传感器点扩散函数对混合像元分解影响模拟研究

发布时间：2018-03-22 04:20

  本文选题：光谱分解　切入点：点扩散函数　出处：《中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：混合像元的存在降低了通过遥感技术获取的地表参量的精度,而受到类内光谱光谱差异和地物边界的影响,混合像元的存在并不会因为空间分辨率的提高而消除。为了解决混合像元造成的遥感图像地物识别和信息提取的精度降低问题,人们提出了光谱分解方法,此类方法将混合像元的信号看作是不同种类的光谱信号以地物在混合像元中所占的面积比例为权重的信号加权和,并在已知混合像元的像元值以及各纯净像元的像元值的条件下求取各地物在混合像元中的面积比例。但是探测单元的空间响应所产生的邻近效应和不均匀效应却降低了地物比例估算值的精度。作为传感器空间响应函数所产生的两个显著作用,非均匀效应和邻近效应对像元值的影响都与成像场景的空间格局间存在很大的相关性。两种效应在光谱分解中所造成的误差越来越受到关注,但是现有的研究对成像场景中地物空间格局的多样性考虑不足,造成研究结果无法真正反映出空间格局对光谱分解结果的影响具有的一般规律。同时,不同传感器的空间响应特性以及不同的地物场景空间格局特征都会对分解结果产生影响。针对上述问题,本文利用蒙特卡罗模拟方法在地物比例已知的前提下,通过改变地物空间格局获得不同空间响应特征和地物特征对应的混合像元值的频率分布,并利用线性混合像元分解原理得到由传感器的非均匀效应和邻近效应造成的光谱分解的系统误差和随机误差以及两者与传感器响应特征和地物特征之间的关系。通过研究得到以下结论:1.像元值的影响规律传感器空间响应的非均匀特征导致同一个地物比例生成的DN值是一个随机变量。像元值的分布范围随着地物比例值接近50%而逐渐增加并且正态性逐渐增强;邻近效应会引起像元值系统误差,最大误差与邻近效应的贡献率有关并且误差分布与非均匀效应相似。空间响应的形状差异增加了非均匀效应而响应参数的增加则减小了非均匀效应;空间响应形状的差异会影响邻近效应引起的平均像元值误差出现的概率,而参数的增加既会增加邻近效应引起的像元误差也会改变误差出现的概率。最小斑块尺寸增加会扩大非均匀效应引起的像元变化的范围,同时,邻近效应引起的像元值误差出现的概率逐渐降低。2.系统误差的影响规律空间响应形状差异只会增加非均匀效应引起的系统误差而参数的增加既会减小由非均匀效应引起的系统误差又会增加邻近效应引起的系统误差;响应函数的参数则既会改变总系统误差的变化趋势也会改变总系统误差变化区间的长度。最小斑块尺寸不但改变了非均匀效应引起的系统误差的变化趋势而且导致系统误差增加,同时,也会改变总系统误差在左右两个区间内变化趋势的线性显著程度。3.随机误差的影响规律空间响应形状的差异性和响应参数增大都会增加不均匀效应引起的随机误差;空间响应函数的参数值增大不仅增加了总的随机误差的数值也导致随机误差分段变化的特征更加明显。最小斑块尺寸的增加导致由非均匀效应引入的随机误差增加,并且对称性也逐渐减弱。
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本文编号：1647030