高光谱遥感场景模型仿真研究

论文摘要

高光谱遥感是利用图像与光谱合二为一的特点,通过研究地表物质的成分、含量、存在状态和动态变化与光谱反射率之间的对应关系,利用地物反射光谱特征识别其类型的学科。与普通光学遥感相比,它能提供地物的光谱性息,因此在植被研究、地质调查、大气环境遥感、海洋遥感、城市遥感以及军事侦查方面有着广泛的应用。通过对高光谱遥感系统建立仿真模型,可以更好的理解高光谱遥感系统各组成部分在遥感过程中对遥感数据产生的影响,从而找到影响成像结果的关键性因素。另外高光谱遥感系统仿真模型可以在不同的仿真条件下运行,而不用真正飞行,从而节约了高光谱运行成本。论文主要研究了简单场景以及人工林地场景的高光谱仿真方法。本文首先介绍了高光谱遥感的基本概念,进而对电磁波与地物的反射与吸收作用进行了分析,并介绍了几种典型地物的光谱特性。接下来,论文讨论了简单场景的仿真方法,重点研究了地物反射率模型和太阳辐射及大气传输模型的仿真,并进行了仿真实验。在简单场景的基础上,论文对较为复杂人工林地场景进行仿真,主要研究了混合像元组分面积比例、二次入射模型的仿真方法,并对各子模型性能和场景仿真效果进行了仿真验证。通过对仿真结果的分析,说明本文针对不同的场景建立的仿真模型能够真实地反映场景中地物的光谱特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 高光谱遥感的国内外发展现状
• 1.2.1 成像光谱仪的发展现状
• 1.2.2 高光谱遥感系统仿真的发展现状
• 1.3 课题的主要研究内容及论文结构
• 第2章 高光谱遥感基础理论
• 2.1 引言
• 2.2 高光谱遥感基础知识
• 2.2.1 高光谱遥感的基本概念
• 2.2.2 电磁波与地物的相互作用
• 2.2.3 典型地物的光谱特性
• 2.3 高光谱遥感系统结构
• 2.4 高光谱遥感场景仿真系统
• 2.4.1 太阳辐照及大气效应
• 2.4.2 地表反射率模型
• 2.5 高光谱遥感传感器系统
• 2.5.1 成像光谱仪扫描方式
• 2.5.2 推扫式成像原理
• 2.5.3 AIS与PHI航空成像光谱仪
• 2.6 本章小结
• 第3章 高光谱遥感简单场景仿真
• 3.1 引言
• 3.2 简单场景仿真模型
• 3.2.1 场景及遥感平台参数设置
• 3.2.2 地面反射率模型
• 3.2.3 太阳辐照及大气传输模型
• 3.3 实验结果及分析
• 3.3.1 地面反射率模型仿真实验
• 3.3.2 太阳辐照及大气传输仿真实验
• 3.3.3 场景仿真实验
• 3.4 本章小结
• 第4章 高光谱遥感人工林地场景仿真
• 4.1 引言
• 4.2 人工林地场景模型
• 4.2.1 场景参数设置
• 4.2.2 场景几何关系
• 4.2.3 混合像元反射率
• 4.2.4 太阳辐射的二次入射
• 4.2.5 阴影中地物的辐射率
• 4.3 实验结果及分析
• 4.3.1 混合像元反射率实验
• 4.3.2 二次入射模型仿真实验
• 4.3.3 场景仿真实验
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 1 常用遥感术语介绍
• 附录 2 辐射传输仿真软件
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢