改进分形海面模型散射信号的分形特性分析
摘要：针对分形海面模型的功率谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题，提出一种统计模型和归一化带限Weierstrass分形模型相结合的1维海面模型，确定了表面功率谱的闭式解，表面功率谱和有关文献的数据进行了对比。在满足Kirchhoff近似的条件下推导该模型电磁散射系数的闭式解，计算了散射系数随时间变化的Hurst指数，进而求得其分形维数。从数值仿真结果可知，表面功率谱和PM谱、南海的实测数据都拟合得很好，验证了模型的有效性，海面所接收信号随时间变化是分形的，并且其分形维数与分形海表面的分形维数几乎相等。非球形冰晶的毫米波k-Ze关系研究
摘要：针对毫米波雷达处理数据的实际需要，应用离散偶极子近似法DDA，获得了非球形冰晶的后向散射及衰减截面并进行了参数化，并主要基于细化的冰云模型，假设冰晶粒子谱为Γ分布，通过模拟取样各1330次（代表1330种粒子分布），分别计算得到了W波段（94 GHz）与Ka波段（35 GHz）毫米波雷达探测的冰云衰减系数k及雷达反射率因子Ze，而且利用数值模拟的方法，建立了k-Ze关系的具体表达式。计算表明，非球形和非瑞利散射对W波段毫米波雷达衰减的影响较大，而且在同样滴谱分布条件下，W波段毫米波雷达的衰减比Ka波段毫米波雷达的大几倍，此外细化的冰云模型对k-Ze关系具有影响。本研究对中纬度非降水性冰云的毫米波雷达的衰减订正具有参考价值，并对中国的毫米波雷达应用具有借鉴作用。氧化铁对有机质光谱特性的影响分析
摘要：通过分析湖南、浙江和福建三省不同氧化铁和有机质含量共253个土样的光谱数据，研究了氧化铁对有机质光谱特征及定量反演的影响。结果表明：氧化铁的光谱特征波段为600-1400 nm；氧化铁含量小于20 g/kg时对有机质的光谱信息没有影响，含量在20-30 g/kg时，对有机质可见光波段光谱信息的表现有影响，近红外波段的影响不大，含量大于30 g/kg时，氧化铁会掩盖有机质的光谱信息；氧化铁与有机质的比值小于0.726时对有机质的光谱信息没有影响，比值为1.05-2时，对有机质400-1300 nm波段光谱信息的表现有影响，1300-2400 nm波段的影响不大，比值大于2.21时，氧化铁会完全掩盖有机质的光谱信息；氧化铁对有机质的光谱定量反演有影响，随氧化铁含量的增加或氧化铁含量与有机质含量比值的增大，模型的稳定性与预测能力有所降低，但氧化铁含量小于20 g/kg、氧化铁含量与有机质含量比值小于2.0时，氧化铁的影响不明显。利用小波分形维数确定水稻光谱分辨率特征尺度
摘要：采用1维离散小波HAAR、DB4、SYM4对LOPEX93数据库中的6条水稻反射光谱曲线进行10层小波分解。利用小波近似系数重构信号，采用步长行走法计算重构信号的小波分形维数。研究各尺度下小波分形维数、小波细节系数方差、小波细节系数信息熵、小波近似系数重构方差的特征。结果表明水稻光谱曲线具有分形特征，分形计算中相关系数值均大于0．9证明分形计算的有效性。4个参数的尺度特征揭示了水稻光谱曲线特征尺度转折点出现在尺度6，当水稻光谱分辨率小于64nm，才能较好地反映光谱曲线峰谷细节特性。通过田间实测18条水稻光谱，计算各尺度的两种植被指数及植被指数与叶绿素的相关系数，进一步证明这一结论。用流形坐标差异图提取高光谱影像潜在特征
摘要：等距映射和局部切空间排列降维后，低维流形坐标能够保留原始高光谱影像中地物光谱信息，用于提取原始影像的潜在特征。然而这两种流形方法的理论差异导致其低维坐标继承光谱信息的能力不同，对比这两种流形坐标可凸显出原始影像内部的潜在特征。因此，本文基于等距映射和局部切空间排列非线性降维，提出两种流形坐标的差异图法来提取高光谱影像内部的潜在特征。首先，根据流形坐标的光谱解释确定两种坐标的每一维代表相同的光谱信息。其次，根据相同的光谱特征，归一化两种流形坐标并调整坐标轴方向，统一两种坐标到相同的坐标框架。最后，通过加权流形图相减得到坐标差异图，采用经典的图像处理方法提取潜在特征。采用两个实验并对比等距映射和局部切空间排列方法的降维结果来验证本文方法。结果表明，流形坐标差异图能够成功提取单一流形结果无法得到的潜在特征，如靠河岸的浅水区域和大场景沼泽地中的低分辨率道路。这为高光谱影像的潜在特征提取研究提供了一种新方法。基于BRDF原型反演地表反照率
摘要：先验知识在遥感反演中起到重要的作用，本文首先根据各向异性平整指数AFX和地表多角度观测数据集建立了BRDF二向性反射分布函数原型库，然后介绍了以BRDF原型作为先验知识的提取多角度数据地表反照率的原型反演算法，为验证算法的精度，将原型反演及全反演算法拟合验证数据子集得到的反照率与MODIS全反演算法拟合完整数据集得到的结果作比较。结果对比表明，观测天顶角在40°；以内时，非垂直主平面的观测数据能够代表部分地表的各向异性反射特征，此时原型反演算法的最大平均绝对误差为0.036，相对精度比全反演算法高约5%-10%；当数据位于垂直主平面时，观测信息量严重不足，此时原型反演算法结果相对较稳定，而全反演算法的最大绝对误差高达0.18。 综上所述，原型反演算法能够在整个采样空间范围内对BRDF进行约束，对观测数据位置分布的依赖较小，抗噪声能力强，在反演观测信息不足的多角度数据时，结果精度优于全反演算法。叶绿素荧光的GOSAT卫星遥感反演
摘要：由于大气吸收和散射等大气辐射传输影响，叶绿素荧光卫星遥感反演存在很大的困难和挑战。本文利用日本温室气体观测卫星GOSAT的TANSO-FTS超光谱数据，选取770 nm附近受大气影响较弱的KI夫琅和费暗线，借助KPNO2010高分辨率太阳辐照度光谱，设计了加权最小二乘拟合的叶绿素荧光卫星反演算法，利用矩阵的谱条件数确定了算法中KI吸收线所采用的权重系数，获得了中国区域2010年1月至2011年6月的叶绿素荧光数据。并利用TANSO-CAI云标识数据剔除了受云影响的反演结果，并按照2°×2°格网逐月计算了荧光强度均值。将反演叶绿素荧光强度结果与同期MODIS的增强性植被指数EVI、光合有效辐射比例FPAR、总初级生产力GPP产品作对比分析，结果表明：荧光强度高值主要分布在中国西南、中南等植被覆盖度高、生长旺盛的地区，荧光强度季节性变化规律与EVI、FPAR、GPP等相似，但季节变化比上述各参数变化提前且更敏感，可以反映其他参数所不具备的独特信息。Hyperion波段模拟的宽波段遥感影像一致性评价
摘要：由于外部成像环境和传感器本身设计指标的差异，不同遥感平台同一波段影像之间常常存在不一致。在多源遥感定量研究中，对外部成像环境导致的差异关注较多，而对以光谱响应函数（SRF）和空间点扩散函数（PSF）为代表的值感器本身设计指标，导致的影像不一致性（差异性）则考虑相对较少，这给后续研究结果的分析与讨论带来一定不确定性。为了提供一种全面、客观对不同遥感平台同一波段影像一致性评价方法，本文采用控制变量法的评价策略，介绍了利用Hyperion高光谱影像结合光谱响应函数模拟各种宽波段影像的方法，并将其用于多平台同一波段影像之间的一致性评价；同时在此基础上探讨了考虑PSF对高-低空间分辨率影像聚合过程的影响，为不同平台、同一波段、不同空间分辨率影像之间的一致性评价提供了技术参考。通过对常见的3种典型传感器Landsat ETM＋，Terra MODIS，NOAA AVHRR 3近红外波段进行模拟、比较和一致性评价，结果表明：（1）利用本文所提出的宽波段光谱模拟方法，能较准确地模拟各种宽波段影像（在本文中平均相对误差的绝对值最大为-2.371%），并可用于多平台同一波段影像的数据评价（从光谱响应的角度）。 （2）为了比较不同平台、同一波段、不同空间分辨率之间的差异性，可将其中高分辨率影像进行尺度上推，得到与其中低分辨率影像相同像元大小的影像，然后再进行评价。在尺度上推过程中，需先考虑PSF效应（可用高斯低通滤波模拟），然后进行平均值聚合即可。在此基础上进行的一致性评价才是比较客观的，特别是针对异质性区域。本文所采用的评价方法不仅可为评价不同平台波段同一波段影像之间一致性提供很好的解决途径，而且为多源遥感数据选择提供了一种决策依据。3维最小二乘表面匹配泛型数学模型及在机载LiDAR条带平差中的应用
摘要：以3维表面间共轭点欧氏距离之和最小为理论基础，提出一种泛型3维表面匹配数学模型，并推导其最小二乘平差理论模型，利用该模型进行机载LiDAR点云条带平差。针对真实机载LiDAR点云数据进行条带平差对比实验，结果表明本文所提出的表面匹配模型，不仅能准确估计出相邻重叠3维表面间的正形变换参数，较好地解决机载LiDAR点云条带间配准问题，而且能同时适用于多种同名点对应准则，是一种泛型的配准模型。中国地区气溶胶类型特性分析
摘要：利用全球气溶胶观测网（AERONET）2001年-2012年中国地区12个站点的地基遥感气溶胶物理光学特性产品研究了中国地区气溶胶类型特性及其时空变化规律。研究发现中国地区不同类别的气溶胶光学特性（单次散射反照率、不对称因子、光学厚度等）差异较大，由沙尘型、混合型、强散射型细粒子、弱吸收型细粒子、中度吸收型细粒子和强吸收型细粒子等6类组成。中国地区气溶胶类型具有极强的空间变化特性和明显的季节、年际变化特征，沙尘气溶胶主要出现在春季，强散射型细粒子气溶胶主要出现在夏季，而强吸收型细粒子气溶胶主要出现在秋冬季节；近10年间沙尘型、混合型和强散射型细粒子气溶胶呈现上升趋势，而强吸收型细粒子气溶胶则处于下降趋势。在此基础上对比了中国和美国、法国典型站点气溶胶类型，研究发现3个站点的气溶胶差异较大，中国强吸收细粒子类所占的比重高于后两者，同时强散射细粒子类所占的比重低于后两者。光学与微波植被指数协同反演农作物叶面积指数的可行性分析
摘要：光学遥感是目前反演植被叶面积指数LAI（Leaf Area Index）的主要手段，但是当叶面积指数较大时存在光学遥感信息饱和、反演精度显著降低的问题。叶面积指数和平均叶倾角对光学、微波波段范围内反射和散射特性都有重要影响，主要表现在植被结构参数的变化可以引起冠层孔隙率和消光截面大小的改变。本文以典型农作物玉米为例，通过构建统一的PROSAIL和MIMICS模型输入参数，生成一套玉米全生长期光学二向反射率和全极化微波后向散射系数模拟库和冠层参数库。通过对模拟数据与LAI敏感性和相关性分析得出：（1）光学植被指数MNDVI（800 nm，2000 nm），在LAI为0-3时敏感，基于MNDVI与LAI的回归模型可以估算LAI变化 0.4的情况，RMSE是0.33，R2是0.958。（2）微波植被指数SARSRVI（1.4 GHz HH，9.6 GHz HV），在LAI为3-6时敏感，基于SARSRVI与LAI的回归模型可以估算LAI变化1的情况，RMSE为0.22，R2是0.9839。研究表明，采用分段敏感的植被指数，协同光学和微波遥感反演玉米全生长期叶面积指数是可行的。机载激光雷达数据分析与反演青海云杉林结构信息
摘要：利用机载激光雷达点云数据，计算了9种度量指标，并将其分为冠层的高度指标、结构复杂度指标和覆盖度指标。利用高度指标和结构复杂度指标，结合大量实测单木结构与年龄估测数据，从样点和区域尺度分别分析了青海云杉林冠层垂直结构分布，分析得知实验区内主要以中龄林和成熟林为主，冠层垂直分布复杂程度偏低，高度分化程度一般。通过回归分析发现首次回波覆盖度指标FCI与实测的有效植被面积指数PAIe有良好的相关性（R2=0.66），在此基础上基于辐射传输模型反演了实验区内PAIe的水平分布，且用实测数据验证发现反演的PAIe略高于实测值（R2=0.67），绝对平均误差为0.65。分析结果很好地反映了激光雷达在森林空间结构信息提取方面的应用潜力。不同样本分布的SVDD单目标土地覆盖分类方法研究
摘要：支持向量数据描述SVDD（Support Vector Data Description）在单目标土地覆盖信息提取中得到了初步的应用，但已有研究一般选择纯净像元作为分类样本，不符合SVDD分类器原理，难以保证精度。本文选择北京市通州区为实验区，基于QuickBird重采样图像和地表真值数据构建不同空间特征的训练样本集，设计两种分类样本选择方案：在训练样本集中随机选择分类样本以及手工选择分类样本，进行SVDD分类。实验结果表明，随着惩罚因子C值逐渐增大或核宽度s值逐渐减小，超球会逐渐减小，生产者精度逐渐降低而用户精度逐渐提高。在最优分类参数的前提下，对样本进行SVDD分类。在模拟实验中，随着样本从中心向边缘逐渐扩散，超球也逐渐增大，分类精度逐渐增高，而最外层的样本接近小麦真实分布的边界，超球内混入其他的地物像元；在真实实验中，中心样本集SVDD分类总精度和生产者精度分别为80.48%和45.15%，而边缘样本集SVDD分类总精度和生产者精度分别为92.71%和95.81%，得到了明显的提升（Z=156.12），表明利用边缘像元进行SVDD分类能够提高目标地物的识别精度。遥感学报第17卷（2013年）总目次
