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卫星影像纠正方法研究论文

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卫星影像纠正方法研究论文

徐秋晓1 于明洋2

(1.山东省地矿工程勘察院,济南250014;2.山东建筑大学土木工程学院,济南250101)

作者简介:徐秋晓(1979—),女,助理工程师,主要从事遥感、水文地质、环境地质勘查工作。

摘要:遥感技术与地理信息系统技术的发展,为研究全球变化和可持续发展提供了信息源和技术手段。而土地利用作为地球表层系统最突出的景观标志,其变化是近年来全球变化研究的重要领域。本文以山东省龙口市作为研究区,应用基于遥感影像综合理解模型的龙口市土地利用/土地覆盖分类方法,建立地学规律知识库,提取不同时期的土地利用类型。最后利用地学信息图谱监测与分析土地利用的时空变化。

关键词:土地利用;遥感影像;地学辅助信息;信息图谱

遥感技术与地理信息系统技术的发展,为研究全球变化和可持续发展提供了信息源和技术手段。而土地利用作为地球表层系统最突出的景观标志,其变化是近年来全球变化研究的重要领域。只有对土地利用时空变化进行监测与分析,更好地了解土地利用变化的过程和机制,并且通过调整人类社会经济活动,促使土地利用更趋合理,保证国家宏观战略决策的针对性、有效性,才能达到土地资源可持续利用的目的。龙口市作为我国沿海对外开放较早的城市,其土地利用变化具有代表性。

1 研究区概况

龙口市位于胶东半岛西北部,东与蓬莱市接壤,南与栖霞、招远市毗连,西、北濒临渤海;全境东西最大横距,南北最大纵距;土地总面积(含桑岛、依岛)。

本次研究区范围以1∶10000 地形图矢量化生成的研究区边界对遥感影像进行裁剪所得,作为遥感数据信息,面积共(不含桑岛、依岛)。

2 基于遥感影像综合理解模型的龙口市土地利用/土地覆盖分类

影像理解是研究通过计算机系统来解释图像,从而实现类似人类视觉系统理解外部世界的一门学科。在影像理解系统中,存在两项基本的任务:从输入图像中提取出与模型相适应的图像结构或线索,而后完成输入图像中图像结构与模型中目标的正确影射(周成虎,1999)。影像理解不同于模式识别,模式识别通常按预先规定的测量集对对象作简单的分类,而影像理解则要对影像作出描述和解释,需要涉及不同处理层次实体间的相互作用(王润生,1994)。

针对土地利用/土地覆盖的分类特点,本文构筑了基于GIS信息的遥感影像综合理解模型。模型分为两个过程,即遥感影像理解过程和地理信息系统处理过程,两个过程的具体内容为:

(1)遥感影像理解过程,主要完成遥感影像的前期理解过程,包括以下几个过程:

1)遥感影像预处理:包括图像格式转换,图像纠正和图像增强变换等。图像格式转换完成遥感影像到REDAS软件系统处理格式的转换(﹡.img);图像纠正完成遥感影像的大气校正、几何纠正、辐射增强以及遥感影像的匹配、镶嵌等;遥感影像信息增强和变换处理可以突出相关的专题信息,本次使用方法主要有线性拉伸、K-T空间变换、边界增强等。

2)与地学辅助信息的配准:主要完成遥感影像与地学辅助信息(各类专题GIS数据主要是坡度和高度)的坐标、投影系统转换,使得遥感影像与所采用的辅助地学信息纳入到统一坐标与投影系统下。

3)“训练区”选择与计算:通过对遥感影像信息特征的初步理解,同时结合地学辅助信息以及实地考察,确定样本“训练区”。“训练区”要有典型性与可分性,确定“训练区”后,对“训练区”数据进行计算,确定样本的统计信息(均值、最大最小值、方差矩阵、协方差矩阵等)。

本次提取的土地利用类型为六大种类型,即建筑用地、耕地、水域、园地、林地和未利用地,采用AOI扩展方式进行训练区选择,运用此种方法进行训练区选择时,初始种子(seed pixel)和光谱距离的阈值非常重要,任一训练区初始种子和光谱距离的阈值经多次实验后才能确定。不同地类这两个参数是不一样的,一般在选取了2~3个训练区后,观看报警掩膜的情况,即时对这两个参数进行修改和调整。增加训练区时,及时将报警掩膜和以前的报警掩膜叠加,判断样本数据的质量变化情况,并做出调整,直至报警掩膜和实际地类比较符合时,即认为这一类的训练区选择完毕。一种地类训练完毕,需要对最终的训练区作一个整体的分析,保证光谱的纯度。

(2)地理信息系统处理过程,在GIS系统支持下,完成地学辅助信息的处理,主要包括以下过程:

1)专题信息导入与预处理:通过地面调查或专家知识经验,收集地学辅助信息(包括各类专题信息、统计资料等),导入到GIS系统中,完成辅助信息的前期预处理,包括各类矢量数据的数字化、编辑、拓扑关系的建立等,统计数据的整理与地学编码、统计数据的空间化等工作。

2)辅助数据的生成:利用前期处理好的辅助数据,进行各类数据的格式转换,如矢量数据的栅格化,点状统计数据插值(IDW/Kriging等方法)生成面状数据;最后统一坐标与投影系统,达到与遥感数据的配准。

3)建立各类地学辅助因子数据库:GIS软件支持下,基于前面生成的各类辅助数据,建立专题数据库,形成地学辅助因子数据库。

(3)知识库的生成过程,建立专家知识库,主要是地学规律知识库,包括以下过程:

1)知识获取:通过对照遥感影像,进行野外考察,针对各类有代表性的影像特征对该地区所有地貌条件下的土地利用/土地覆盖状况、植被分布、生态环境条件进行实地考察,获取各类实践知识。

2)知识库生成:对获取的知识进行整理,从总体上归纳出各类规律,形成知识规则,最后通过对“训练区”的数据不断训练,修改和调试知识规则,形成地学规律知识库。

土地覆盖/土地利用类型对高程有明显的依赖关系。对研究区已有的土地利用现状图分析,建筑用地、园地主要分布在海拔300m以下;耕地绝大部分分布在海拔150m以下;林地的分布范围较广,不同海拔都有分布,分布在10m以下的林地主要是沿海防护林和公路绿化林地。350m以上的海拔,只有林地分布,没有其他地类。

坡度数据可以用于区别某些土地覆盖/土地利用类型。根据实地考察结果和对地形图、已有土地利用现状图的分析,建筑用地、水浇地、园地主要分布在坡度小于20 °区域,坡度大于10 °时很少有水浇地。所以,遥感数据的光谱特征同样表现为绿色植被,难以判断是水浇地还是林地时,坡度数据是一个有价值的参数。以下是几种地类与高程和坡度的详细关系。

在本次的分类知识库,专家规则采用下面的基本形式来表达:

IF(条件)THEN(结论),Confidence(结论可信度)

其中可信度的值域为[0,1],值为0 时,完全排除当前像元为所给类别的可能性;当取值为1时,维持像元原始可信度,且表示当前结论永远成立。可信度可以根据地学经验或专家打分等方法来确定。

知识的表示与知识库的构造要结合地学问题的研究特点。通过不断修改和调试知识库,使影像解译结果基本达到人工目视解译的效果。当可信度的值为0时,则排除了当前像元为(结论)所给出的类别的可能性;而当取值为1 时,已有可信度值不该变。这种表示方法,不但考虑到了遥感影像解译的特点,而且明显地减少了知识库中规则的数量。这对于大数据量的遥感数据处理是极其重要的。下面给出规则库中的规则:

IF VALUE =1 DEM <300 AND SLOPE <20 THEN 建筑用地 CF =1

IF VALUE =2 DEM <50 AND SLOPE <10 THEN 水浇地 CF =1

I VALUE =3 THEN 水域 CF =1

IF VALUE =4 DEM <300 AND SLOPE <20 THEN 旱地 CF =1

IF VALUE =5 DEM <300 AND SLOPE <20 THEN 园地 CF =1

IF VALUE =6 THEN 林地 CF =1

ELSE IF DEM>=300 OR SLOPE>=20 THEN 林地 CF =1

ELSE IF 50=<DEM<=250 AND 10=<SLOPE<20 THEN 园地 CF=

ELSE 林地 CF =1

本次分类结果精度评价采用分层随机采样法,主要参考龙口市土地利用现状图,同时结合目视判读的结果以及现场验证,对两个时期的分类结果进行精度评价。各时期的遥感分类结果直接参照同年的土地利用现状图进行精度验证。由于遥感分类体系与土地利用现状的分类体系有一定差异,因此,在进行随机采样之前,将遥感分类图像的土地利用类型和土地利用现状的分类进行适当统一。然后分别对每期遥感分类结果选取300个样本点,并保证每类有10个以上的样点,用基于误差矩阵的精度评价方法,对龙口市1989年和2003年的分类结果进行评价。实用Kappa系数计算表明1989年和2003年龙口市土地利用TM遥感分类结果的总体精度和使用者精度都在75%以上,Kappa系数也都在以上,达到最低允许判别精度的要求。这些表明了龙口市两期图像的土地利用遥感分类结果均比较理想,各地类的分类精度也较高。

3 龙口市土地利用时空变化分析

随着地球信息科学的兴起与发展,人们可获取的资源的极大丰富以及信息处理技术的极大提高,尤其是动态可视化技术获得新的突破。在此需求与技术背景下,陈述彭先生倡导在传统地学图谱的基础上开展地学信息图谱的探讨与研究。地学信息图谱是地学图谱在地球信息科学基础上的自然延伸,是按照一定指标递变规律或分类体系排列的一组能够反映地学空间信息规律的数字地图、图表、曲线或图像。地学信息图谱是“图”与“谱”的结合,兼有图形与谱系的双重特征。

本文所采用土地利用图谱分析模型包括两部分内容:①转移矩阵,从中可以看出各个时序单元土地利用变化的主要类型以及各地类的补给来源。②不同时序单元内土地利用图谱分析,考察图谱单元的空间组合与时空位移。

转移矩阵

转移矩阵对于分析土地利用类型之间的流向具有重要作用,它不仅可以定量说明土地利用类型之间的相互转化状况,而且可以揭示不同景观类型间的转移概率,从而可以更好地了解土地利用的时空演变过程。转移矩阵包括转移面积矩阵、概率矩阵。

表1 1989~2003年土地利用转移矩阵(单位:hm2)

注:R为各土地利用类型的转移比例(%)。

从表1可以看出,在1989年至2003年,建筑用地发生用途流转面积为,占初始建筑用地面积的比率为,不存在明显流向。耕地发生用途流转面积为,占初始耕地面积的比率为 ,主要流向是园地,该流向,占初始耕地面积的比率为,其次是建筑用地,该流向,占初始耕地面积的比率为。水域发生用途流转面积为,占初始水域面积的比率为,主要流向是园地和林地,共占初始水域面积的比率为。园地发生用途流转面积为,占初始园地面积的比率为,主要流向是建筑用地,该流向 ,占初始园地面积的比率为 。林地发生用途流转面积为,占初始林地面积的比率为 ,主要流向是建筑用地,该流向,占初始林地面积的比率为 。未利用地发生用途流转面积为,占初始未利用地面积的比率为 ,主要流向是园地,该流向,占初始未利用地面积的比率为,其次是流向林地和建筑用地,共占初始未利用地面积的比率为。

土地利用信息图谱

在图谱中,共有36类图谱单元,即土地利用变化类型,其中有30类显示为土地利用类型发生了变化,占研究区总面积的。为了更简单明了地读取土地利用类型流转的主要方向,认识土地利用变化的主要特征,将该30类变化的图谱单元按照面积大小进行排序,计算各类图谱单元的转换面积百分率和累计转换百分率,统计其中涵盖变化总面积的的10类图谱单元,得到1989~2003年土地利用主要图谱单元类型的面积排序表(表2)。

表2 1989~2003年土地利用主要图谱单元类型的面积排序表

从表2可以看出,龙口市在1989~2003年间土地利用变化最显著的结构特征是耕地向园地的转化,该流向的耕地面积共,占到整个变化面积的。其次是耕地向建筑用地的转化,面积为,占到整个变化面积的。再次是未利用地向园地的转化,面积为 hm2,占到整个变化面积的。可以看出,研究时段内龙口市的土地利用类型主要是流向建筑用地和园地。

4 结论

(1)本研究利用陆地卫星资料ETM+对龙口市土地利用进行了时空监测与分析,取得了较好的效果;但是ETM+的影像分辨率较低,它主要是反映一些综合的地类信息,对于一些土地利用图斑较为破碎,用地类型交错复杂的地区,其地物提取就有一定的难度,因此在土地利用变化的详细监测上就有所欠缺。在今后的研究中,应结合高分辨率卫星影像进行研究,积极探求新的动态监测方法以充分利用这些高分辨率的遥感数据来获得更可靠准确的区域土地利用变化信息。

(2)如何充分地利用地理信息系统空间数据库提供的丰富的地理辅助数据,进而自动发现知识,并融合多尺度、多时相的高分辨率的遥感数据,建立灵活高效的推理机制,从而完成遥感影像的专题信息自动提取,是需要进一步的研究方向。

(3)“地学信息图谱”是一新兴的学术思想,目前还处于认识阶段,对它的理解尚不很成熟,需要更多的学者和更多的研究工作来完善对其的认识。本文利用遥感技术开展土地利用演化与发展的信息图谱研究,来反演时空变化,进而认识客观世界,揭示和再现过去,是一先进可行的技术途径。

(4)研究结果表明龙口市在1998~2003年间,土地利用方式相互转化较为频繁,变化强度大,矛盾非常突出。主要表现为耕地的不断减少,园地和建筑用地持续增长;其主要流向是从耕地流向园地和建筑用地。这些变化造成了龙口市耕地质量下降和利用程度加强,给耕地保护带来了巨大压力。因此,土地管理部门应该从宏观决策上给予重视,处理好社会经济发展与土地后备资源储备的关系实施可持续发展。

参考文献

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森林资源调查中SPOT5遥感图像处理方法探讨王照利、黄生、张敏中、马胜利(国家林业局西北林业规划设计院,遥感计算中心,西安710048)本文发表于<陕西林业科技>2005 摘要: 目前,多光谱、高空间分辨率的SPOT5卫星遥感数据被广泛应用到森林资源调查中。本文结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的处理和信息提取。探讨性地提出了适应于森林资源调查的SPOT5遥感数据处理方法。 关键词:SPOT5 遥感数据,森林资源调查、数据处理DISCUSSION ON SPOT5 IMAGE DATA PROCESSING FOR FOREST INVENTORYWang Zhaoli, Huangsheng,Zhangminzhong,Ma Shengli(Northwest Institute for Forest Inventory, Planning &Design, Xi’an China 710048)Abstract: Now days, high spatial resolution and multispectral SPOT5 image data are widely applied in forest inventory in China. Based on the characteristics of SPOT5 image and requirements of forest inventory, this paper discusses the processing procedures of ordering image data, ortho-rectification, image bands composition and image data fusion. The complete steps of image processing for forest inventory are words: SPOT5 image data,forest inventory, data processing 前言 卫星遥感影像具有空间宏观性、视角广、多分辨率(光谱和空间)、多时相、周期性、信息量丰富等特点,所以卫星遥感影像既可以提供森林资源的宏观空间分布信息又能提供局部的详细信息以及随时间、空间变化的信息等[1]。目前在林业领域卫星遥感数据被广泛的应用于不同尺度层次的森林资源调查、资源监测、病虫害、火灾监测等方面。2002年5月法国SPOT地球观测卫星系列之5号卫星(即SPOT5星)发射。SPOT5遥感数据的多光谱波段空间分辨率为10米(短波红外空间分辨率为20米),但全色波段空间分辨率达到米。SPOT5遥感数据的高空间分辨率和多光谱分辨率为森林资源调查提供了丰富的、可靠的、高精度的基础数据源。从性价比分析,在其他高分辨率遥感数据目前比较昂贵的状况下,SPOT5遥感数据比较适宜应用于大面积的森林资源调查,可大幅度的森林调查的减少外业工作量、提高工作效率。在我国SPOT5卫星数据已被大量地应用于森林资源调查工作中,尤其,是在森林资源“二类”调查中被作基本的森林资源信息源提取各类信息。针对于将多光谱分辨率和高空间分辨率的SPOT5遥感数据应用于森林资源调查的数据处理技术和方法鲜有报道。本文总结工作实践,结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的订购、正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的基本处理方法。 1.SPOT5卫星遥感数据特点 SPOT卫星系统采用线性阵列传感器和推扫式扫描技术,具有旋转式平面镜可以进行倾斜观察获得倾斜图像和立体像对。采用与太阳同步的近极地的椭圆形轨道,轨道高度约832Km,轨道倾角 ,每天绕地球14圈多,重复覆盖周期26天[2]。由于有倾斜观测功能,使重复覆盖周期减少到2-3天。SPOT5卫星载有2台高分辨率几何成像仪(HRG)、1台高分辨率立体成像装置(HRS)和1台宽视域植被探测仪(VGT)。高分辨率几何成像仪的波段选择是总结了多年的研究成果,认为HRG的波段设置(见表1)足以取得辨别作物和植被类型的最佳效果。本文主要探讨HRG高空间分辨率数据的处理。2.SPOT5数据的处理方法和过程 SPOT5数据处理工作流程: 遥感数据的订购 订购数据时,用户需向数据代理商提供购买区域的四个角的大地坐标或者数据的景号(PATH/ROW)。特别应该注意数据订购时间和用户拿到数据之间有时间差,间隔时间长短因用户的要求、天气、卫星重复覆盖周期而异。相对于其他卫星数据,比较有利的一面是SPOT5卫星装置有旋转式平面镜可以进行倾斜观察,用户可向代理商申请红色编程提前得到调查区域的遥感数据,但要支付编程费。对于遥感数据的时相、云量、入射角、阴影量、是否购买高空间分辨率的全色波段等用户根据自己具体的工作需要向代理商提出限制要求。 根据我们对SPOT5遥感数据的使用,对于森林资源调查,北方9,10月份和11月初的遥感影像比较适宜。代理商向用户提供经过处理的不同级别的影像产品,在森林资源调查中建议购买SPOT1A级产品,用户可根据自己的工作需要进行处理,同时也可减少费用。 基础数据准备 大比例尺地形图和高精度DEM是进行SPOT5遥感数据高精度正射校正必需的基础地理数据。建议购买1:10000地形图和1:25000数字高程模型(DEM)。 将1:1万地形图扫描,扫描分辨率设置为300DPI。将扫描好的地形图进行几何精纠正,纠正精度控制在毫米内。从测绘部门购买的1:1万地形图为北京54坐标系3度分带高斯克吕格投影,而1:万DEM为北京54坐标系6度分带投影。在数据准备时,将校正好的1:1万地形图通过换带转换转成和DEM一致的6度分带投影。 对于没有1:1万地形图的地区,建议使用差分GPS接收机采集地面控制点。 几何正射校正 正射校正过程应用了法国SPOT公司发行的GEOIMAGE软件。GEOIMAGE软件有针对SPOT5卫星数据开发的SPOT5物理模型。模型模块自动读取DEM信息。SPOT 物理模型可读取卫星在获取遥感数据的瞬间状态参数,这些参数存贮在数据的头文件中[3]。卫星状态参数包括:卫星成像瞬间的经纬度、高度、倾角等。卫星状态参数能够帮助提高几何校正的精度。 以校正好的1:1万地形图为基准,在影像图上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点。在进行正射校正时,应先进行全色波段数据校正,然后以校正好的全色波段数据为基准进行多光谱数据校正。以全色波段数据为基准校正多光谱波段就比较容易校正,且能提高两者的匹配精度。地面控制点应分布均匀,影像的边缘部分布要有控制点分布,同时在不同的高程范围最好都有控制点。地面控制点的数量因地形地貌的复杂程度而定,根据我们的经验,一景60KmX60Km的SPOT5数据,一般地势平缓的地区20个左右控制点即可达到满意的结果,在高山区25个左右控制点就可使正射校正精度满足要求。重采样方法采用双线性内插法。 辐射校正 用户购买的SPOT5的各级数据,数据提供商已经根据卫星的记录参数对遥感数据做了辐射校正,即消除了传感器自身引起的、大气辐射引起的辐射噪声。若果影像存在薄雾或地形高差较大引起的辐射误差情况,用户应进一步进行辐射校正处理。薄雾的简单消除原理是基于近红外波段不受大气辐射影响,清澈的水体或死阴影区的数值应为零。从各波段数据中减去近红外波段的水体或阴影的不为零值。地形起伏引起的辐射误差校正公式: f (x,y)=g(x,y)/cosa,g(x,y)为坡度为a的倾斜面上的地物影像;f (x,y)为校正后的影像。由于坡度因子参与校正所以需要DEM支持。 波段组合 根据SPOT5数据波谱特征(表1),各波段分别记录反映了植被的不同特征方面:B4(SWIR)短波红外反映植物和土壤的含水量,利于植被水分状况和长势分析;B3(NIR)近红外波段对植被类别、密度、生长力、病虫害等的变化敏感;B2(RED)红光波段对植被的覆盖度、植被的生长状况敏感;B1(VIS)可见光波段对植物的叶绿素和叶绿素浓度敏感。经过比较分析和实际应用发现SPOT5的B3、B4、B2波段组合对植被类型的识别要优于B3、B2和B1的组合。但由于B4波段的空间分辨率为20米,使B342组合对植被空间几何细节表达没有B321组合清晰,例如林缘界线信息表达方面B321要优于B342。 影像数据融合 对于购买有高空间分辨率全色波段数据的用户,进行数据融合是必不可少的。影像数据融合能够综合不同波段、不同空间分辨率数据(层)的特征,融合后的数据具有更丰富、更可靠的信息[4]。 根据影像数据融合的水平阶段,影像融合分为:像元级、特征级和决策级三个层次。为了最大限度的从SPOT5遥感数据中提取森林植被信息,应进行像元级的数据融合,将米的全色波段和10米多光谱数据进行融合。融合得到的新数据既具有全色波段数据的高空间分辨率特征又具有多光谱特征。像元级数据融合的方法多种多样,根据数据融合的目的,即最大限度的突显森林植被信息,应选取B4、B3、B2和PAN波段,根据我们的试验Brovey 融合算法方法比较理想:遥感影像地图 将融合好的数据按Rfused、Gfused、Bfused组合,叠加上行政界线、公里格网、坐标、比例尺等辅助信息,按1:1万地形图分幅生成1:1万纸质图作为外业手图。 3. 结果和讨论 几何精度 利用SPOT5物理模型,采用1:1万地形图和万DEM ,经过正射校正处理,可使影像的几何精度控制在2个像元内(<10米),达到1:1万制图标准要求。为以遥感影像为基础信息源提取林分调查因子、区划林班界线生成大比例尺的林相图、森林分布图提供了几何精度保障。 波段选择 对于没有全色波段的情况,SPOT5数据的B342组合有利于森林植被类型的识别。在应用遥感技术进行森林资源调查区划中,林分类型信息提取是最为重要的环节,所以B342波段组合是小班区划和外业手图的最佳组合。 融合效果 融合数据技术使SPOT5遥感影像既具有全色波段的高空间分辨率又拥有多光谱数据的光谱分辨率,丰富了遥感影像的信息量。采用Brovey算法使SPOT5遥感影像从色彩、纹理等方面增强了影像的可判读性,提高了小班因子正判率和林分小班的区划精度。 参考文献 1.周成虎,杨晓梅,骆剑承等.《遥感影像地学理解与分析》,科学出版社,北京,2001,3-4. 2.赵英时.《遥感应用分析原理与方法》,科学出版社,北京, 3.北京视宝卫星图像有限公司.《专业制图工作室GEOIMAGE用户指南》,2004,68-70. 4.Christine Pohl. Geometric Aspects of Multisensor Image Fusion for Topographic Map Updating in The Humid Tropics, ITC Publication, 1996,世纪遥感与GIS的发展 来源: 李德仁 时间: 2005-08-11-23:09 浏览次数: 79 21世纪遥感与GIS的发展李德仁 (武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞瑜路129号,430079)摘要:在20世纪,人类的一大进步是实现了太空对地观测,即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测,并将所得到的数据和信息存储在计算机网络上,为人类社会的可持续发展服务。在短短的30年中,遥感和GIS作为一个边缘交叉学科已发展成为一门科学、技术和经济实体。本文深入地论述了21世纪中遥感的6大发展趋势和GIS的5个发展特征。 关键词:发展趋势;航空航天遥感;地理信息系统;对地观测 中图法分类号:P208; 随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展,人类实现了从空中和太空来观测和感知人类赖以生存的地球的理想,并能将所感知到的结果通过计算机网络在全球流通,为人类的生存、繁荣和可持续发展服务。在20世纪后半叶,遥感和地理信息系统作为一门新兴的科学和技术,迅速地成长起来。 1 遥感技术的主要发展趋势 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多(多平台、多传感器、多角度)和三高(高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率) 从空中和太空观测地球获取影像是20世纪的重大成果之一,短短几十年,遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星(35000km)、太阳同步卫星(600—1000km)、太空飞船(200—300km)、航天飞机(240—350km)、探空火箭(200—1000km),并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等;传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等,它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像,EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。 卫星遥感的空间分辨率从Ikonos Ⅱ的1m,进一步提高到Quckbird(快鸟)的,高光谱分辨率已达到5—6nm,500—600个波段。在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星,具有220个波段,EOS AM-1(Terra)和EOS PM-1(Aqua)卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展,通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座,以及传感器的大角度倾斜,可以以1—3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点,以及用INSAR和D-INSAR,特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性,SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。例如,美国宇航局的长远计划是要发射一系列太阳同步和地球同步的长波SAR,美国国防部则要发射一系列短波SAR,实现干涉重访问间隔为8d、3d和1d,空间分辨率分别为20m、5m和2m。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。“十五”期间,我国将全方位地推进遥感数据获取的手段,形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制 确定影像目标的实地位置(三维坐标),解决影像目标在哪儿(Where)是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上,利用DGPS和INS惯性导航系统的组合,可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置(POS),从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到dm级,在卫星遥感的条件下,其精度可达到m级。该技术的推广应用,将改变目前摄影测量和遥感的作业流程,从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成,可实现实时三维测量(LIDAR),自动生成数字表面模型(DSM),并可推算出数字高程模型(DEM)。 美国NASA在1994年和1997年两次将航天激光测高仪(SLA)安装在航天飞机上,企图建立基于SLA的全球控制点数据库,激光点大小为100m,间隔为750m,每秒10个脉冲;随后又提出了地学激光测高系统(GLAS)计划,已于2002年12月19日将该卫星IICESat(cloud and land elevation satellite)发射上天。该卫星装有激光测距系统、GPS接收机和恒星跟踪姿态测定系统。GLAS发射近红外光(1064nm)和可见绿光(532nm)的短脉冲(4ns)。激光脉冲频率为40次/s,激光点大小实地为70m,间隔为170m,其高程精度要明显高于SRTM,可望达到m级。他们的下一步计划是要在2015年之前使星载LIDAR的激光测高精度达到dm和cm级。 法国利用设在全球的54个站点向卫星发射信号,通过测定多普勒频移,以精确解求卫星的空间坐标,具有极高的精度。测定距地球1300km的Topex/Poseidon卫星的高度,精度达到±3cm。用来测定SPOT 4卫星的轨道,3个坐标方向达到±5cm精度,对于SPOT 5和Envisat,可望达到±1m精度。若忽略SPOT 5传感器的角元素,直接进行无地面控制的正射像片制作,精度可达到±15m,完全可以满足国家安全和西部开发的需求。 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化 从影像数据中自动提取地物目标,解决它的属性和语义(What)是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上,影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术,基于统计和基于结构的目标识别与分类,处理的对象既包括高分辨率影像,也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大,数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。我国学者在这些方面取得了不少可喜的成果。 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化 利用遥感影像自动进行变化监测(What change)关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大,周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现,实时自动化监测已成为研究的一个热点。 自动变化监测研究包括利用新旧影像(DOM)的对比、新影像与旧数字地图(DLS)的对比来自动发现变化和更新数据库。目前的变化监测是先将新影像与旧影像(或数字地图)进行配准,然后再提取变化目标,这在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。笔者提出了把配准与变化监测同步的整体处理[1]。最理想的方法是将影像目标三维重建与变化监测一起进行,实现三维变化监测和自动更新。进一步的发展则是利用智能传感器,将数据处理在轨完成,发送回来的直接为信息,而不一定为影像数据。 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用 “数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。1999年12月在北京成功地召开了第一届国际“数字地球”大会后,我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设,2001年国家测绘局完成了构建“数字中国”地理空间基础框架的总体战略研究。在已完成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上,2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中,摄影测量与遥感将用来建设DOM(数字正射影像)、DEM(数字高程模型)、DLG(数字线划图)和CP(控制点数据库)。如果要建立全国1m分辨率影像数据库,其数据量将达到60TB。如果整个“数字地球”均达到1m分辨率,其数据量之大可想而知。本世纪内可望建成这一分辨率的数字地球。 “数字文化遗产”是目前联合国和许多国家关心的一个问题,涉及到近景成像、计算机视觉和虚拟现实技术。在近景成像和近景三位量测方面,有室内各种三维激光扫描与成像仪器,还可以直接由视频摄像机的系列图像获取目标场三维重建信息。它们所获取的数据经过计算机自动处理后,可以在虚拟现实技术支持下形成文化遗迹的三维仿真,而且可以按照时间序列,将历史文化在时间隧道中再现,对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。 全定量化遥感方法将走向实用 从遥感科学的本质讲,通过对地球表层(包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4大圈层)的遥感,其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性,所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程,而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演,而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累,多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟,相信在21世纪,估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化,遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化,才可能真正实现自动化和实时化。 2 GIS技术的主要发展趋势 空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象[2] GIS发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段,目前随着高分辨率卫星遥感数据的飞快增长和数字地球、数码城市的需求,形成了面向对象的数据模型和三库(图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库)一体化的数据结构。这样的数据库结构使GIS的发展更加趋向自然化、逼真化,更加贴近用户。以面向应用的GIS软件为前台,以大型关系数据库(Oracle 8i,9i等)为后台数据库管理,成为当前GIS技术的主流趋势。 空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多位和实时三维可视化 在传统的GIS中,空间数据是以二维形式存储并挂接相应的属性数据。目前,空间数据表达的趋势是基于金字塔和LOD(level of detail)技术的多比例尺空间数据库,在不同尺度表示时可自动显示出相应比例尺或相应分辨率的数据,多比例尺数据集的跨度要比传统地图的比例尺大,在显示不同比例尺数据时,可采用LOD或地图综合技术。真三维GIS的空间数据要存储三维坐标。动态GIS在土地变更调查、土地覆盖变化监测中已有较好的应用,真四维的时空GIS将有望从理论研究转入实用阶段。基于三库一体化的时空3D可视化技术发展势头迅猛,已能再PC机上实现GIS环境下的三维建筑物室外室内漫游、信息查询、空间分析、剖面分析和阴影分析等,基于虚拟现实技术的真三维GIS将使人们在现实空间外,可以同时拥有一个Cyber空间。 空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识 GIS是以应用导向的空间信息技术,空间分析与辅助决策支持是GIS的高水平应用,它需要基于知识的智能系统。知识的获取是专家系统中最困难的任务。随着各种类型数据库的建立,从数据库中挖掘知识成为当今计算机界一个非常引人注目的课题。从GIS空间数据库中发现的知识可以有效的支持遥感图像解译,以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问题。反过来,从属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一些列空间分析的功能[3]。尽管数据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段,但随着数据库的快速增大和对数据挖掘工具的深入研究,其应用前景是不可估量的。 通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库和互操作的研究及地学信息服务事业 随着计算机通讯网络(包括有线和无线网)的大容量和高速化,GIS已成为在网络上的分布式异构系统。许多不同单位、不同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库,将可提供全社会各行各业的应用需要。因此,联邦数据库和互操作(federal databases & interoperability)问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。互操作意味着数据库中数据的直接共享,GIS规律功能模块的互操作与共享,以及多点之间的相同工作,这方面的研究已显示出明显的成效。未来的GIS用户将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件功能模块的使用费,而不必购买这个数据库和整套的GIS软硬件,这些成果产生的直接效果是GIS应用将走向地学信息服务。 目前已兴起的LBS和MLS,即基于位置的服务和移动定位服务,突出地反映了这种变化趋势。它引起的革命性变化使GIS将走出研究院所和政府机关,成为全社会人人具备的信息服务工具。我国目前已有2亿个手机用户,若每人每月为MLS支付10元费用,全国一年的产值将达到240亿。可以预测在不久的将来,地学信息将能随时随地为任何人和任何事情进行4A服务(geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime)。 地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系 笔者曾扼要地叙述了地球空间信息科学的7大理论问题[4]:(1)地球空间信息的基准,包括几何基准、物理基准和时间基准;(2)地球空间信息标准,包括空间数据采集、存储与交换标准、空间数据精度与质量标准、空间信息的分类与代码标准、空间信息的安全、保密及技术服务标准以及元数据标准等;(3)地球空间信息的时空变化理论,包括时空变化发现的方法和对时空变化特征的和规律的研究;(4)地球空间信息的认知,主要通过各目标各要素的位置、结构形态、相互关联等从静态上的形态分析、发生上的成因分析、动态上的过程分析、演化上的力学分析以及时态上的演化分析达到对地球空间的客观认知;(5)地球空间信息的不确定性,包括类型的不确定性、空间位置的不确定性、空间关系的不确定性、逻辑的不一致性和信息的不完备性;(6)地球空间信息的解译与反演,包括定性解译和定量反演,贯穿在信息获取、信息处理和认知过程中;(7)地球空间信息的表达与可视化,涉及到空间数据库多分辨率表示、数字地图自动综合、图形可视化、动态仿真和虚拟现实等。目前,这些方面的研究对建立完备的理论尚嫌不足,需要在今后加强这方面的基础研究。 关于遥感与GIS的集成,涉及到GPS和通信技术的集成,本文未作具体讨论,其具体内容可参见文献[4—6]。 3 结语 遥感与GIS在20世纪出现,在21世纪不仅将形成自身的理论体系和技术体系,而且将形成天地一体化的空间信息服务产业,为国民经济建设、国家安全、社会可持续发展和提高人民生活质量做出愈来愈大的贡献。 参考文献: [1] Li D R, Sui H G. 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马海涛

(黑龙江省国土资源勘测规划院,哈尔滨,150056)

摘要:卫星影像的坐标准确性对土地利用数据库更新至关重要,根据鸡西市的遥感数据源应用ERDAS IMAGINE 对鸡西市遥感影像进行校正和误差分析,探讨卫星遥感影像的内部、外部误差产生原因。

关键词:卫星影像;遥感;误差;正射;DEM

1 高分辨率卫星遥感技术现状及应用前景

高分辨率的卫星影像通常指像素的空间分辨率在10 m以内的遥感影像。早期高分辨率传感器的研制与应用主要是在军事领域,以大比例尺遥感制图、对地物的分析和监测人类活动为目的,20 世纪90年代以后才逐渐进入商业和民用领域的范围,并迅速地发展起来。

我国自行研制和发射了包括太阳和地球同步轨道在内的六颗气象卫星。1999年10月我国第一颗以陆地资源和环境为主要观测目标的中巴地球资源卫星发射成功,结束了我国没有较高空间分辨率传输型资源卫星的历史。同时我国还建立了多个国家级遥感应用机构,这些遥感应用机构广泛地开展气象预报、国土普查、作物估产、森林调查、地质找矿、海洋预报、环境保护、灾害监测、城市规划和地图测绘等遥感业务。

高分辨率卫星遥感影像的出现使得在较小的空间尺度上观察地表的细节变化,进行大比例尺遥感制图以及监测人为活动对环境的影响成为可能,具有广阔的应用前景。高空间分辨率图像数据和地理信息系统紧密结合,它已经在城市生态环境评价、地形图更新、地籍调查、精准农业等方面被证实有巨大的应用潜力。

2 遥感影像的处理流程

遥感影像从接收到最后的应用一般要经过以下几个步骤(图1):

3 鸡西市影像数据源与遥感影像的变形原因

鸡西市影像数据源

鸡西市影像数据源为 SOPT-5 卫星数据,A1 级数据,共两景。

图1 遥感影像处理流程

轨道编号:305-258;307-258

成像时间:2005/11/22;2005/11/12

入射角度:;

SPOT 对地观测卫星系统是由法国空间研究中心发展的,参与的国家还有比利时和瑞典。SPOT-5 分辨率为,成像方式为 CCD 阵列推扫成像,具体参数见表1。

表1 SPOT-5 卫星参数

SPOT 影像产品共分为5 级:

1A 级:图像仅做辐射校正,无几何校正。

1B 级:在1A 级基础上,做部分几何校正,校正了全景变形和地球自转及曲率、轨道高度变化等带来的变形。

2A 级:加入了标准地图投影。

2B 级:地理校正,加入了大地控制点和平均高度改正。

正射级:完全地理校正,经数字高程模型处理,消除了因地形起伏而导致的投影误差。

遥感影像变形原因及误差来源分析

遥感影像的总体变形是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其他变形综合作用的结果。遥感数据接收后,首先由接收部门根据遥感平台、地球自身、传感器的各种参数进行校正处理,根据预处理的级别不同,提供影像的等级也不同。

遥感平台位置和运动状态变化的影响

无论是飞机还是卫星,运动过程中都会由于种种原因产生飞行姿态的变化从而引起影像变形。

(1)偏航 指遥感平台在前进过程中,相对于原前进航向偏转了一个小角度,从而引起扫描行方向的变化,导致图像的倾斜畸变,如图2 (a)。

(2)航速 卫星的椭圆轨道本身就导致了卫星飞行速度的不均匀,航速快时,扫描带超前;航速慢时,扫描带滞后。由此可导致图像在卫星前进方向上(图像上下方向)的位置错动,如图2 (b)。

(3)航高 当平台运动过程中受到力学因素影响,产生相对于原标准航高偏离,或者说卫星运行的轨道本身就是椭圆的。航高始终发生变化,而传感器的扫描视场角不变,导致图像扫描行对应的地面长度发生变化。航高越往高处偏离,图像对应的地面越宽,如图2 (c)。

(4)俯仰 遥感平台的俯仰变化能引起图像上下方向的变化,即星下点俯时后移,仰时前移,发生行间位置错动,如图2 (d)。

(5)翻滚 遥感平台姿势翻滚指以前进方向为轴旋转了一个角度,可导致星下点在扫描线方向偏移,使整个图像的行向翻滚角引起偏离的方向错动,如图2 (e)。

图2 遥感平台位置与运动状态改变对图像的影响

地形起伏的影响

当地形存在起伏时,会产生局部像点的位移,使原来本应是地面点的像点被同一位置上某高点的像点代替。

地球表面曲率的影响

地球是椭球体,因此地球的表面是曲面。曲面主要影响两个方面,一是像点位置的移动,二是像元对应于地面宽度的不等。当传感器扫描角度即入射角度较大时,影响更加突出,造成边缘景物在图像显示时被压缩。假定原地面真实景物是一条直线,成像时中心窄、边缘宽,单图像显示时像元大小相同,这时直线被显示成反 S 形弯曲,这种现象又叫全景畸变。

大气折射的影响

大气折射的影响即大气对辐射的传播产生折射。由于大气的密度分布从下向上越来越小,折射率不断变化,因此折射后的辐射传播不再是直线而是一条曲线,从而导致传感器接收的像点发生位移。

地球自转的影响

卫星行进过程中,传感器对地面扫描获得图像时,由于地球自转会产生影像偏离。因为多数卫星在轨道运行的降段接收图像,即卫星自北向南运动,这时地球自西向东自转,结果使卫星的星下点位置逐渐产生偏离。

通过以上对遥感图像的变形分析,大致可以看出误差基本可以分为三类:遥感器本身引起的内部误差,随遥感器的结构、特性和工作方式的不同而异,此类误差一般较小;外界因素引起的外部误差,如上对遥感影像变形原因的分析;处理过程中产生的处理误差,即人为误差。

4 鸡西市遥感影像的正射校正

鸡西市自然条件及数据资料

自然条件

鸡西市位于黑龙江省东南部,素有“北国春城”之美誉。西与牡丹江市的林口县、穆棱县接壤,北与双鸭山市的饶河县、宝清县和七台河市区、勃利县相连,东以乌苏里江、松阿察河,南以兴凯湖、白棱河及陆地边界与俄罗斯毗邻,是省内东部边境城市,国境线长。鸡西市行政辖区内有六区二县一市,辖区土地总面积为。鸡西市有丰富的矿产资源,旅游景点星罗棋布,冰雪、湖泊、湿地、森林古墓遗址等特色旅游资源丰富,地形较为复杂。

数据资料

鸡西市采用2 景 SPOT-5 数据和14 幅1∶5 万 DEM,全覆盖鸡西市六区。

原始 DEM 为1∶50000 数字高程模型、GRID 格式、等高距10 m、1980 西安坐标系、1985年国家高程基准、高斯-克吕格投影、6 度分带。

控制点采取 GPS 实测控制点,2 景影像共实测80个GPS点。

鸡西市影像纠正工作流程

控制点选取及 DEM 数据处理

每景影像选取40个控制点,由外业人员实地GPS 测算大地坐标,由于其他各种环境因素的限制,按照原刺点测量的36个,其余4个点由外业测绘人员根据实际情况选取相邻近明显地物点测量,并在底图上作标记,记录详细点之记。

GPS 型号为南方灵锐 S80;精度5 mm+1 ppm。

图3 影像纠正工作流程

原始 DEM 共14 幅,国家测绘局标准格式,为1∶50000 数字高程模型、GRID 格式、等高距10 m、1980 西安坐标系、1985年国家高程基准、高斯-克吕格投影、6 度带。

最终影像需要校正到1954 北京坐标系,3 度带,因此 DEM 也需校正到此坐标系。

采取先转换格式、再镶嵌为一个文件、最后进行1954 坐标系转1980 坐标系并投影到3度带。

经处理后 DEM 为1∶50000 数字高程模型、格式为 IMG 格式、等高距10 M、1954 北京坐标系、高斯-克吕格投影、3 度带。所有 DEM 数据镶嵌为一个IMG文件,覆盖整个监测区。

全色影像的纠正

作业软件采用 ERDAS ,由软件读取原始全色影像的 DIM 文件,将卫星参数加入到纠正模型中,再加入处理后的 DEM 数据,此时的全色影像数据已具有比较粗略的地理坐标,误差仍很大,根据影像上的特征地物点输入外业实测的 GPS 点位坐标,对GPS 点位对应的影像特征地物点进行微调,使其位置更接近于真实坐标,缩小控制点误差。对误差很大的点位进行原因分析,根据具体情况进行调整和删减,满足校正条件后对影像进行纠正处理。影像重采样分辨率为,重采样方法为三次卷积处理。影像控制点坐标分布及纠正误差如表2所示。

应用高分辨率影像进行校正中,对于数据源的选取很重要,不同卫星、不同时像、不同质量的卫星影像对采取的校正方法和最后的校正精度有较大的影响。对于山区来说,DEM数据至关重要。良好的卫星影像、精确的特征地物点坐标和适宜的DEM数据可以把卫星影像纠正中的外部误差因素降到最低。

表2 鸡西市纠正影像 307 -258 景控制点残差统计

参考文献

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CH/T 1008-2001.基础地理信息数字产品1∶10000、1∶50000数字高程模型[S].北京:中国标准出版社,2001

森林资源调查中SPOT5遥感图像处理方法探讨王照利、黄生、张敏中、马胜利(国家林业局西北林业规划设计院,遥感计算中心,西安710048)本文发表于<陕西林业科技>2005 摘要:目前,多光谱、高空间分辨率的SPOT5卫星遥感数据被广泛应用到森林资源调查中。本文结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的处理和信息提取。探讨性地提出了适应于森林资源调查的SPOT5遥感数据处理方法。关键词:SPOT5 遥感数据,森林资源调查、数据处理DISCUSSION ON SPOT5 IMAGE DATA PROCESSING FOR FOREST INVENTORYWang Zhaoli, Huangsheng,Zhangminzhong,Ma Shengli(Northwest Institute for Forest Inventory, Planning &Design, Xi’an China 710048)Abstract: Now days, high spatial resolution and multispectral SPOT5 image data are widely applied in forest inventory in China. Based on the characteristics of SPOT5 image and requirements of forest inventory, this paper discusses the processing procedures of ordering image data, ortho-rectification, image bands composition and image data fusion. The complete steps of image processing for forest inventory are words: SPOT5 image data,forest inventory, data processing前言卫星遥感影像具有空间宏观性、视角广、多分辨率(光谱和空间)、多时相、周期性、信息量丰富等特点,所以卫星遥感影像既可以提供森林资源的宏观空间分布信息又能提供局部的详细信息以及随时间、空间变化的信息等[1]。目前在林业领域卫星遥感数据被广泛的应用于不同尺度层次的森林资源调查、资源监测、病虫害、火灾监测等方面。2002年5月法国SPOT地球观测卫星系列之5号卫星(即SPOT5星)发射。SPOT5遥感数据的多光谱波段空间分辨率为10米(短波红外空间分辨率为20米),但全色波段空间分辨率达到米。SPOT5遥感数据的高空间分辨率和多光谱分辨率为森林资源调查提供了丰富的、可靠的、高精度的基础数据源。从性价比分析,在其他高分辨率遥感数据目前比较昂贵的状况下,SPOT5遥感数据比较适宜应用于大面积的森林资源调查,可大幅度的森林调查的减少外业工作量、提高工作效率。在我国SPOT5卫星数据已被大量地应用于森林资源调查工作中,尤其,是在森林资源“二类”调查中被作基本的森林资源信息源提取各类信息。针对于将多光谱分辨率和高空间分辨率的SPOT5遥感数据应用于森林资源调查的数据处理技术和方法鲜有报道。本文总结工作实践,结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的订购、正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的基本处理方法。1.SPOT5卫星遥感数据特点SPOT卫星系统采用线性阵列传感器和推扫式扫描技术,具有旋转式平面镜可以进行倾斜观察获得倾斜图像和立体像对。采用与太阳同步的近极地的椭圆形轨道,轨道高度约832Km,轨道倾角 ,每天绕地球14圈多,重复覆盖周期26天[2]。由于有倾斜观测功能,使重复覆盖周期减少到2-3天。SPOT5卫星载有2台高分辨率几何成像仪(HRG)、1台高分辨率立体成像装置(HRS)和1台宽视域植被探测仪(VGT)。高分辨率几何成像仪的波段选择是总结了多年的研究成果,认为HRG的波段设置(见表1)足以取得辨别作物和植被类型的最佳效果。本文主要探讨HRG高空间分辨率数据的处理。2.SPOT5数据的处理方法和过程SPOT5数据处理工作流程: 遥感数据的订购订购数据时,用户需向数据代理商提供购买区域的四个角的大地坐标或者数据的景号(PATH/ROW)。特别应该注意数据订购时间和用户拿到数据之间有时间差,间隔时间长短因用户的要求、天气、卫星重复覆盖周期而异。相对于其他卫星数据,比较有利的一面是SPOT5卫星装置有旋转式平面镜可以进行倾斜观察,用户可向代理商申请红色编程提前得到调查区域的遥感数据,但要支付编程费。对于遥感数据的时相、云量、入射角、阴影量、是否购买高空间分辨率的全色波段等用户根据自己具体的工作需要向代理商提出限制要求。根据我们对SPOT5遥感数据的使用,对于森林资源调查,北方9,10月份和11月初的遥感影像比较适宜。代理商向用户提供经过处理的不同级别的影像产品,在森林资源调查中建议购买SPOT1A级产品,用户可根据自己的工作需要进行处理,同时也可减少费用。 基础数据准备大比例尺地形图和高精度DEM是进行SPOT5遥感数据高精度正射校正必需的基础地理数据。建议购买1:10000地形图和1:25000数字高程模型(DEM)。将1:1万地形图扫描,扫描分辨率设置为300DPI。将扫描好的地形图进行几何精纠正,纠正精度控制在毫米内。从测绘部门购买的1:1万地形图为北京54坐标系3度分带高斯克吕格投影,而1:万DEM为北京54坐标系6度分带投影。在数据准备时,将校正好的1:1万地形图通过换带转换转成和DEM一致的6度分带投影。对于没有1:1万地形图的地区,建议使用差分GPS接收机采集地面控制点。几何正射校正正射校正过程应用了法国SPOT公司发行的GEOIMAGE软件。GEOIMAGE软件有针对SPOT5卫星数据开发的SPOT5物理模型。模型模块自动读取DEM信息。SPOT 物理模型可读取卫星在获取遥感数据的瞬间状态参数,这些参数存贮在数据的头文件中[3]。卫星状态参数包括:卫星成像瞬间的经纬度、高度、倾角等。卫星状态参数能够帮助提高几何校正的精度。以校正好的1:1万地形图为基准,在影像图上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点。在进行正射校正时,应先进行全色波段数据校正,然后以校正好的全色波段数据为基准进行多光谱数据校正。以全色波段数据为基准校正多光谱波段就比较容易校正,且能提高两者的匹配精度。地面控制点应分布均匀,影像的边缘部分布要有控制点分布,同时在不同的高程范围最好都有控制点。地面控制点的数量因地形地貌的复杂程度而定,根据我们的经验,一景60KmX60Km的SPOT5数据,一般地势平缓的地区20个左右控制点即可达到满意的结果,在高山区25个左右控制点就可使正射校正精度满足要求。重采样方法采用双线性内插法。 辐射校正用户购买的SPOT5的各级数据,数据提供商已经根据卫星的记录参数对遥感数据做了辐射校正,即消除了传感器自身引起的、大气辐射引起的辐射噪声。若果影像存在薄雾或地形高差较大引起的辐射误差情况,用户应进一步进行辐射校正处理。薄雾的简单消除原理是基于近红外波段不受大气辐射影响,清澈的水体或死阴影区的数值应为零。从各波段数据中减去近红外波段的水体或阴影的不为零值。地形起伏引起的辐射误差校正公式: f (x,y)=g(x,y)/cosa,g(x,y)为坡度为a的倾斜面上的地物影像;f (x,y)为校正后的影像。由于坡度因子参与校正所以需要DEM支持。 波段组合根据SPOT5数据波谱特征(表1),各波段分别记录反映了植被的不同特征方面:B4(SWIR)短波红外反映植物和土壤的含水量,利于植被水分状况和长势分析;B3(NIR)近红外波段对植被类别、密度、生长力、病虫害等的变化敏感;B2(RED)红光波段对植被的覆盖度、植被的生长状况敏感;B1(VIS)可见光波段对植物的叶绿素和叶绿素浓度敏感。经过比较分析和实际应用发现SPOT5的B3、B4、B2波段组合对植被类型的识别要优于B3、B2和B1的组合。但由于B4波段的空间分辨率为20米,使B342组合对植被空间几何细节表达没有B321组合清晰,例如林缘界线信息表达方面B321要优于B342。 影像数据融合对于购买有高空间分辨率全色波段数据的用户,进行数据融合是必不可少的。影像数据融合能够综合不同波段、不同空间分辨率数据(层)的特征,融合后的数据具有更丰富、更可靠的信息[4]。 根据影像数据融合的水平阶段,影像融合分为:像元级、特征级和决策级三个层次。为了最大限度的从SPOT5遥感数据中提取森林植被信息,应进行像元级的数据融合,将米的全色波段和10米多光谱数据进行融合。融合得到的新数据既具有全色波段数据的高空间分辨率特征又具有多光谱特征。像元级数据融合的方法多种多样,根据数据融合的目的,即最大限度的突显森林植被信息,应选取B4、B3、B2和PAN波段,根据我们的试验Brovey 融合算法方法比较理想:遥感影像地图将融合好的数据按Rfused、Gfused、Bfused组合,叠加上行政界线、公里格网、坐标、比例尺等辅助信息,按1:1万地形图分幅生成1:1万纸质图作为外业手图。3. 结果和讨论 几何精度利用SPOT5物理模型,采用1:1万地形图和万DEM ,经过正射校正处理,可使影像的几何精度控制在2个像元内(<10米),达到1:1万制图标准要求。为以遥感影像为基础信息源提取林分调查因子、区划林班界线生成大比例尺的林相图、森林分布图提供了几何精度保障。 波段选择对于没有全色波段的情况,SPOT5数据的B342组合有利于森林植被类型的识别。在应用遥感技术进行森林资源调查区划中,林分类型信息提取是最为重要的环节,所以B342波段组合是小班区划和外业手图的最佳组合。 融合效果融合数据技术使SPOT5遥感影像既具有全色波段的高空间分辨率又拥有多光谱数据的光谱分辨率,丰富了遥感影像的信息量。采用Brovey算法使SPOT5遥感影像从色彩、纹理等方面增强了影像的可判读性,提高了小班因子正判率和林分小班的区划精度。参考文献1.周成虎,杨晓梅,骆剑承等.《遥感影像地学理解与分析》,科学出版社,北京,2001,.赵英时.《遥感应用分析原理与方法》,科学出版社,北京,.北京视宝卫星图像有限公司.《专业制图工作室GEOIMAGE用户指南》,2004,.Christine Pohl. Geometric Aspects of Multisensor Image Fusion for Topographic Map Updating in The Humid Tropics, ITC Publication, 1996,世纪遥感与GIS的发展来源: 李德仁 时间: 2005-08-11-23:09 浏览次数: 7921世纪遥感与GIS的发展李德仁(武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞瑜路129号,430079)摘要:在20世纪,人类的一大进步是实现了太空对地观测,即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测,并将所得到的数据和信息存储在计算机网络上,为人类社会的可持续发展服务。在短短的30年中,遥感和GIS作为一个边缘交叉学科已发展成为一门科学、技术和经济实体。本文深入地论述了21世纪中遥感的6大发展趋势和GIS的5个发展特征。关键词:发展趋势;航空航天遥感;地理信息系统;对地观测中图法分类号:P208;随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展,人类实现了从空中和太空来观测和感知人类赖以生存的地球的理想,并能将所感知到的结果通过计算机网络在全球流通,为人类的生存、繁荣和可持续发展服务。在20世纪后半叶,遥感和地理信息系统作为一门新兴的科学和技术,迅速地成长起来。1 遥感技术的主要发展趋势 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多(多平台、多传感器、多角度)和三高(高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率)从空中和太空观测地球获取影像是20世纪的重大成果之一,短短几十年,遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星(35000km)、太阳同步卫星(600—1000km)、太空飞船(200—300km)、航天飞机(240—350km)、探空火箭(200—1000km),并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等;传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等,它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像,EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。卫星遥感的空间分辨率从Ikonos Ⅱ的1m,进一步提高到Quckbird(快鸟)的,高光谱分辨率已达到5—6nm,500—600个波段。在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星,具有220个波段,EOS AM-1(Terra)和EOS PM-1(Aqua)卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展,通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座,以及传感器的大角度倾斜,可以以1—3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点,以及用INSAR和D-INSAR,特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性,SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。例如,美国宇航局的长远计划是要发射一系列太阳同步和地球同步的长波SAR,美国国防部则要发射一系列短波SAR,实现干涉重访问间隔为8d、3d和1d,空间分辨率分别为20m、5m和2m。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。“十五”期间,我国将全方位地推进遥感数据获取的手段,形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制确定影像目标的实地位置(三维坐标),解决影像目标在哪儿(Where)是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上,利用DGPS和INS惯性导航系统的组合,可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置(POS),从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到dm级,在卫星遥感的条件下,其精度可达到m级。该技术的推广应用,将改变目前摄影测量和遥感的作业流程,从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成,可实现实时三维测量(LIDAR),自动生成数字表面模型(DSM),并可推算出数字高程模型(DEM)。美国NASA在1994年和1997年两次将航天激光测高仪(SLA)安装在航天飞机上,企图建立基于SLA的全球控制点数据库,激光点大小为100m,间隔为750m,每秒10个脉冲;随后又提出了地学激光测高系统(GLAS)计划,已于2002年12月19日将该卫星IICESat(cloud and land elevation satellite)发射上天。该卫星装有激光测距系统、GPS接收机和恒星跟踪姿态测定系统。GLAS发射近红外光(1064nm)和可见绿光(532nm)的短脉冲(4ns)。激光脉冲频率为40次/s,激光点大小实地为70m,间隔为170m,其高程精度要明显高于SRTM,可望达到m级。他们的下一步计划是要在2015年之前使星载LIDAR的激光测高精度达到dm和cm级。法国利用设在全球的54个站点向卫星发射信号,通过测定多普勒频移,以精确解求卫星的空间坐标,具有极高的精度。测定距地球1300km的Topex/Poseidon卫星的高度,精度达到±3cm。用来测定SPOT 4卫星的轨道,3个坐标方向达到±5cm精度,对于SPOT 5和Envisat,可望达到±1m精度。若忽略SPOT 5传感器的角元素,直接进行无地面控制的正射像片制作,精度可达到±15m,完全可以满足国家安全和西部开发的需求。 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化从影像数据中自动提取地物目标,解决它的属性和语义(What)是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上,影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术,基于统计和基于结构的目标识别与分类,处理的对象既包括高分辨率影像,也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大,数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。我国学者在这些方面取得了不少可喜的成果。 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化利用遥感影像自动进行变化监测(What change)关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大,周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现,实时自动化监测已成为研究的一个热点。自动变化监测研究包括利用新旧影像(DOM)的对比、新影像与旧数字地图(DLS)的对比来自动发现变化和更新数据库。目前的变化监测是先将新影像与旧影像(或数字地图)进行配准,然后再提取变化目标,这在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。笔者提出了把配准与变化监测同步的整体处理[1]。最理想的方法是将影像目标三维重建与变化监测一起进行,实现三维变化监测和自动更新。进一步的发展则是利用智能传感器,将数据处理在轨完成,发送回来的直接为信息,而不一定为影像数据。 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用“数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。1999年12月在北京成功地召开了第一届国际“数字地球”大会后,我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设,2001年国家测绘局完成了构建“数字中国”地理空间基础框架的总体战略研究。在已完成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上,2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中,摄影测量与遥感将用来建设DOM(数字正射影像)、DEM(数字高程模型)、DLG(数字线划图)和CP(控制点数据库)。如果要建立全国1m分辨率影像数据库,其数据量将达到60TB。如果整个“数字地球”均达到1m分辨率,其数据量之大可想而知。本世纪内可望建成这一分辨率的数字地球。“数字文化遗产”是目前联合国和许多国家关心的一个问题,涉及到近景成像、计算机视觉和虚拟现实技术。在近景成像和近景三位量测方面,有室内各种三维激光扫描与成像仪器,还可以直接由视频摄像机的系列图像获取目标场三维重建信息。它们所获取的数据经过计算机自动处理后,可以在虚拟现实技术支持下形成文化遗迹的三维仿真,而且可以按照时间序列,将历史文化在时间隧道中再现,对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。 全定量化遥感方法将走向实用从遥感科学的本质讲,通过对地球表层(包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4大圈层)的遥感,其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性,所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程,而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演,而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累,多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟,相信在21世纪,估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化,遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化,才可能真正实现自动化和实时化。2 GIS技术的主要发展趋势 空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象[2]GIS发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段,目前随着高分辨率卫星遥感数据的飞快增长和数字地球、数码城市的需求,形成了面向对象的数据模型和三库(图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库)一体化的数据结构。这样的数据库结构使GIS的发展更加趋向自然化、逼真化,更加贴近用户。以面向应用的GIS软件为前台,以大型关系数据库(Oracle 8i,9i等)为后台数据库管理,成为当前GIS技术的主流趋势。 空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多位和实时三维可视化在传统的GIS中,空间数据是以二维形式存储并挂接相应的属性数据。目前,空间数据表达的趋势是基于金字塔和LOD(level of detail)技术的多比例尺空间数据库,在不同尺度表示时可自动显示出相应比例尺或相应分辨率的数据,多比例尺数据集的跨度要比传统地图的比例尺大,在显示不同比例尺数据时,可采用LOD或地图综合技术。真三维GIS的空间数据要存储三维坐标。动态GIS在土地变更调查、土地覆盖变化监测中已有较好的应用,真四维的时空GIS将有望从理论研究转入实用阶段。基于三库一体化的时空3D可视化技术发展势头迅猛,已能再PC机上实现GIS环境下的三维建筑物室外室内漫游、信息查询、空间分析、剖面分析和阴影分析等,基于虚拟现实技术的真三维GIS将使人们在现实空间外,可以同时拥有一个Cyber空间。 空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识GIS是以应用导向的空间信息技术,空间分析与辅助决策支持是GIS的高水平应用,它需要基于知识的智能系统。知识的获取是专家系统中最困难的任务。随着各种类型数据库的建立,从数据库中挖掘知识成为当今计算机界一个非常引人注目的课题。从GIS空间数据库中发现的知识可以有效的支持遥感图像解译,以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问题。反过来,从属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一些列空间分析的功能[3]。尽管数据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段,但随着数据库的快速增大和对数据挖掘工具的深入研究,其应用前景是不可估量的。 通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库和互操作的研究及地学信息服务事业随着计算机通讯网络(包括有线和无线网)的大容量和高速化,GIS已成为在网络上的分布式异构系统。许多不同单位、不同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库,将可提供全社会各行各业的应用需要。因此,联邦数据库和互操作(federal databases & interoperability)问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。互操作意味着数据库中数据的直接共享,GIS规律功能模块的互操作与共享,以及多点之间的相同工作,这方面的研究已显示出明显的成效。未来的GIS用户将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件功能模块的使用费,而不必购买这个数据库和整套的GIS软硬件,这些成果产生的直接效果是GIS应用将走向地学信息服务。目前已兴起的LBS和MLS,即基于位置的服务和移动定位服务,突出地反映了这种变化趋势。它引起的革命性变化使GIS将走出研究院所和政府机关,成为全社会人人具备的信息服务工具。我国目前已有2亿个手机用户,若每人每月为MLS支付10元费用,全国一年的产值将达到240亿。可以预测在不久的将来,地学信息将能随时随地为任何人和任何事情进行4A服务(geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime)。 地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系笔者曾扼要地叙述了地球空间信息科学的7大理论问题[4]:(1)地球空间信息的基准,包括几何基准、物理基准和时间基准;(2)地球空间信息标准,包括空间数据采集、存储与交换标准、空间数据精度与质量标准、空间信息的分类与代码标准、空间信息的安全

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毕业论文的研究方法有哪些啊?那里罗列了一些大学论文的研究方法?下面我就给大家整理出来了毕业论文的研究方法有哪些啊?一起来了解看一看吧,阅读完之后希望能够对你有所帮助到呢!

大学毕业论文的论文的研究方法有哪些呢?

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法、调查方法是科学研究中常用的基本研究方法.它综合运用历史法、观察法等方u法以及谈话、问卷、个案研究、测验等科学方式,对教育现象进行有i计划的、周密的和系统的了解,并对调查搜集到的超多资科进行分析、综合,比较、归纳,从而为人们带给规律性的如识。

调查法中最常用的是问卷调查法,它是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法.即调查者就调查项目编制成表式,分发或邮寄给有关人员,请示填写答案,然后回收整理、统计和研究。

论文的研究方法之实验法

实验法是透过主支变革、挖制研究对象来发现与确认事物间的因栗联系的一种科研方法。其主要特点是:第一、主动变革性。观察与调查都是在不下预研究对象的前提下去认识研究对象,发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件,人为地改变对象的存在方式、变化过程,使它服从于科学认识的需要。第二,控制件。科学实验要求根据研究的需要。借助各种方法技术,减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰,在简化、纯化的状态下认识研究对象。第三,因果性。实验以发现确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。

论文的研究方法之观察法i观察法是指研究者根漏必须的研究日的、研究提继或观察表,用自我的感官和辅助工具去直接观察被研究对象,从而获得资料的一种方法。科学的观察具有日的性和计划性,系统件和可重复性。在科学实验和调查研究中,观察法具有如下几个方面的作用:①扩人人们的感件性认识。②启发人们的思维。③导致新的发现。

论文的研究方法之文献研究法

文献研究法是根据必须的研究日的或课题,透过调查文献来获得资料,从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。其作用有:①能了解有关问题的历史和现状,帮确定研究课题。②能构成关于研究对象的一般印象,有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。①有助于了解事物的全貌。

论文的研究方法之实证研究法

实证研究法是科学实践研究的一种特殊形式。其依据现有的.科学理论和实践的需要,提出设计,利用科学仪器和设备,在自然条件下,透过有日的有步骤地操纵,根据观察、记录、测定与此相伴随的现象的变化来确定条件与现象之间的因果关系的活动。主要日的在于说明各种自变量与某一个因变量的关系。

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论文的研究方法之定件分析法

定件分析法就是对研究对象进行质的方面的分析。具体地说是运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法,对获得的各种材料进行思维加工,从而能去粗取精,去伪存真,由此及彼、由表及里,到达认识事物本质、描示内在规律。

论文的研究方法之定量分析法

在科学研究中,透过定量分析法能够使人们对研究对象的认识进一步精确化,以使更加科学地揭示规律。把握本质,理清关系,预测事物的发展趋势。

论文的研究方法之跨学科研究法

运用多学科的理论,方法和成果从整体上对某一课题进行综合研究的方法,也称交义研究法。科学发展运动的规律证明,科学在高度分化中又高度综合,构成一个统一的整体。据有关专家统,此刻世界上有2000多种学科,而学科分化的趋势还在加剧,但同时各学科间的联系愈来愈紧密,在语言,方法和某些概念方面,有日益统一化的趋势。

论文的研究方法之个案研究法

个案研究法是认定研究对象中的某一特定对象,加以调查分析,弄清其特点及其构成过程的一种研究方法。个案研究有三种基本类型:(1)个人调查,即对组织中的某一个人进行调查研究;(2)团体调查。即对某个组织或团体进行调查研究:(3)问题调查,即对某个现象或问题进行调查研究。

论文的研究方法之功能分析法

功能分析法是社会科学用来分析社会现象的一种方法,是社会调查常用的分析方法之一。它透过说明社会现象怎样满足一个社会系统的需要(即具有怎样的功能)来解释社会现象。

论文的研究方法之数量研究法

数量研究法也称统计分析法和定量分析法,指透过对研究对象的规模、速度、范围、程度等数量关系的分析研究,认识和描示事物间的相互关系、交化规律和发展趋势,借以到达对事物的正确解释和预测的一种研究方法。

论文的研究方法之模拟法(模望方法)模拟法是先依照原型的主要特征,创设一个相似的模型,然后透过模型来间接研究原型的一种形容方法。根据模型和原型之间的相似关系,模拟法可分为物理模拟和数学模拟两种。

论文的研究方法之探索件研究法

探索性研究法是高层次的科学研究活动。它是用已知的信息,探索、创造新知识。

产生出新颖而独特的成果或产品。

以下就是7类方法:

论文流程图

1、归纳方法与演绎方法:可以把你要写的内容资料都查找一遍,然后进行归纳总结,这样比较清晰明了。门捷列夫使用归纳法,从元素周期律预言当时尚未发现的若干个元素的化学性质,使用的就是演绎法。

2、分析方法与综合方法:分析就是把客观对象的整体分为各个部分、方面、特征和因素而加以认识。你的论文论点够不够符合论题,都需要分析好再去写。分析的任务不仅仅是把整体分解为它的组成部分,而且更重要的是透过现象,抓住本质,通过偶然性把握必然性。

3、因果分析法:就是分析现象之间的因果关系,认识问题的产生原因和引起结果的辩证思维方法。使用这种方法一定要注意到真正的内因与结果,而不是似是而非的因果关系。

4、比较分析法:比较分析法又称类推或类比法。它是对事物或者问题进行区分,你的论点不够突出的话,那么找一个拿来对比的因素,就会很突出的。

5、定性分析法与定量分析法:就是通过确定事物的质的关系和数量关系以认识问题和分析问题的辩证思维方法。这个听起来比较难,多举几个例子就好了。

6、观察法:观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表,用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象,从而获得资料的一种方法。

7、文献研究法:文献研究法是根据一定的研究目的或课题,通过调查文献来获得资料,从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。

电影论文研究方法

调查法 调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。调查方法是科学研究中常用的基本研究方法,它综合运用历史法、观察法等方法以及谈话、问卷、个案研究、测验等科学方式,对教育现象进行有计划的、周密的和系统的了解,并对调查搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳,从而为人们提供规律性的知识。 调查法中最常用的是问卷调查法,它是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法,即调查者就调查项目编制成表式,分发或邮寄给有关人员,请示填写答案,然后回收整理、统计和研究。 观察法 观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表,用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象,从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。在科学实验和调查研究中,观察法具有如下几个方面的作用:①扩大人们的感性认识。②启发人们的思维。③导致新的发现。 实验法 实验法是通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。其主要特点是:第一、主动变革性。观察与调查都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象,发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件,人为地改变对象的存在方式、变化过程,使它服从于科学认识的需要。第二、控制性。科学实验要求根据研究的需要,借助各种方法技术,减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰,在简化、纯化的状态下认识研究对象。第三,因果性。实验以发现、确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。 文献研究法 文献研究法是根据一定的研究目的或课题,通过调查文献来获得资料,从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。其作用有:①能了解有关问题的历史和现状,帮助确定研究课题。②能形成关于研究对象的一般印象,有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。④有助于了解事物的全貌。 实证研究法 实证研究法是科学实践研究的一种特殊形式。其依据现有的科学理论和实践的需要,提出设计,利用科学仪器和设备,在自然条件下,通过有目的有步骤地操纵,根据观察、记录、测定与此相伴随的现象的变化来确定条件与现象之间的因果关系的活动。主要目的在于说明各种自变量与某一个因变量的关系。 定量分析法 在科学研究中,通过定量分析法可以使人们对研究对象的认识进一步精确化,以便更加科学地揭示规律,把握本质,理清关系,预测事物的发展趋势。 定性分析法 定性分析法就是对研究对象进行“质”的方面的分析。具体地说是运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法,对获得的各种材料进行思维加工,从而能去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里,达到认识事物本质、揭示内在规律。 跨学科研究法 运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行综合研究的方法,也称“交叉研究法”。科学发展运动的规律表明,科学在高度分化中又高度综合,形成一个统一的整体。据有关专家统计,现在世界上有2000多种学科,而学科分化的趋势还在加剧,但同时各学科间的联系愈来愈紧密,在语言、方法和某些概念方面,有日益统一化的趋势。 个案研究法 个案研究法是认定研究对象中的某一特定对象,加以调查分析,弄清其特点及其形成过程的一种研究方法。个案研究有三种基本类型:(1)个人调查,即对组织中的某一个人进行调查研究;(2)团体调查,即对某个组织或团体进行调查研究;(3)问题调查,即对某个现象或问题进行调查研究。 功能分析法 功能分析法是社会科学用来分析社会现象的一种方法,是社会调查常用的分析方法之一。它通过说明社会现象怎样满足一个社会系统的需要(即具有怎样的功能)来解释社会现象。 数量研究法 数量研究法也称“统计分析法”和“定量分析法”,指通过对研究对象的规模、速度、范围、程度等数量关系的分析研究,认识和揭示事物间的相互关系、变化规律和发展趋势,借以达到对事物的正确解释和预测的一种研究方法。 模拟法(模型方法) 模拟法是先依照原型的主要特征,创设一个相似的模型,然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法。根据模型和原型之间的相似关系,模拟法可分为物理模拟和数学模拟两种。 探索性研究法 探索性研究法是高层次的科学研究活动。它是用已知的信息,探索、创造新知识,产生出新颖而独特的成果或产品。 信息研究方法 信息研究方法是利用信息来研究系统功能的一种科学研究方法。美国数学、通讯工程师、生理学家维纳认为,客观世界有一种普遍的联系,即信息联系。当前,正处在“信息革命”的新时代,有大量的信息资源,可以开发利用。信息方法就是根据信息论、系统论、控制论的原理,通过对信息的收集、传递、加工和整理获得知识,并应用于实践,以实现新的目标。信息方法是一种新的科研方法,它以信息来研究系统功能,揭示事物的更深一层次的规律,帮助人们提高和掌握运用规律的能力。 经验总结法 经验总结法是通过对实践活动中的具体情况,进行归纳与分析,使之系统化、理论化,上升为经验的一种方法。总结推广先进经验是人类历史上长期运用的较为行之有效的领导方法之一。 描述性研究法 描述性研究法是一种简单的研究方法,它将已有的现象、规律和理论通过自己的理解和验证,给予叙述并解释出来。它是对各种理论的一般叙述,更多的是解释别人的论证,但在科学研究中是必不可少的。它能定向地提出问题,揭示弊端,描述现象,介绍经验,它有利于普及工作,它的实例很多,有带揭示性的多种情况的调查;有对实际问题的说明;也有对某些现状的看法等。 数学方法 数学方法就是在撇开研究对象的其他一切特性的情况下,用数学工具对研究对象进行一系列量的处理,从而作出正确的说明和判断,得到以数字形式表述的成果。科学研究的对象是质和量的统一体,它们的质和量是紧密联系,质变和量变是互相制约的。要达到真正的科学认识,不仅要研究质的规定性,还必须重视对它们的量进行考察和分析,以便更准确地认识研究对象的本质特性。数学方法主要有统计处理和模糊数学分析方法。 思维方法 思维方法是人们正确进行思维和准确表达思想的重要工具,在科学研究中最常用的科学思维方法包括归纳演绎、类比推理、抽象概括、思辩想象、分析综合等,它对于一切科学研究都具有普遍的指导意义。 系统科学方法 20世纪,系统论、控制论、信息论等横向科学的迅猛发展,为发展综合思维方式提供了有力的手段,使科学研究方法不断地完善。而以系统论方法、控制论方法和信息论方法为代表的系统科学方法,又为人类的科学认识提供了强有力的主观手段。它不仅突破了传统方法的局限性,而且深刻地改变了科学方法论的体系。这些新的方法,既可以作为经验方法,作为获得感性材料的方法来使用,也可以作为理论方法,作为分析感性材料上升到理性认识的方法来使用,而且作为后者的作用比前者更加明显。它们适用于科学认识的各个阶段,因此,我们称其为系统科学方法。

开题报告的格式(通用)由于开题报告是用文字体现的论文总构想,因而篇幅不必过大,但要把计划研究的课题、如何研究、理论适用等主要问题说清楚,应包含两个部分:总述、提纲。 1 总述开题报告的总述部分应首先提出选题,并简明扼要地说明该选题的目的、目前相关课题研究情况、理论适用、研究方法、必要的数据等等。2 提纲开题报告包含的论文提纲可以是粗线条的,是一个研究构想的基本框架。可采用整句式或整段式提纲形式。在开题阶段,提纲的目的是让人清楚论文的基本框架,没有必要像论文目录那样详细。3 参考文献开题报告中应包括相关参考文献的目录4 要求开题报告应有封面页,总页数应不少于4页。版面格式应符合以下规定。开 题 报 告 学 生: 一、 选题意义 1、 理论意义 2、 现实意义 二、 论文综述 1、 理论的渊源及演进过程 2、 国外有关研究的综述 3、 国内研究的综述 4、 本人对以上综述的评价 三、 论文提纲 前言、 一、1、2、3、�6�1�6�1�6�1 �6�1�6�1�6�1二、1、2、3、�6�1�6�1�6�1 �6�1�6�1�6�1三、1、2、3、结论 四、论文写作进度安排 毕业论文开题报告提纲一、开题报告封面:论文题目、系别、专业、年级、姓名、导师二、目的意义和国内外研究概况三、论文的理论依据、研究方法、研究内容四、研究条件和可能存在的问题五、预期的结果六、进度安排

如何写论文(1) l 论文的种类与规格 一、论文的种类 为了探讨和掌握论文的写作规律和特点,需要对论文进行分类。由于论文本身的内容和性质不同,研究领域、对象、方法、表现方式不同,因此,论文就有不同的分类方法。 按内容性质和研究方法的不同可以把论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。 按议论的性质不同可以把论文分为立论文和驳论文。立论性的论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。一篇论文侧重于以立论为主,就属于立论性论文。立论文要求论点鲜明,论据充分,论证严密,以理和事实服人。驳论性论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。如果论文侧重于以驳论为主,批驳某些错误的观点、见解、理论,就属于驳论性论文。驳论文除按立论文对论点、论据、论证的要求以外,还要求针锋相对,据理力争。 按研究问题的大小不同可以把论文分为宏观论文和微观论文。凡属国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文,称为宏观论文。它研究的面比较宽广,具有较大范围的影响。反之,研究局部性、具体问题的论文,是微观论文。它对具体工作有指导意义,影响的面窄一些。 另外还有一种综合型的分类方法,即把论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类: 1.专题型论文。这是分析前人研究成果的基础上,以直接论述的形式发表见解,从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。 专题应用型论文是一种运用所学的理论基础和专业技能知识,独立地探讨或解决本学科某一问题的论文,其基本标准应该是:通过论文,可以大致反映作者能否运用所学得的基础知识来分析和解决本学科内某一基本问题的学术水平和能力。当然,它的选题一般也不宜过大,内容不太复杂,要求有一定的创见性,能够较好地分析和解决学科领域中不太复杂的问题。 2.论辩型论文。这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解,凭借充分的论据,着重揭露其不足或错误之处,通过论辩形式来发表见解的一种论文。 3.综述型论文。这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上,加以介绍或评论,从而发表自己见解的一种论文。 4.综合型论文。这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。 二、论文的规格 论文的规格,也就是论文的标准。这里讲论文的规格或标准,主要是就论文的质量方面而言的。一般说来,一篇论文需要有三千字以上。 明确论文的规格或标准,这对写好论文有着具体的指导作用。写论文,要在题目需要限度内选择运用一些专业基础知识,必须运用得准确。在论文写作过程中,要多动脑筋,认真思索,紧紧围绕论题,运用专业知识,使论文做到持之有故,言之成理,以体现出综合运用所学知识分析和解决问题的能力。 l 论文的标题、目录和内容提要 一、标题 标题是文章的眉目。各类文章的标题,样式繁多,但无论是何种形式,总要以全部或不同的侧面体现作者的写作意图、文章的主旨。论文的标题一般分为总标题、副标题、分标题几种。 (一)总标题 总标题是文章总体内容的体现。常见的写法有: ①揭示课题的实质。这种形式的标题,高度概括全文内容,往往就是文章的中心论点。它具有高度的明确性,便于读者把握全文内容的核心。诸如此类的标题很多,也很普遍。 ②提问式。这类标题用设问句的方式,隐去要回答的内容,实际上作者的观点是十分明确的,只不过语意婉转,需要读者加以思考罢了。这种形式的标题因其观点含蓄,容易激起读者的注意。 ②交代内容范围。这种形式的标题,从其本身的角度看,看不出作者所指的观点,只是对文章内容的范围做出限定。拟定这种标题,一方面是文章的主要论点难以用一句简短的话加以归纳;另一方面,交代文章内容的范围,可引起同仁读者的注意,以求引起共鸣。这种形式的标题也较普遍。 ④用判断句式。这种形式的标题给予全文内容的限定,可伸可缩,具有很大的灵活性。文章研究对象是具体的,面较小,但引申的思想又须有很强的概括性,面较宽。这种从小处着眼,大处着手的标题,有利于科学思维和科学研究的拓展。 ⑤用形象化的语句。如《科技史上的曙光》等。 标题的样式还有多种,作者可以在实践中大胆创新。 (二)副标题和分标题 为了点明论文的研究对象、研究内容、研究目的,对总标题加以补充、解说,有的论文还可以加副标题。特别是一些商榷性的论文,一般都有一个副标题,如在总标题下方,添上“与××商榷”之类的副标题。 另外,为了强调论文所研究的某个侧重面,也可以加副标题。 设置分标题的主要目的是为了清晰地显示文章的层次。有的用文字,一般都把本层次的中心内容昭然其上;也有的用数码,仅标明“一、二、三”等的顺序,起承上启下的作用。需要注意的是:无论采用哪种形式,都要紧扣所属层次的内容,以及上文与下文的联系紧密性。 对于标题的要求,概括起来有三点:一要明确。要能够揭示论题范围或论点,使人看了标题便知晓文章的大体轮廓、所论述的主要内容以及作者的写作意图,而不能似是而非,藏头露尾,与读者捉迷藏。二要简炼。.论文的标题不宜过长,过长了容易使人产生烦琐和累赘的感觉,得不到鲜明的印象,从而影响对文章的总体评价。标题也不能过于抽象、空洞,标题中不能采用非常用的或生造的词汇,以免使读者一见标题就如堕烟海,百思不得其解,待看完全文后才知标题的哗众取宠之意。三要新颖。标题和文章的内容、形式一样,应有自己的独特之处。做到既不标新立异,又不落臼巢,使之引人入胜,赏心悦目,从而激起读者的阅读兴趣。 二、目录 一般说来,篇幅较长的论文,都没有分标题。设置分标题的论文,因其内容的层次较多,整个理论体系较庞大、复杂,故通常设目录。 设置目录的目的主要是: 1.使读者能够在阅读该论文之前对全文的内容、结构有一个大致的了解,以便读者决定是读还是不读,是精读还是略读等。 2.为读者选读论文中的某个分论点时提供方便。长篇论文,除中心论点外,还有许多分论点。当读者需要进一步了解某个分论点时,就可以依靠目录而节省时间。 目录一般放置在论文正文的前面,因而是论文的导读图。要使目录真正起到导读图的作用,必须注意: 1.准确。目录必须与全文的纲目相一致。也就是说,本文的标题、分标题与目录存在着一一对应的关系。 2.清楚无误。目录应逐一标注该行目录在正文中的页码。标注页码必须清楚无误。 3.完整。目录既然是论文的导读图,因而必然要求具有完整性。也就是要求文章的各项内容,都应在目录中反映出来,不得遗漏。 目录有两种基本类型: 1.用文字表示的目录。 2.用数码表示的目录。这种目录较少见。但长篇大论,便于读者阅读,也有采用这种方式的。 三、内容提要 内容提要是全文内容的缩影。在这里,作者以极经济的笔墨,勾画出全文的整体面目;提出主要论点、揭示论文的研究成果、简要叙述全文的框架结构。 内容提要是正文的附属部分,一般放置在论文的篇首。 写作内容提要的目的在于: 1.为了使指导老师在未审阅论文全文时,先对文章的主要内容有个大体上的了解,知道研究所取得的主要成果,研究的主要逻辑顺序。 2.为了使其他读者通过阅读内容提要,就能大略了解作者所研究的问题,如果产生共鸣,则再进一步阅读全文。在这里,内容提要成了把论文推荐给众多读者的“广告”。 因此,内容提要应把论文的主要观点提示出来,便于读者一看就能了解论文内容的要点。论文提要要求写得简明而又全面,不要啰哩啰罗嗦抓不住要点或者只是干巴巴的几条筋,缺乏说明观点的材料。 内容提要可分为报道性提要和指示性提要。 报道性提要,主要介绍研究的主要方法与成果以及成果分析等,对文章内容的提示较全面。 指示性提要,只简要地叙述研究的成果(数据、看法、意见、结论等),对研究手段、方法、过程等均不涉及。论文一般使用指示性提要。 内容提要的写作要求可以概括为“全、精、简、实、活”。具体说来: 1.内容提要要求具有完整性。即不能把论文中所阐述的主要内容(或观点)遗漏。提要应写成一篇完整的短文,可以独立使用。 2.重点要突出。内容提要须突出论文的研究成果(或中心论点)和结论性意义的内容,其他各项可写得简明扼要。 3.文字要简炼。内容提要的写作必须字斟句酌,用精练、概括的语言表述,每项内容不宜展开论证说明。 4.陈述要客观。内容提要一般只写课题研究的客观情况,对工作过程、工作方法以及研究成果等,不宜作主观评价,也不宜与别人的研究作对比说明。一项研究成果的价值,自有公论,大可不必自我宣扬。因而,实事求是也是写作内容提要的基本原则。 5.语言要生动。提要既要写得简明扼要,又要生动活泼,引人入胜,在词语润色、表达方法和章法结构上要尽可能体现文彩,以求唤起读者阅读正文的欲望。 四、正文 正文包括绪论、本论、结论三部分。这是论文最重要的组成部分,其它章节有专门详细论述,这里不再重复。 五、参考文献 参考文献又叫参考书目,它是指作者在撰写论文过程中所查阅参考过的著作和报刊杂志,它应列在论文的末尾。列出参考文献有三个好处:一是当作者本人发现引文有差错时,便于查找校正。二是可以使论文答辩委员会的教师了解学生阅读资料的广度,作为审查论文的一种参考依据。三是便于研究同类问题的读者查阅相关的观点和材料。 当然,论文所列的参考文献必须是主要的,与本论文密切相关的,对自己写成论文起过重要参考作用的专著、论文及其它资料。不要轻重不分,开列过多。 列出的参考文献一般要写清书名或篇名、作者、出版者和出版年份。

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图像融合的方法研究论文

【关键词】 图像配准; 多源传感器; 位置约束; 特征提取; 多种特征组合 【摘要】 随着遥感技术迅速发展和新型传感器的不断涌现,人们获取遥感图像数据的能力不断提高。在利用这些多源遥感图像进行数据融合、目标变化检测、目标识别等多源协同处理工作之前,必须进行多源图像配准工作,配准精度的高低直接影响到后续应用效果的好坏。为此,本文主要研究了多源遥感图像间的配准技术,作为协同系统中的关键技术,要求配准方法在运算能力和配准精度方面都能够达到较好的效果。首先,本文对现有的多源图像配准技术进行原理上的分析与介绍。通过对多种配准方法的分类与比较,指出了遥感图像配准的通用技术环节与技术要点。并在研究过程中分析关键技术环节的难点与所面临问题。其次,本文针对传统多源配准方法在进行控制点对应时运算量大,误配情况多的现状,提出了一种基于位置约束的多源遥感影像配准技术。该方法首先利用人工粗略选取少量控制点对,得到粗略位置映射关系,之后利用位置信息以及分辨率信息建立局部窗函数进行搜索匹配,对两幅图像中提取的Harris角点进行筛选,最终得到的控制点对作为求取配准参数的控制点输入,并利用此方法进行了多组图像的实验来证明方法的通用性。然后,本文针对传统配准方法需要人工参与,并且仅使用单一特征进行匹配效...更多果差的缺点,提出了一种基于多特征组合的多源遥感图像自动配准技术。这种方法利用了由粗至精的配准思想,结合使用点、线、面特征分别进行粗配准及精细配准两个过程。重点解决了其中少量初始控制点对的匹配和更多控制点对的获取。完成了存在闭合区域的多源遥感图像间的自动配准过程,并实验验证了方法的配准精度。最后,为了对配准后的遥感图像进行直观的视觉评价,本文介绍了配准后图像间的镶嵌以及融合等简单应用。通过实验,可以很直观的看出配准的效果,完成配准的定性评价。

图像融合是多传感器信息融合领域的一个重要分支[1],它是指将来自同一目标的不同传感器的信息通过一定的算法融合到一幅图上,从而获得比在单幅图上更完整、更精确的信息。图像融合在军事(如军事侦察、识别伪装)和非军事(如医疗诊断、遥感、计算机技术等)领域得到广泛的应用。就遥感图像融合而言,目前大致分4种类型:多种分辨率的融合处理、多时相的融合处理、多种传感器类型的融合处理、多波段大容量的融合处理。本文研究的对象属于最后一种,即不同光谱获得的图像。这里使用基于小波变换的塔式结构的优点是小波变换具有紧凑性、正交性、很好的方向性,这使得小波变换可以很好地提取不同尺度上的显著特征,相对于高斯—拉普拉斯金字塔技术而言,不仅可以产生更好的融合结果,而且进行反向变换时稳定性更好;另外小波变换的塔式结构还使得不管原图像的长度是否2的幂次方,最终变换后的图像与原图像尺寸相同,这使得开发实用的并行算法系统成为可能。本文正是基于这点,在对图像小波多分辨分解叙述的基础上,构造了一种图像融合算法,最后对算法进行了仿真,并对结果进行了分析。1图像的小波变换定义1多分辨分解设fj+1∈V2j+1,由V2j+1=V2j W2j可得,存在fj∈V2j,gj∈W2j,有fj+1=fj+gj对于图像f(x,y)而言,由文献[2]可得图像的Mallat二进小波的塔式分解为fj+1(x,y) =∑k,mCj,k,mj,k,m+∑ε=1,2,3∑k,mDεj,k,mΨεj,k,m(1)式中:Cj,k,m=∑l,nhl-2khn-2mCj+1,l,n;D1j,k,m=∑l,nhl-2kgn-2mCj+1,l,nD2j,k,m=∑l,ngl-2khn-2mCj+1,l,n;D3j,k,m=∑l,ngl-2kgn-2mCj+1,l,n在图像小波分解的表达式中Cj,k,m, D1j,k,m, D2j,k,m, D3j,k,m,分别对应图像的低频子带及水平、垂直与对角线3个方向的高频子带, Cj,k,m为图像在aj分辨率下的离散逼近,D1j,k,m, D2j,k,m, D3j,k,m为2j分辨率下的离散细节。{hk}k∈z可看作低通滤波器系数, {gk}k∈z可看作高通滤波器系数,为尺度函数,Ψ为正交小波函数。{j,k,m|k,m,∈z}构成Vj2的规范正交基,{Ψεj,k,m|j,k,m∈z}构成W2j的规范正交基。另外,通过小波分解,除了低频子带都是一些正的变换值外,其它的3个高频子带都包含了一些在零附近的变换值,在这些子带中,较大的变换值对应着亮度急剧变化的点,也就是图像中的显著特征,如边缘、亮线及区域轮廓。既然小波变换具有很好的空域及频域局部性,融合的效果就是:对来自同一目标的两个不同传感器所获解的图象A和B,融合前在图像A中若比图像B中显著,融合后图像A中的目标就被保留,图像B中的目标就被忽略;对不同的场景,比如图像A中的目标的外部轮廓比较明显,图像B中目标的内部轮廓比较明显,这种情况,图像A、B中目标的小波变换系数将在不同的分辨率水平上占统治地位,从而在最终的融合图像中,图像A中的外部结构与图像B中的内部结构都被保留。因此通过融合可以实现在单幅图像上的片面的、不完整、不精确的信息得到更一致更精确的体现。最后对组合后的变换系数进行反向小波变换,就可得到融合后的图像。2基于区域的图像增强算法在图像的融合算法中,图像不同,图像的数据表征不同,融合算法也各不相同,目前采用的融合方法主要有[3]:基于像素的代数组合法、统计/数值法以及与颜色有关的技术。但是我们知道图像中的有用特征通常大于1个像素,因此基于像素的选择方法可能不是最适合的,近几年又提出了基于区域的选择方法,比较有代表性的是文献[4]中提出的基于区域的均值选择法,该方法用一M×N的窗口对图像块进行求方差运算,计算结果作为与窗口中心像素对应的一种度量方法,中心像素的选择方法为:如果两幅图像方差在对应位置上的度量值相近,取2者的均值作为输出的新值,否则取较大的值作为输出。文献[5]中提出利用不同的特征选择算子,有方向的计算对应细节图像的局域能量,由局部能量构造匹配度及加权因子,从而对图像进行加权运算。这里以均值、方差、相关等统计参量构造一种新的区域融合算法。以下计算以两幅图像为例,对3幅以上的图像融合算法与此类似,具体步骤如下:首先,利用M×N (一般选M,N为奇数,常用的窗口为3×5或5×5)窗口计算小波分解各子带系数的均值和方差,子带中以(x,y)位置为中心的区域均值与方差分别为mi(x,y) =1M×N∑Mm=1∑Mn=1fi(x+ m -M+12,y+ n -N+12) (2)σ2i(x,y) =1M×N∑Mm=1∑Mn=1(fi(x+ m -M+12,y+ n -N+12)- mi(x,y))2(3)图像1以(x,y)位置为中心与图像2对应区域的协方差为β2(x,y)=1M×N∑Mm=1∑Mn=1(fi(x+m-M+12,y+n-N+12)-m1(x,y))×(f2(x+m-M+12,y+n-N+12)-m2(x,y))(4)构造匹配度ρ及加权系数W:ρ=β2σ1σ2;Wmax=1-12ρ;Wmin=1-Wmax然后,利用下式对两幅图像中的对应子带像素进行融合计算f(x,y)=Wmax·MAX(f1(x,y),f2(x,y))+Wmin·MIN(f1(x,y),f2(x,y)) (5)这里f1(x,y),f2(x,y)是上述对应窗口中心位置的两幅图像的像素灰度值。这样就完成了2j分辨率下的数据融合,最后对融合后的子带系数进行反变换就可得到融合后的图像。需要的话给我你的邮箱,发到你邮箱!

医学影像研究论文

随着经济的发展和科技的进步,医疗行业也取得了长足的发展,医学影像技术在医疗行业的应用也更加广泛,医学影像技术专业人才需求不断增大。下面是我为大家整理的医学影像论文,供大家参考。

创建高职医学影像技术专业人才培养新模式

医学影像论文摘要

摘要:近几年高职 教育 面临大好发展机遇,高职医学影像技术专业应抓住这个大好发展机遇,以专业建设为先导,明确高职教育特色;以职业能力为本位,强化实践教学改革;以学生就业为目的,创建高职医学影像技术专业人才培养新模式。

医学影像论文内容

关键词:高职;医学影像技术专业;人才培养模式;创新

随着科学技术的进步,医学影像检查设备在不断更新换代,诊疗手段日益先进,医院将面临严峻的挑战,这同时也对医学院校提出更高更新的要求。对于高职医学影像技术专业来说,必须进行相应的改革,才能适应社会、医疗单位对医学影像技术专业人才的需求。

我院2001年由鹤壁中专、鹤壁师范学校、鹤壁电大和鹤壁教育学院四所学校合并为鹤壁职业技术学院。其中医学影像技术专业是2002年在原鹤壁卫生学校(1995年合并入鹤壁中专)医学影像诊断专业的基础上开设的新专业,现该专业有在校学生350人。

根据大量的市场调研得知,社会对医学影像技术方面应用型人才的需求较大,因此我们设置了医学影像技术专业,确定了特定的培养目标和基本规格以适应相应的职业岗位,并进行了大胆的改革。

明确高职教育特色,促进可持续发展

当前,高职教育成为社会关注的 热点 ,面临大好的发展机遇。同时,经济、科技和社会发展也对高职教育人才培养工作提出了许多新的、更高的要求。因此,高职医学影像技术专业要抓住机遇、与时俱进,以改革教育思想和教育观念为先导,在教学与改革的过程中,逐步建立适应医学发展需求、能顺利实现医学影像技术专业人才培养目标的高职教育思想和观念。为此,我院组织有关人员深入实习医院和用人单位,广泛开展调研和 毕业 生追踪调查,邀请医学影像专家组成教育教学改革指导委员会,对高职医学影像技术专业人才培养目标进行讨论。

经过充分的论证,我们认识到高职教育是高等教育的重要组成部分,属于高等教育的范畴。高职人才必须具备与高等教育相适应的基本理论知识和技能,掌握相应的新知识、新技术和新工艺,以较强的实践动手能力和分析、解决实际问题的能力,区别于普通高等教育,以较宽的知识面和较深厚的理论知识,区别于中等职业教育。也就是说既不能“吃”本科教育的“压缩饼干”,也不能“蒸”中专教育的“发面馒头”,而应该按照高职教育人才规格和基本特征,把培养目标定位在基础理论适度、技术应用能力强、知识面较宽、素质较高的技术应用型专门人才上,要全面推进素质教育,树立科学的人才观、质量观和教育观。

明确培养目标,创建人才培养新模式

根据高职医学影像技术专业人才的需求形势,我院分析了高职医学影像技术专业教育特点,认识到高职医学影像技术专业要以培养高等技术性医学影像人才为根本任务,以适应社会和医院需求为目标,以培养技术应用能力为主线,创建高职医学影像技术专业人才培养的新模式。将培养目标定位在德、智、体、美全面发展,具有现代医学影像理念,具有良好的职业素质和技术操作能力,能适应现代医学影像设备技术操作需要的高级技术应用型人才上。经过探索,我们将人才培养模式概括为“人文为先,知识宽实,技能熟练,就业多向”。“人文为先”,是指面向就业岗位对医学影像技术专业人才的要求,增设人文课程,加强人文素质教育,充分体现以人为本的医学理念,适应新的“生物—心理—社会”医学模式。“知识宽实”,就是给学生搭建较宽的专业基础知识平台,在专业课开设时,我们就考虑以就业为导向,开设与就业有关的基础课和专业课,充分体现对准岗位开设课程。强化“技能训练”,充分体现高职教育的特点,增强学生的实践动手能力,并改变课程结构。从第一学期开始就在全部教学过程中加大实践训练课比例,采取有效的保障 措施 ,实现课堂训练、业余训练、实习前集中训练、实习中技能操作应用训练相统一,全面提高实践技能操作。“就业多向”即在通用医学影像技术专业知识技能训练的基础上,按照就业岗位需求,寻求“大专业、小专门化”的课程组合模式,除通用放射专业外,还设置CT专业方向、MRI专业方向、超声专业方向、介入专业方向、放疗专业方向,以拓宽就业 渠道 ,提高就业率,实现以就业为导向的培养目的。

加强专业建设,深化教育教学改革

对于高职院校,培养人才是根本任务,教学工作是中心工作,教学改革是各项改革的核心,提高素质是永恒的主题。近几年来,我们围绕这个思路,结合医学影像技术专业的实际情况,以专业建设为本位,以实际、实用、实践、实效为原则,重点进行了以下三项改革:

改革教学内容,重建理论教学体系按照培养目标和毕业生知识、能力和素质的要求,以突出医学影像技术操作能力,注重临床教学,加强技能实践,适应基层需要为原则,设置了医学影像技术专业的三大模块课程体系,即基本素质模块课程、专业素质模块课程、岗位素质模块课程。根据专业能力要素的具体要求及教学内容的逻辑关系,通过适当的精简、融合、重组、增设等途径,打破原有课程设计界限,优化课程和教学内容体系。如精简了医用物理学、医用化学、医学病原学等非主干课程的内容和教学时数;将原来的X线机结构与维修和X线摄影技术学在增加相关新内容后,分别重组为医学影像设备学、医学影像检查技术学;增设了医学影像新技术课程,如断层解剖学、介入放射学等;增开选修课,如放射治疗学、核医学、医学文献检索等。

改革实验实训环节,完善实践教学体系实践教学是培养学生实际工作能力和创新能力的重要环节。加强实践教学,就必须改革过去实践教学大纲包含于理论教学大纲之中的粗化设置,建立一个目标明确、自成体系、相对独立的实践教学体系。这个体系与理论教学体系相互联系,相辅相成。经过三年来的研究、探索与实践,我院高职医学影像技术专业已基本形成了一个完整、相对独立的“一个强化、四种训练、三个衔接”的实践教学体系。“一个强化”是指强化学生专业技能操作训练。“四种训练”是指基本技能操作训练、校内实训基地仿真演练、医院课间见习带练、毕业临床实习综合应用能力实练。“三个衔接”是指技能训练在校期间与考取技能证书相衔接、毕业后与考取职业资格证书相衔接、就业时与临床相衔接。

改革 教学 方法 和教学手段,激发学生学习积极性在教学方法上,一是在课堂教学中注重启发式和讨论式教学,采取灵活多样的教学方式,以培养学生主动学习和学会学习。二是对于部分实践性较强的教学内容,诸如医学影像设备学、医学影像检查技术学、人体断面解剖学、医学影像诊断学、超声诊断学等专业课的教学,采取边讲、边练、边做、边学的方式,做到理论与实践教学一体化,以收到良好的效果。在教学手段上,充分利用挂图、投影、幻灯、录像,教学片、多媒体等教学设备进行教学,增加直观效果和学生感性知识,极大地激发了学生的学习兴趣。在专业课实践教学中,有时候将病人带到实验室,让学生进行X线透视、摄片、消化道造影及B超检查等,既可进行实际操作,又可培养学生与病人之间的人际沟通能力,使学生适应医院工作的能力得到加强。

医学影像论文文献

[1]朱梅初,唐陶富.与时俱进创建高职影像专业人才培育模式[J].中国高等医学教育,2005,(1)

数字化技术在医学影像学教学中的应用

医学影像论文内容

【关键词】 数字化技术;PACS系统;医学影像学;教学

医学影像学是一门重要的诊断学科,随着计算机技术数字化的发展而不断更新,并向网络化、智能化方面发展,对数字成像技术的了解和应用十分重要。医学影像技术的数字化使得各种影像设备需数字化技术,用数字化技术代替模拟技术,使影像设备的可靠性得到大大的提高。我科采用图像存储与传输系统(picture archiving and communicationssystem,PACS)以数字技术为手段,充分发挥影像技术数字化优势,开展多媒体辅助教学,对教学方法进行相关的改进,顺应影像设备数字化技术发展趋势,收到良好效果[1?2]。现 报告 如下。

1医学影像学的传统教学模式

医学影像学传统的教学模式采用理论讲授与小组阅片相结合的方式。目前多数影像教学教学手段却仍然停留在胶片、投影、幻灯的方法,不能逼真地反映出图像的特点及特征,学生也很难理解和记忆;同时,教学胶片经多次重复使用,损坏现象时有发生。而幻灯片教学则不够清晰和灵活,达不到最佳学习效果,其制作相对复杂,经过转拍影像图片后,其清晰度也很差。传统的教学模式结果是学生理论考试成绩很好,但阅片能力却不够理想,在进入临床实习后许多学生仍不能独立阅读X光片,导致理论与实践脱节现象。

2数字化技术在医学影像学教学中的优势

医学影像学在诊断疾病中起着至关重要的作用。传统的影像设备都采用模拟技术,其信息不便用计算机处理,从应用角度看,与传统的模拟图像相比,数字图像具有密度分辨率高、可进行后处理、可存储、调阅、传输或拷贝。数字图像可存储于磁盘、磁带、光盘及各种记忆卡中,并可随时进行调阅、传输,为PACS的建立和无胶片化的实现奠定了基础。PACS系统是应用于医院的数字医疗设备如CT、MR、US、DSA、CR等所产生的数字化医学图像信息的采集、存储、诊断、管理、信息处理的应用系统,为被检查的病人建立了影像学资料,克服了影像资料存储无法保存完全的困难。通过PACS系统,凭患者的某一个信息就能查找到病情的相关资料,在任何一个终端上提取后还可打印、复制,操作简单而有效[1?2]。

3PACS系统教学符合临床教学理念

影像学的临床教学以临床见习为主,教师讲授、实际操作为辅。PACS系统不能完全弥补动手少的不足,但丰富的图像与病例资料却为教师的讲授提供了广阔的空间,讲授的内容更丰富多彩,资料丰富,也引导学生以临床 思维方式 为主。对学生而言,除了见习与听课,还能通过PACS系统及时地复习相关临床资料、进行随访,按教师的引导模拟临床诊断工作,并能对感兴趣的病例进行归纳 总结 ,丰富了学习手段,锻炼了临床思维能力,关键是激发了学习兴趣,变被动学习为主动学习。这样也更利于教学重心从以教师为中心向以学生为中心转移,最终达到提高学生临床能力的目的。在学生独立的科学的思维习惯的培养中,我们要让学生改变传统的平面图像观念,使其观察图像的思维逐步走向多维立体观念[2?3]。教师在实习课上要注意引导学生分析这些征象,允许学生自由发挥,培养学生的创新性思维,提高学生的思维归纳能力。

医学影像学既是医学的桥梁学科,为临床诊断服务,又是临床学科,实施临床诊断和治疗。掌握了医学影像学理论知识,才能更好地为临床服务。考试方法采用选择题、填空题、问答题等习题与解析是理论的考核办法,结合临床的图像观察、分析、阅读和诊断,能够让学生“看图识病”是教学的最终目的和要求[2?3]。利用PACS系统和图像信息库资料,根据教学目的要求,制作不同层次的教学图像案例,网络发布进行考核,培养学生的临床技能、实践技能和创新能力。

医学影像学是一门实用性很强的学科,充分利用PACS系统及数字化技术在医学影像学教学中的优势和作用,教学质量不断提高,学生的在临床分析问题和解决问题的能力明显增强,使学生很快适应医学影像学诊断、技术、设备三方面的基础理论知识,满足医学影像学临床教学特点的需要。

医学影像论文文献

[1] 冯祥太.发挥数字化优势开展多媒体教学[J].医学教育探索,2006,5(11):1079-1081.

[2] 胡俊,丁仕义,黎海涛.PACS在影像学教学工作中的应用[J].局解手术学杂志,2007,16(1):56.

[3] 华兴,李锐.PACS系统在超声影像学临床教学中的应用[J].局解手术学杂志,2006,15(4):256.

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医学影像研究生论文

在医学影像的研究生需要写一篇论文,那么论文的内容应该怎么写呢?下面是我分享给大家的医学影像研究生论文,欢迎阅读。

[摘要] 影像学科是医院中最重要的临床科室之一。医学影像学研究生是影像学发展的中坚力量。为了培养高层次的影像专业人才,研究生导师必须不断完善和改革教学理念及模式。在本文中,笔者从培养“三结合”与“大影像学”人才的临床思路、灵活应用PBL、TBL及CBL的教学模式及加强导师队伍的建设等方面对医学影像学研究生的临床教学工作提出一些思考性的建议。

[关键词] 研究生;影像医学;教学

近年来,随着影像学技术的飞速发展及影像学设备的不断改进,影像学检查在临床上的应用领域不断扩大,其诊断水平也不断提高。目前,影像学科室已成为医院中最重要的临床科室之一。在这种趋势下,如何更高效地培养高层次的影像专业人才成为临床教学工作的重点。医学影像学研究生是影像学发展的中坚力量。研究发现,对医学影像学研究生进行传统的“填鸭式”教学不能获得理想的效果[1]。我们在对医学影像学研究生进行临床教学时必须不断完善和改革教学理念及模式,努力提高其临床技能和科研能力,使其具备扎实的临床医学专业知识和独立从事科研工作的能力,以适应医疗市场多样化的需求。

1培养医学影像学

“三结合”与“大影像学”人才的临床思路这里的“三结合”是指将患者的影像学表现、临床表现与病理表现结合起来,准确地分析诊断其病情。影像学表现是患者机体发生的病理改变、临床症状及体征在影像仪器上的映射,因此患者的影像学表现、临床表现及病理表现的关系密不可分。“大影像学”的范畴包括放射科、超声科、核医学科和介入科等影像学科。医学影像学研究生若能全面掌握这些影像学亚专业学科知识并使之融汇贯通,可实现各种影像学技术的优化选择与信息互补,并可将影像学诊断与临床治疗密切结合起来[2]。影像医学与解剖学、病理学及相关临床学科的关系均十分密切。医学影像学的研究生应充分认识和掌握相关解剖学部位正常及异常的影像学表现。疾病并非一成不变,而是在逐渐发展变化或发生转归。因此,医学影像学研究生应全面掌握疾病在不同发展阶段导致的病理改变,并能够结合患者的病程对其进行影像学检查及病情诊断。在处理“同病异影”的情况时,医学影像学研究生应使用不同的影像学检查技术对患者进行检查,并详细了解其临床表现,进而对其病情进行诊断与鉴别诊断。在对医学影像学研究生进行教学的过程中,必须使其建立比较思考、逆向思考和归纳思考的思维模式,养成运用多学科知识、多角度、多方法地认识问题和分析问题的习惯,培养其在临床实践中的逻辑思维能力。

2灵活应用

PBL、TBL及CBL的教学模式经过本科阶段的学习和临床实习培训,医学影像学研究生已具有充足的影像专业基本知识的储备及一定的临床操作技能。因此,采用以教授式教学(LBL)为主的传统模式对医学影像学研究生进行教学具有较多的弊端,可抑制其学习的主动性和学习兴趣,不利于其进行主动思考和分析,不能培养其开拓创新的精神。近年来,以阐释问题为基础的教学模式(PBL)、以团队合作为基础的教学模式(TBL)、以案例分析为基础的教学模式(CBL)等新兴的教学模式已成为医学院校开展教学工作的主要模式。在本单位(延边大学附属医院),我们也相继开展了一系列的创新性教学活动,比如,在为学生讲解一些疑难病例及常见疾病的罕见影像学表现时,我们以相关疾病的影像学特征为切入点,以临床工作中遇到的实际问题为基础内容,以学生为主体进行教学,教学方案是:首先安排学生独自阅读和分析相关的病例,并查找和利用相关的文献资料,并对其进行系统分析和综合比较,对病例中涉及的疾病做出初步的诊断。然后,引导学生围绕病例进行集体讨论与研究,根据相关疾病的影像学特点对病例中的疾病进行诊断及鉴别诊断。对于在临床上难以遇到的疾病,可为学生举办相关的专题讲座,对其进行专题讲授。我们在开展上述的教学活动时发现,灵活应用PBL、TBL、CBL等多种教学模式对医学影像学研究生进行教学既有利于培养和强化其对影像学知识进行判断、比较、选择、分析及综合整理等方面的能力,又有利于提高其学习的主动性及分析和解决实际问题的能力,使其能够将理论知识与临床实际紧密联系起来,从而培养出更全面、更高层次的影像学人才[3]。

3提高学生的综合素质,促进学生的全面发展

做好医学研究生的教育和培养工作关系到为社会培养高素质、高层次的医疗人才,也关系到未来医学技术的发展。近年来,如何提高医学研究生的教学质量已成为当前临床教学工作的核心问题。

重视培养医学研究生的诊断思维模式

导师应根据医学研究生的个体情况为其制定不同的培养方案,并重点培养其临床诊断的思维模式。在本科毕业后直接考上研究生的学生尚无临床经验,导师需从影像学的基本知识和断层解剖知识开始对其进行培养,使其掌握常见病和多发病的影像学特点,逐步形成系统的临床诊断思维模式。在工作数年后考上研的学生具有一定的临床经验,导师需加强对其进行基础知识的培训,将其所学的新知识与已有的临床经验融会贯通,逐步培养和提高其综合素质。

重视对医学影像学研究生科研素质的培养

创新能力、适应能力和实践能力是高质量人才必须具备的能力,也是研究生教学工作努力的.方向。医学研究生不仅要从事临床实践工作,更要具备足够的科研能力。培养研究生的创新能力是首要的教学任务。导师不仅要指导其研究新理论、新技术,还要鼓励其创造新的研究方法,培养其学习的自主性及敢质疑、敢提问、敢干、敢于向传统和权威挑战的精神[4]。

4教研相长,进一步加强导师队伍的建设

在我国,培养医学研究生的方案主要是使其在导师的指导下从事临床实践和科研工作。在此方面,研究生导师肩负的责任重大。要提高影像学科的整体水平,培养高层次的影像专业人才,必须建立一支高水平的研究生导师队伍,并充分发挥其在教学工作中的主导作用。在培养研究生的过程中,应以导师为主导,以学生为主体[5],重点培养学生对影像学知识的学习能力、临床诊断思维能力和科研能力。导师应明确研究生的科研方向,积极承接高水平的科学研究项目,为训练、指导研究生掌握科研方法及培养其创造力提供先决条件。此外,导师还应积极开展各学科间的学术交流活动,突破学科的限制,开拓研究生的视野,为提高其诊断临床疾病的水平打下坚实的基础。

参考文献

[1]袁力,刘林祥,李月卿,等.发展中的医学影像技术与21世纪医学影像学技术高等教育[J].医学影像学杂志,2006,16:98-100.

[2]刘淑冰,余深平,罗柏宁,等.医学影像学教学改革的初步实施和评价[J].中华医学教育杂志.2006,26(6):25-26.

[3]向贤宏,刘明媚,罗柏宁,等.影像医学LBL,PBL及TBL教学模式的比较[J].大学教育.2014,16(1):126-127.

[4]何文,颜丹,周健.医学影像学与核医学研究生教育的几点思考[J].中国卒中杂志.2012,7(7):591-596.

[5]杨丹,刘宁.案例教学法在外科学实习教学中应用的初步探索[J].当代医学.2010,16(2):162-163.

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  • 卫星影像纠正方法研究论文
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