该文包括三部分:(1)中国自然资源与环境空间信息的系统集成与形象显示。"中国国家自然地图集—中国自然资源与环境的形象显示与虚拟》(电子图集)在"中华人民共和国国家自然地图集"的基础上,再度创作,信息重组,并有所创新;(2)体系结构和关键技术:体系结构和技术系统,关键技术问题的解决(开发平台的选择、地理信息的三维数据模型与三维可视化、地理信息的动态数据模型与时态可视化、虚拟地图可视化、多源多类数据的集成);(3)主要创新与特色:独特的交互界面结构,别致的动态交互工具,各种形式的动态地图,丰富的三维地图浏览,生动形象的三维地形虚拟飞行浏览,新颖的多种表达方式的联合,查询检索与地图分析功能。

1前言在总结风云二号A、B星技术的的基础上,加强了卫星可靠性设计与试验,确保风云二号C星在轨稳定可靠运行。风云二号C星与A、B相比,从三通道观测一步实现五通道成像观测,卫星蓄电池从17安时提高到25安时以上;发射卫星的运载火箭由长征三号改为长征三号甲。目前,该星能获取白天可见光云图、昼夜红外云图和水汽云图;收集气象、海洋、水文等地面数据;广播展宽数字图像和低速率信息资料;监测空间环境数据。2风云卫星的系列化与业务化产品风云系列气象卫星已成为世界气象组织全球卫星观测网的重要成员之一,实现了业务化和系列化。

卫星遥感影像在接收的过程中由于受到许多因素的干扰,使影像的质量受到一定程度的影响。而不同时相的影像也会因为成像时光照和大气条件的不同而出现差异。因此,在使用遥感影像之前往往需要进行必要的辐射校正。目前,主要用于辐射校正的两种基于影像的正规化模型分别是Markham和Irish等人提出的校正日照差异的正规化模型(ICM)和美国尤他州立大学遥感和地理信息系统实验室新近提出的日照大气综合校正模型(IACM/IACMt)。本文以三对不同时相的Landsat TM/ETM+影像为例,利用不变特征地物法求出各影像的相对噪音、RMSE和斜率,并用这些指标来对模型进行定量对比和评价。结果表明,当不同时相影像之间的季相、太阳天顶角和大气条件有较大差别时,经过正规化处理的遥感影像的噪音和RMSE比未经正规化处理的影像得以明显降低,且斜率更接近于1,镶嵌接缝淡化,效果更好。但如果遥感影像之间的季相一致、成像时的太阳天顶角接近,且影像晴空无云的话,则经过正规化处理的影像和未经该处理的影像之间的区别并不大。就正规化模型之间的对比而言,当影像无明显的大气影响时,ICM要好于IACM;但当受到明显的大气影响时,带有τ值的IACMt模型更好。

模糊C均值算法由于具有良好的聚类性能而被广泛应用于图像分割领域,但聚类中心的初始化问题一直影响着该算法的运行效率。好的初始聚类中心,可以使算法很快收敛于最优解,而不合适的初始聚类中心,不仅需要更多的迭代次数,而且还可能使算法最终收敛于局部最优解。文章结合云模型和FCM(模糊C均值)聚类算法,提出了一种遥感图像分割的新方法。利用云变换解决模糊C均值聚类算法的初始化中心选择问题,可以根据样本特性自动确定聚类中心值及个数,并以较少的迭代次数收敛到全局最优解,提高了模糊C均值遥感图像分割方法的效率,具有较好的稳定性和鲁棒性。文章选取三幅TM遥感图像作为样本,分别利用云模型的FCM方法和传统的FCM方法对样本进行分割实验,实验表明采用云模型的FCM方法不仅能够取得较好的分割效果,而且大大减少了使算法收敛的迭代次数,提高了分割的效率。

图像纹理对于高分辨率遥感图像的信息提取与目标识别具有重要意义。针对"北京一号"小卫星全色遥感图像非城市区域居民地块往往呈现出比较明显的方向性纹理的特点,扩充改进Gabor滤波方法进行提取。方法主要利用Gabor滤波器的多尺度、多方向滤波的性质,提取多尺度纹理特征集,并进行特征;而后利用多特征聚类实现图像的初步分割。由于分割是对特征进行聚类完成的,其结果可能存在一个居民地块由若干个相互间存在间隔的子区域组成、存在无用小斑块、居民地内部存在大量小孔洞等缺陷。针对上述不足,利用形态学尺度空间融合方法,对居民地块通过结构元素不断增大的闭运算进行迭代融合,并选择一个具备"最长生存期限"的类别个数作为最佳类数,选择首次出现该类别数的分割结果作为最后的识别结果。对延庆地区的小卫星影像进行了居民地提取,并与共生矩阵纹理分析方法进行了实验对比。结果表明方法是有效的,并在提取精度上具有优势。

本研究通过铅污染土壤中的水稻盆钵栽培试验,考察了水稻对土壤重金属铅的吸收以及铅对水稻生长的胁迫,并借助地面高光谱辐射仪器获取多个生育期（苗期、分蘖前期、分蘖盛期、拔节期和孕穗期）的水稻冠层高光谱反射数据。在进行光谱测量的同时测定了水稻植株体内的铅含量与冠层叶片叶绿素含量。分析结果表明:铅污染胁迫下水稻冠层叶片叶绿素含量与叶绿素a、b组成变化明显,可见光区间520nm～560nm和630nm～690nm处是铅污染水稻对冠层反射高光谱敏感的特征波段。通过模拟高光谱分辨率遥感传感器MODIS的相应波段（第4通道:545nm～564nm、第1通道附近:620nm～670nm）以及考虑叶绿素的荧光特征（760nm）,本研究分别选择敏感波段中的552nm,672nm与760nm构造了复合归一化污染指数CNDPI（Compos-ite Normalized Difference Pollution Index）,分析发现CNDPI能够明显地区分不同铅污染水平的水稻。在分蘖前期采用适当的冠层光谱反射率形式（敏感波段、CNDPI）可以实现水稻铅污染的遥感监测。

本文以多时相TM与ETM影像为数据源,对乡宁县的煤炭资源进行了动态监测。直接采用原数据进行煤矿信息提取精度很低,为此需要进行图像预处理。依据多元数理统计分析,确定了探测煤炭资源的最优波段组合为4,5,3。由于其他地物信息的干扰,此时影像仍不能很好地反映煤矿信息,因此需要对图像进一步做增强处理。通过对图像的主成分变换,有效地消除了山体阴影的影响。在此基础上,对图像进行计算机监督分类,制作了乡宁县煤炭资源分布图。采用这种方法极大地提高了遥感图像的解译精度。利用GIS的叠加和统计分析,获得了矿点的数量。通过实验,证明了基于GIS的煤炭资源遥感动态监测是可行的,而且对于环境保护和规范煤矿开采也具有很好的应用价值。

以福州和台北的ASTER和TM遥感影像为数据源,提取两市中心城区绿地信息并计算景观生态指标。对比分析结果表明:1988～2004年期间,两市中心城区面积增加,绿地面积及其所占比例减少,但福州城镇扩张速度和绿地面积所占比例下降幅度远大于台北;两市绿地斑块形状趋向简化,连通性变小,聚集程度降低;与2004年福州相比,2003年台北中心城区绿地的形状更规则,连通性更强,聚集程度较高。

遥感动态监测城镇扩展己成为一个重要的研究和应用领域。利用ASTER和TM多源多时相遥感影像和地形数据,以福建省漳州市区为示范区,对城镇建筑用地扩张进行了遥感监测。研究认为,对于ASTER影像,综合利用光谱知识、多时相植被指数、城镇建筑用地的地形分布等建立分类决策规则,可以有效提取城镇建筑用地信息(精度不低于90%);研究提出用较新时相影像获取的城镇建筑用地限定较早时相影像城镇建筑用地提取范围的思路,拓展了TM影像三指数法的应用范围,以此保证了较早时期TM影像城镇信息的有效提取。

随着城市的发展,城市的生态环境质量状况越来越引起人们的关注。以南京市区为研究区域,在对2000年TM和2004年的CBERS-2星进行影像特征分析的基础上,提取不同年份的土地覆被信息,进而分析土地覆被和生态环境的动态变化。得出如下结论:2000年土地覆被以居民地、水田和旱地为主,2004年则以居民地、旱地和林地为主,且水田大面积减少,居民地面积增加明显;土地覆被发生变化的部分以水田和旱地为主。从土地覆被类型变化率的角度,水田和公交建设用地变化最快,动态度分别为-8.61和5.17。不同类别之间的转化较为复杂,八大类别之间有20对转换关系(其中裸岩没有参与转换)。两年的生态环境质量值(EV)分别为:0.3871和0.3799,它表明南京市区的生态环境质量下降程度很小;生物丰度指数提高了10.43,说明南京市区生物丰富程度有很大改观;两年的植被覆盖指数相差较大,说明植被覆盖减少显著。