HJ-1A高光谱影像在黄土丘陵区生态环境监测中的应用研究

论文摘要

我国社会正处于高速发展时期,随着经济的增长和人口的膨胀,人们对资源的需求急剧增加。然而,人们对资源的不合理开发利用以及对环境的破坏,使土地利用、植被覆盖及其环境形式发生着急速的变化。水土流失、土地荒漠化、环境污染等一系列生态环境问题日益加剧。遥感技术可以及时、有效地监测土地利用及其环境的变化,更新相关的空间地理信息数据,为国家的生态建设提供有效的技术支持和决策依据。高光谱数据以其极高的光谱分辨率和“图谱合一”的特性,可以对地物进行更精细的分类,从而提高变化监测的精度。本文利用环境减灾卫星的高光谱（HJ-1A/HSI）数据,对宝塔区的生态环境动态监测技术与方法进行研究,并实现该区域生态环境的动态变化分析。高光谱数据的预处理,特别是大气辐射校正是后期分析应用的前提。本文通过对比大气校正的多种方法,分析了各自的适用性,选用辐射传输模型法中的FLAASH模型对研究区HJ-1A/HSI高光谱数据进行了大气校正,校正后的地物波谱曲线很好的去除了大气吸收的影响。最后得出结论为在缺少野外同步实测数据的前提下,运用大气辐射传输模型法对高光谱数据进行大气校正是有效可行的,也是精度最高的方法。遥感动态监测的精度依赖于遥感影像分类的精度,所以其分类方法的选择至关重要。本文运用几种典型的分类方法对研究区的环境减灾卫星的高光谱数据进行了分类实验,其中SAM的总体分类精度达到了84.57%,林地、草地和耕地的识别精度分别为95.94%、88.71%和86.36%,在一定程度上满足黄土丘陵区大面积范围内生态环境动态监测精度的要求。文章最后确定了宝塔区域生态环境动态监测对象的地物类型,对该区域的影像进行分类解译,结合2000年ETM影像遥感动态调查的结果,建立了动态监测数据库,实现了环境减灾卫星高光谱数据对宝塔区生态环境变化的动态监测,同时建立了基于环境减灾卫星高光谱（HJ-1A/HSI）数据的生态环境动态监测整个数据处理流程。为我国新型超光谱成像仪（HSI）数据在生态环境动态监测中的应用提供了参考,同时为其今后在更多领域的推广应用奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 高光谱遥感技术
• 1.2.1 高光谱遥感简介
• 1.2.2 高光谱遥感特点
• 1.3 国内外研究应用现状
• 1.3.1 高光谱遥感应用现状
• 1.3.2 生态环境遥感动态监测现状
• 1.4 研究的主要内容及技术路线
• 1.4.1 主要内容
• 1.4.2 技术路线
• 第二章 高光谱遥感动态监测基本原理
• 2.1 生态环境动态监测基本原理
• 2.1.1 生态环境动态监测概念
• 2.1.2 生态环境动态监测的对象和特点
• 2.1.3 生态环境动态监测方法
• 2.1.4 高光谱遥感在生态监测中的优势
• 2.2 高光谱影像处理的原理
• 2.2.1 高光谱数据的特性
• 2.2.2 特征选择与提取
• 2.2.3 光谱匹配
• 第三章 高光谱数据的大气校正
• 3.1 大气校正原理
• 3.1.1 大气的影响
• 3.1.2 大气辐射传输理论
• 3.2 高光谱数据大气校正
• 3.2.1 基于统计学模型的反射率反演
• 3.2.2 黑暗像元法大气校正
• 3.2.3 基于大气辐射传输模型法
• 第四章 高光谱影像数据的分类
• 4.1 高光谱分类技术
• 4.1.1 基于特征空间的分类技术
• 4.1.2 基于光谱空间的分类技术
• 4.2 分类精度评价
• 第五章 实验结果及分析
• 5.1 研究区域概况及数据源
• 5.1.1 研究区概况
• 5.1.2 数据源描述
• 5.2 环境减灾卫星影像数据预处理
• 5.2.1 HJ-1A/HSI数据大气校正
• 5.2.2 几何校正
• 5.2.3 影像镶嵌及裁剪
• 5.2.4 波段剔除
• 5.3 分类实验及动态监测结果分析
• 5.3.1 分类解译实验及其分析
• 5.3.2 动态监测结果分析
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢