动配准方法

提出了基于加速分割检测特征(features from accelerated segment test,FAST)和加速鲁棒性特征(speeded-uprobust features,SURF)的遥感图像自动配准方法。首先对参考图像与待配准图像进行HSI变换和高斯金字塔建立;然后检测并提取FAST角点,计算各角点的SURF描述子,用K-D树匹配搜索策略得到2幅图像的匹配点对;再使用最小二乘迭代法剔除错误匹配点并拟合几何变换系数;最后执行几何变换,得到配准后的图像。将该方法分别与基于SURF自动配准方法和ENVI软件中自动获取配准点的方法进行对比实验,结果表明,利用该方法能够获得更多的匹配点对,具有更高的几何配准精度,但在尺度不变性方面略逊于SURF算法。

基于Top-Hat变换的高光谱吸收特征增强方法

对地物高光谱进行特征分析是高光谱影像用于目标识别和地物分类的基础。基于数学形态学的Top-Hat变换提出了一种光谱吸收峰增强算法。该方法在增强吸收峰的同时还保持了吸收谱带的波形特征。从美国地质调查局USGS光谱数据库选取的11条不同矿物的反射光谱曲线,对其吸收峰增强曲线和原始光谱曲线进行了K-means聚类分析。结果表明:吸收峰增强曲线的聚类结果在波形上和地质背景上都优于原始光谱曲线;且将吸收峰增强曲线的聚类的结果用矿物光谱的ASTER影像采样光谱曲线显示时,能总结出各组矿物的ASTER光谱典型特征。说明吸收峰增强曲线很好地增强了矿物光谱的吸收特征,提高了高光谱的可分性,同时还能为基于多光谱数据的遥感信息提取提供参考,是十分有用的高光谱分析方法。

多海洋参数赤潮MODIS综合监测

针对由单一海洋参数对赤潮灾害提取的不足,提出一种多海洋参数赤潮遥感监测技术.该方法利用MODIS影像数据反演出海洋表面温度和叶绿素a浓度,结合悬浮泥沙浓度和海水异常等多海洋参数,设计赤潮灾害提取判别规则.该判别规则能充分利用海洋参数在赤潮灾害提取中的优势,克服单一参数在赤潮灾害识别上的遗漏和误判.以2004年5月30日和2004年6月11日渤海海域的MODIS影像为实验数据进行实例研究,证实了基于多海洋参数的赤潮遥感监测技术的可行性和有效性.

时态GIS的面向过程语义与HAS表达框架

分析认为时空过程语义兼具连续体和偶发体的双重特性,是对现实世界地理过程的简化与抽象表达。针对对象建模视图和基于事件模型不足以描述过程语义的缺陷,提出了一种显式建模地理过程的HAS表达框架,将过程视图剖分为发生(Happenings)、动作(Actions)与状态(States)三域,分别描述时空过程的起因、行为过程和结果状态。在土地利用管理系统中的应用表明,其能较好地对土地利用变迁过程进行表达,能够通过时空查询实现对土地利用变迁过程的整体复原。

一种顾及级联时空变化描述的土地利用变更数据模型

研究目的：研究能够支持土地利用综合历史回溯、变更历史回退等高级土地利用查询处理功能的新型土地利用变更数据模型。研究方法：对传统基于事件模型进行扩展，并将扩展后的模型进行系统实现和应用验证。研究结果：以事件驱动、基于时空过程描述的新型土地利用变更数据模型，能有效对土地利用级联时空变化建模，并构建全息时空数据库。研究结论：所提出的变更数据模型能够跟踪记录土地利用变迁过程，为实现高级土地利用查询处理功能建立了数据结构基础。

基于Java与C++联合编程实现网络环境下遥感影像的切割算法

随着GIS与RS的集成、数字地球、信息共享等研究工作的深入开展,如何实现遥感影像在Internet环境下的快速发布就成为一项迫切的研究工作。目前比较成功的影像发布方法是将影像重采样、分层切割进而建立影像金字塔存储模型。网络环境下遥感影像的切割算法是解决上述影像金字塔问题的有效途径。首先讨论了以JNIOava Native Interface)技术为基础实现Java与C++联合编程的一些关键问题。进而,以Java与C++联合编程为基础,实现了面向Internet网络环境的、基于B/S架构的遥感影像切割算法。这种实现方法结合了C++语言在图像处理方面的高效性和Java语言在网络编程方面的优越性,从而为遥感影像的网络快速发布提供了保障。实践证明该方案可行,且算法稳定可靠、易于操作。

不确定性对象表达及其时空拓扑研究

不确定性对象时空拓扑关系研究的滞后,严重制约了时空推理与分析的进展。文中分析了时空对象空间信息与时间信息不确定性,并引入Rough集理论的上、下近似集概念对不确定性对象进行表达。另外,根据时空对象空间与时间信息的确定性与否,把时空对象归纳为4种类型,时空对象间的时空拓扑描述框架归纳为10种。再是,基于点集理论、Egenhofer的空间拓扑与舒红的时态拓扑关系研究成果,给出4-交扩展模型的时空拓扑描述框架,并得出类型I对象间的时空拓扑是最基本的拓扑关系,类型IV对象间的拓扑关系是最复杂的拓扑关系,其他类型对象间的时空拓扑都可通过类型对象I间的和类型对象IV间的时空拓扑演绎而得。最后,鉴于不确定性对象时空拓扑的复杂性,给出不确定性拓扑描述表达的流程体系。

基于噪声方差来计算变分图像反卷积的规整化参数

采用定点迭代进行变分图像恢复并在这个计算框架下提出利用噪声方差选择规整化参数的方法。假定已知观测图像中初始噪声统计特性。为了在反卷积过程中正确地估计噪声的方差,构造一幅纯噪声图像跟实际的观测图像同步进行反卷积计算,并把纯噪声图像的方差作为观测图像中噪声方差的估计值来辅助计算规整化参数。针对规整化的各项异性,提出了能够保持两种噪声同步变化的特殊的规整化项。在能够准确知道迭代过程中图像包含噪声的方差的时候,建立了规整化参数λ与图像噪声方差之间的关系式。实验证明新的算法不但更好地抑制了噪声而且避免了过平滑,明显提高了基于定点迭代法计算变分图像恢复的适应性。