《国土资源遥感》期刊更名公告
  经国家新闻出版署批准,《国土资源遥感》更名为《自然资源遥感》。《自然资源遥感》国内统一连续出版物号为10-1759/P,ISSN号为2097-034X,主管单位为中国地质调查局,主办单位为中国自然资源航空物探遥感中心,出版单位为《自然资源遥感》编辑部。
  《自然资源遥感》办刊宗旨为:及时追踪报道遥感科学及相关领域学科的技术发展和应用状况,加强遥感技术新方法新技术交流,推动遥感技术在自然资源及相关领域中的应用,促进遥感学科发展和人才培养。
  《自然资源遥感》主要栏目有:综述、技术方法、技术应用、地理信息系统、消息报道等。欢迎从事自然资源遥感相关领域的广大科研和工作、学习人员阅读与投稿。
期刊自2021年第3期正式启用新刊名《自然资源遥感》,同时停用刊名《国土资源遥感》。
《国土资源遥感》编辑部
2021年9月23日
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1989年创刊,季刊
主管:中国地质调查局
主办:中国自然资源航空物探遥感中心
主编:唐文周
ISSN 2097-034X
CN 10-1759/P
出版:地质出版社
发行:北京市邮政局
邮发代号:82-344
2021年, 第33卷, 第3期 刊出日期:2021-09-15
本刊栏目: 综述  技术方法  技术应用  地理信息系统  
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  2021年, 第33卷, 第3期 刊出日期:2021-09-15 上一期   
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综述
基于国产卫星的遥感地质解译能力评估
郑雄伟, 彭孛, 尚坤
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 1-10.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020357
摘要   HTML ( 20 )   PDF (7027KB)

随着国产卫星空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率和数据覆盖能力的极大提升,国产卫星已在自然资源监管和地质调查工作中得到了深入广泛的应用。以资源一号02C、高分一号、高分二号、资源三号卫星为例,探索研究了其在基础地理、基础地质、土地资源、矿产资源开发、水文地质、工程地质、地质灾害等调查中的解译应用,并对国产卫星的地质调查要素解译能力进行了对比、评估与总结,为国产卫星更加广泛深入应用提供了指导性建议和科学参考。

图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
技术方法
基于无人机高光谱影像的NDVI估算植被盖度精度分析
刘咏梅, 范鸿建, 盖星华, 刘建红, 王雷
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 11-17.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020406
摘要   HTML ( 9 )   PDF (2998KB)

研究波段参数对NDVI估算植被生物物理参数的影响,对于提高NDVI在植被覆盖变化监测中的应用精度具有重要意义。采用无人机载Resonon Pika XC2高光谱仪获取的人工草地高光谱影像,分析红光和近红外波段位置移动与宽度变化对NDVI的影响,评估NDVI对植被盖度的敏感性和植被盖度估算精度。结果表明: 波段位置固定时红光和近红外波段宽度扩展对NDVI及其敏感性影响不大,窄波段NDVI估算植被盖度的精度优于宽波段。红光和近红外波段位置向长波方向移动时对NDVI及其敏感性有不同程度的影响,随着敏感性增强NDVI抗扰动性降低,估算植被盖度的精度有所下降。窄波段NDVI的灵敏度系数及其与植被盖度线性拟合的R2波动剧烈,植被盖度估算的位置稳定性较差。10 nm NDVI在不同位置处取得了较高的盖度估算精度,R2最大值为0.83。4种主流卫星影像计算的宽波段NDVI对于高植被覆盖区盖度反演具有良好的适用性,但与窄波段10 nm NDVI相比其盖度反演精度仍然有一定程度的衰减。研究结果可为NDVI精确反演植被参数提供科学参考和依据。

图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
一种基于分层策略的时空融合模型
张爱竹, 王伟, 郑雄伟, 姚延娟, 孙根云, 辛蕾, 王宁, 胡光
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 18-26.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020346
摘要   HTML ( 3 )   PDF (6774KB)

时空数据融合能够有效提高高空间分辨率遥感数据的时间分辨率,但是目前广泛使用的时空自适应反射率融合模型在突变区域的预测效果不佳。针对这一问题,提出一种基于分层策略的时空融合模型(hierarchical spatial-temporal fusion model,H-STFM)。该模型首先根据相邻时刻低空间分辨率数据的反射率差值,将待预测的目标像元分为物候变化像元和突变像元; 然后对物候变化像元进行线性回归预测,对突变像元进行加权滤波预测; 最后将物候变化和突变区域的预测结果利用优化的时间加权函数融合生成最后预测图像。以两组中分辨率遥感数据MODIS和Landsat图像为基础数据进行实验对H-STFM模型进行了定性与定量评价。结果表明,提出模型的实验结果在方差误差与相对无量纲全局误差方面表现明显优于时空自适应融合模型。

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FY-3D/MWRI L1B亮温LST反演与降尺度研究
朱瑜馨, 吴门新, 鲍艳松, 李鑫川, 张锦宗
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 27-35.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020330
摘要   HTML ( 2 )   PDF (4477KB)

基于2020年2月1日FY-3C VIRR LST和FY-3D MWRI L1B亮温数据,以18°~54°N,73°~135°E的区域为样例区,利用统计回归模型和层次贝叶斯融合模型,分别进行FY-3D MWRI L1B LST反演和降尺度研究,构建了基于FY-3D 单频率水平和垂直极化亮温的LST二元线性回归反演模型及基于FY-3D反演LST和FY-3C VIRR LST的层次贝叶斯融合降尺度模型,并以MYD11A1 day LST为参考数据进行了验证。结果表明: 反演统计模型,对于FY-3D降轨数据,平均偏差-1.28 K,误差标准差8.85 K,均方根误差8.85 K,对于FY-3D升轨数据,平均偏差-0.81 K,误差标准差6.74 K,均方根误差6.78 K; 层次贝叶斯融合降尺度模型,对于FY-3D降轨数据,平均偏差0.50 K,误差标准差5.45 K,均方根误差5.41 K,对于FY-3D升轨数据,平均偏差0.25 K,误差标准差5.54 K,均方根误差5.54 K,精度满足需求,可以为被动微波LST反演与降尺度提供思路。

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基于多尺度LBP特征融合的遥感图像分类
姜亚楠, 张欣, 张春雷, 仲诚诚, 赵俊芳
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 36-44.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020303
摘要   HTML ( 3 )   PDF (4495KB)

针对高光谱遥感图像分类问题,传统的特征提取方法常忽略其本征属性信息和图像的多尺度局部结构特性而使其获取的图像信息量较少,为改进这一缺陷,提出了一种多尺度灰度和纹理结构特征融合的方法模型(multi-scale gray and texture structure feature fusion,Ms_GTSFF)进行遥感图像特征提取。首先用多尺度方法提取图像不同尺度下的灰度属性特征,然后利用局部二进制模式的思想获得图像的局部纹理特征信息,同时利用多尺度还能够获取图像更大感受野的特征,接着利用得到的多尺度LBP直方图获取每种编码所对应的灰度属性信息,最后将上述得到的多尺度特征信息进行编码融合,构成了Ms_GTSFF特征提取模型,再连接多种机器学习分类器进行分类识别。以雄安新区(马蹄湾村)航空高光谱遥感影像作为测试数据集,对数据分块预处理后再进行特征提取与分类测试,最高获得了99.44%的分类准确率,在遥感图像分类上与传统方法的识别能力相比有很大的提升,验证了提出模型对于增强遥感图像的特征提取能力以及提高分类识别性能的有效性。

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基于无人机高光谱遥感的河湖水环境探测
臧传凯, 沈芳, 杨正东
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 45-53.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020377
摘要   HTML ( 0 )   PDF (6517KB)

本研究以上海市崇明岛内陆水体为研究区,通过无人机高光谱遥感影像对水体颜色变化及疑似污染水体识别进行研究。首先,对无人机搭载的高光谱传感器探测获得的辐亮度信号,进行了遥感反射率标定,通过与现场观测对比,该标定方法准确度较高,各波段平均无偏绝对百分比误差的均值为13.34%,决定系数R2均值为0.83。进一步,利用河湖水体高光谱遥感反射率根据CIE-XYZ颜色标准和加权调和平均法反演了色相角(Hue angle)、表观波长(apparent visible wavelength,AVW),根据实测数据构建水质参数反演模型。通过设定色相角阈值对研究区水体颜色进行分类,结果表明: 崇明区在枯水期的河湖黄棕色异常水体较多,且需加强主要航运河流的水环境监管和治理。最后综合水体颜色参量和水质参数结果对河湖疑似污染水体进行识别和分析。研究表明: 无人机高光谱获得的高时空连续性的水体颜色参量和水质参数反演结果,在节约成本的同时为河湖水环境调查提供了可靠的技术支持。

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尺度和密度约束下基于YOLOv3的风电塔架遥感检测方法
陈静, 陈静波, 孟瑜, 邓毓弸, 节永师, 张懿
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 54-62.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020309
摘要   HTML ( 0 )   PDF (7002KB)

风电场分布是风电投资监测预警、占地监测和清洁能源消纳能力评价的重要依据,卫星遥感技术是大范围提取风电场分布信息的有效方法。风电塔架作为风电场的遥感解译标识,其在高分影像中是一种多尺度目标,且受影像获取时间、光照条件、地表覆盖等影响导致特征差异大,遥感自动检测难度大。针对以上问题,提出一种尺度和密度约束下基于YOLOv3模型的风电塔架自动检测方法。首先,在风电场遥感特征分析基础上,确定样本构建条件,分析风电塔架目标尺度; 然后,压缩YOLOv3模型特征提取网络以提高多尺度目标特征表征能力,并将目标尺寸作为先验知识输入模型; 最后,基于噪声与风电塔架的密度差异,采用DBSCAN密度聚类算法抑制误检。实验结果表明,该方法在典型试验区取得的风电塔架检测准确率为96%,召回率为94%,F1为95%,效果优于Faster R-CNN和FPN等基准模型,表明本文方法对于遥感影像复杂背景下的小目标具有良好的检测效果。

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基于多尺度超像素的高光谱图像分类研究
王华, 李卫卫, 李志刚, 陈学业, 孙乐
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 63-71.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020344
摘要   HTML ( 0 )   PDF (4297KB)

随着遥感技术的快速发展,高光谱遥感影像的分类方法研究受到普遍关注。现有高光谱遥感影像分类研究采用单一尺度下的超像素方法进行图像分割处理,无法确定最佳超像素个数,较易忽视图像细节信息,且单一核矩阵无法表征多特征信息导致分类精度降低。因此,本研究拟在多尺度下采用超像素分割方法对高光谱影像的第一主成分分量进行多尺度超像素分割处理,通过权值耦合多尺度空间光谱核与原始空间光谱核形成合成核来进行高光谱影像分类,并以Washington DC Mall高光谱影像为实验数据对本文方法进行测试与分析。实验结果显示,相较于对比方法,这一方法的有效分类精度最高提升6.93个百分点。结果证明该方法可以有效解决图像光谱无法自适应、光谱信息获取不全面的问题,能够显著提升高光谱影像分类精度。

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月尺度农作物提取中GF-1 WFV纹理特征的应用及分析
王镕, 赵红莉, 蒋云钟, 何毅, 段浩
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 72-79.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020334
摘要   HTML ( 0 )   PDF (6005KB)

农作物种植结构包含农作物种类、数量结构和空间分布特征等信息,是农业科学管理的基础。在不考虑农作物时间序列最佳窗口期的前提下,以石津灌区为研究区,基于高分一号(GF-1)WFV影像计算并分析纹理特征在农作物分类识别中的能力。并在纹理特征分类效果相对较差的时相内引入植被指数,从而弥补纹理在农作物表达上的缺陷。经过对比各组分类结果,可以发现: 在作物结构明显的4,8月份,单独纹理特征的分类精度可以达到80%以上,但是在5,6,7,9月等农作物最复杂的时间段内,分类精度仍低于80%。将植被指数与纹理特征组合后,这4个月份的分类结果有了很大改善,总体分类精度均大于80%,基本满足农业动态监测的需求; 与单独纹理相比,精度提高2.27%~9.75%, Kappa系数提高0.02~0.16; 利用夏玉米的验证样本进行验证,识别精度可以达到98%,识别效果相对完整,破碎程度达到最小化,与其他类别区分度也达到了最优。同时也证明了GF-1WFV纹理特征在农作物种植结构提取中的可用性,尤其是在作物结构相对明显的月份内,可以为影像的农作物提取提供一些有效的信息。

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基于无人机低空遥感和现场调查的潮滩地形反演研究
李阳, 袁琳, 赵志远, 张晋磊, 王宪业, 张利权
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 80-88.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020336
摘要   HTML ( 0 )   PDF (4423KB)

潮滩地形与滩涂湿地生态系统的结构和功能密切相关,准确获取高精度的地形数据,对于分析潮滩的冲淤动态和盐沼植被扩散过程具有十分重要的意义。受自然潮滩观测时间有限、观测条件恶劣及植被覆盖等因素影响,传统的潮滩地形监测方法往往存在操作困难、效率较低、成本过高及覆盖范围有限等不足。文章通过无人机低空遥感方法获取航拍影像与其波段信息,基于运动结构技术提取影像三维坐标信息,构建研究区高精度数字表面模型(digital surface model,DSM),利用DSM模型直接获得无植被覆盖的光滩数字高程模型(digital elevation model,DEM); 对于有盐沼植被覆盖的区域,利用红、绿、蓝3个可见光波段信息计算可见光差异植被指数(visible-band difference vegetation index,VDVI),同时结合野外现场调查,获取潮滩盐沼植物株高与VDVI指数的定量关系,建立株高反演模型; 并利用株高反演模型从DSM中滤除植被,准确反演出潮滩植被区的DEM,从而整体获得潮滩地形的反演结果。结果表明,结合无人机低空遥感和现场调查的方法可以较好地实现对潮滩地形的精确反演: 光滩区地形均方根误差为0.07 m,其精度与高精度三维激光扫描仪测量结果接近; 经过植被滤除后,潮滩植被区地形均方根误差下降到0.14 m,数据精度可提升60%,优于传统的点云过滤方法。文章提供了一种基于无人机和现场调查的潮滩地形反演方法,实现了潮滩地形高效、大范围的监测,研究方法可应用到其他类似的潮滩或海岸区域,为海岸带滩涂湿地保护和管理提供重要的技术支撑。

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联合显著性和多方法差异影像融合的遥感影像变化检测
王译著, 黄亮, 陈朋弟, 李文国, 余晓娜
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 89-96.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020312
摘要   HTML ( 0 )   PDF (4207KB)

针对高空间分辨率遥感影像地物复杂、传统变化检测方法漏检率高的问题,提出了一种联合显著性和多方法差异影像融合的多时相遥感影像变化检测方法。选取3组双时相高空间分辨率遥感影像作为实验数据,首先分别采用变化矢量分析(change vector analysis,CVA)和光谱斜率差异(spectral gradient difference,SGD)两种方法对两个时相遥感影像进行对应的差异影像构造; 然后通过基于聚类的联合显著性方法分别获取两幅差异影像的联合显著性图; 最后,将两幅联合显著性图进行融合得到联合显著性差异图,并采用大津法(OTSU)对联合显著性差异图进行阈值分割和闭运算得到最终变化图。实验表明,该方法的总体精度(overall accuracy,OA)、Kappa系数和F-measure精度优于传统方法,可靠性强,具有很高的准确性。

图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
多尺度特征增强的遥感图像舰船目标检测
刘万军, 高健康, 曲海成, 姜文涛
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 97-106.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020372
摘要   HTML ( 1 )   PDF (5105KB)

针对背景复杂的遥感图像中,舰船方向任意、密集排列造成的漏检问题,基于旋转区域检测网络,提出多尺度特征增强的遥感图像舰船目标检测算法。在特征提取阶段,利用密集连接感受野模块改进特征金字塔网络,选用不同空洞率的卷积获取多尺度感受野特征,增强高层语义信息的表达; 为了抑制噪声并突出目标特征,在特征提取后设计基于注意力机制的特征融合结构,根据各层在空间上的权重值融合所有层,得到兼顾语义信息和位置信息的特征层,再对该层特征进行注意力增强,将增强后的特征融入原金字塔特征层; 在分类和回归损失基础上,增加注意力损失,优化注意力网络,给予目标位置更多关注。在DOTA遥感数据集上的实验结果表明,该算法平均检测精度可以达到71.61%,优于最新的遥感图像舰船目标检测算法,有效地解决了目标漏检问题。

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面向汛旱情监测的遥感影像GPU并行处理算法
赵晓晨, 吴皓楠, 李林宜, 孟令奎
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 107-113.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020253
摘要   HTML ( 2 )   PDF (3919KB)

针对面向汛旱情监测应用中遥感影像处理耗时过长的问题,包括辐射校正、几何纠正、遥感指数计算等过程,对其业务化工作流程进行了分解分析。结合统一计算架构(compute unified device architecture,CUDA)的存储结构和程序设计模型,将数据处理过程划分为数据读取、直方图统计、栅格分割、波段计算、重采样和数据输出等模块,对波段计算及重采样等模块设计了并行处理方案,并通过实验确定了栅格划分的最佳尺度,基于栅格数组图形处理器(graphics processing unit,GPU)映射方法加速了数据传输效率,最终提出了基于CUDA架构CPU-GPU协同的并行处理算法。实验结果表明,辐射校正及遥感指数计算的波段计算模块可节约58.9%的时间; 几何纠正效果最为显著,最邻近像元重采样和双线性内插重采样模块的最终加速比分别能够达到9倍和7倍以上。

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K-means聚类引导的无人机遥感图像阈值分类方法
白俊龙, 王章琼, 闫海涛
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 114-120.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020301
摘要   HTML ( 0 )   PDF (5318KB)

针对无人机获取的高分辨率遥感图像分类需求,提出一种K-means聚类引导的阈值分类方法。首先计算出无人机遥感图像数据集的Average Silhouette值,作为K-means的最优聚类数目; 然后对原始图像进行K-means聚类初分割,对初分割结果中的非目标区域进行手工剔除; 再对处理之后的新对象进行阈值分割和图像优化,完成对象的提取; 最后对所有处理得到的地物标签进行合并,实现遥感图像的识别与分类。基于MATLAB/GUI平台,对提出的分类方法处理步骤进行集成,开发了无人机遥感图像分类处理系统,可对无人机遥感图像进行快速处理,实现半自动解译。对分类结果进行精度验证,其总体精度为91.09%,Kappa系数为0.88,表明该方法用于无人机遥感图像分类处理,能够实现地物的精确分类与信息提取。

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技术应用
郑州邙山枣树沟黄土剖面常量元素含量的高光谱反演
李双权, 马玉凤, 刘勋, 李长春, 杜军
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 121-129.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020333
摘要   HTML ( 1 )   PDF (3711KB)

黄土自身的发生和发展过程记录了丰富的历史信息,其常量元素指标能够准确地反映出气候环境的演变。高光谱遥感技术具有波段多且连续、高分辨率的优点,可用于探测土壤属性信息的细微差异,为快速有效地获取黄土基础信息提供了技术支持。本研究以郑州邙山枣树沟村黄土剖面为研究对象,结合高光谱技术,通过对平滑处理后的原始光谱、一阶微分(FD)、二阶微分(SD)、去包络线(CR)和倒数对数(Log (1/R)) 与黄土剖面常量元素数开展相关性分析,选出相关系数R较大的波段作为特征波段建立基于PLSR(偏最小二乘回归)的模型进行分析。研究发现: Ga,Fe,Mg元素在郑州黄土剖面中变化指示了研究区全新世中期约5 400 aBP至今经历了冷干-暖湿-冷干的的气候旋回; 黄土不同地层单元的反射光谱特征虽在整体上曲线趋势相似,但其光谱反射率表现为黄土层L0-2>黄土层L0-1>过渡层Lt>古土壤层S0-1>表土层TS的规律; 基于偏最小二乘法的邙山黄土剖面常量元素反演模型中,Fe2O3,CaO以及CaO/MgO的最佳反演模型为以FD光谱变换为自变量的PLSR模型,MgO的最佳反演模型为以CR光谱变换为自变量的PLSR模型; Fe2O3,CaO和CaO/MgO的最佳反演模型能够较好地区分不同的气候区和所在区域古气候的旋回变化,MgO能较好指示所在区域的古气候演化规律,有一定的指示参考价值。

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多源卫星测高数据监测太湖水位变化及影响分析
魏浩翰, 许仁杰, 杨强, 周权平
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 130-137.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020381
摘要   HTML ( 2 )   PDF (4127KB)

基于Envisat与Cryosat-2卫星测高数据利用波形重跟踪算法提取2003年1月—2019年4月太湖水位信息,并对测高数据进行粗差剔除、卫星间系统误差消除,结合MODIS光学遥感影像提取太湖边界信息,得到长时间序列太湖水位数据。结合气象观测数据和城市人口变迁数据,讨论太湖水位变化规律及其对气候变化以及人类活动影响的响应。结果表明: 2003—2009年期间太湖水位呈上升趋势(0.036 m/a),2009—2019年期间太湖水位呈下降趋势(-0.014 4 m/a); 地表温度及降水均对太湖水位变化有周期性影响,其中降水的影响更为显著; 此外,随着太湖周边城市化进程加快,以2009年为节点,2009年后周边城市人口增长速度加快,城市用水需求加大,导致太湖水位呈下降趋势,表明人类活动对太湖水位变化有整体性影响。

图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
西里古里走廊地区道路交通: 分布特征、通行能力与地质环境
孙昂, 杨清华, 刘智, 陈华, 蒋校, 蒋守敏, 边宇, 田立
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 138-147.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020421
摘要   HTML ( 4 )   PDF (8506KB)

基于33景高分一号(GF-1)和高分二号(GF-2)卫星多光谱遥感影像(覆盖面积154 814 km2),对西里古里走廊地区开展了遥感解译工作,获取了该地区各级公路里程数、路网密度、分布情况等要素,掌握了该地区道路交通的总体特征。在此基础之上,选取了西里古里走廊特定重点区域,以地貌、断裂构造、岩性、地质灾害发育程度、道路状况等要素作为因子进行加权打分,评估了重点区道路交通的通行能力。进一步地,抓取了重点区19个关键节点,运用复杂网络理论进行定量运算,得出了关键节点全网效率变化量ΔE和全网效率相对下降率e等参量,这些参量表征了各关键节点对于整体路网通行性的重要程度。对于重要性位于前列的4个关键节点,开展了解剖研究,分析了关键节点周缘重要目标、坡度、工程岩土体类型等地质环境特点,提出了潜在灾害及隐患。

图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
煤炭开采背景下的伊金霍洛旗土地利用变化强度分析
桑潇, 张成业, 李军, 朱守杰, 邢江河, 王金阳, 王兴娟, 李佳瑶, 杨颖
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 148-155.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020358
摘要   HTML ( 1 )   PDF (3123KB)

为探索矿区煤炭开采活动在不同阶段对各类型土地利用类型的影响差异和特征,以我国重要产煤区伊金霍洛旗为研究区,以1990—2019年近30 a间的多期Landsat遥感影像为主要数据源,在Google Earth Engine平台上采用随机森林分类法提取土地利用分布信息,结合煤炭开采统计数据,利用强度分析理论对煤炭开采3个阶段的矿区土地利用变化特征进行分析。结果表明: ①强度变化理论可对土地利用变化从间隔层次、类别层次、转化层次进行全面分析,同时更加系统地展示出研究区的土地利用变化特征及人类活动产生的影响,对深入理解土地利用变化过程具有重要意义; ②煤炭开采对不同地类的影响具有差异,其主要影响地类为植被、水域、裸地; ③煤炭开采在不同阶段对各类用地的影响作用具有差异,在煤炭开采起步阶段,对各种类型用地影响较小; 在煤炭开采高速发展阶段,煤炭开采对各类型用地的影响加大,主要影响矿区及周边植被、裸地和水域; 在煤炭开采平稳发展阶段,对各地类的影响强度减小。研究结果可服务于制定在不同阶段对不同地类的精准防护实施方案,为矿区生态环境的保护提供科学依据。

图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
北衙金矿床遥感矿化蚀变信息提取及找矿预测
魏英娟, 刘欢
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 156-163.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020317
摘要   HTML ( 0 )   PDF (7760KB)

在利用遥感技术找矿中,矿化蚀变信息识别与提取起着重要作用。以北衙金多金属矿为例,选择Landsat8 OLI数据,根据与矿物蚀变相关的光谱特征,采用主成分分析法,设计了干扰信息(植被、水体和阴影)去除-异常信息提取-异常分级-中值滤波-异常筛选的蚀变信息提取方案,所得结果结合遥感地质解译(岩性、构造)、野外实地查证圈定出研究区内3处找矿远景区,为北衙区地质找矿工作提供了基础数据和决策依据。

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顾及参数空间平稳性的地理加权人口空间化研究
肖东升, 练洪
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 164-172.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020297
摘要   HTML ( 2 )   PDF (3434KB)

近年来,人口空间化的方法理论愈趋成熟,但对人口空间化建模中变量参数的空间平稳性处理却鲜有人关注。以土地利用数据、夜间灯光数据和人口统计数据为数据源,提出一种基于半参数地理加权回归模型(semi-parametric geographically weighted regression,S-GWR)的人口空间化方法,并利用该模型在县级尺度进行常住人口空间化建模,最后以四川省为研究区进行比较论证。在分析变量特征的同时,利用S-GWR模型处理参数变量的空间平稳性,以提高人口估计的精度,最后生成四川省2010年1 km分辨率的人口空间分布图(spatial distribution of population,SDP)。结果表明, S-GWR模型的决定系数为0.903,比传统回归模型表现更好,模型拟合的效果更优。精度验证方面,通过2个常用的人口数据集进行精度对比验证; 在县一级,研究区整体SDP的平均误差和每个区县的相对误差都接近于0,比其他2个数据集有更高的精度; 在乡镇一级,SDP的平均相对误差、平均绝对误差和均方根误差分别为34.54%,5 715.703人和12 085.932人,均比其他2个数据集的误差更小,离散度效果更优; 从乡镇准确估计个数来看,SDP准确估计的个数最多,达185个。因此,考虑参数的空间平稳性可以提高人口空间化的精度。

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准噶尔盆地不同土地利用类型地表反照率研究
邓小进, 井长青, 郭文章, 闫豫疆, 陈宸
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 173-183.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020339
摘要   HTML ( 2 )   PDF (7816KB)

研究准噶尔盆地不同土地利用类型地表反照率特征,为揭示在区域尺度上不同土地利用类型对气候变化的生物地球物理机制提供科学依据。选取2000—2018年遥感反演地表反照率数据及2000年、2010年和2018年3期土地利用数据,运用统计学方法分析准噶尔盆地不同土地利用类型在短波(0.3~2.5 μm)、近红外(0.76~3.0 μm)、可见光(0.35~0.76 μm)地表反照率的时空变化特征及其年际变化趋势。研究结果表明: 不同土地利用类型在不同波段的地表反照率具有明显的差异特征,除了二级土地利用类型湖泊和水库坑塘外,其他一级和二级土地利用类型的地表反照率均满足近红外>短波>可见光这一特征; 2010—2018年3个波段的不同土地利用类型地表反照率年际变化趋势,在整体上稍显著于2000—2010年,且在2010—2018年间短波波段的一级土地利用类型均通过了0.05的显著性检验; 准噶尔盆地18 a来土地利用类型地表反照率年际变化速率呈微弱的增长趋势,年际速率变化较小,整体保持稳定。研究结果将为研究区地表分光辐射及能量平衡研究奠定基础。

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COVID-19疫情背景下2020年第一季度广东省二、三产业GDP空间分布变化分析
王正, 贾公旭, 张清凌, 黄粤
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 184-193.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020340
摘要   HTML ( 4 )   PDF (4842KB)

GDP常被公认为是衡量国家经济状况的最佳指标,2020年初中国遭受了较为严重的新型冠状病毒肺炎(COVID-19),给经济发展造成了严重的影响。为了精确分析COVID-19背景下中国广东省第一季度第二、三产业GDP产值(GDP23)的时空变化,本文将夜间灯光数据作为衡量GDP23 的指标,结合疫情实时监测数据和 POI数据,分析可知COVID-19是造成城市总灯光强度下降的因素; 然后分析各种夜间灯光指数与不同的回归模型对广东省GDP23的拟合情况,选取最优的指数与模型进行GDP23的空间格网化并与2019年对比; 并根据GDP23空间化模拟结果,从时空角度上分析广东省第一季度GDP23在省域上受到COVID-19的影响并分析原因; 对受COVID-19影响最大的城市,利用POI数据统计分析得到受COVID-19影响大的行业类别,从而能够为广东省精准复工复产提供科学的指导。结果表明: 在空间上,2019年和2020年的GDP23分布具有较高的一致性,广州市、深圳市、东莞市和佛山市是广东省经济发展的心脏; 时间上与2019年进行对比,广东省21市均受到COVID-19不同程度的影响,受到影响最大的为经济较发达的城市,如深圳、广州、东莞和佛山市; 结合POI数据和2019年、2020年的GDP23差异空间分布,经济受到冲击最大的城市是广州市和中山市,其主导行业是购物、房地产和公司企业,GDP23增加最多的城市是韶关市和深圳市,其主导行业是金融、房地产和购物,省市政府应针对广州市和中山市的金融行业、生活服务行业和购物消费方面制定相应的政策,以精准帮助企业早日实现复工复产。

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基于SBAS InSAR的新疆哈密砂墩子煤田开采沉陷监测与反演
沙永莲, 王晓文, 刘国祥, 张瑞, 张波
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 194-201.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020026
摘要   HTML ( 2 )   PDF (3633KB)

矿区地表沉陷监测能够为当地安全生产防护、开采规划和管理提供关键支撑信息。以新疆哈密砂墩子煤田矿区为研究对象,利用SBAS InSAR方法调查了其于2018年9月—2019年10月期间的地表沉陷特征。InSAR形变监测结果显示砂墩子矿主井西北侧存在一个沉陷漏斗,最大年均沉陷速率约为150 mm/a。时序形变结果显示沉陷漏斗在2018年9月—2019年6月间发生明显线性下沉,而之后逐渐趋于稳定。基于InSAR观测形变,采用Okada矩形位错模型反演得到砂墩子矿综采面采深约349.89 m,走向长约1 001.27 m,倾向宽约211.80 m; 结合煤层视密度估算得到该矿在2018—2019年间开采量约3.18 Mt,与已有资料报道的该矿年产能基本一致。本研究为利用InSAR形变约束反演煤矿综采面参数,并结合煤层视密度构建综采面参数与开采量之间关系提供了一种可行思路。

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基于MODIS_TVDI/GNSS_PWV的云南省干旱特征时空分析
于维, 柯福阳, 曹云昌
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 202-210.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020329
摘要   HTML ( 8 )   PDF (5232KB)

为了缓解现有干旱监测技术存在的监测易受环境影响、时效性不强等问题。本研究使用MODIS_TVDI和GNSS_PWV数据,利用相关性分析、回归分析等方法研究云南省2016—2020年春季干旱特征时空变化。研究结果表明: TVDI反演结果能较好地反映区域干旱时空特征变化,在空间上,旱情呈滇西北向滇东南增强的趋势; 在时间上,季内旱情呈先递增后减缓趋势,尤其3—4月份旱情变化特征最为明显。此外,基于Pearson相关分析方法发现PWV和TVDI存在较强的相关性,在季尺度上,相关系数基本均大于0.5; 在月尺度上,PWV变化趋势与TVDI变化趋势基本一致,但TVDI变化有一定的时间延迟; 在日尺度上,尤其是降雨时期,PWV变化和TVDI变化幅度契合度更高,表现出了一定的干旱特征信号,因此PWV为旱灾监测提供了一种新的技术手段。

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基于分区-集成的黄河流域生态脆弱性评价
杨雯娜, 周亮, 孙东琪
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 211-218.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020286
摘要   HTML ( 0 )   PDF (3969KB)

黄河流域是中国重要的生态安全屏障、资源能源集聚地区、生产活动高度密集地区,其生态环境变化直接关系到流域生态与经济可持续发展。研究基于“分区-集成”的评价方法,选取水资源、气候、土壤、植被及人类活动等指标建立评价体系,引入乘法模型,对黄河流域的生态脆弱性进行了量化评价与空间异质性分析。结果表明: 流域整体生态环境呈中度脆弱,中度脆弱地区占流域面积的42.46%,脆弱性较为严重的地区主要为流域上游沿黄城市经济带; 2000—2018年流域生态脆弱水平先降低后升高,其中2000年生态问题最为突出,2015年脆弱程度最低,其综合脆弱指数分别为2.28和2.00; 流域范围内生态脆弱性分布与趋势演变空间差异明显,流域上游高原地区生态脆弱程度明显升高,沿黄城市带脆弱性等级无明显变化,中下游地区生态环境改善趋势显著。

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生态服务价值对土地利用变化的时空响应研究——以徐州市为例
汪清川, 奚砚涛, 刘欣然, 周文, 徐欣冉
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 219-228.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020305
摘要   HTML ( 1 )   PDF (4034KB)

徐州市是淮海经济区的中心城市, 生态环境保护工作任重而道远。通过2005—2015年间徐州市的遥感影像数据制作徐州市土地利用变化图,再结合相关统计年鉴数据,利用GIS空间统计的方法, 计算出研究期间徐州市的土地利用动态度和土地利用转移矩阵。在此基础上以当量因子法的研究为基础,以研究区域的具体情况确定相关修正系数,定量研究了徐州市的生态系统服务价值在时间及空间上的变化。从土地利用变化和生态系统服务价值变化之间,研究其变化关系。研究结果表明: ①徐州市主要用地类型以耕地为主, 2005—2015年间, 耕地、林地、水域和草地面积减少, 未利用地小幅度增加,建设用地增加面积较大,同时不同土地利用类型之间转化剧烈,耕地大面积向林地、草地和建设用地转出,增加的建设用地面积主要是由耕地转化而来; ②在二级生态系统服务类型中,水文调节和废物处理服务价值最高,原料生产服务价值较低,研究期各单项生态系统服务价值均呈现出不断下降的趋势,进而导致徐州市总生态系统服务价值不断减少,10 a间共减少了2.9×109元,在一级生态系统服务类型中,耕地生态系统服务价值减少了1×109元,林地生态系统服务价值减少了1.43×109元,二者生态服务价值减少量占总生态服务价值减少量的80%以上; ③不同时期各地类的生态系统敏感性指数均小于1,说明研究期间徐州市各地类生态价值系数和生态系统服务价值是一种缺乏弹性的关系,因此采用生态价值系数的计算方法是合理可靠的,计算结果具有可信度。

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基于空间距离指数的延河流域生态敏感性时空演变特征
杨蕴雪, 张艳芳
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 229-237.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020281
摘要   HTML ( 1 )   PDF (3277KB)

生态敏感性是生态系统对自然环境变化和人类活动干扰的敏感程度,可以反映生态环境问题发生的难易程度和可能性大小。以黄土丘陵沟壑区延河流域为例,选取水土流失敏感性指数、生态风险敏感性指数和生物多样性敏感性指数3个定量评价指标,基于空间距离指数构建流域综合生态敏感性指数(comprehensive ecological sensitivity index,CESI),并结合重心模型探讨1996—2016年间延河流域生态敏感性的时空变化情况。研究结果表明: ①从时间变化来看,延河流域生态敏感性总体呈下降趋势,CESI由1996年的1.38上升到2016年的1.41,表明延河流域生态环境质量有所改善; ②从空间分布变化看,延河流域1996—2016年间生态敏感性空间分布情况变化较大,1996年生态敏感性较高地区集中在延河流域上游部分,2006年以后生态敏感性较高地区主要分布在延河流域中游及下游的部分地区; ③1996—2016年,延河流域各级生态敏感性区域重心向延河流域中游转移,生态敏感性分布由1996年的集中分布转为2016年的集中与分散相结合的分布情况; ④延河流域生态敏感性受土地利用方式影响较大,延河流域“退耕还林(草)”工程及综合治理工程在生态敏感性转好过程中起关键作用。

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新冠疫情影响下武汉市气溶胶类型变化分析
韦耿, 侯钰俏, 查勇
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 238-245.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020266
摘要   HTML ( 0 )   PDF (4833KB)

应用湖北省武汉市2019年12月1日—2020年4月30日期间的大气颗粒物数据(PM10与PM2.5),以及MODIS气溶胶产品,获取该区域的气溶胶光学厚度 (aerosol optical depth,AOD)、精细模式分数(fine-mode fraction,FMF)数据,建立4种气溶胶类型(城市/工业型、沙尘型、干洁海洋型和混合型)模型,对比分析新冠肺炎疫情影响下,社会管控及产业停产对武汉市大气颗粒物及气溶胶类型特性的影响。结果表明,管控及停产期间由于人为排放量减少,大气颗粒物浓度值均呈现下降趋势,除春节假期以外,城市/工业型气溶胶占比同样呈下降趋势,干洁海洋型气溶胶占比则上升至13.4%,而有序复工复产后,变化趋势则与管控停产期间相反。与2017—2019年同时期相比,春节后持续管控及停产期间,大气颗粒物浓度值和气溶胶参数同样低于往年同期。MODIS气溶胶产品能够有效获取区域气溶胶特性,对区域大气环境的监测及治理提供数据帮助。

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基于高原盐湖光谱特性下的溶解氧反演应用与探讨
杜程, 李得林, 李根军, 杨雪松
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 246-252.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020337
摘要   HTML ( 0 )   PDF (3130KB)

因地理条件限制,盐湖高光谱反演研究目前尚少,文章以盐湖溶解氧的反演为例,探讨盐湖水质参数的反演思路与方法。通过对青海察尔汗盐湖水体高光谱数据的信息分析,在高光谱水质参数反演技术基础上利用盐湖水体的独特光谱信息,采用波段组合的方式确定了盐湖高光谱溶解氧反演模型。研究结果表明: ①原始光谱曲线各个波段与溶解氧含量相关性不足0.3,基于盐湖水体的独特光谱信息下的波段组合数据与溶解氧含量的相关系数达到0.75以上; ②建立的波段比值模型与实测值进行模型精度验证,发现溶解氧含量反演与实测结果基本一致; ③盐湖水体较为稳定的特性使其在经历时间变化时水质参数含量不会发生较大变化,利用2019年11月份实测数据进行的精度验证也可说明以盐湖光谱特性建立的波段比值模型具有较高精度,并且能够有一定的模型长效性。因此,利用盐湖光谱特性建立高光谱反演模型可满足对该湖区进行溶解氧监测的精度需求,实现对其的大面积监测,也同时提出一种新的针对高原盐湖反演模型建立的思路,为后续高原湖泊的监测体系建立奠定基础。

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随机森林协同Sentinel-1/2的东营市不透水层信息提取
刘春亭, 冯权泷, 金鼎坚, 史同广, 刘建涛, 朱明水
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 253-261.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020310
摘要   HTML ( 0 )   PDF (4741KB)

不透水层是表征人类活动的重要指标,及时精确的不透水层信息对区域生态环境保护有重要意义。以山东省东营市为研究区,探索了一种基于多源Sentinel-1/2影像和随机森林的不透水层提取方法。通过对比实验发现,随机森林结合地表反射率特征、纹理特征和后向散射系数能够降低暗不透水层和亮不透水层与裸土的混淆现象,可以有效改善不透水层的估算精度(总体精度达到93.37%,Kappa系数达到0.925 8)。研究结果揭示了随机森林协同Sentinel-1和Sentinel-2数据在不透水层信息提取方面有着广泛的应用前景,为融合多源数据对黄河三角洲区域遥感监测提供了参考。

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基于多源传感器的FUI水色指数提取与应用
王一飞, 宫兆宁, 张园, 苏朔
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 262-271.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020324
摘要   HTML ( 0 )   PDF (4831KB)

水体颜色的定量表征可为内陆湖库综合水质的评估提供重要的参考数据。以华北内陆大型湖库官厅水库为研究对象,结合2016—2020年季相尺度的Sentinel-2和Landsat 8 OLI反射率数据,利用FUI(Forel-Ule index)水色指数反演算法,定量分析了官厅水库FUI水色的空间尺度、年内及年际尺度的异质特征; 为探究FUI水色与水体营养状态之间的耦合关系,分别利用色度角α和FUI水色指数与营养状态指数(trophic status index,TSI)进行建模; 并论证了FUI水色指数在不同传感器间的可比性及应用潜力。结果表明: ①在空间尺度上,官厅水库中心处FUI水色指数数值较低,在水库边缘处数值较高; ②在年内季相尺度上,FUI水色指数数值呈现出冬季最高,春季小幅度降低,夏季最低,秋季又上升的趋势; ③在年际尺度上,近3 a间FUI水色指数数值较前两年有所降低,水色表现为由黄棕色向黄绿色转变,这一点可能得益于北京市政府对官厅水库的有效治理; ④TSI与色度角α和FUI的Pearson相关系数分别为-0.85和 0.80,表明FUI水色与TSI指数具有强相关性; ⑤对同一天过境的Sentinel-2和Landsat 8 OLI进行FUI水色指数反演,数值分别为13.04和13.16,十分接近,表明FUI在不同传感器影像之间具有可比性,可利用多源长时序的遥感数据,实现FUI水色长时序数据的反演。FUI水色指数在水质营养状态评估方面具有明显的应用潜力和优势。

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地理信息系统
基于多元数据的省会城市城中村精细提取
冯东东, 张志华, 石浩月
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 272-278.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020368
摘要   HTML ( 0 )   PDF (5316KB)

城中村是指农村耕地被收走后,剩余宅基地被城市包围的农村聚落。针对当前城中村的研究缺少数据支撑和定量分析等问题,基于高分辨率遥感影像、建筑物轮廓及兴趣点(point of interest,POI)等多元空间数据,以广东省省会广州市的主城区为研究区域,利用ENVI中深度学习工具提取城中村边界,其城中村正确识别率为64.31%。对于提取结果中存在与部分老旧居民区、工业区混淆的现象,进一步使用路网分割高分辨率遥感影像,制作城中村标签数据。结合机器学习分类方法,使用支持向量机分类器提取城中村轮廓。该方法提取的精度可达到90.19%,对于研究区内城中村改造、城市规划设计等具有一定的参考意义。

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卫星遥感地质信息产品分类标准研究进展
蒋校, 钟昶, 连铮, 吴亮廷, 邵治涛
自然资源遥感. 2021, 33 (3): 279-283.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020288
摘要   HTML ( 2 )   PDF (861KB)

标准是社会发展的智慧结晶,技术标准的制定是助力生产力发展和管理水平进步的有效手段。卫星遥感技术一直以来都是地质调查领域的重要技术手段,随着我国国产卫星建设的持续发展,卫星遥感技术在地质调查相关领域的应用日趋成熟,在遥感地质调查工作中形成了大量的成果产品。然而,在卫星遥感信息产品的总结、梳理、规范方面,相关标准严重缺失,导致形成的成果产品规范性不强,生产端和应用端理解不一致,同时也对成果产品的规范管理造成了严重影响。针对上述情况,通过对可解译要素和地质相关领域成果产品的梳理总结,开展了卫星遥感地质信息产品分类标准的研究制定工作,提出将卫星遥感地质信息产品分为基础类产品和应用类产品2类,每类中分别包含了若干成果产品,从而建立了“要素-基础类产品-应用类产品”的分类体系,为规范地质调查成果入库提供技术支持。

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