摘要：我国东北黑土富含养分,随着土壤数字制图、精确农业和土壤资源调查等研究的深入,引入航空高光谱数据并提供科学的预测结果成为研究热点。硒元素相对于黑土土壤的主要成分属于微量元素,但其对作物的正常生长的作用与大量元素是同等重要的,亦是人体健康所必要的营养元素。针对硒含量反演,建立了一个基于主要成分的间接提取模型,该模型能够显著提升硒含量回归系数,降低实测值与预测值的误差。数据源自CASI-1500航空高光谱成像系统,光谱范围380~1050nm,空间分辨率1.5m。在黑龙江建三江地区采集60个土壤样本,化验获得硒、有机质、全铁、pH和氧化钙含量数据,选择BP神经网络,建立光谱与含量的反演模型。分析不同含量的黑土成分在可见-近红波段范围内光谱变换规律,掌握了硒元素随着含量升高,光谱反射率会逐步升高的规律。但当硒含量较低时,在其他成分的干扰下,这一规律会逐渐减弱,直至不显著。有机质的光谱特征与硒元素相反,总体上随着含量的增高,反射率整体下降,这与有机质的光谱特性紧密相关。全铁光谱呈现出与有机质光谱类似的规律,说明二者具有较高的相关性。不同pH值和氧化钙含量的光谱特征与检测值没有呈现出明显的特征规律,反射规律不明显。对60个采样点不同养分含量进行逐波段求反射率对养分的相关系数。结果表明,pH值各个波段相关系数最高,均值达到0.63;其次是全铁的相关系数,为0.54;有机质和氧化钙的相关系数接近,分别为0.42和0.47;而硒元素含量与逐波段的平均相关系数最低,为0.38。选取相关系数较高的前5个波段,作为建模波段。硒特征波段为447,437,456,466和475nm;有机质特征波段为447,456,466,437和475nm;全铁特征波段为752,695,800,762和733nm;pH特征波段为905,752,800,943和695nm;氧化钙特征波段为752,695,800,523和762nm。通过计算样本点硒含量与其他成分的相关系数,硒与有机质呈正相关,相关系数为0.79;与全铁、pH、氧化钙呈负相关,相关系数分别为-0.80,-0.94和-0.69。针对有机质、全铁、pH和氧化钙反演精度较高,而硒元素含量较低,直接反演精度不足的问题,设计了一种先提取4种成分含量,再根据其提取结果建立硒元素函数关系,间接反演硒元素含量的方法。首先将五种成分与特征光谱进行神经网络分析,计算每种成分的回归系数R2和RMSE。显示全铁和pH具有较高的反演精度,有机质和氧化钙归系数虽低于0.8,但也显著高于硒元素的反演精度。建立硒元素与其他4种成分含量的回归模型,得出Se=0.5229+0.0418Som-0.0166Fe2O3-0.0356pH-0.005CaO,进行硒元素间接提取,回归系数从0.516增长到0.724,均方根误差从0.182降低到0.136,显著改进了反演硒含量的精度,为硒元素大范围精确制图提供了一种新技术。

摘要：铬(Cr)是我国东北黑土区土壤重金属污染评价中的主要目标元素之一,随着航空高光谱技术的引入,Cr含量的高光谱反演具备了大范围应用的数据基础,其中影响调查质量的关键是高光谱模型的精度及应用范围。常用的建模方法是利用各类统计学手段进行光谱特征提取并建模,局限性表现为建模结果受样本选择的影响较大,模型泛化能力不强。研究以土壤Cr的赋存规律为切入点,设计了一种新的基于Cr影响因素及光谱特征的间接反演模型,改善了模型在不同地区的适用性。选择黑龙江省建三江和海伦两个研究区,高光谱数据来自CASI/SASI航空高光谱成像系统,波段范围380~2450 nm,建三江和海伦研究区地面采样数量分别为225个和121个,分析获得土壤Cr元素及SOM,N,P,K_(2)O,SiO_(2),Al_(2)O_(3),Fe_(2)O_(3),CaO,MgO,Na_(2)O和pH等理化参数,建模方法采用偏最小二乘法。Cr的赋存规律分析结果表明,Cr在两个研究区均表现为与Al_(2)O_(3),Fe_(2)O_(3),MgO,K_(2)O和pH呈极显著的正相关关系,与SiO_(2),Na_(2)O和SOM呈极显著的负相关关系,该特征为间接反演模型的建立提供了基础。两个地区Cr的光谱特征分析结果共同表明,光谱反射率经变量标准化(SNV)变换后与Cr含量的相关性最明显,特征波段为1520,2195,2210和2225 nm。将光谱SNV变换后的特征波段作为纯光谱模型自变量,将SNV特征波段和上述与Cr密切相关的土壤组分作为间接反演模型的自变量,建模结果显示,相比于纯光谱模型,建三江研究区的间接反演模型将建模R^(2)由0.643提升到了0.751,验证R^(2)由0.571提升到了0.687,海伦研究区的间接反演模型将建模R^(2)由0.537提升到了0.676,验证R^(2)由0.471提升到了0.643,间接模型相应的均方根误差(RMSE)也得到了降低,可见间接反演模型明显提升了Cr的反演精度。两个研究区之间的模型迁移性实验结果表明,纯光谱模型的可迁移性较差,模型迁移后实测与预测值的回归R^(2)接近于0,而间接模型在两个研究区间的迁移能力得到了显著提升,海伦的间接反演模型应用到建三江时,实测与预测值的回归R^(2)达到0.5975,而建三江的间接模型应用到海伦时,回归R^(2)为0.5773。研究结果可为土壤Cr在不同地区的大范围反演制图提供一种新的途径。

摘要：地形效应是影响遥感定量分析的主要障碍之一。尤其对于航空高光谱遥感而言,其地形效应更为显著,地形高程、角度带来的影响都不可忽略。基于青海雪鞍山地区的CASI高光谱影像和LiDAR地形数据,开展地形高程变化对航空高光谱遥感的影响研究。在假定每一个高程点为水平朗伯体的前提下,首先,基于MODTRAN软件模拟计算不同高程对应的大气上行辐射、地物至传感器之间的大气透过率、大气半球反照率和下行总辐射,进行地形高程变化对4个参量的影响分析;然后,设计实现了加入高程因子的大气辐射校正,完成了测区航空高光谱影像的反射率反演计算;最后,与FLAASH大气校正的反射率结果进行比较,发现同类地物的反射率曲线在谱形方面接近,但反射率数值存在差异,尤其是FLAASH大气校正结果中短波波段甚至出现负值,无疑是错误的。实验表明,高程因子的变化对山地航空高光谱影像成像过程的影响不可忽略,要实现精确的航空高光谱影像大气辐射校正必须消除其影响。

摘要：针对现有地物波谱库数据采集传感器单一、地物种类划分泛化性弱以及缺乏有效集成最新光谱分析模型等问题,提出构建典型目标地面光谱信息系统,对地面光谱数据获取、分析、处理和综合信息提取等技术进行科学设计和集成,并基于客户端层和服务器层(C/S)结构设计实现系统的信息表达。以岩矿和土壤重金属提取为例开展了示范研究。研究表明,系统达到了高效、快速和准确挖掘光谱蕴含的丰富地物信息的研究目标,为地物识别、资源勘查和生态环境评价等工作提供了技术支撑。

摘要：为监测黑龙江省黑土典型区土壤的养分元素含量,综合利用统计理论与光谱分析方法,研究建三江农场黑土土壤的3类养分含量与土壤光谱之间的关系,建立土壤全氮、有效磷、速效钾含量高光谱反演模型,实现土壤养分元素含量定量预测。对黑土土壤航空高光谱数据进行处理,应用偏最小二乘回归(PLSR)和BP神经网络方法分别建立土壤养分元素含量的高光谱定量反演模型,结果表明:全氮PLSR和BP神经网络预测模型的RPIQ值(样本观测值第三和第一四分位数之差与均方根误差的比值)分别为2.42和2.80;有效磷PLSR和BP神经网络模预测型的RPIQ值分别为0.83和1.67;速效钾PLSR和BP神经网络模型的RPIQ值分别为2.00和2.33。试验证明土壤全氮和速效钾的光谱定量预测模型具备较好的精度和预测能力。但有效磷的预测效果不是特别理想,仅可达到近似定量预测的要求;全氮、有效磷和速效钾的预测精度,BP神经网络建模相比偏最小二乘建模有更好的精度和预测能力,预测精度分别提高6.5%、10.1%和6.6%。

摘要：矿山是一个复杂的系统,利用现代信息技术建立矿山决策支持系统,辅助矿山的生产、经营和管理,是矿山信息化与数字化建设中的重要组成部分。GIS具有空间数据管理、三维可视化表达和空间分析等功能,为矿山决策支持系统提供了有效的技术途径。在分析国内外研究现状的基础上,介绍了决策支持系统的特点与功能,提出和设计了基于GIS的矿山决策支持系统结构与模型,并对矿山决策支持系统的开发流程和实例进行了探讨分析。

摘要：从光谱、空间和频域角度,研究了高光谱机载数据CASI在信息提取时所表现的空间尺度效应,基于变航高法获取的数据,对比分析了3种方法对5类典型目标提取的效果,并对信息提取精度进行了定量评价.得到了总体精度评价、5类地物最佳信息提取方法与尺度的确定和3种信息提取方法的针对性等3个结论.成果不仅对于指导数据获取时的航高航速设计具有重要意义,而且对于掌握精细化、定量化、专题化提取某类地物时尺度效应和提取方法的相互关系,都具有重要的参考价值.

摘要：阐述了LIDAR多脉冲探测模式原理及影响因素。通过飞行实验对比了单脉冲与多脉冲探测模式在大高差地形区域的探测效率及相关问题。大高差地形测绘中,单脉冲模式只能采用低激光频率,造成点密度稀疏,难以满足高精度制图需求;多脉冲模式虽然具有作业效率高等优势,可以获取点密度更高的数据,如何规避大气边缘区的影响是必须考虑的问题。在西北某测区通过合理设计,采用多脉冲模式完成了机载激光雷达数据采集,获得了较好效果。未来采用LIDAR多脉冲探测模式可以在我国西部大高差区域地形测绘工作中发挥重要作用。

摘要：基于卫星遥感技术在核保障监督中的应用现状,分析了卫星遥感技术在核保障监督中的优势,论述了主要类型的卫星图像在核保障监督中的用途,主要表现在发现、检验和监测核活动;检查附加协议的履行情况和验证申报设施的设计信息;为进入现场视察提供和补充一些重要的信息源;基于公开资源或第三方信息,应用卫星图像调查未经申报的核设施信息。以其他国家的一些核设施为例分析了卫星图像在核保障监督中的应用情况,探讨了卫星遥感技术在核保障监督中的应用能力。

摘要：针对遥感数据量大、处理时间长以及数据格式种类多的问题,基于国内外学者在遥感图像并行处理方面开展的工作,分析了GDAL开源库与OpenMP多线程程序设计库在遥感图像处理和提高处理效率中的作用,提出了遥感图像并行处理的图像分块方法以及在单机多核计算机环境下二者结合的方法;并通过实验测试了在单机多核计算机环境下不同并发线程数量对遥感图像并行处理效率的影响。结果表明,并行的加速效果与图像处理算法紧密相关,即便在并发线程不超过计算机核心数的情况下,也并非并发线程越多越好,不同的算法应结合实际情况选择合适的并发线程数量,以达到最高处理速度。