• / 142
  • 下载费用:10 下载币  

基于光学遥感影像的积雪参数反演研究_图文

关 键 词:
基于 光学 遥感 影像 积雪 参数 反演 研究 图文
资源描述:
密级 : 博士学位论文 基于光学遥感影像的积雪参数反演研究 作者姓名: 王杰 指导教师 : 王建 研究员 黄春林 研究员 学位类别 : 理学 博士 学科专业 : 地图学与地理信息系统 培养单位 : 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 2014 年 12 月 基于光学遥感影像的积雪参数反演 y n of or 2014 原创性声明 本人声明所呈交的学位论文,是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经 发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 研究生签名: 日期: 关于学位论文使用授权的说明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属中国科学院寒区旱区环境与工程研究所。本人完全了解中国科学院寒 区旱区环境与工程研究所有关保存、使用学位论文的规定,同意我所保存或向国家有关部门及机构送交论文的纸质版和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权中国科学院寒区旱区环境与工程研究所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离所后发表、使用论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为中国科学院寒区旱区环境与工程研究所。 保密论文在解密后应遵守此规定。 研究生签名: 日期: 导 师 签名: 日期: 摘要 I 基于光学遥感影像的积雪参数反演研究 摘 要 光学遥感影像被广泛地运用于积雪的参数反演,由于其空间分辨率较高,同时具有较高的光谱分辨率, 对 积雪的参数的定量具有较高的精度与应用前景。 积雪的参数 , 主要包括积雪粒径 、 污染物含量 、 反照率 、 以及积雪 面积 等 。 本文主要从积雪的反射率光谱曲线出发, 反演积雪的各种参数, 其中包括积雪粒径、 反照率、 污染量、积雪 面积 ( , 同时验证各种参数反演的精度。主要研究 内容包括 如下 四 个方面 : 型与 型雪粒径反演。 渐近辐射传输模型被广泛地应用于雪粒径的反演, 其采用数学 拟合 方法 ,在不降低辐射传输模型精度的前提下,有效地降低了计算量,提高了运行效率。 传统的渐近辐射传输模型对 雪粒径的反演采用单波段或者两波段算法,其容易受噪声与大气的影响,针对传统渐近辐射传输模型的缺点,本文针对湿雪与干雪粒径反演提出了两种改进的模型,它们分别是 与 模型。 国内外的学者发现 ,针对湿雪与干雪应该选择合适的辐射传输模型 对雪粒径反演至关重要 。本文 以渐近辐射传输模型为基础,针对湿雪提出了 型,此模型首先利用渐近辐射传输模型建立不同粒径的反射率光谱,然后利用 积雪面积法获取不同积雪粒径反射率光谱吸收面积,最后采用贪婪匹配投影计算最优的粒径, 在大量实测雪粒径数据的基础上,验证了法对湿雪粒径反演精度较高。 针对干雪粒径,我们提出了 型,此模型同样基于渐近辐射传输模型,同时考虑了粒径的形状参数,建立 用光谱角匹配技术获取干雪粒径,采用了 2个区域的实测粒径验证了 型具有较高的精度,同时获取了 积雪的 形状参数。 近辐射传输 与 动态有效物质近似 两类模型对污雪反照率的定量精度,针对多类污染物同时存在的情况,提出了一种改进的 型 。 污 雪反照率 的基于光学遥感影像的积雪参数反演 演主要从两方面出发,首先, 根据 污染物粒子与纯雪冰晶体的构成模式,主要从外部型与 内嵌型两种模式出发,分别采用了渐进辐射传输与 动态 有效物质 近似模型 对污雪反照率进行反演 ,实验表明,针对黑炭粒子,两种模型都具有较高的精度,而对于灰尘粒子, 动态 有效物质 近似 模型 精度较低。同时对于灰尘粒子,两种模型精度都明显下降。 然后,当两种污染物 ( 黑炭与灰尘 ) 同时存在于积雪之中时,我们利用 a 模型来改进渐近辐射传输模型 , 前三个 实验 为前向模型,改进渐近辐射传输模型中的吸收系数 计算方法 , 第四个实 验 通过增大雪粒径来验证改 模型的鲁棒性。实验结果 表明 ,改进的渐近辐射传输模型相比原模型精度较高,当增大雪粒径的时候,精度有所下降,但是下降幅度非常小。 时使用辐射强迫指标定量污雪的污染状况 。 积雪多角度光谱反射率重建主要采用渐进辐射传输模型,在太阳角度固定的情况下,针对不同观测角度, 反演出雪粒径与污染物 ( 在较短测量时间内假定雪粒径与污染物没有任何变化 ) ,然后 重构积雪的光谱曲线。实验结果表明:基于渐进辐射传输模型重构的不同角度反射率光谱曲线精度较高 ,污染 量定量较为准确 ( 针对球形粒子 ) 。 我们采用 辐射强迫指标对冰沟地区的污雪进行定量研究,利用渐近辐射传输模型改进了 辐射强迫定量方法,同时采用 像来减弱由于波段积分造成的反演误差,实验结果表 明 ,改进的辐射强迫方法精度较高,模型较为简单。 积 与粒径 。 传统的二值积雪 面积 不能满足生产实践所需,本文从混合像元分解角度出发,获取积雪 面积 。 首先,我们引进常规的混合像元分解方法,如全约束混合像元分解、梯度下降算法,同时考虑积雪与植被、土壤 的非线性 作 用的存在 ,非线性混合像元分解算法(多项式解混算法)也被采用 。 实验 表明 ,常规的混合像元分解算法中,全约束 线性 混合像元分解获取的积雪 面积 精度较高,而非线性混合像元分解方法 精度 较低 。 然后,我们引进稀疏松弛框架下的混合像元分解方法,获取多粒径、 以及相应的积雪面积 ,由于端元矩阵的高相关性,稀疏算法具有一定的局限性,后期 利用字典学习方法降低相关性 ( 可对端元矩阵与影像求偏导数 ) 。我们基于 型,提出了两种考虑端元变化的混合像元分解方法,这两个方法都 基 于渐近辐射传输模型,动摘要 地建立不同粒径 大小 的反射率光谱库,采 用 无约束最小二乘方法 获取 每个像元的 最优 端元 组合, 从而 获取了粒径,采用全约束混合像元分解方法 ( 这里我们使用了全约束线性混合像元分解方法 ) 获取积雪 面积 。 实验结果表明:这两种算法相对 型精度 更 高,运行效率也较高,同时能够有效地解决端元系数为负 的 情况。 最后,针对 像与光谱库不匹配现象,本文提出了一种基于 一化的雪粒径与积雪 面积 的反演算法,此算法同样借鉴了多端元混合像元分解的思路,考虑了每个像元内的端元变化,同时采用两次散射机制,构建了一个两次散射解混模型 。 实验结果表明: 像中的 积雪非线性情况不明显,利用 数归一化后的积雪面积覆盖率提取精度有较大提高,同时 关键词 : 光学遥感影像 雪粒径 污染物量 反照率 积雪 面积 渐近辐射传输模型 动态有效物质近似与米散射模型 混合像元分解 凸 松弛 解混算法 端元变化 基于光学遥感影像的积雪参数反演 in to It in a In on of 1. in of to RT or by to to on we to s 15 .2 to 要 V of at to A of of we on at a .2 At to of to be 2. of of in an RT of of to of be of to of It a a of in we a to we to of RT we of by It RT a to a 基于光学遥感影像的积雪参数反演 . to of RT At to in of RT of a of in a of RT a of We a of to to by in a 4. of to t of to we as a of we of to of of a 要 to of be we on RT to of At to a of of of of an of 2 of of to a on of 2 2 on 目 录 基于光学遥感影像的积雪参数反演研究 ....................................................................... I 摘 要 .................................................................................................................................. I 第一章 绪 论 .................................................................................................................... 1 究的背景 .......................................................................................................... 1 学遥感影像积雪参数反演的研究现状与进展 ........................................... 3 外研究进展 ............................................................................................ 3 内研究进展 ............................................................................................ 7 究的主要意义 .................................................................................................. 7 研究的章节安排 ............................................................................................. 8 第二章 雪粒径反演 .......................................................................................................近辐射传输模型原理 ..................................................................................究区及光学遥感影像预处理 ......................................................................型雪 粒径反演 ................................................................................ 型 光谱吸收面积计算 ......................................................... 型 雪粒径反演 ......................................................................型雪粒径反演 ................................................................................ 干雪探测 ................................................................................................. 建立不同粒径及形状参数的光谱库 ................................................... 最小光谱角反演雪 粒径及其形状参数 ............................................... 野外实测数据及有效粒径的获取 ....................................................... 型 验证 ..................................................................................论 ...................................................................................................................三章 积雪反照率反演 ...........................................................................................
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:基于光学遥感影像的积雪参数反演研究_图文
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-64370.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开