基于多角度高光谱CHRIS数据的湿地信息提取技术研究

发布时间：2020-10-13 09:19

　　 湿地是指陆地上常年或季节性积水或过湿的土地与生长栖息于其上的生物种群构成的独特生态系统。湿地是重要的国土资源和自然资源,是地球上最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。我国湿地类型多样、分布广泛,从寒温带到热带,从平原到山地、高原,从沿海到内陆都有湿地发育。湿地具有面积广阔、随季节的变化较大、局部地区人力难以到达的特点,因此,借助遥感技术给湿地的研究和监测带来很大的便利,在湿地动态监测、湿地保护、生态恢复等方面,遥感技术的应用发挥了重要作用。由于高光谱遥感能获取许多窄而连续的光谱影像,它包含了丰富的空间、辐射和光谱信息,从它的每个像元均能提取一条平滑而完整的光谱曲线。湿地光谱信息包含着湿地植被、土壤和水文等光谱特性,是各种光谱信息的综合反映。其中,植被光谱不仅具有高度相似性和空间变异性,而且更具有较强的时间动态性;不同植被的光谱随时问的变化、观测角度的不同具有明显的区别。高光谱遥感在识别地表植被类型的细微差别上具有独特优势,而不同角度的高光谱观测更加能探测地表植被的方位信息,因此,利用高光谱遥感手段和多角度信息的识别作用,结合植被的时间动态特征,能更好的提高湿地植被类型的识别及湿地类型的分类精度。 本论文利用欧空局PROBA卫星上搭载的cflRIs高光谱成像仪,获取了青海省玉树县隆宝滩自然保护区4个时相的CHRIS遥感数据,每个时相的遥感数据都包含了6个角度的高光谱影像,分别是-55°、-36°、O°、+36°、+55°影像。本文利用夏季(2010年8月27曰)获取的不同角度的影像进行湿地植被类型信息提取;利用冬季(2010年2月20日)获取的不同角度影像进行湿地分类研究,以探索高光谱影像的多角度信息在典型湿地植被识别和湿地类型划分中的应用优势。本次试验的最大特点在于对多角度遥感影像的变换及其信息提取效果的研究。CHRIs数据是集多角度与高光谱为一体的遥感数据,国内应用此数据的研究较少。论文的具体研究内容及结论如下: (1)利用不同角度的影像进行植被指数的计算,将计算后的影像进行融合,对湿地植被类型的信息提取有良好效果。本文先计算.36°影像的归一化植被指数(NDVI),将计算后的影像与O°影像融合,采用SAM方法对融合后影像提取湿地植被类型信息。结合实地调查资料,利用混淆矩阵对植被信息提取结果进行精度分析,计算得到较高的总体精度(92.23%)和kappa系数(O.9204)。 (2)利用洪泛湿地无论在淹水期还是在枯水期,其典型湿地植被的优势种群分布不会发生改变的特点,本文通过提取试验区典型湿地植物种群的分布,划分洪泛湿地范围,取得较好结果。 (3)多角度影像的变换及波段组合,可提高湿地类型的分类精度。本文将+36'’影像的近红外波段(940nm)、0°影像穗帽变换后的湿度图像、-36°,影像的可见光波段(46lrlJrl)进行RGB组合,再采用支持向量机(SVM)方法进行湿地类型分类,总体分类精度为92.52%,对比0°影像的分类精度(76.1%)而言,角度信息的利用有利于湿地类型分类精度的提高。
【学位单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2011
【中图分类】：P237;P931.1
【部分图文】：

图 1-1 MISR 工作示意图Figure 1-1 Observation mode of MISRMISR 传感器的 9 个角度沿卫星飞行路径方向向前或向后展开，获得同一点 9 个角度的全部图像大约为 7 分钟的时间，观测可以覆盖约 400 公里宽的地表条带范围。MISR 有蓝、绿、红及近红外 4 个波段，这 4 个波段的中心波长分别为 446nm、558nm、672nm和 867nm；空间分辨率为 275m（像底点空间分辨率 250m），多角度 MISR 数据可提供许多地表覆盖类型的方向反射信息[29]，这些角度信息能够改善植被监测的精度。另一个多角度观测仪是 CHIRS 传感器。欧空局（ESA）于 2001 年 10 月 22 日发射了 PROBA-1(PRoject for On BoardAutonomy)小卫星，卫星飞行高度为 556km，可以实现沿轨观测和横向观测。该卫星上搭载着由英国 SIRA 公司研制的 CHRIS 传感器，当传感器系统的天顶角等于预先设定好的一组飞行天顶角（FZA=-55°、-36°、0°、+36°、+55°；其中，+36°代表一个角度范围，其角度范围是 29.27°~32.02°；+55°代表的角度范围是49.52°~56.18°）时，沿轨观测功能就可以获取一组包含了 5 个角度的高光谱影像[30]，而

图 1-2 CHRIS 传感器观测角度间的相对关系Figure 1-2 Relationship among CHRIS sensor viewing angleRIS/PROBA 是可以同时获取高光谱和多角度数据的星载传感器。它具率和较宽的光谱范围，在生物物理、生物化学方面能收集到丰富的信息际获取的角度不一定完全等于名义上定义的五个角度，飞行天顶角（像中心时间计算出来，而观测包括了观察方位角（VAA）和观察高度角 国内外研究现状技术在湿地研究中的应用技术具有观测范围广、时效性强、信息量大、获取信息快、数据的综优点，近 30 年来已广泛应用于湿地研究中[31-33]。遥感技术和空间技术遥感平台和传感器的研制及其应用，使同一地区可以获取多传感器、和多时相的遥感数据，在湿地资源调查、湿地分类及动态监测等方面

图 1-3 技术路线图Figure 1-3 the sketch map of methodology framework术流程文拟定的研究内容及所采用的研究方法，设计本文的具体技术流取不同时相的多角度高光谱 CHRIS 遥感影像；并进行同时期的外面调查资料。 CHRIS 遥感影像进行预处理：选择有效波段、去除条带噪声，进。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;千亩湖[J];油气田环境保护;2004年03期

2 肖常青 ,杨春明 ,赵文双;保护湿地辽宁在行动[J];野生动物;2005年02期

3 印红;;中国湿地保护战略[J];湿地科学与管理;2005年01期

4 李长安;中国湿地环境现状与保护对策[J];中国水利;2004年03期

5 王仁卿,刘纯慧,晁敏;从第五届国际湿地会议看湿地保护与研究趋势[J];生态学杂志;1997年05期

6 梅宏;;日本湿地保护立法:直面问题,积极务实[J];人与生物圈;2011年01期

7 韩王荣;;湿地,岌岌可危[J];少年科学;2008年02期

8 韩乐悟;;湿地保护立法 艰难破冰会有时[J];今日科苑;2010年19期

9 孙承骞;;世界湿地保护概况——介绍拉姆萨尔(Ramsar)公约(一)[J];野生动物;1986年02期

10 张青;黄河三角洲应扩大湿地保护范围[J];瞭望;2004年44期

相关博士学位论文 前10条

1 韦玮;基于多角度高光谱CHRIS数据的湿地信息提取技术研究[D];中国林业科学研究院;2011年

2 于堃;典型平原湿地成因及近10年来植被变化研究[D];南京大学;2011年

3 邵琛霞;美国湿地补偿制度及其对我国湿地立法的借鉴[D];上海交通大学;2011年

4 赵志轩;白洋淀湿地生态水文过程耦合作用机制及综合调控研究[D];天津大学;2012年

5 沙晨燕;不同类型河滨湿地甲烷和二氧化碳排放的研究[D];华东师范大学;2011年

6 韩美;基于多期遥感影像的黄河三角洲湿地动态与湿地补偿标准研究[D];山东大学;2012年

7 李文实;基于历史海图的闽江口湿地最近160多年来的演变[D];福建师范大学;2012年

8 袁勇;干旱情景下湿地生态水文演变及综合应对[D];北京林业大学;2013年

9 孙毅;盘锦双台河口湿地生态评价研究[D];沈阳农业大学;2011年

10 王福田;湿地保护与恢复工程评估研究[D];中国林业科学研究院;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 张亚琳;基于3S技术的广东省湿地变化研究[D];中国地质大学（北京）;2010年

2 单玉秀;湿地遥感信息提取方法研究[D];山东师范大学;2011年

3 杜鑫;河北省自然湿地现状与动态变化研究[D];河北师范大学;2011年

4 吴成胜;湿地使者社会认同的质性研究[D];长沙理工大学;2010年

5 崔瀚文;30年来东北地区湿地变化及其影响因素分析[D];吉林大学;2010年

6 赵微;三江平原湿地保护法律问题研究[D];黑龙江大学;2010年

7 刘超;基于旅游生态学的湿地保护与开发研究[D];河北工程大学;2011年

8 袁怡;南四湖湿地遥感信息提取及景观格局动态变化研究[D];山东师范大学;2010年

9 于苏云江·吗米提敏;中国阿尔泰山泥炭湿地动态变化及修复对策研究[D];新疆大学;2011年

10 穆晓梅;挠力河湿地自然保护区立法研究[D];东北林业大学;2010年

本文编号：2838994