南海是中国“陆海并重”战略方针、“建设海洋强国”的关键海域,是推进“21世纪海上丝绸之路”的要冲之地,南沙群岛是南海位置最南、分布最广、岛礁最多的珊瑚礁群。本研究对南沙岛礁建立岛礁遥感影像库,并设计南沙岛礁影像自动检索技术,来实现影像库的持续更新,最终服务于南沙群岛实时监测,维护我国在南海的领土主权和海洋权益。围绕南沙岛礁常态化监测的需求,本研究建立了多来源、多目标、多平台、多时相、多尺度的南沙岛礁影像库,收集了南沙岛礁自1988-2018年的4691景影像。然后在影像库基础上建立了服务于影像检索的南沙岛礁影像索引集,并提取和存储索引集影像的局部特征和全局特征。最后提出了一种顾及局部特征和全局特征的岛礁影像检索技术,达到了比传统方法更好的检索效果,来实现影像库的持续更新。具体研究内容和结论如下:(1)建立了多来源、多目标、多平台、多时相、多尺度的南沙岛礁影像库,来掌握南沙岛礁历史影像信息。本研究收集了南沙岛礁全域自1988-2018年30年间的4691景影像,包含遥感影像和互联网影像,其中遥感影像包括中等分辨率影像和高等分辨率影像。中分分辨率下的50米分辨率高分四号卫星影像300景,30米分辨率环境卫星影像863景,30米分辨率Landsat卫星影像1714景,16米分辨率高分一号卫星影像627景;来自1米分辨率的Ikonos卫星、0.6米分辨率Quickbird卫星、0.5米分辨率Worldview卫星和0.4米分辨率GeoEye卫星的高分影像数据共计167景;包含多视角影像的互联网影像1020景。(2)建立了南沙岛礁影像索引集,并提取和存储索引集影像的局部特征和全局特征,服务于南沙岛礁影像检索。本研究通过南沙岛礁影像库(4691景)建立了南沙岛礁影像索引集(760景),覆盖南沙的18个重点岛礁,时间跨度为2004-2018年。并对索引集的所有岛礁影像进行局部特征和全局特征的提取和描述,然后将128维的局部特征用高维特征索引进行存储,全局特征用矩阵进行存储,服务于后续的影像检索实验。(3)提出了一种顾及局部特征和全局特征的岛礁影像自动检索技术,达到了比传统方法更好的检索效果,来实现影像库的持续更新。本研究提出的技术在传统局部特征结合最近邻的基础上进行优化,引入全局特征,借助广义最小团(GMCP,Generalized Minimum Clique Problem)图论模型,在 k 近邻中选取与全局特征一致的近邻,而不是第一近邻,最后通过所有近邻对索引集进行投票得到最匹配影像,以实现岛礁影像自动检索。实验结果显示,该方法对中分和高分遥感影像、接近正射视角的航拍影像具有较好的检索结果,可以有效甄别岛礁种类、来源和拍摄时间,对倾斜视角的航拍影像检索能力有待提升。对检索结果进行分析,发现GIST全局特征比颜色特征更加适合作为本方法的全局特征输入,实现了岛礁影像自动检索,正确率达71.6%;发现提出的顾及局部特征和全局特征(GIST特征)的岛礁影像检索技术,比传统的局部特征+最近邻算法取得了更好的检索效果,可以对传统方法检索结果的23.9%进行优化。本研究创新性得同时用局部特征和全局特征来表达岛礁遥感影像,并建立了高效存储的特征索引。然后提出了一种顾及局部特征和全局特征、借助图论模型的岛礁影像检索技术,实现了优于传统方法的检索效果。但仍然存在一定不足,在未来工作中,研究将丰富和扩大南沙岛礁影像索引集,然后将不同视角影像之间的匹配将作为未来工作的重点研究对象,解决不同视角影像的检索难题。