基于亞像元分解重構(gòu)的MODIS水體提取模型及方法研究.pdf

1、水遙感技術(shù)廣泛用于水旱災(zāi)害動態(tài)監(jiān)測、洪災(zāi)損失評估、水資源監(jiān)測、水環(huán)境監(jiān)測等研究領(lǐng)域?，F(xiàn)有大量MODIS數(shù)據(jù)資源（MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer，中分辨率成像光譜儀），它是一種可免費(fèi)獲取、具有高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率和低空間分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)，對大范圍的、監(jiān)測頻次要求較高的水遙感應(yīng)用，是一種較好的數(shù)據(jù)源。但混合像元的存在限制了這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果，使水體提取精度難以滿足實(shí)際應(yīng)用

2、需求。所以研究水體亞像元分解重構(gòu)問題，提取水體混合像元中的水體亞像元并對其進(jìn)行空間定位，能有效提高水體遙感提取的精度和效費(fèi)比。
　　 本文以水體為特定研究對象，以水體光譜特征和水體混合像元成像機(jī)理為基礎(chǔ)，以遙感圖像處理方法和動態(tài)規(guī)劃法為手段，以MODIS為數(shù)據(jù)載體，用典型研究區(qū)域的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在遙感影像預(yù)處理、水體混合像元端元選取及線性分解、水體亞像元定位等領(lǐng)域開展研究，建立了水體亞像元分解重構(gòu)模型，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一系列相

3、關(guān)算法，有效提高了水體提取的精度。本文的水體亞像元分解重構(gòu)模型適用于所有多（高）光譜遙感影像。論文主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1) 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了MODIS 1B級原始影像的幾何校正批處理算法，批處理軟件包可在20分鐘內(nèi)處理完一幅36波段的影像數(shù)據(jù)，大幅提高了MODIS幾何校正數(shù)據(jù)處理效率；
　　 2) 提出了基于四(六)元組和面積比的特征點(diǎn)集匹配算法，充分利用相鄰三角形面積比這一仿射不變量來加快同名特征點(diǎn)的搜索速度

4、，匹配過程不需人工干預(yù)，具有計(jì)算量小，匹配速度快的特點(diǎn)；
　　 3) 提出了移位重采樣模板匹配算法，對主輔圖像中的高分辨率影像進(jìn)行移位重采樣，使其與低分辨率影像分辨率一致，再對兩者進(jìn)行模板匹配，取相似性測度最高的位置作為最終匹配值，實(shí)現(xiàn)了不同分辨率遙感影像之間的精匹配，配準(zhǔn)誤差不大于0.1個(gè)像素；
　　 4) 對MODIS影像中水體樣本的高光譜特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果建立MODIS水體提取決策樹模型。
　　

5、 5) 實(shí)現(xiàn)了水體混合像元的端元自動選取算法，解決了水體混合像元的端元數(shù)量遠(yuǎn)大于參與解算的MODIS波段數(shù)的矛盾，實(shí)現(xiàn)了水體混合像元線性分解算法；
　　 6) 提出了基于空間映射表的水體亞像元定位模型，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套完整的算法，其中包括：水體邊界線走向追蹤算法，建立端元坐標(biāo)系及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法，建立空間映射表的算法，路徑光滑性準(zhǔn)則及像元內(nèi)最小聚類距離等評價(jià)指標(biāo)體系，相鄰像元水體邊界線匹配算法，水體邊界線動態(tài)規(guī)劃搜索算法及其求解算