的价格 数据源 MSS TM E刑 SPOTl’2,4 SPOT5 IKoNOS QuIc砌如也D 79 30 15-30 lO 2.5.5 l 0.6l 分辨率(ⅣD 240 120 60 20 10 4 2’44 价格(元) 300 4000 5000 9900 44700 260/刚 270,KM2 景幅(KM2) 185‘185 60‘60 ll‘1l 16.5+16.5 (2)遥感影像数据具有易受不可控外界因素的干扰(如光学卫星对天气的依赖性大,获取高质量的无云数据困难,有些地方甚至难以获取到数据),不同传感器所反映的特征可能存在较大差异,重访周期长(目前在轨的资源卫星,覆盖同一地点的周期比较长,特别是对于诸如各种灾害的监测等需要及时数据源的工作,更加显得时效性较差)等特点,遥感图像融合技术还需要一定时期的发展逐渐趋于成熟。
(3)遥感影像数据具有受人为政策影响大的特征〔47】。
由于大多数遥感卫星都是国外的,特别是诸如SPOT-5、ⅨoNOS这样高分辨率的遥感数据,一旦其发射国认为出售的影像影响其自身的安全,则会取缔销售。
如美国总统令的规定,一旦图像的传播危害美国的国家安全,美国政府有随时中断IKONOs和OuikB耐卫星的图像销售权利。
(4)图像是二维信号,信息数据量很大,特别是遥感图像数据,这对融合算法的实时性提出了挑战;遥感图像中包含了大量的信息,如何从图像中提取更多的有用信息,对图像融合技术提出了更高的要求。
(5)尚未形成较成熟的融合理论框架和普遍有效的融合模型与算法,特别是数学模型。
目前的状态是各种模型共存,而基于每种模型又建立了若干的融合方法,应用范围狭窄,模型之间的相互转换比较困难15”。
(6)通常情况下,遥感图像融合对参加融合的图像之间的配准精度要求很高,特别是像素层融合,一般要求配准误差限制在高分辨率影像1个像素范围内,或低分辨率多光谱影像像素大小的10%.20%内。
(7)缺乏对融合结果系统、有效的评价手段。
不同应用场合对图像融合的要求不同,应采用不同的融合方法和融合规则,这就需要建立合理的融合性能,融合效果的评价方法和准则,这一问题目前仍未得到较好的解决【391。
(8)融合系统的容错性或稳健性远未解决。
由此看来,对遥感图像融合的系统研究还不够全面,对于遥感图像融合的研究任重道远,有必要系统全面地对各种数据、各种方法进行研究总结。
1.4本文研究的内容与技术路线 本文主要研究基于像素层的遥感影像融合方法,研究区为南京市紫金山地区, 6研究区主要的地物为植被。
对于城市林业来说,集约度高,要求成图比例尺大,信息源的选择要求地类识别能力高,成图比例尺要求达到l/2千至l/1万,因此数字航空相片、IKONOS、QuickBird、spot都是很好的遥感信息源。
但是在考虑考虑信息源特性的同时,还需考虑信息源的价格。
综合这两个因素,本文选择的遥感影像为sPOT5卫星影像,sPOT5相对较高的空间分辨率可使区划小班的能力提高。
本文研究内容主要包括融合方法,融合过程和对融合结果的分析。
从而总结出各种融合方法的特点,优缺点,为研究区植被的后续识别分类工作及3S集成技术打下打下基础。
围绕这些内容,全文共分六章,各章内容安排如下: 第一章为概述,阐述了遥感在林业中的应用、遥感图像融合、本文研究的目的与意义及本文研究的内容及技术路线。
第二章介绍了遥感图像融合技术,包括像素级、特征级及决策级三个融合层次,融合的模式与研究方向,融合的步骤,以及融合结果的性能评价方法。
第三章从融合作用域出发,将多源遥感影像像素级融合方法分为空间域融合和变换域融合,介绍了各融合方法的原理。
第四章为基于空间域的遥感影像融合实现。
采用Brovey比值融合,空间高通滤波(Ⅲ,F)融合方法对SPOT5全色与多光谱影像进行融合处理,通过融合结果图像和融合结果性能评价参数的计算,分析融合结果,并总结各方法各自的特点。
第五章为基于分量替换的遥感影像融合实现。
采用IHs变换融合,PcA变换融合方法,以及IHS与PCA相结合的融合方法对SPOT5全色与多光谱影像进行融合处理,通过融合结果图像和融合结果性能评价参数的计算,分析融合结果,并总结比对各方法各自的特点。
第六章为基于小波变换的遥感影像融合实现。
采用传统的小波变换融合,改进的小波变换融合,以及小波变换和其它融合方法相结合的方法进行融合实验。
通过融合结果图像和融合结果性能评价参数的计算,分析融合结果,并总结方法各自的特点。
第七章总结了全文,并对本文研究过程中出现的问题进行了讨论。
针对以上内容,本文研究过程中对于图像的基本处理是利用软件ERDAS8.6和ENvl4.O来完成的,对于融合结果性能评价参数的计算以及基于小波变换融合的实现是在MATLAB6.5下编写程序完成的。
具体的技术路线如图l。
l所示。
7 图1.1本文研究技术路线 1.5研究数据与资料 本文研究中所用到的实验数据为2003年3月南京市紫金山地区的SPOT5卫星影像。
该地区属北亚热带气候带,该地区的植被具有中亚热带常绿阔叶林向温带落叶阔叶林明显过渡的性质。
树木的自然生长演变和人工栽培经营造成树木种类繁多,森林类型复杂,有以马尾松、黑松为主的针叶林、针阔混交林,以栎树、 8枫香为主的大阔叶林,以朴树、黄连木为主要树种的小阔叶林,还有灌木林、经济林等,林区林相大多不纯且小班面积较小,在遥感影像上很多像元包含混合光谱信息,这为森林的目视判读和计算机自动分类带来很大难度。
在林业遥感中主要的研究对象为绿色植物,而绿色植物具有非常独特的光谱反射特性,形成很有特色的光谱反射曲线,而且无论是高大的乔木、矮小的灌木或草本植被,只要其正常生长,其光谱反射曲线都具有类似的形态特征。
植物的反射特征对于遥感影像分类识别具有重要意义。
SPOT5影像数据的光谱波段和空间分辨率如表l-2所示。
表l一2 sPOT5卫星影像参数 波段 波长 空间分辨率 PAN:全色 0.51.o.73m 2.5m Bl:绿色 .
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