宽幅SAR数据地表典型要素提取及变化检测研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qisucha
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
宽幅星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的发展为对地观测提供了广阔的场景信息,为大范围的地表覆盖监测提供了重要的数据保障。与传统SAR系统相比,利用宽幅SAR数据对大范围城市进行地表覆盖监测可为地理国情普查工作提供丰富的专题信息来源和保障。为了充分利用宽幅SAR的优势,挖掘其在全球尺度地表信息监测方面的潜能,本文将开展以下三个方面的工作:(1)宽幅SAR数据大区域建筑区提取方法研究;(2)大区域水体提取方法研究;(3)宽幅SAR数据大范围地表覆盖信息自动化变化检测研究。主要内容及取得的成果包括:(1)分析了宽幅SAR图像上的建筑区后向散射特征、空间自相关特征和纹理特征,提出了多特征约束下的迭代生长建筑区提取方法。利用该方法对中国典型城市进行建筑区的提取,并分析比较了VV极化、VH极化以及平均通道在我国南北不同建筑区类型城市的差异,提出了针对不同类型建筑区类型的最优极化通道;考虑到山区透视收缩效应导致建筑误分的问题,提出利用均值滤波后的坡度因子对山区虚警进行有效去除,并分析比较了不同数字高程模型(digital elevation model,DEM)产品在不同地形对结果精度的影响,总结了适用不同地形城市地形掩模的最优DEM数据。实验结果表明:多特征约束下的迭代生长提取算法不仅可以快速实现大范围区域的建筑区提取,而且能获得较高的分类精度,可抑制斑噪和异物同谱产生的误分,并得到优于光学数据的建筑区提取结果。(2)提出了基于宽幅SAR图像大区域水体自动化近实时提取方法。首先引入了幂变换将不同SAR数据类型进行统一正态性变换,针对正态分布数据提出基于多尺度棋盘分割的双峰正态分布目标块自动搜索方法,引入直方图滤波方法自动确定阈值分割参数,并结合空间上下文信息自动化提取水体范围;为避免宽幅SAR近距端和远距端水体散射不一致的影响,提出了分块处理策略,对每个分块独立搜索适应当前块的水域提取参数,并提出对无法搜索到参数的分块进行空间邻接分块参数取平均策略;考虑气候原因(风浪或降雨等)导致水面散射不均衡产生漏检问题,提出基于多尺度分割方法的投票策略,对水体粗提取进行精细化后处理方法。实验结果表明:该方法可用于洪水灾害的近实时监测,并且能取得较高的分类精度。(3)针对宽幅SAR复杂地形湖泊提取提出了一种面向对象的高精度提取方法。提出基于双峰目标块搜索的湖泊水域提取参数确定方法,在此基础上引入基于田口方法优化参数的多尺度分割策略实现湖泊的最优化分割,针对湖面散射不均匀导致的过分割提出利用基于区域邻接图的合并方法实现湖泊过分割对象的最优合并,实现面向对象的湖泊粗提取;辅助DEM数据,提出利用面向对象的坡度因子和后向散射系数方差因子,设计决策规则,去除地形产生误分的同时保持地形起伏较大区域湖泊的完整。实验结果表明:利用该方法对青藏高原南部湖泊提取能获得较高的分类精度,可满足青藏高原湖泊面积监测应用需求。(4)提出宽幅SAR大区域地表覆盖信息变化检测自动化实现方法。传统的变化检测方法大多针对小范围区域,本研究的重点是解决传统方法在大范围变化检测中遇到的困难,并对变化类型进行分类。首先利用对数均值比获取多时相SAR数据的差异图;考虑到大区域的差异图中变化区域面积占比较小使得直方图呈单峰分布而导致传统自适应阈值方法失效问题,本研究提出了一种针对该类型差异图的自动化阈值提取方法。提出利用偏度系数和双峰检测系数分别搜索包含相当面积的正变化和未变化双峰分布目标块以及负变化和未变化双峰分布目标块,通过分别融合两种类型目标块区域得到的两个双峰直方图来分别自适应确定正负变化区域提取参数;利用正负变化斑块的后向散射能量和全局空间自相关指数特征,结合无监督分类方法对变化类型进行分类。实验结果表明:偏度系数可以有效地区分正负变化双峰目标块,与基于差异图的KI阈值方法结果相比,利用搜索到的正负变化双峰目标块来确定阈值参数可获得较高的变化检测精度,并且结合变化斑块对象的多个特征无监督分类,可对大区域城镇新增建筑用地和拆迁区快速有效提取。
其他文献
滚筒式采煤机具有破煤能力强、产量高等特点,提高了煤炭开采的机械化水平。采煤机传统形式的截割传动系统布置于摇臂内部,在工作过程中,摇臂箱体变形引起齿轮齿向载荷分布不均,易导致传动系统破坏。为提高截割传动系统的可靠性,提出了结构紧凑、可布置于滚筒内部的机电短程截割传动系统。新系统采用多个动力源,通过耦合轮系汇集多个动力源的动力,经行星轮系减速后驱动滚筒转动。机电短程截割传动系统的动态性能,尤其是多个传
网络传播动力学旨在了解和利用网络中各种事物的传播规律。现实世界中的许多复杂系统,从宏观系统如通信系统和社会系统,到微观系统如神经系统和细胞系统,都可以用网络来表示,而这种表示方式为人们研究这些复杂系统提供了直接或间接的途径。随着人类社会日益网络化,网络空间应运而生。网络空间为人们快速获取信息和相互交流提供平台的同时,也为网络作恶者实施各种各样的网络攻击提供了捷径,导致严重的后果。因此,确保网络空间
随着现实业务和IT服务业的不断融合,各种跨平台、跨行业的信息创新模式催生了更多泛化的Web服务,以满足用户日常应用中的个性化需求。但伴随着服务数量的剧增,用户逐渐面临服务选择带来的巨大挑战。针对用户的各种需求,从服务海洋中选择具有不同属性和功能的候选服务,并进一步实现服务组合,完成用户的更复杂的业务流程需求,一直都是服务计算领域的热点问题。个性化推荐技术通过分析用户的历史偏好数据,建立用户画像,主
结构决定功能,硅和硫化锌的结构决定了他们具有一定的导电性,只是其导电性并没有金属强,但是随着温度的升高,硅和硫化锌的导电性会增强,所以它们具有半导体的性质。他们的主要用途是用来制作半导体器件、耐高温材料、通信材料、电子和光电子器件等等,被广泛应用于航空航天、医疗等行业。虽然近几年来,二维材料备受关注,并且拥有广阔的应用前景,但其还不能完全取代传统三维材料的地位。在实际应用中,硅和硫化锌材料所处的环
监测干旱的重要性对于经济可持续性强烈依赖农业部门的大多数发展中国家来说非常重要.因此,长期以来,干旱监测和预测一直是对作物生产力和径流产生明显影响的必要条件。在苏丹,干旱事件的发生是主要的自然灾害,对作物生产造成重大损害,减少河流排放。本研究的主要目的是根据遥感和地理信息系统技术,监测干旱情况,并衡量干旱对作物产量和河流排放的影响。目前,近距离实时的高分辨率卫星图像由于在广大地区获取频繁的地面观测
地表二向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF)描述地表的方向反射特性,是遥感定量反演地表生物物理和生物化学参数的关键输入。基于BRDF反演的地表反照率(albedo),是全球辐射收支平衡估算和气候变化的重要指示因子。当前不同时空分辨率的BRDF/albedo遥感卫星产品在平坦地表区域的精度已经基本满足气候模式和陆表生
全球植被的动态监测对于环境应用研究非常重要。从被动微波观测中获得的植被光学厚度(VOD)对地表上的植物含水量信息很敏感,可作为光学遥感全球植被的相应信息。微波植被指数(MVI)最初发展于零阶模型,是一种有潜力的植被光学厚度和植被含水量的反演方法,但其在全球密集植被条件下的应用有限。在本研究中,我们使用一个更为复杂的植被模型(Tor Vergata),此模型考虑了植被内部以及植被与土层之间的多重散射
土壤水分对环境健康和人类生活质量具有不可忽视的重要影响,目前已存在非常全面的有关土壤水及其对水文、灌溉管理、气候变化、天气预报和干旱监测等影响的多种方向的研究,然而,仍然缺少有关地震灾害对地表和底下土壤水分影响的研究。曹春香面向四个主要的应用对象(大气、水体、人体健康,以及自然灾害)提出了全新的环境健康遥感诊断的理念。本文的研究表明对土壤水分的遥感诊断可以用于地震前兆的研究,并起到支撑环境健康遥感
随机粗糙海面的微波散射、辐射是海洋微波遥感的理论基础与前提。深入理解和分析海面微波散射、辐射的物理机制和性质,对指导海洋微波遥感载荷的研究设计、提高海洋动力学参数的反演精度以及实现海洋目标现象的追踪识别等方面具有重要的科学与工程意义。本文分别基于解析近似模型与数值方法等理论模型对随机粗糙海面的辐射、散射进行了机理研究与仿真分析,通过实现不同频段、不同极化及不同观测几何下的海面辐射、散射的仿真模拟,
多元文化是一把双刃剑,一方面加速了不同国家音乐文化之间的发展交流,另一方面也为本土民族音乐传承带来巨大挑战,直接引发了高校音乐教育与民族音乐传承发展的全新时代课题。因此,高校音乐教育要正视多元文化传承环境的双重变化,为民族音乐传承发展提供新空间和新力量。本文将结合《中国民族音乐文化传承与高校音乐教育研究》一书,分析多元文化影响下高校音乐教育与民族音乐传承面临的时代困境,探索多元文化影响下的高
期刊