祁连山冰沟流域地形复杂,积雪深度较浅且破碎化严重,针对MODIS标准积雪面积比例产品在该地区监测精度较差的问题,本研究基于冰沟流域浅雪光谱特征分析及结合野外实测经验,探索浅雪的光谱特征对MODIS浅雪面积比例提取精度的影响;然后通过线性回归法、线性混合像元分解法及BP神经网络模型3种方法分别构建了针对研究区的MODIS积雪制图算法,并利用同时相的Landsat 8OLI二值积雪数据作为真值对上述3种制图方法进行精度验证。结果表明,1)浅雪的光谱反射率对基于NDSI阈值法的MODIS浅雪提取精度几乎没影响,

针对高光谱遥感数据量大、运算时间长的问题,探讨高光谱遥感数据处理算法的并行化策略,研究并行处理技术在高光谱遥感数据处理中的应用模式,并以高光谱遥感中的主成分分析算法为例,对该算法进行并行优化,通过实验验证了该技术方法的有效性。实验数据表明,采用并行处理方式对解决海量高光谱遥感数据处理时间长的问题具有很好的效果。

总磷是湖泊水质参数中的主要指标,从遥感数据中获得其时空上的分布信息对于理解、管理和保护湖泊生态系统是必要的。通过2009年4月至12月对鄱阳湖湖区和五河入口的表层水体进行采样分析,利用直接遥感反演算法和间接遥感反演算法,结合MODIS遥感数据择优反演鄱阳湖表层水体的总磷含量,同时分析总磷含量的时空特征和变化规律。结果表明:①从实验数据分析可知,总磷TP与总悬浮物浓度相关性较好,间接反演算法能够得到较好的反演结果;②TP是鄱阳湖水质的主要污染指标之一,TP含量在丰水期、平水期、枯水期三个时期呈上升趋势;③鄱阳湖三个时期TP含量的空间变化明显,中心湖区TP含量相对整个湖区较低,主航区和五河入口TP...

利用2007年5月Lansat5TM数据,运用单通道算法,基于全国遥感监测土地利用/覆盖分类体系,对贵州省猫跳河流域的地表特征参量进行了反演,得到不同土地利用类型下的典型地表特征参数值。在3种主要的土地利用类型中,林地的植被指数最高、地表温度最低,农田的植被指数最低而地表温度最高,草地介乎林地和农田之间。城镇建设用地主要表现为热岛效应,而水域则主要表现为地表温度(LST)和归一化植被指数(NDVI)的双低特征。进一步对二级土地利用类型的分析表明,由于结构、功能的不同,土地利用二级类在地表特征参量方面也表现出了有规律地变化。有助于深入认识不同土地利用类型的物理特征,可以丰富主要土地利用类型的影像...

高光谱遥感通过航空或航天成像光谱仪获得地物的连续光谱信息,可探测到普通遥感不能探测到的物质。而独立成分分析技术是一种基于信号高阶统计特性的分析方法,在利用该方法进行高光谱数据处理时,将待识别的地物作为独立成分表示出来,可得到地物之间的分离度最大化。通过对高光谱遥感图像数据的特性进行分析,使用USGS光谱库中的矿物光谱作为端元信号,构造模拟的高光谱遥感图像,证明了快速定点学习算法在高光谱遥感矿物蚀变信息提取中的有效性。

通过人工田间诱发不同等级小麦条锈病,在不同生育期测定染病冬小麦冠层光谱及其病情指数(DI)。把冠层光谱一阶微分数据与相应的DI进行相关分析,采用单变量线性和非线性回归技术,建立小麦DI的估测模型,并利用不同品种小麦样本对模型精度进行可靠性检验。结果表明:DI与一阶微分在432~582 nm、637~701 nm以及715~765 nm区域内有极显著相关性,以红边峰值区(725~735 nm)一阶微分总和与绿边峰值区(521~530 nm)一阶微分总和的比值为变量的线性模型估测DI精度最高,且其对小麦品种相对不敏感。上述研究结果对利用高光谱遥感监测农作物病害及其严重程度都具有实际应用价值。

冬小麦SPAD(Soil and Plant Analyzer Development)是评价其健康状况的重要农学参数,传统监测方法效率较低,旨在将田间监测和遥感技术相结合,探讨我国江汉平原地区冬小麦SPAD的遥感监测方法。研究选取湖北省潜江市后湖管理区为研究区域,利用ASD Fieldspec 3地物光谱仪和SPAD-502叶绿素仪在田间采集冬小麦冠层光谱和叶片SPAD,选取4种植被指数与叶片SPAD进行回归分析并构建预测模型。经模型精度检验,NDVI较适合对该地区冬小麦SPAD反演。然后将NDVI-SPAD反演模型与HJ-1卫星影像相结合,进行研究区域的冬小麦SPAD反演,通过比较HJ-1...

为探究利用高光谱植被指数反演叶片总初级生产力(GPP)的模型,以湖北省武汉大学试验田油菜和小麦叶片高光谱反射率和光照强度(PARin)为数据源,利用7种植被指数与PARin的乘积分别反演2种植被叶片GPP,构建线性及非线性回归模型,并对模型进行验证。结果表明:1)从油菜生理特点出发,需要分生育期建模。在选择的7种植被指数中,花期SR构建的一次模型效果最优,建模和验模R2分别为0.80和0.82,RMSE不超过2.85g/(m~2·d);荚果期选择CIred edge和MTCI为优选模型,建模和验模R2为0.84和0.72,RMSE

采用线性光谱混合分析模型对Landsat TM遥感影像进行混合像元分解,获取植被、裸土和水体组分的相对丰度分布;在反演地表反照率的基础上,构建了基于Albedo-Vegetation特征空间的土地荒漠化遥感监测模型;以黑河中游部分区域为例,进行了实证研究,并利用实地调查数据进行精度验证。结果表明:此方法充分利用了多维遥感信息,反映了荒漠化土地地表覆盖、水热组合及其变化,具有明确的生物物理意义,而且指标简单、易于获取,精度较高,有利于荒漠化的定量分析与监测。

传统测量水体悬浮泥沙浓度的方法效率低、投入大,并且得到的数据不连续。为提高观测效率、掌握河流整体泥沙分布情况,利用2009和2010年汛期的8幅环境与灾害监测预报卫星遥感影像的光谱反射情况,分析HJ星影像光谱反射率和水体悬浮泥沙浓度的关系,建立了辽河干流的悬浮泥沙浓度和HJ星影像光谱反射率的反演模型。通过该模型反演了56个点位的泥沙浓度,并与实测值相比较,结果表明:绝对误差大于0.1kg·m-3的有5个,占8.9%,最大误差值为0.12kg·m-3;绝对误差小于0.05kg·m-3的有39个,占69.6%,最小误差值为0,这种精度完全满足水体悬浮泥沙浓度监测的要求,并且借助该模型反演辽河干流悬...

【目的】以黑河流域上游祁连山森林保护区为研究区,利用133个森林样地调查数据、Landsat-5 TM影像和ASTER GDEM产品为数据源,探讨地形对该流域森林地上生物量(above-ground biomass,AGB)估测的影响,以及选择合适的遥感估测方法反演该流域的森林AGB。【方法】首先利用青海云杉特殊的生境范围和绿色植被对比值植被指数(ratio vegetation index,RVI)的灵敏程度,及不同地物对纹理特征的不同响应,制定相应的决策树分类器,将研究区的土地覆盖类型分为两大类:森林(青海云杉)-非森林,并利用133个森林样地调查数据和Google Earth高分辨率影像...

遥感监测尾矿是矿山调查和监管的科学方法,也是地理国情监测的基础内容。研究了铁尾矿遥感影像解译标志和光谱特征,建立铁尾矿遥感信息的提取技术流程。利用尾矿光谱特征与纹理结构的特点,构建了铁尾矿遥感增强处理的RTI数学模型。并以唐山地区的铁尾矿及固体废弃物作为研究区,分析了模型的影响因子和有效性。为尾矿资源的自动监测和目标提取提供了新的处理手段。

【目的】光合作用是农作物产量和品质形成的基础,农作物光合参数的准确定量遥感反演不仅能够了解农作物的生长发育和有机物累积状况,还能为基于遥感的生态系统过程模型提供参考。为快速准确的估算光合特征参量,本研究综合原始光谱、3种传统光谱变换技术和4种模拟方法构建冬小麦3种光合参数的高光谱反演模型,探讨高光谱反演冬小麦光合参数的可行性,对比不同类别光谱和模拟方法的适用性。【方法】本研究基于氮肥施用条件冬小麦气体交换和高光谱田间试验,获取不同叶位叶片的最大净光合速率(Amax)、PSⅡ有效光化学量子产量(Fv′/Fm′)、光化学猝灭系数(qP)和高光谱反射率,并对原始高光谱进行倒数、对数和一阶微分变换。根据3种光合参数和4种光谱的相关性分析结果,筛选显著性水平优于0.01的波段作为输入变量,采用偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)、多元线性回归(MLR)和人工神经网络(ANN)等方法建立冬小麦叶片光合参量反演模型,以建模和验证的决定系数(R~2)和均方根误差(RMSE)为依据,对不同模型的模拟精度进行比较分析。【结果】(1)3种光合参数和4种光谱的相关性分析结果表明,原始、倒数和对数光谱对3种光合参数(Amax、Fv′/Fm′和qP)的敏感谱区均集中在400—750 nm波谱区间,一阶导数光谱对3个光合参数的敏感谱区为470—560、630—700和700—770 nm波谱区间。(2)Amax、Fv′/Fm′和qP的最优反演模型组合分别为基于倒数光谱的MLR模型、基于一阶导数光谱的MLR模型和基于原始光谱的MLR模型。模型的建模R2分别为0.75、0.65和0.65,验证R2分别为0.73、0.59和0.44,表明基于高光谱模拟Amax和Fv′/Fm′切实可行,模拟qP的有效性需要进一步验证。(3)不同变换的光谱表现能力不同,以PLS模拟Amax为例,光谱的表现能力顺序为原始光谱>倒数光谱>对数光谱>一阶导数光谱。(4)不同模型的估算能力也存在明显差异,以基于原始光谱的Amax模拟为例,不同模型的估算能力顺序为MLR>PLS>ANN>SVM。【结论】通过对比分析4种光谱和4种模拟方法对3种冬小麦光合参数的高光谱反演结果发现,Amax和Fv′/Fm′可以很好通过高光谱进行模拟,而高光谱对qP解释能力偏低,有待进一步研究。高光谱信息对冬小麦光合参量具有较强的敏感性,同时受光谱类型和模拟方法的影响,可以用来监测冬小麦光合能力的动态变化,为把握农作物生长状况提供依据。

为了提高地物识别的正确性,探讨荒漠化土地类型自动分类的有效途径,克服异物同谱和同物异谱现象。以陕西省榆林市榆阳区为例,利用Landsat 5卫星的TM数据,探讨了荒漠化土地覆盖信息的提取方法。在对不同土地覆被类型光谱特征进行系统分析的基础上,根据归一化指数(NDVI)和差值指数(TM5-TM4)及TM3、TM5、TM7波段的光谱值,提出了分层信息提取方案,利用该方案分步提取地表覆被信息。结果表明,此方法简单、实用,是地物遥感信息提取的有效途径。

为客观呈现国际高光谱遥感领域的研究历程与发展趋势,以Web of Science数据库中2010—2020年收录的4563篇研究文献为数据来源,采用科学计量学的方法绘制了国际高光谱遥感研究科学知识图谱。结果表明:近10年高光谱遥感相关研究文献呈现高速增长趋势,中国、美国、德国等国家的发文量较多,发文机构主要集中在各国高校;Remote Sensing of Environment和IEEE相关期刊是该领域的权威刊物,Bioucas-dias JM、Fauvel M等人在该领域基础性研究方面作出了重要贡献;高光谱遥感的高被引文献分布在光谱成像技术、支持向量机、光谱数据分类等研究方向,并形成了光谱空间分类、卷积神经网络、植被检测和成像、解混算法等10个研究聚类;该领域的研究热点分布在图像分类、算法模型、光谱分辨率/反射率和植被分析4个方面,研究前沿包括光谱特性和反射、端元提取、机器学习、无人机、SVM等内容;高光谱遥感技术的发展促进了环境、生态、化学、计算机等多个领域跨学科研究的发展。