高光谱遥感混合光谱模拟与分解方法研究

《高光谱遥感混合光谱模拟与分解方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、唯——Ｉｎ未经本论文作者的书面授权、，化法收存和保管本论文书面版本电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，，是本人在指导教师的指导下独立进行研巧工作所取得的成果，本论文不包含任何其他个。除文中己经注明引用的内容外人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集ｌｉｉ。体？，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本

2、声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名：曰期；年口曰｜５月高光谱遥感混合光谱模拟与分解方法研究StudyonAlgorithmsofMixedSpectralSimulationandUnmixingforHyperspectralRemoteSensingData作者姓名：陈磊专业名称：地学信息工程研究方向：混合像元分解指导教师：陈圣波教授学位类别：工学博士培养单位：地球探测科学与技术学院论文答辩日期：2016年06月01日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名职称工作单位主席宋开山研究员中国科学院东北地理与农业生态研究所委员张洪岩教授东北师范大学曾昭发教授吉林

3、大学邢立新教授吉林大学姜琦刚教授吉林大学高光谱遥感混合光谱模拟与分解方法研究中文摘要（作者：陈磊指导教师：陈圣波）由于地物目标的复杂多样性及传感器的空间分辨率限制等因素，混合像元普遍存在于遥感数据中，从而影响遥感数据对地物特征分析及信息提取的精度。混合像元分解是解决混合像元问题最直接有效的方法，可依据其物理或统计特征建立光谱模型，模拟混合像元形成过程，突破遥感影像空间分辨率的限制，实现对混合像元端元光谱及其丰度信息的提取，提高地物真实属性分析及高光谱影像分类的精度。从混合光谱的形成及分解过程上，光谱模型分为光谱混合模型和光谱分解模型。光谱混合模型描述的是光线照射到端元物质上，

4、经过折射、反射等到达传感器，形成混合像元光谱反射率，是正演过程；而光谱分解模型大多以光谱混合模型为基础，通过已建立模型的反演，求解各种参数。因此，两种模型之间相互联系，密不可分。从光谱混合机理上，光谱模型分为线性光谱混合模型和非线性光谱混合模型两种。线性光谱模型具有模型简单、物理意义明确等特点，通过简化光线传输过程，以线性混合机理来假设混合像元形成过程，可实现端元光谱及其丰度分布信息的提取。非线性光谱模型通过对光线传输过程的精确模拟，考虑混合像元形成过程中的各种综合因素，能够达到对混合像元中端元及相关信息的精确提取。本文在分析高光谱数据端元光谱特征及空间分布规律的基础上，提出

5、了不同的光谱混合模型及混合像元分解方法。考虑端元组分的空间位置对混合光谱的影响，计算探测区域内不同位置点在混合光谱中所占的权重系数大小，根据不同位置权重系数变化规律，提出等距离/等面积光谱混合模型。为验证模型的精度，以ASD光谱仪及二向性反射平台为基础，固定探测区域大小与几何观测条件，设计实验测量端元不同位置情况下方解石与叶片混合光谱，即规则叶片与无规则叶片分别与方解石的混合光谱。分析实测混合光谱的变化规律发现，端元物质距离探测区域中心位置越近，其在混合光谱反射率中的权重系数越大。等距离/等面积划分探测区域，探测方解石覆盖不同区域时与黑色背景的混合光谱，计算等距离/等面积模型

6、参数，模拟混合光谱。经过比较发现，等距离/等面积模型考虑了空间位置对混合光谱的影响，相比于其它模型能得到较精确的结果，提高了混合光谱模拟精度，为测量地物混合光谱提I供了合适的方法及理论基础，也为消除地形起伏对遥感数据的应用限制提供了新的思路。不同的地物在不同的波长有着不同的反射特征。通过分析光谱反射率在不同波长的特征变化，可对地物进行识别和分析。方解石的吸收特征波段在2300nm附近，表现为此波段的吸收谷。而绿色植被在此波段为一个反射峰，当覆盖方解石上的绿色叶片面积增加时，其光谱的吸收特征会被减弱。为消除叶片透射对混合光谱信息提取精度的影响，考虑叶片透射的影响，以叶片透射的反

7、射率来代替叶片透射率加入线性模型进行改进，提出了改进的光谱混合模型。设计无透射扇形叶片与有透射扇形叶片分别与方解石混合的光谱测量实验，模拟混合光谱与实测光谱对比分析来验证模型适用性。分析不同叶片覆盖面积下，方解石在特征吸收波长的光谱吸收特征的变化规律。以USGS波谱库中方解石光谱为端元光谱，与不同面积比例的绿色叶片光谱模拟混合光谱，求解方解石吸收特征变化规律，并应用于Hyperion高光谱数据进行碳酸盐类矿物含量反演。通过地质图及采样点验证结果表明，光谱吸收特征变化规律可达到对矿物含量反演的要求，为混合