高温目标短波红外遥感识别方法改进研究

发布时间：2017-11-12 21:26

本文关键词：高温目标短波红外遥感识别方法改进研究

【摘要】：地表高温目标(林火、草原火、煤层自燃、土法炼焦、油井火炬、火山活动等)的遥感识别与属性反演对环境监测、灾害预警具有重要意义。高温目标像元反射率(视反射率)在短波红外波段(1.3-3.0μm)显著高于常温地物，在摄影红外波段(0.76-1.3μm)则一般较低，因此短波红外波段(1.3-3.0μm)可作为高温目标识别的有利波段。目前，相关的短波红外高温目标识别方法有归一化火点指数(NDFI)法,马氏距离多元截尾法、马氏距离多类判别法、因子分析法等。由于现有的归一化火点指数(NDFI)法易受到水体、彩钢屋顶的干扰，而难以有效识别高温目标。针对这一问题，在深入研究典型常温地物、高温目标波谱特性的基础上，对现有的NDFI方法进行改进以去除水体异常数据的干扰，并采用Fisher两类判别分析方法进行高温目标与彩钢屋顶的精确分类，主要研究成果如下： 1.在典型常温、高温地物波谱特性分析的基础上，建立基于Landsat8OLI数据的地物波谱数据库。该库数据主要来源于29景不同地区的Landsat8OLI遥感影像，收集了包含常温地物(水体、植被、耕地、居民地、道路等)和高温目标(林火、土法炼焦、油井火炬、火山、烧荒、金属冶炼等)在内的14类、44种地物光谱数据，为短波红外高温目标识别提供了丰富的模式特征训练样本。研究发现，，在OLI多光谱遥感数据7(短波红外)波段，高温目标反射率显著高于除彩钢屋顶外的常温地物，在5(摄影红外)波段则一般低于常温地物。在NDFI方法识别结果中，高温目标与部分水体、彩钢屋顶像元具有相似的NDFI结果值，因此无法将高温目标有效识别。 2.由于水体在5(摄影红外)波段反射率较低，彩钢屋顶在7(短波红外)波段反射率较高，导致对应地物的NDFI值偏大而与高温目标识别结果混淆。针对该问题，根据水体、彩钢与高温目标在可见光波段的光谱特性差异，将2(蓝光)波段和4(红光)波段信息结合到NDFI算法中，改进的NDFI方法能去除所有水体异常干扰和部分彩钢屋顶干扰。 3.针对彩钢屋顶信息混淆问题，采用Fisher两类判别法进行地物区分。在OLI数据波段选择的基础上，结合高温目标和彩钢屋顶多个波段信息，建立判别函数进行判别。结果表明，采用7个波段判别理论精度为96.92%，实际精度为94.61%。选取其中贡献度较高的1(深蓝)波段、2(蓝光)波段、4(红光)波段、5(摄影红外)波段，判别结果理论精度为97.69%，实际精度为96.23%。由于高温目标和彩钢屋顶均在7(短波红外)波段具有较高的反射率，故短波红外波段贡献度较小。考虑到地物波谱时间效应等影响，可结合多时相遥感数据筛选最佳判别变量。在与原时相数据7个波段共同判别结果中，不同时相的NDFI(改进)差值对两类判别结果有最大贡献度，占50.27%，其理论精度98.97%，实际精度95.87%。因此，结合多时相遥感数据有利于高温目标识别，NDFI(改进)差值可作为高温目标识别的重要依据。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P237

【参考文献】

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1 刘峰,张继贤,靳奉祥,邵飞,张恒铁;地物波谱研究现状及方法的初步探讨[J];北京测绘;2005年03期

2 孔祥生,苗放,刘鸿福,董宇阳;遥感技术在监测和评价土法炼焦污染源中的应用[J];成都理工大学学报(自然科学版);2005年01期

3 戎志国;刘诚;孙涵;马轮基;卢乃锰;刘京晶;张玉香;钟仕全;张艳;张鹏;张甲?;李亚君;张行清;马瑞升;王君华;;卫星火情探测灵敏度试验与火情遥感新探测通道选择[J];地球科学进展;2007年08期

4 江涛;;遥感影像解译标志库的建立和应用[J];地理空间信息;2010年05期

5 张哲;刘云鹤;;基于TM影像的水域提取方法研究[J];地下水;2011年05期

6 张亚梅;;地物反射波谱特征及高光谱成像遥感[J];光电技术应用;2008年05期

7 甘甫平;陈伟涛;张绪教;闫柏琨;刘圣伟;杨苏明;;热红外遥感反演陆地表面温度研究进展[J];国土资源遥感;2006年01期

8 张玉君;;Landsat8简介[J];国土资源遥感;2013年01期

9 于一凡;潘军;邢立新;蒋立军;孟涛;韩晓静;周彩彩;;短波红外波段高温目标识别的可行性分析[J];国土资源遥感;2014年01期

10 吴君丽,赵伟,刘俊荣;CBERS-1卫星IRMSS数据在中国北方汝箕沟煤田煤层自燃区遥感分析中的试应用研究[J];航天返回与遥感;2001年03期