遙感信息不確定性建模及其可視化表達(dá)研究.pdf

1、客觀世界本身內(nèi)在的不確定性和人類(lèi)對(duì)客觀世界認(rèn)知的局限性，是導(dǎo)致科學(xué)對(duì)客觀真實(shí)的描述存在大量不確定性的主要原因。不確定性問(wèn)題以其普遍性和現(xiàn)實(shí)性，成為當(dāng)前研究領(lǐng)域中的一個(gè)難點(diǎn)和熱點(diǎn)。 遙感的研究對(duì)象是空間實(shí)體，描述空間實(shí)體的空間數(shù)據(jù)中，包括與時(shí)間有關(guān)的位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，都存在著大量不確定性，有的甚至嚴(yán)重影響產(chǎn)品的可靠性。數(shù)據(jù)質(zhì)量是數(shù)據(jù)的核心，而數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵則是對(duì)不確定性的評(píng)估。 如何全面、準(zhǔn)確地度量和可視化表達(dá)遙感信息處

2、理中不確定性的程度和空間分布是遙感信息不確定性研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一。傳統(tǒng)的度量方法，例如誤差矩陣和Kappa系數(shù)，直接在訓(xùn)練數(shù)據(jù)上估計(jì)分類(lèi)模型的性能。而事實(shí)上這樣做并不合適，不能將以訓(xùn)練樣本集為基礎(chǔ)的誤差矩陣當(dāng)作總分類(lèi)精度的量測(cè)尺度，我們需要估計(jì)模型對(duì)于“樣本外數(shù)據(jù)”的性能。因此我們提出將粗糙集理論作為度量遙感信息屬性不確定性問(wèn)題的應(yīng)用框架，對(duì)樣本區(qū)數(shù)據(jù)和分類(lèi)影像中的像元、目標(biāo)和影像整體等不同尺度上的空間對(duì)象進(jìn)行屬性不確定性度量，并以我國(guó)

3、黃河三角洲地區(qū)的Landsat5TM遙感影像進(jìn)行不確定性度量的實(shí)例分析。 由于混合像元而造成的影像不確定性屬于遙感技術(shù)固有的不確定性特征，產(chǎn)生混合像元的原因則主要是遙感影像數(shù)據(jù)的柵格編碼格式與傳感器的空間分辨能力和空間尺度等因素?；旌舷裨拇嬖谙拗屏藗鹘y(tǒng)像元級(jí)遙感分類(lèi)的精度，而這些分類(lèi)方法中又都很少考慮整個(gè)影像內(nèi)相鄰像元或者該像元與周?chē)裨g的關(guān)聯(lián)關(guān)系，即空間數(shù)據(jù)的空間依賴(lài)或空間自相關(guān)特性。論文根掘遙感影像的空間自相關(guān)特性，提出

4、混合像元內(nèi)部亞像元空間分布的模擬算法，利用像元內(nèi)部基本組分的面積比信息，在亞像元尺度上模擬混合像元內(nèi)部的地物空間分布，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)入像元內(nèi)部，在亞像元級(jí)別上確定地物邊界的目的。同時(shí)利用人工影像數(shù)據(jù)和合成影像數(shù)據(jù)對(duì)模擬算法的性能和效率在不同配置的硬件平臺(tái)上進(jìn)行了測(cè)試。 遙感信息中存在大量不確定性，如果只是僅僅對(duì)其進(jìn)行不確定性程度上的數(shù)學(xué)度量，而忽略其在空間域和時(shí)間域上的分布特征，則很難完整準(zhǔn)確地描述和理解遙感信息中的不確定性。從視覺(jué)的

5、角度表現(xiàn)不確定性信息是不確定性建模的重要組成部分，不確定性可視化技術(shù)能夠輔助用戶(hù)探查原始數(shù)據(jù)的不確定性以及不確定性的大小、分布、空間結(jié)構(gòu)和趨勢(shì)，使用戶(hù)簡(jiǎn)單明確地意識(shí)到數(shù)據(jù)不確定性的存在，以及由于不確定性存在而對(duì)最終決策可能產(chǎn)生的影響，利于用戶(hù)更好地理解和使用遙感產(chǎn)品。論文以靜態(tài)可視化變量、動(dòng)態(tài)可視化變量和特征可視化的劃分方式對(duì)不確定性的可視化表達(dá)方法和技術(shù)進(jìn)行討論和實(shí)例應(yīng)用，重點(diǎn)將平行坐標(biāo)技術(shù)應(yīng)用在由遙感信息及其不確定性構(gòu)成的特征空間中