基于HSI高光谱遥感数据的水体分布提取及泥沙含量反演研究

发布时间：2017-07-03 14:14

  本文关键词：基于HSI高光谱遥感数据的水体分布提取及泥沙含量反演研究

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【摘要】：在水资源调查、水资源宏观监测和自然灾害评估中，利用遥感影像提取水体信息已被广泛使用。传统的遥感影像水体信息提取都是基于Landsat TM、MODIS和SPOT-5等数据，而超光谱成像仪HSI(Hyper-Spectral Imager)数据是国内首个航天高光谱数据，国内对HSI数据在水体提取方面的研究还比较少。本文以广西北海市银海区和合浦县2014年1月15日的一景HSI数据为研究区，主要进行了以下研究工作： （1）HSI数据介绍和预处理研究：首先介绍了HSI数据的特点，并对HSI数据进行预处理，包括数据格式转换、辐射校正（FLAASH大气校正）、去除质量差波段和几何精校正。 （2）地物光谱特征分析及波段选择：经过数据预处理，得到HSI数据中包括水体在内各典型地物的空间信息，得出不同地物所反映的光谱特性曲线，并分析光谱变化曲线；通过对波段信息量的分析，采用自适应波段选择方法；通过对不同地物类别的可分性分析，采用基于光谱可分性距离的波段选择方法；综合分析两种方法的缺点，提出基于信息量和类别可分性的改进波段选择法，选取最佳波段用于水体信息提取。 （3）研究区中水体信息提取的方法比较：分别采用监督分类（最大似然法和支持向量机）、非监督分类（ISODATA和K-Means）、指数法（NDWI）和决策树法（CART）对研究区进行水体提取，通过分析比较得出决策树算法在此研究区中精度值最高。 （4）研究区悬浮泥沙的定量反演：在水体中悬浮泥沙反射光谱特征的研究中，运用单波段线性模型、幂指数模型和对数模型以及多波段线性模型和比值模型对水体光谱反射率和悬浮泥沙浓度之间的数值关系进行反演分析，比较得出指数模型更适合本研究区。 最后对论文所做工作进行总结，并对之后的研究方向进行展望。
【关键词】：水资源 HSI数据 光谱特征 信息提取 悬浮泥
【学位授予单位】：广西师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P333;P237
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 研究内容及方法11-12
• 1.4 研究技术路线12-14
• 1.5 本章小结14-15
• 第2章 数据源与主要地物光谱特征分析15-21
• 2.1 高光谱遥感介绍15
• 2.2 研究数据介绍15-17
• 2.2.1 HJ-1A 星简介15-16
• 2.2.2 HJ-1A 星高光谱 HSI 数据产品介绍16
• 2.2.3 水体中悬浮泥沙测定数据16-17
• 2.3 研究区概况及研究区数据源选择17-18
• 2.3.1 研究区概况17-18
• 2.3.2 研究区数据源选择18
• 2.4 研究区地物光谱特征性分析18-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第3章 高光谱数据预处理21-35
• 3.1 HSI 高光谱数据预处理研究21-25
• 3.1.1 格式转换21
• 3.1.2 辐射校正21-23
• 3.1.3 质量差波段去除23-24
• 3.1.4 几何精校正24-25
• 3.2 高光谱数据的波段选择25-33
• 3.2.1 自适应波段选择（Adaptive Band Selection,ABS）26-27
• 3.2.2 基于光谱可分性距离的波段选择27-30
• 3.2.3 改进波段选择法30-33
• 3.3 本章小结33-35
• 第4章 基本理论方法35-41
• 4.1 水体分布提取理论方法35-38
• 4.1.1 目视解译法35-36
• 4.1.2 监督分类36
• 4.1.3 非监督分类36-37
• 4.1.4 指数法37
• 4.1.5 决策树37-38
• 4.2 悬浮泥沙含量反演的遥感理论方法38-41
• 4.2.1 悬浮泥沙遥感反演的理论基础38-39
• 4.2.2 悬浮泥沙遥感反演的定量模式39-41
• 第5章 水体分布的提取41-55
• 5.1 目视解译法41
• 5.2 监督分类41-46
• 5.2.1 监督分类法41-42
• 5.2.2 监督分类操作结果42-46
• 5.2.2.1 最大似然法42-43
• 5.2.2.2 支持向量机43
• 5.2.2.3 精度评价与结果分析43-46
• 5.3 非监督分类46-48
• 5.3.1 非监督分类操作46-47
• 5.3.2 精度评价与结果分析47-48
• 5.4 指数法分类48-51
• 5.4.1 NDWI 操作过程48-49
• 5.4.2 指数法分类49-51
• 5.4.3 精度评价51
• 5.5 基于多种特征的 CART 自动阈值决策树分类51-54
• 5.5.1 CART 分类51-54
• 5.6 本章小结54-55
• 第6章 水体中悬浮泥沙反演模型分析55-66
• 6.1 悬浮泥沙水体的光谱特征55-58
• 6.1.1 纯净水体的光谱特征55-56
• 6.1.2 含泥沙水体的光谱特征56-58
• 6.2 悬浮泥沙含量的敏感波段58-59
• 6.3 悬浮泥沙含量定量反演59-64
• 6.3.1 单波段模型59-62
• 6.3.2 多波段模型62-63
• 6.3.3 几种模式的对比分析63-64
• 6.4 本章小结64-66
• 第7章 总结66-68
• 7.1 总结66-67
• 7.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73

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