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對客觀世界認(rèn)知的局限性，是導(dǎo)致科學(xué)對客觀真實的描述存在大量不確定性的主要原因。不確定性問題以其普遍性和現(xiàn)實性，成為當(dāng)前研究領(lǐng)域中的一個難點和熱點。 遙感的研究對象是空間實體，描述空間實體的空間數(shù)據(jù)中，包括與時間有關(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)鍵則是對不確定性的評估。 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)上估計分類模型的性能。而事實上這樣做并不合適，不能將以訓(xùn)練樣本集為基礎(chǔ)的誤差矩陣當(dāng)作總分類精度的量測尺度，我們需要估計模型對于“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題的應(yīng)用框架，對樣本區(qū)數(shù)據(jù)和分類影像中的像元、目標(biāo)和影像整體等不同尺度上的空間對象進(jìn)行屬性不確定性度量，并以我國

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。混合像元的存在限制了傳統(tǒng)像元級遙感分類的精度，而這些分類方法中又都很少考慮整個影像內(nèi)相鄰像元或者該像元與周圍像元間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，即空間數(shù)據(jù)的空間依賴或空間自相關(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，實現(xiàn)了進(jìn)入像元內(nèi)部，在亞像元級別上確定地物邊界的目的。同時利用人工影像數(shù)據(jù)和合成影像數(shù)據(jù)對模擬算法的性能和效率在不同配置的硬件平臺上進(jìn)行了測試。 遙感信息中存在大量不確定性，如果只是僅僅對其進(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，使用戶簡單明確地意識到數(shù)據(jù)不確定性的存在，以及由于不確定性存在而對最終決策可能產(chǎn)生的影響，利于用戶更好地理解和使用遙感產(chǎn)品。論文以靜態(tài)可視化變量、動態(tài)可視化變量和特征可視化的劃分方式對不確定性的可視化表達(dá)方法和技術(shù)進(jìn)行討論和實例應(yīng)用，重點將平行坐標(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