本文關(guān)鍵詞：基于對比分析的國產(chǎn)衛(wèi)星影像質(zhì)量評價

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【摘要】：近年來，為了適應(yīng)我國遙感、地理信息系統(tǒng)相關(guān)項目對遙感影像愈加強大的需求量，我國自主研發(fā)的國產(chǎn)衛(wèi)星陸續(xù)升空，正逐步擺脫對國外衛(wèi)星昂貴影像的依賴。資源一號02C衛(wèi)星以及資源三號衛(wèi)星作為我國近期發(fā)射的幾顆衛(wèi)星，具有高時間分辨率、高空間分辨率、且多尺度等特性，為了使我國自主研發(fā)的衛(wèi)星影像更廣泛、更實用、更有針對性地應(yīng)用于相關(guān)項目中，也為今后國產(chǎn)衛(wèi)星的發(fā)展提供一定技術(shù)支撐，本文分別在國產(chǎn)衛(wèi)星資源一號02C、資源三號影像的針對項目需求的預(yù)處理方法方面、與國外同級別衛(wèi)星影像對比的工程質(zhì)量方面、遙感影像最基本的波譜質(zhì)量方面以及影像的專題應(yīng)用等方面做了相關(guān)的試驗論證，以便全面、客觀、定性地為我國國產(chǎn)衛(wèi)星影像的應(yīng)用、發(fā)展指明方向。 本文在預(yù)處理方面，以行業(yè)相關(guān)調(diào)查規(guī)范、技術(shù)規(guī)范為準則，分別對資源一號02C及資源三號衛(wèi)星影像進行系統(tǒng)化、規(guī)范化、產(chǎn)業(yè)化的預(yù)處理方法研究，主要涉及的預(yù)處理方法包括原始數(shù)據(jù)檢查、正射校正、波段配準、最佳波段選取、真彩色合成、影像融合方法評價等。 在以國產(chǎn)衛(wèi)星資源一號02C多光譜影像及資源三號衛(wèi)星多光譜影像為中心的影像工程質(zhì)量評價方面，借助美國偵察衛(wèi)星及法國SPOT5等高分辨率影像，通過對比的方法，分別在影像統(tǒng)計特征、影像紋理特征、影像能量特征等方面在Matlab及Envi軟件中進行定量的比較。其中影像統(tǒng)計特征對比指標包括，最值、均值、標準差、偏斜度、清晰度以及直方圖；而影像紋理特征指標主要有基于灰度共生矩陣的對比度、均質(zhì)性、角二階矩、熵等；影像能量特征主要是基于小波變換所得的影像細節(jié)能量及影像邊緣能量。 在波譜質(zhì)量評價方面，本文以資源一號02C影像及資源三號衛(wèi)星影像為中心，利用影像波譜特征，與SPOT5影像在典型地物區(qū)分及提取方面對比分析。通過三種衛(wèi)星影像利用波譜特性對典型地物（水體、林地、旱田、水田、人工地物）的識別能力作為評價指標，定性地得出三種衛(wèi)星影像波譜質(zhì)量方面的差異。本文分別從波譜影像空間、波譜曲線空間、波譜特征空間三個角度，對衛(wèi)星影像的波譜質(zhì)量進行評價。其中波譜影像空間及三維波譜特征空間可體現(xiàn)不同衛(wèi)星影像波譜區(qū)分多類地物的能力，而波譜曲線空間及二維波譜特征空間則體現(xiàn)不同衛(wèi)星影像利用波譜特征提取單一地物的能力。波譜影像空間具體研究方法為利用不同分類方法對同種衛(wèi)星影像進行監(jiān)督分類，選取該衛(wèi)星影像監(jiān)督分類總體精度最高的方法，與其它衛(wèi)星影像精度最高的監(jiān)督分類方法作典型地物分類的精度對比，精度高者則更適合在多類地物中區(qū)分該地物，波譜影像空間質(zhì)量越高。波譜曲線空間則更為直觀，主要研究方法為選取典型地物的標準波譜曲線及影像上該類地物波譜曲線作不同波譜相似性測度的對比，兩條曲線相似性越大，則該影像體現(xiàn)此類地物的波譜特征越佳，即為提取該單類地物所適合的遙感衛(wèi)星影像，進而得出波譜曲線空間的各衛(wèi)星影像波譜質(zhì)量高低的結(jié)論。而在波譜特征空間方面的研究中，分別在三種衛(wèi)星影像上提取各類典型地物的20個樣本點，，投影到波譜特征空間中，通過點群聚落大小的不同，判斷該類衛(wèi)星影像提取、區(qū)分該地物的能力。在二維波譜特征空間中，通過單一地物樣本點擬合的外包橢圓的大小，得出該衛(wèi)星影像適合提取該單一地物的能力；在三維波譜特征空間中，所有類別樣本點都投射其中，同一地物類別的點群聚集的越小，與其它地物點群間隔越大，則說明區(qū)分該類地物能力越強。進而定性得出波譜特征空間方面各衛(wèi)星影像的波譜質(zhì)量評價結(jié)論。 經(jīng)過本文所做試驗，可得如下主要結(jié)論： 1.預(yù)處理方面：通過對資源三號原始影像檢查，可發(fā)現(xiàn)，在反射率持續(xù)較高的地類（如人工地物）區(qū)域，會出現(xiàn)灰度值大于輻射量化值10bit的少許像元。而通過對資源一號02C影像的檢查，可發(fā)現(xiàn)由于大氣噪聲或成像掃描帶噪聲導(dǎo)致的影像信息缺失，可用頻率域濾波來解決。在資源三號影像的最佳波段選取的試驗中，經(jīng)過對比單波段統(tǒng)計分析和波段組合分析，得出結(jié)論，資源三號影像最佳波段選取為波段Ⅱ、Ⅳ、Ⅲ。在影像融合方面預(yù)處理方面，本文通過目視對比及定量對比，總結(jié)出資源三號影像融合適合選取Gram-Schimdt法或Pansharpening法，而資源一號02C則較適合IHS融合方法或Pan sharpening融合方法。 2.影像工程質(zhì)量評價：通過對影像的統(tǒng)計特征對比，由于資源三號影像輻射量化值為10bit，所以統(tǒng)計特征方面是資源三號優(yōu)于偵察衛(wèi)星，其次是SPOT5，最后是資源一號02C。通過對影像的紋理特征對比，資源三號優(yōu)于資源一號02C，其次是SPOT5，最后是偵察衛(wèi)星。而在影像的能量特征統(tǒng)計方面，SPOT5影像的能量特征體現(xiàn)的極好，其次為資源三號及資源一號02C，它們都優(yōu)于偵察衛(wèi)星影像。綜上所述，資源三號影像在多方面都較國外衛(wèi)星略占優(yōu)勢，而資源一號02C影像也與SPOT5及偵察衛(wèi)星影像工程質(zhì)量相差無幾。 3.影像波譜質(zhì)量評價：通過波譜影像空間的監(jiān)督分類及三維波譜特征空間，三種衛(wèi)星影像利用波譜區(qū)分典型地物能力對比，可知，當(dāng)工作區(qū)水體、林地、旱田、水田、人工地物同時存在時，資源一號02C影像區(qū)分林地或人工地物能力較強，資源三號影像區(qū)分水體、水田、人工地物能力尚可，而SPOT5區(qū)分水體、林地的優(yōu)勢極大。通過波譜曲線空間有二維波譜特征空間的試驗分析可得，當(dāng)工作區(qū)目標為單一典型地物的提取時，資源一號02C適合提取林地及人工地物，資源三號則更適合提取水體、旱田，SPOT5在水體、林地、人工地物的提取方面都有良好的效果。綜上所述，我國國產(chǎn)衛(wèi)星資源一號02C、資源三號與國外成熟衛(wèi)星SPOT5影像利用波譜提取地物能力不相上下，不同衛(wèi)星影像在體現(xiàn)典型地物的波譜特征中各有優(yōu)勢。 4.影像專題應(yīng)用評價：通過以資源一號02C影像及資源三號影像為數(shù)據(jù)源對土地資源調(diào)查監(jiān)測、交通信息調(diào)查監(jiān)測、界河信息調(diào)查監(jiān)測以及采礦地表環(huán)境信息調(diào)查監(jiān)測等相關(guān)遙感專題應(yīng)用的信息提取，可充分說明資源一號02C和資源三號可完全應(yīng)用于項目相關(guān)應(yīng)用中，有助于數(shù)據(jù)的推廣。
【關(guān)鍵詞】：資源一號02C 資源三號 預(yù)處理 工程質(zhì)量 波譜質(zhì)量 專題應(yīng)用
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P237
【目錄】：

• 中文摘要4-7
• ABSTRACT7-10
• 目錄10-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景及意義13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 資源一號 02C 衛(wèi)星研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 資源三號衛(wèi)星研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 影像質(zhì)量評價研究現(xiàn)狀17
• 1.2.4 波譜相似性測度研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 研究內(nèi)容、方法及技術(shù)路線18-21
• 1.3.1 研究內(nèi)容18
• 1.3.2 研究方法18-20
• 1.3.3 技術(shù)路線20-21
• 第2章 國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)化方法21-43
• 2.1 原始數(shù)據(jù)檢查21-23
• 2.1.1 資源三號原始影像檢查21-22
• 2.1.2 資源一號 02C 原始影像檢查22-23
• 2.2 正射校正23-24
• 2.2.1 資源三號正射校正試驗23
• 2.2.2 資源一號 02C 正射校正試驗23-24
• 2.3 波段配準24-28
• 2.3.1 資源三號配準試驗24-26
• 2.3.2 資源一號 02C 配準試驗26-28
• 2.4 多光譜影像最佳波段選擇28-32
• 2.4.1 資源三號試驗最佳波段定量選擇30-32
• 2.4.2 資源一號 02C 波段顯示試驗32
• 2.5 真彩色合成32-33
• 2.5.1 資源三號真彩色合成試驗32-33
• 2.5.2 資源一號 02C 真彩色合成試驗33
• 2.6 影像融合33-43
• 2.6.1 融合方法34-35
• 2.6.2 融合評價指標35-37
• 2.6.3 融合試驗37-43
• 第3章 影像工程質(zhì)量評價43-51
• 3.1 評價模型的建立44-46
• 3.1.1 影像統(tǒng)計特征44
• 3.1.2 影像紋理特征44-45
• 3.1.3 影像能量特征45-46
• 3.2 影像工程質(zhì)量評價試驗46-51
• 第4章 影像波譜質(zhì)量評價51-82
• 4.1 地物波譜特性51-53
• 4.2 影像波譜質(zhì)量評價方法53-55
• 4.3 研究區(qū)的選取55-56
• 4.4 感興趣區(qū)的選取56-59
• 4.4.1 建立判別標志56-57
• 4.4.2 感興趣區(qū)選取評價57-58
• 4.4.3 感興趣區(qū)選取評價試驗58-59
• 4.5 基于影像空間的監(jiān)督分類對比59-68
• 4.5.1 監(jiān)督分類方法59-62
• 4.5.2 監(jiān)督分類試驗62-67
• 4.5.3 基于影像空間的監(jiān)督分類對比結(jié)論67-68
• 4.6 基于波譜曲線空間的對比68-75
• 4.6.1 波譜相似性測度68-71
• 4.6.2 標準波譜庫的建立71-72
• 4.6.3 波譜曲線空間相似性測度對比試驗72-75
• 4.6.4 存在的問題75
• 4.7 波譜特征空間75-80
• 4.7.1 單類地物二維波譜特征空間76-78
• 4.7.2 多類地物三維波譜特征空間78-80
• 4.8 波譜質(zhì)量評價結(jié)論80-82
• 第5章 專題應(yīng)用評價82-85
• 5.1 土地資源調(diào)查監(jiān)測82
• 5.2 人工地物調(diào)查監(jiān)測82-83
• 5.3 界河信息調(diào)查監(jiān)測83-84
• 5.4 采礦地表環(huán)境調(diào)查監(jiān)測84-85
• 第6章 結(jié)論與展望85-88
• 6.1 結(jié)論85-86
• 6.2 展望86-87
• 附表87-88
• 參考文獻88-93
• 作者簡介及科研情況93-94
• 致謝94

【參考文獻】

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本文編號：1046412