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基于SAR图像的洪涝和冰雪灾害面积提取算法研究

作　者: 肖长林
导　师: 陈彦
学　校: 电子科技大学
专　业: 测试计量技术与仪器
关键词: 遥感 SAR 水体 冰雪面积 相干性
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 83次
引　用: 1次
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内容摘要


水灾、雪灾每年都给人类带来重大的人员和经济损失。合成孔径雷达(SAR)以其高分辨率和全天候工作的特点成为检测这些自然灾害的重要手段。本文的主要研究内容是利用SAR数据提取水体信息和冰雪覆盖面积。对于水体信息的提取,文中分析了目前常用的方法及其优缺点。本文利用陆基散射计测量了水面和土壤被水淹没过程中的散射特性,分析了雷达参数,特别是入射角对分类结果的影响,并提出了一种新的水体信息—半淹区域及该区域的提取方法。该法利用Otsu法的多次迭代自动选取最佳分类阈值,然后结合水体和半淹区的散射特性,提高了分类的准确性。利用木文编制的程序,实现了上饶地区和高邮湖地区的水体信息提取,并分析了天气情况对提取效果的影响。最后,对多时相数据进行分类后对比,不仅能提取水域的变化面积,还能提取七种地表淹没情况。本文研究了冰雪散射模型,然后利用冰雪的实测SAR数据和各种参考数据进行了验证和分析。在改进了以往提取冰雪面积方法的基础上,本文利用基于多时相变化检测法提取冰雪面积。同时,分析了地形对提取效果的影响,并利用DEM数据有效地改善了分类结果。最后,利用本文编制的程序,实现了青海湖地区和天长市的冰雪面积提取,通过比较得出了人类活动、农作物生长和城市发展在很大程度上影响分类结果。论文的最后一章分析了利用相干测量提取水体和冰雪面积的方法,并且分析了这类方法在水灾和冰雪灾害中的可用性。同时,本文利用ASAR-SLC数据对黄石-九江地区的水体进行了提取。实验表明,相干信息可以非常有效的提高分类精度,区分出散射强度和水体容易混淆的地物。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 引言  9-14
  1.1 选题背景及意义  9-10
    1.1.1 选题背景  9
    1.1.2 利用SAR提取水体信息和冰雪面积的研究意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10-13
    1.2.1 水体信息的提取  10-11
    1.2.2 冰雪面积的提取  11-13
  1.3 主要研究内容  13
  1.4 论文结构  13-14
第二章 合成孔径雷达(SAR)概述  14-26
  2.1 SAR成像原理  14-15
  2.2 SAR的数据及参数介绍  15-19
    2.2.1 SAR数据的特点  15-16
    2.2.2 SAR的主要参数  16-19
  2.3 星载SAR介绍  19-22
    2.3.1 主要SAR介绍  20-22
  2.4 SAR图像的预处理  22-23
    2.4.1 图像的校正  22-23
    2.4.2 图像的滤波  23
  2.5 SAR图像的灰度值与后向散射系数  23-24
  2.6 SAR图像的纹理特征  24-25
  2.7 本章小结  25-26
第三章 基于SAR图像的水体信息提取  26-59
  3.1 面散射基本理论  26-28
  3.2 水面的微波散射特性  28-34
    3.2.1 波动水面的散射特性理论分析  28-29
    3.2.2 水面微波散射特性的实验和分析  29-34
  3.3 被淹没土壤的微波散射特征  34-37
  3.4 单时相SAR图像水体信息提取方法  37-52
    3.4.1 本文提出的单时相SAR图像水体信息提取方法  37-41
    3.4.2 分类流程图及程序实现  41-43
    3.4.3 结果分析与讨论  43-52
  3.5 多时相SAR图像水体变化检测  52-58
    3.5.1 多时相图的变化检测  52-53
    3.5.2 多时相水体分布变化检测方法  53-54
    3.5.3 结果分析与讨论  54-58
  3.6 本章小结  58-59
第四章 基于SAR图像的冰雪面积提取  59-80
  4.1 冰雪微波散射理论及模型  59-61
  4.2 冰雪的微波散射特性在SAR图像上的表现  61-64
  4.3 SAR图像冰雪面积提取方法讨论  64-68
    4.3.1 入射角的和地表粗糙度的影响  66-67
    4.3.2 冰雪融化冻结时期的散射特征  67-68
  4.4 冰雪灾害面积的提取方法  68-70
  4.5 冰雪面积提取的流程图及程序实现  70-74
  4.6 结果分析与比对  74-79
  4.7 本章小结  79-80
第五章 利用相干性提取冰雪和水体面积  80-88
  5.1 利用相干性提取冰雪面积的方法  80-82
  5.2 利用相干性测量水体面积的方法  82-83
  5.3 利用相干性和散射强度提取水域的实验  83-87
  5.4 本章小结  87-88
第六章 结论与展望  88-90
  6.1 结论  88-89
  6.2 展望  89-90
致谢  90-91
参考文献  91-98
攻硕期间取得的研究成果  98

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达接收设备 > 数据、图像处理及录取
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