基于结构套合分析的遥感影像尺度效应研究

论文摘要

随着遥感技术的飞速发展,遥感探测器给我们提供了海量的数据,为了提取我们所需要的数据,就必须对这些数据进行筛选和处理。由于地表环境的复杂性,遥感光谱信息是混合信息存在大量的同物异普,同普异物的现象,而且由于传感器各个波段之间的相关性,使得通过直接建立遥感信号与地表参数之间的相关关系提取地物光谱信息难以满足精度要求。随着各类地物光谱特征研究的深入,地学规律引入遥感数据分析,在此基础上建立统计模型,可以大大提高参数提取的精度。尺度概念是理解地球系统复杂性的关键,尺度问题被认为是对地观测的主要挑战之一。遥感信息普遍存在着尺度效应,合适的空间分辨率可以反映特定的空间结构特性。尺度效应是遥感影像分析中的一个重要因素,直接影响遥感影像分析的效果。忽视遥感观测的尺度问题,将使对地观测难以获得精确的地表参数。遥感尺度选择问题已经引起了国际遥感界的高度重视。而结合具体的研究应用领域,由地学现象的尺度本身出发,选择所需遥感信息的最佳尺度和分辨率,是非常具有现实意义的。本文在深入剖析了遥感影像的尺度问题以及遥感影像尺度选择的意义的基础上,探讨了基于地统计学方法定量选择遥感影像最优空间分辨率的方法。并且讨论了基于传统的局部方差法、改进的局部方差以及离散度等方法在处理遥感影像尺度问题中优缺点。阐明了传统局部方差法和离散度方法不能得到理想结果的原因。对此,本文提出了基于变异函数结构分析的最佳空间分辨率选择,利用地统计学中变异函数的套合结构对遥感影像的尺度效应进行研究。并且将利用ENVI软件对遥感数据进行处理和转换,然后结合IDL进行参数的计算和变异函数理论模型的拟合。最后,进行了系列实验,得到了先关结论,分析得出这种基于地统计学的方法来处理遥感影像的尺度问题,对遥感和GIS研究与地学应用具有一定的理论意义和指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状和分析
• 1.3 研究内容
• 1.4 本研究运行环境及技术路线
• 第2章 遥感信息中的尺度问题
• 2.1 自然科学和社会科学中的尺度问题及概念
• 2.2 遥感影像尺度问题研究
• 2.2.1 遥感信息尺度
• 2.2.2 遥感信息与遥感模型尺度效应研究
• 2.2.3 遥感多尺度技术方法
• 2.3 遥感信息提取中不确定性和尺度的关系
• 2.4 遥感影像数据分类不确定性的尺度效应研究及分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 遥感影像的空间尺度特性的常规解决方法
• 3.1 尺度的概念
• 3.2 局部方差法
• 3.3 改进的局部方差法
• 3.4 基于离散度的方法
• 3.5 基于信息熵的遥感尺度效应分析
• 3.6 讨论与分析
• 第4章 基于变异函数结构分析的最佳空间分辨率选择
• 4.1 变异函数及实验变异函数
• 4.1.1 变异函数及实验变函数
• 4.1.2 变异函数的表达形式及性质
• 4.1.3 变异函数在原点附近的性状
• 4.1.4 变异函数所反映的空间变异性
• 4.1.5 变异函数的理论模型
• 4.2 变异函数二级套合的球状模型
• 4.2.1 变异函数的套合结构
• 4.2.2 各向异性和各向同性的理论套合
• 4.2.3 变异函数二级套合的球状模型
• 4.3 二级套合球状模型的拟合
• 4.4 基于变异函数结构分析法的遥感影像最佳空间分辨率选择
• 4.5 讨论与分析
• 第5章 毛尔盖地区遥感影像的最优分辨率选择
• 5.1 毛尔盖地区的区域背景
• 5.2 影像的分析及变异函数计算
• 5.2.1 实验流程
• 5.2.2 ENVI 预处理
• 5.2.3 变异函数的拟合
• 5.3 结构分析
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果