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《中国科学院研究生院(遥感应用研究所)》 2002年
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时空信息辅助下的高光谱数据挖掘

张兵  
【摘要】: 遥感技术的发展一直伴随着空间分辨率与光谱分辨率的进步。传统的多光谱扫描仪对光谱曲线的采样是零散的,从可见到短波红外它通常只记录10个左右的光谱波段,其光谱分辨率也在0.10μm数量级。而高光谱成像或成像光谱却能够得到上百通道、连续波段的图像,从而可以从每个图像像元中提取一条完整的光谱曲线。 高光谱遥感将确定地物性质的光谱与确定地物空间与几何特性的图像有机地结合在一起。从空间对地观测的角度来说,高光谱遥感信息无论对地物理化特性的深层探索,还是对地物间微小差异的精细识别,以及对自然界的知识发现,都为人类提供了前所未有的丰富信息。随之而来的问题就是,面对如此多的波段、如此海量的光谱图像信息如何去处理、如何从中提取我们需要的信息,黑白图像以及多波段彩色图像的一些处理算法甚至主要处理和分析手段已经无法满足高光谱遥感信息的处理要求。高光谱图像立方体图谱合一的特点,要求人们从光谱维去理解地物在空间维的变化,人们对二维空间图像的处理与分析需要转化成对每个像元所提取出的光谱曲线的处理与分析。而本论文的核心正是围绕着高光谱数据处理与分析这个核心,从系统性与创新性的角度展开相关论述。 本篇论文在第一章高光谱遥感综述的基础上,利用第二章和第三章,就高光谱数据的定量化和参量化、高光谱图像分类与地物识别这两个关键的高光谱信息处理技术环节进行论述。它们在总结国内外研究成果的基础上,提出了作者自己的研究思路和研究成果,这也为后两章研究内容的展开提供了数据处理和分析的技术铺垫。第四章和第五章就时间和空间信息辅助下的高光谱遥感数据挖掘问题进行系统化地研究和论述,这两章内容拟在探讨以高光谱图像数据为核心的前提下,面对不同的问题,如何从不同角度发挥空间和时间辅助信息的作用,以更加有利于高光谱遥感应用研究的发展。归纳起来,本研究在高光谱信息处理与提取领域取得了如下几点进展: (1) 在光谱特征选择方面,提出了高光谱图像波段选择和目标在图像中快速查找技术。在光谱特征提取和光谱减维方面给出了多种光谱参量化方案。结合高光谱地质遥感和地层分析的应用实际,首次提出了光谱柱状图的概念。它通过变差分析技术放大了相似沉积地层的光谱差异,将光谱曲线变换成彩色光谱条码,从而建立起新疆吐鲁番背斜14套地 论文摘要 (2) (3) (4) (5) 层的光谱柱状图。 本论文在实践和分析前人高光谱图像分类方法的基础上,提出了特征 优化的专家决策分类算法。这种算法主要体现了两大原则,一是基于 待分类别的光谱特征优化与参量化原则,二是类别判定中的模糊定义 与专家决策原则。论文给出了这种算法的普遍性运算流程,并通过与 其它几种方法的对比显示了它的优越性。 本论文在高光谱伪装探测方面比较了几种不同伪装材料的光谱曲线数 据,说明了在短波红外鲜活植被所特有的液态水吸收光谱特征是很难 模拟的,这将成为植被伪装识别的重点。同时,本文在北京亚运村地 区基于凸面几何体投影变换技术成功地完成了建材市场屋顶板材的高 光谱探测。 本论文在植被光谱特征分析与高光谱植被指数构建基础上,将多时相 的高光谱图像立方体变换成多时相指数图像立方体(MllC),并利用 MllC模型分析了日本生菜、中国大白菜、氮与水胁迫下的小麦生化参 量时空变化规律。 本论文在空间信息辅助下的高光谱数据挖掘方面,提出了基于图像光 谱复原的空间域遥感数据融合模型、像元空间关联分析模型、图斑级 光谱分解与分类模型、DGM辅助高光谱图像分析模型。它们分别从四 个方面论述了空间辅助信息在高光谱遥感数据处理与应用中的作用。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(遥感应用研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP311.131

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨国鹏;余旭初;刘伟;陈伟;;面向高光谱遥感影像的分类方法研究[J];测绘通报;2007年10期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐晨威;高光谱数据库中基于特征的分类方法研究[D];华中师范大学;2011年
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4 丁玲;基于光谱指数的喀斯特石漠化地物覆盖度信息提取研究[D];山东科技大学;2011年
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6 张雄飞;网络环境下高光谱数据库构建及其应用实践[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
7 周宏杰;高光谱遥感资料用于海岸带分类与沙滩表面承载特性的研究[D];浙江大学;2005年
8 林征;高光谱遥感在识别城市地物中的应用研究[D];广州大学;2008年
9 李斌;基于多组合分类器的高光谱图像识别技术研究[D];中国地质大学(北京);2008年
10 朱珂;Hyperion高光谱遥感数据的处理及其在喀斯特石漠化等级划分中的应用[D];贵州师范大学;2009年
【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 王鹏新;孙威;张树誉;李星敏;;旱情监测及其业务化运行的关键技术[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
8 马丹;郑锴;涂振前;;遥感图像融合综述[A];2007年福建省土地学会年会征文集[C];2007年
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10 李裕伟;李纯杰;;地质总体分解[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(17)[C];1986年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 汤春瑞;水下目标声图像多分辨率分析及识别研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 亓兴兰;SPOT-5遥感影像马尾松毛虫害信息提取技术研究[D];福建农林大学;2011年
3 张飞;干旱区典型绿洲盐渍地地物光谱特征研究[D];新疆大学;2011年
4 黄登山;像素级遥感影像融合方法研究[D];中南大学;2011年
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7 王秀珍;水稻生物物理与生物化学参数的光谱遥感估算模型研究[D];浙江大学;2001年
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9 肖青;机载遥感数据的定量化研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
10 沈润平;土地利用遥感监测的关键技术及其应用研究——以江西鄱阳湖地区为例[D];浙江大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩筱婕;基于城市热岛减缓的湖泊湿地景观功能连通性研究[D];华中农业大学;2010年
2 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
3 桑雪芹;基于多小波分析理论的图像融合技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 王莹莹;城市热岛变化特征及其与下垫面之间的关系[D];安徽师范大学;2010年
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【同被引文献】
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1 梁继;王建;;Hyperion高光谱影像的分析与处理[J];冰川冻土;2009年02期
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3 裴志军,国澄明,姚素英,赵毅强;CMOS有源像素图像传感器的噪声控制技术[J];半导体光电;2002年06期
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5 刘峰,张继贤,靳奉祥,邵飞,张恒铁;地物波谱研究现状及方法的初步探讨[J];北京测绘;2005年03期
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9 BOUNLOM Vinliam,卞建民,林年丰;3S技术在霍林河流域下游湿地景观演变中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年02期
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1 安裕伦;熊康宁;周忠发;吕涛;;“3S”在贵州喀斯特石漠化现状研究中的应用探讨[A];全国第一届水土保持监测学术研讨会论文集[C];2001年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕翠芬;基于独立成分分析的高光谱溢油图像聚类研究[D];大连海事大学;2011年
2 任正超;基于CASA模型的俄罗斯布里亚特共和国植被NPP变化及其对气候的响应[D];甘肃农业大学;2010年
3 马文驷;多分类器融合模式识别方法研究[D];西安电子科技大学;2002年
4 闫殿武;卫星影像溢油信息提取研究[D];大连海事大学;2001年
5 白继伟;基于高光谱数据库的光谱匹配技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
6 吴传庆;基于POS/DG的无稳定平台机载高光谱图像几何校正[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
7 符宁;用于VLSI布局的计算智能方法研究[D];电子科技大学;2002年
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9 崔林丽;高光谱遥感在荒漠化监测中的定量反演研究[D];东北林业大学;2002年
10 杜华强;荒漠化地区高光谱遥感数据预处理及地物光谱重建的研究[D];东北林业大学;2002年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 官凤英;范少辉;蔡华利;冯仲科;邓旺华;刘广路;;竹林遥感信息提取方法比较研究[J];安徽农业科学;2010年08期
2 李守乾;安裕伦;朱珂;张跃红;;基于高光谱遥感数据提取土地利用信息[J];安徽农业科学;2011年04期
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1 周忠发;闫利会;喻琴;李波;;喀斯特石漠化光谱特征与通感解译关系探讨——以贵州省毕节市鸭池示范区为例[A];现代地理科学与贵州社会经济[C];2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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6 吴斐;基于光谱反射率的耕地估产研究[D];华中师范大学;2011年
7 段敏杰;放牧干扰下藏北紫花针茅高寒草地生物量遥感监测[D];中国农业科学院;2011年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 郑兰芬,赵德刚,童庆禧,党顺行;航空热红外多光谱扫描仪(ATIMS)数据发射率信息分析和提取[J];红外与毫米波学报;1998年03期
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【相似文献】
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4 谭炳香;李增元;陈尔学;庞勇;;EO-1 Hyperion高光谱数据的预处理[J];遥感信息;2005年06期
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7 范楠楠;李增元;范文义;王琫瑜;谭炳香;刘广峰;;PHI-3高光谱数据预处理[J];水土保持研究;2007年02期
8 龚衍;舒宁;;基于逐次投影寻踪的高光谱影像降维方法研究[J];测绘信息与工程;2007年03期
9 韦玉春;黄家柱;李云梅;光洁;;夏季太湖叶绿素a浓度的高光谱数据监测模型(英文)[J];遥感学报;2007年05期
10 满旺;张杰林;曹代勇;;基于Oracle的高光谱数据管理平台设计与应用[J];世界核地质科学;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李英杰;薛勇;光洁;何兴伟;梅林露;王颖;徐慧;艾建文;;环境小卫星高光谱数据在气溶胶定量反演及沙尘监测中的应用初探[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
2 刘良云;赵永超;刘团结;张霞;吴传庆;白继伟;张兵;郑兰芬;童庆禧;;利用高光谱数据反演小麦作物生化参量[A];成像光谱技术与应用研讨会论文集[C];2002年
3 陈军;杨存建;许辉熙;程曦冉;;MODIS高光谱数据的初步分析和应用探讨[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
4 姜小光;王长耀;王成;;高光谱数据的光谱信息特点及面向对象的特征参数选择——以北京顺义区为例[A];第十三届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2001年
5 汪卓琦;张立福;晏磊;;高光谱植被指数VIUPD的Matlab7.0实现[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
6 李夕海;何元磊;刘代志;;高光谱寻的技术初探[A];国家安全地球物理丛书(四)——地球物理环境探测和目标信息获取与处理[C];2008年
7 董广军;;PHI高光谱数据光谱重建及城市分类应用研究[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
8 汪卓琦;张立福;晏磊;;高光谱植被指数VIUPD的Matlab7.0实现[A];2006中国科协年会——数字成像技术及影像材料科学学术交流会论文集[C];2006年
9 张萌;赵慧洁;李娜;;高光谱数据光谱分辨率对矿物识别的影响分析[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(D 光电信息处理技术专题)[C];2006年
10 董广军;纪松;朱朝杰;;基于局部线性嵌入流形学习的高光谱影像分类技术[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 记者 金小平;提高国土资源调查精度和深度[N];中国矿业报;2008年
2 通讯员 陈爱萍;义长灌域管理局科研项目通过专家鉴定[N];巴彦淖尔日报(汉);2010年
3 夏鹏;加强天—空—地对地观测系统研发[N];地质勘查导报;2010年
4 通讯员 王祥峰;山东省农科院“遥感”小麦生产[N];科技日报;2009年
5 赵宏英;遥感监测水质的发展趋势[N];中国水利报;2009年
6 通讯员 相栋 栾青;山西航空遥感试验飞行试飞成功[N];中国气象报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高阳;高光谱数据降维算法研究[D];中国矿业大学;2013年
2 张立福;通用光谱模式分解算法及植被指数的建立[D];武汉大学;2005年
3 邢东兴;基于高光谱数据的果树理化性状信息提取研究[D];西北农林科技大学;2009年
4 卞萌;基于高光谱遥感的茶叶生物化学参数提取的研究[D];武汉大学;2010年
5 崔亚琴;油蒿灌木林钻蛀性虫灾遥感监测研究[D];北京林业大学;2012年
6 杜世州;基于多源数据小麦白粉病遥感监测研究[D];安徽农业大学;2013年
7 张东彦;基于高光谱成像技术的作物叶绿素信息诊断机理及方法研究[D];浙江大学;2012年
8 江辉;基于多源遥感的鄱阳湖水质参数反演与分析[D];南昌大学;2011年
9 乔璐;基于高光谱数据和MODIS影像的土壤特性的定量估算[D];东北林业大学;2013年
10 叶成名;基于高光谱遥感的青藏高原岩矿信息提取方法与应用研究[D];成都理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张川;基于环境减灾卫星高光谱数据的我国北方农业干旱遥感监测技术研究[D];中国地质大学(北京);2010年
2 芦鑫;基于高光谱数据的壁画信息提取与分析[D];北京建筑工程学院;2012年
3 靳红红;基于极速学习理论的高光谱数据分类[D];西安电子科技大学;2014年
4 徐晨威;高光谱数据库中基于特征的分类方法研究[D];华中师范大学;2011年
5 孙墨寒;高光谱数据误差估计及降维方法研究[D];中国地质大学(北京);2013年
6 耿令朋;高光谱数据在土壤有机质填图中的应用[D];中国地质大学(北京);2012年
7 刘李;基于多光谱和高光谱数据的遥感矿化蚀变信息提取研究[D];中国地质大学(北京);2010年
8 刘东起;基于TerraScan的多源机载数据反演森林参数[D];东北林业大学;2012年
9 胡玉玲;基于HJ-1高光谱数据的矿区植被污染监测[D];山东科技大学;2011年
10 齐文文;基于高光谱数据的民勤绿洲土壤含盐量预测[D];兰州大学;2011年
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