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Google Earth Engine在土地覆被遥感信息提取中的研究进展
牟晓莉, 李贺, 黄翀, 刘庆生, 刘高焕
国土资源遥感    2021, 33 (2): 1-10.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020189
摘要351)   HTML17)    PDF (3107KB)(476)   

谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)是一个面向全球尺度的地理空间分析平台,充分集成了Google Earth海量的地理和遥感数据资源以及Google的强大云端计算能力,为地球系统科学、特别是其重要组成部分的土地覆被遥感信息提取研究提供了一种有效便捷的方式。围绕GEE和土地覆被遥感信息提取相关的关键词,查阅了Web of Science和知网在2011—2019年间国内外发表的所有相关论文,在统计文献发表时间、研究领域、研究区、所属机构和发表期刊等信息的基础上,系统梳理了GEE在土地覆被领域的研究应用趋势,重点就大区域制图和多时相变化监测两方面,详细阐述了GEE的应用发展潜力,为进一步认识和使用GEE提供了科学参考。

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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332)   HTML23)    PDF (7027KB)(304)   

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。

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遥感影像水体提取研究综述
苏龙飞, 李振轩, 高飞, 余敏
国土资源遥感    2021, 33 (1): 9-11.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020170
摘要289)   HTML15)    PDF (1382KB)(355)   

水是非常重要的资源,是一切人类与生物得以生存和发展的重要物质基础,水体提取便于了解现有的水资源概况,有助于对水资源合理的规划及治理,对人类的生活及社会活动具有重大影响。传统的人工方法费时费力,利用卫星遥感数据进行水体位置、面积、形状和河宽等水体参数的信息提取,已经成为一种快速获取水体参数的有效方法和手段。在广泛文献调研的基础上,阐述遥感影像水体提取的基本思想及其发展历程,对学者在水体提取的基本方法和现状进行较全面的综述,分析各种方法的优缺点,说明当前水体提取存在的问题和研究前景,使读者直观了解这一领域并为其研究提供一定思路。

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高亚洲地区冰湖遥感研究进展与展望
潘梦, 曹云刚
国土资源遥感    2021, 33 (1): 1-8.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020068
摘要250)   HTML23)    PDF (3574KB)(172)   

高亚洲是全球冰湖分布最为集中的地区之一,利用遥感技术开展该区域的冰湖研究对于全球变化分析与自然灾害评估具有重要意义。参考国内外大量研究文献与报告,全面回顾了高亚洲冰湖信息遥感提取数据源、信息提取方法的发展历程,并进一步围绕冰湖时空变化格局及其对全球变化的响应等方面,详细分析了目前国内外针对高亚洲冰湖相关研究的进展及主要成果。结合遥感机理与图像处理技术、遥感数据源的最新发展,对高时空分辨率遥感在冰湖相关研究领域的发展趋势进行了展望。

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黑臭水体遥感识别研究进展
陈帅, 赵文玉, 廖中平
国土资源遥感    2021, 33 (1): 20-29.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020104
摘要246)   HTML4)    PDF (1375KB)(322)   

黑臭水体对生态环境质量影响严重,加强黑臭水体整治是水环境治理的重要工作。黑臭水体的宏观监测是治理的前提,而遥感技术在宏观监测领域有巨大的优势。目前利用遥感技术识别黑臭水体已有少量研究,本文系统总结了目前黑臭水体遥感识别的研究现状,从反射光谱、水体颜色以及固有光学量3个识别特征分析黑臭水体的光学特性,并分别归纳其识别算法; 总结了这些算法可能存在的问题,包括算法通用性问题、大气校正问题导致遥感反射率不准确、对于不同类型水体识别特征出现重叠部分等; 最后从进一步挖掘识别特征、进行反射光谱分类、应用机器学习算法3方面对未来的发展趋势进行了展望。

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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235)   HTML10)    PDF (2998KB)(177)   

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。

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基于语义分割网络的高分遥感影像城市建成区提取方法研究与对比分析
刘钊, 赵桐, 廖斐凡, 李帅, 李海洋
国土资源遥感    2021, 33 (1): 45-53.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020162
摘要207)   HTML3)    PDF (4183KB)(136)   

城市建成区的提取对城市发展规划有着重要的作用。为了找出能兼顾效率和识别准确率的基于卷积神经网络的遥感影像城市建成区提取方法,从神经网络结构的原理出发,对多种语义分割网络的内部结构进行对比分析,并针对语义分割网络分别进行训练及结果比较。实验结果表明,ShelfNet-50网络能够在训练速度最快的同时保证很高的识别准确率,在训练时长仅需14 h的同时达到了77%的前景分割精度,且ShelfNet-50网络预测的结果也与相应的遥感影像数据高度吻合。实验说明ShelfNet-50网络可应用于高分遥感影像的城市建成区提取研究。

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基于残差网络特征融合的高光谱图像分类
韩彦岭, 崔鹏霞, 杨树瑚, 刘业锟, 王静, 张云
国土资源遥感    2021, 33 (2): 11-19.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020209
摘要186)   HTML9)    PDF (4576KB)(212)   

深度学习技术因其在深度挖掘地物特征方面的独特优势为高光谱图像分类提供了技术手段。但是在高光谱图像的像素级地物分类中,由于样本输入尺寸的影响导致深度学习的层数受限,不能充分挖掘高光谱图像中的深度特征,为此提出基于残差网络特征融合的高光谱图像分类方法。首先通过主成分分析(principal component analysis,PCA)方法提取原始高光谱图像中的第一主成分,利用残差网络有效提取地物空谱特征; 再通过反卷积算法实现特征图的扩充,将反卷积后不同维度的特征进行多尺度特征融合,充分挖掘高光谱图像中的深度特征信息,进一步提升高光谱图像分类精度。对“珠海一号”卫星拍摄的江苏太湖和安徽巢湖两个区域进行地物分类实验,结果表明,与其他方法相比,该方法有效解决了高光谱图像分类中深度特征提取不足的问题,获得了更好的分类性能。

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基于Sentinel-2A和Landsat8的城市不透水面的提取
赵怡, 许剑辉, 钟凯文, 王云鹏, 胡泓达, 吴萍昊
国土资源遥感    2021, 33 (2): 40-47.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020215
摘要181)   HTML5)    PDF (4729KB)(204)   

城市不透水面相关研究对城市的发展至关重要。为了提取城市不透水面盖度,通常采用线性光谱混合分析方法,在亚像元尺度上计算混合像元内的不透水面面积比例。由于端元光谱曲线存在误差,导致不透水面盖度提取精度较低,因而提出端元优化方案,通过Sentinel-2A影像选择比较纯净的端元,利用其光谱信息优化从Landsat8影像中选择的端元的光谱曲线,提高纯净像元光谱曲线精度。此外,结合解混结果优化方案,利用归一化植被指数(normalized differential vegetation index,NDVI)和干旱裸土指数(dry bare-soil index,DBSI),对解混结果进行优化。采用WorldView-2遥感影像进行样本验证,结果显示,该方法所提取不透水面盖度的精度比传统方法提高了20%,为端元选取和不透水面提取提供可靠的理论支持。

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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171)   HTML0)    PDF (6517KB)(286)   

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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基于高分二号的城市黑臭水体动态监测
胡国庆, 陈冬花, 刘聪芳, 谢以梅, 刘赛赛, 李虎
国土资源遥感    2021, 33 (1): 30-37.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020167
摘要158)   HTML3)    PDF (5462KB)(117)   

目前,城市黑臭水体的遥感识别处于算法初探阶段,由于受到水深、阴影等因素的影响,在实际应用中精度较低,并且对于长时间的黑臭水体动态监测研究较少。以芜湖鸠江区为研究区,分析黑臭水体的成因及表观特征,针对单波段阈值法、波段差值法、归一化指数法和斜率指数法,基于GF-2影像进行阈值修正并评价精度,同时联合黑臭水体目视解译标志进行动态监测。结果表明: ①水体发生黑臭通常伴有颜色异常、河道淤塞、次生环境问题等特征; ②单一识别算法中差值法识别效果最好,总精度为87.5%; ③GF-2的高空间分辨率特性提升了目视解译的效率和精度,可以有效减少水深和建筑物阴影对其遥感识别的干扰,相比使用单一算法,进一步提高了动态监测的识别精度和可靠性; ④利用2014—2020年4景GF-2影像提取鸠江区主城区黑臭水体面积分别为0.313 km2,0.152 km2,0.069 km2和0.008 km2。结果显示,鸠江区水体黑臭现象正逐步得到改善,但神山公园水系黑臭现象依然严重。

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基于多算法水边线提取的潮滩DEM构建
李天祺, 王建超, 吴芳, 赵政, 张文凯
国土资源遥感    2021, 33 (1): 38-44.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2019337
摘要158)   HTML8)    PDF (4902KB)(212)   

遥感水边线法构建潮滩数字高程模型(digital elevation model,DEM)是获取大范围淤泥质潮滩地形的有效途径,准确提取水边线是潮滩DEM构建的关键。受潮情及滩面的影响,不同影像中的水边线在光谱与纹理上差异较大,单一方法难以准确地提取水边线。鉴于此,本文提出一种基于多算法水边线提取的潮滩DEM构建方法。根据瞬时潮情对多期水边线进行分类,应用边缘检测、阈值分割、面向对象分割与改进分水岭方法对不同类型水边线分别提取,通过对潮汐数据多项式插值计算水边线的瞬时潮位,构建潮滩DEM。本文以莱州湾西侧潮滩为研究区,利用多期GF-1 WFV影像与验潮站潮汐数据构建潮滩DEM。通过野外实测高程对DEM反演结果进行精度评价,反演值与实测值相关性较高,R2=0.86,误差分布在0.31~0.78 m之间,中误差为0.17 m。结果表明,基于多算法水边线提取的潮滩DEM构建可以有效地获取潮滩近似地形。

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城市绿地资源多尺度监测与评价方法探讨
熊育久, 赵少华, 鄢春华, 邱国玉, 孙华, 王艳林, 秦龙君
国土资源遥感    2021, 33 (1): 54-62.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020069
摘要157)   HTML1)    PDF (4697KB)(137)   

绿地是城市生态资源的重要组成部分,定量评估其时空分布、构建多尺度监测方法体系,是自然资源管理、生态文明城市建设等领域的迫切需求。以城市植被和城市水体为例,从资源的数量、质量与生态价值3个层次,梳理对比主流的监测评价方法,探讨这些方法的优势与存在的问题,为我国新时期城市自然资源评估与监测提供方法参考。结果表明: ①尽管基于样方的传统抽样方法可获得城市绿地的数量信息,但城市绿地高度斑块化特征限制了样方结果尺度推绎; ②卫星遥感是监测城市绿地的有效手段,可准确获取绿地空间分布、面积、种类、质量变化等信息,但生物量(或蓄积量)、体积等信息需要米级(< 5 m)遥感数据和其他新技术支持精细化研究; ③无人机可获得亚米级(如< 5 cm)数据,满足精细化监测需求,但受飞行管制、电池续航能力等限制,数据覆盖范围有限,且数据拼接等后处理复杂、传统的数据处理或反演算法可能不适用于亚米级空间分辨率数据; ④城市绿地对城市热环境调节功能研究较多,但当前100 m(及更粗空间分辨率)的热红外地表温度数据难以支持绿地蒸腾降温机理等精细化研究。可见,城市绿地的精细化资源评估与监测仍面临诸多挑战。

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面向对象结合深度学习方法的矿区地物提取
蔡祥, 李琦, 罗言, 齐建东
国土资源遥感    2021, 33 (1): 63-71.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020111
摘要152)   HTML3)    PDF (5420KB)(247)   

为了快速准确获取煤炭矿区的地物信息,以达到辅助安排和部署矿区安全生产工作的目的,采用无人机低空遥感拍摄的方式获取了矿区内的高清影像数据,并提出一种基于面向对象和深度学习的矿区无人机影像地物提取方法。首先利用面向对象的分类方法配合人工校正,制作用于深度学习语义分割的标签,再采用FCN-32s,FCN-8s和U-Net 3种深度学习语义分割模型提取图像特征,训练出3种不同的分类模型,并基于此提出多数投票和打分算法2种集成模型改进地物提取精度。实验结果表明,面向对象结合深度学习方法的地物提取准确率、Kappa系数较传统面向对象方法均有明显提升。其中打分集成模型识别效果最好,在测试集上的整体准确率为94.55%,高出面向对象方法5.96百分点; Kappa系数为0.819 1。

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基于随机森林的遥感影像云雪雾分类检测
许赟, 许艾文
国土资源遥感    2021, 33 (1): 96-101.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020074
摘要148)   HTML3)    PDF (2410KB)(102)   

遥感影像中的云、雪、雾会遮盖地表的有用信息导致影像无法使用,为了提高有效遥感影像的使用效率,需要检测遥感影像中云、雪、雾的范围并剔除无用的影像。以自动检测卫星遥感影像中的云、雪、雾为目的,研究基于随机森林的遥感影像云、雪、雾分类检测方法,并通过增加“二次检测”减少有效区域与云、雪、雾间的错检。实验表明该方法具有较高的检测精度和效率。

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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145)   HTML4)    PDF (4842KB)(66)   

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144)   HTML0)    PDF (4831KB)(68)   

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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蒙古高原土壤湿度时空变化格局及其对气候变化的响应
王佳新, 萨楚拉, 毛克彪, 孟凡浩, 罗敏, 王牧兰
国土资源遥感    2021, 33 (1): 231-239.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020122
摘要140)   HTML3)    PDF (4445KB)(108)   

土壤水作为一种重要的水资源,其时空分布和动态变化对植被的分布和生长状况具有显著影响。蒙古高原是典型的干旱-半干旱气候区,也是亚欧大陆温带草原的主要构成部分,气候变化导致的土壤含水量变化无疑会对草原生态系统健康及稳定产生直接影响; 厘清蒙古高原土壤湿度时空特征及其对气候变化的响应有助于为生态保护相关政策的制定提供科学支撑。本研究基于GLDAS-Noah土壤湿度数据,运用线性回归分析、相关分析和Mann-Kendall(M-K)检验等方法,分析1982—2018年不同深度土壤湿度的时空格局、变化趋势及突变性等特征,并与CRU温度、降水数据相结合探讨土壤湿度对气象因子变化的响应。结果表明: ①蒙古高原年均土壤湿度总体呈“东北高西南低”的空间分布格局,且有明显的高值区、过渡带和低值区; ②近37 a来,蒙古高原0~10 cm(SM1)土壤湿度整体呈现不显著上升趋势,变化速率为0.002 m3/m3/10 a,M-K结果显示在2012年前后发生突变; 10~40 cm(SM2)土壤湿度的下降趋势较显著,变化速率为-0.005 m3/m3/10 a,其突变发生在1996年左右; ③基于像元尺度的相关性分析表明不同季节土壤湿度整体上与降水呈显著正相关关系,与温度呈显著负相关关系。

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一种基于格网索引优化的遥感影像自动配准算法
张萌生, 杨树文, 贾鑫, 臧丽日
国土资源遥感    2021, 33 (1): 123-128.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020143
摘要139)   HTML1)    PDF (5719KB)(62)   

针对SIFT算法在遥感影像配准过程中捕获配准点对数量较少和误匹配较多等问题,提出了一种基于格网索引的遥感影像自动配准的算法。首先,采用SIFT算法提取特征点和特征向量,并通过欧氏距离进行匹配; 其次,建立格网索引剔除部分误匹配点对,从而提高了随机抽样一致算法的精度; 最后,使用多项式几何纠正算法实现遥感影像的精确配准。实验结果表明: 该算法比传统分块算法在遥感影像中得到的匹配点对精度更高,并且考虑到不同遥感影像配准场景的差异。

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基于GEE的2000—2019年间升金湖湿地不同季节地表温度时空变化及地表类型响应
叶婉桐, 陈一鸿, 陆胤昊, 吴鹏海
国土资源遥感    2021, 33 (2): 228-236.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020188
摘要136)   HTML0)    PDF (3231KB)(132)   

为更好地开展长江下游湿地生态保护与恢复建设,以谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云平台上2000—2019年不同季节升金湖区域Landsat影像为数据源,基于辐射传输方程法批量反演地表温度,综合分析了2000—2019年近20 a间升金湖湿地的地表温度时空变化及其与地表类型的响应关系。结果表明: ①在空间上,不同温度等级的空间分布随季节变化具有明显差异: 高温区域在春季相对分散,夏秋两季一般位于西北部,在冬季多处于南部; 水域面积随季节变动,但其温度四季均属于极低温或低温; ②在时间上,受林地和水域的影响,2000—2019年间升金湖湿地始终以占约70%~85%的中温区和低温区为主,各地表温度级别面积占比随季节、年份等时间趋势不同产生变化; ③不同覆盖类型的地表温度存在季节性响应差异,基本以人造表面>耕地>林地、滩涂>水体的形式呈现; ④非城市化因素对天然湿地地表温度等级变化产生一定影响。研究结果对于升金湖湿地合理开发规划具有一定意义。

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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136)   HTML0)    PDF (3969KB)(82)   

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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基于多层次感知网络的GF-2遥感影像建筑物提取
卢麒, 秦军, 姚雪东, 吴艳兰, 朱皓辰
国土资源遥感    2021, 33 (2): 75-84.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020289
摘要135)   HTML0)    PDF (9566KB)(189)   

高分辨率遥感影像建筑物提取任务在城市规划、城镇化进程等领域发挥着重要作用。针对现有的深度学习提取方法存在浅层特征未得到有效利用、小目标信息容易丢失等问题,提出了一种多层次感知网络。该网络利用密集连接机制充分提取特征信息,并构建平行结构保留不同特征分辨率的空间信息,增强不同深度、尺度特征信息,减少细节特征的丢失; 同时利用空洞空间金字塔模块获取不同感受野信息,提取不同尺度下的深层建筑特征。实验结果表明,该方法在GF-2遥感影像建筑物提取中,总体精度为97.19%、交并比为74.33%、综合评价指标为85.43%,各指标均高于传统方法与其他深度学习方法; 此外,应对多源遥感影像的建筑物仍具有良好的提取效果,体现了本文方法的实用性。

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基于VCI指数的青藏地区春旱时空动态变化分析
季民, 张超, 赵建伟, 严娟, 梁亮
国土资源遥感    2021, 33 (1): 152-157.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020228
摘要134)   HTML3)    PDF (3794KB)(76)   

有关春旱的时空特征信息对于许多农业应用和决策都至关重要。本研究利用NOAA/AVHRR的植被状态指数(vegetation condition index,VCI)产品,对1995—2010年间青藏地区的植被干旱情况进行了全面的时空分析。针对VCI作为干旱指标的特点,采用了多种方法,其中包括干旱的频率分析、趋势分析和Mann-Kendall实验。研究表明青藏地区受季风影响较小,横断山脉和祁连山地区干旱发生的频率比较低,且多为轻中旱。根据分析表明,该地区干旱的趋势并不是单向变化的,可以将其分为2个阶段: 2000年以前VCI指数较高,且波动相对较大; 2000年之后VCI指数相对较低,且相对稳定。

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红崖山水库近20年面积变化遥感调查及驱动力分析
郝固状, 甘甫平, 闫柏琨, 李贤庆, 胡辉东
国土资源遥感    2021, 33 (2): 192-201.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020187
摘要133)   HTML0)    PDF (7617KB)(142)   

甘肃省红崖山水库位于水源缺乏的西北地区,是该地区生态系统的重要支撑,分析水库的面积变化便于当地政府统筹做好水生态保护修复,水资源合理利用,为其提供决策支持。通过对2000—2019年的Landsat系列数据和GF-2数据进行水域面积和植被覆盖度的提取分析,并结合周边气象数据和收集当地的资料综合分析水域面积变化的影响因素,探讨水域面积时空变化及驱动力。结果表明: 总体特征上,2000—2019年20 a红崖山水库的水域面积持续增长,总面积增加8.98 km2,面积变化率高达42.6%; 月际变化特征上,水域面积的变化呈现倒“正态分布”曲线趋势,丰水期主要集中在春秋季节的3月份和9—10月份,枯水期主要集中在夏季的6月份; 年际变化特征上,由于水域面积受季节影响较大,故分春夏秋冬四季进行年际分析,春冬季节水域面积持续上升,平均年际增长率为5.03%和5.22%,秋季平均年际增长率最低仅为2.42%,夏季水域面积平均年际增长率为22.19%,是变化幅度最大的季节,呈“V”形波动上升。根据气温、降水和蒸发量等气象数据以及植被覆盖度与水域面积的相关性分析,以及相关水文资料分析,得出以下结论: 直接驱动力是降水量的变化,工程扩建加高,入库径流变化; 间接驱动力包括气温变化,植被覆盖度的变化,工、农、生活用水,生态环境修复等。

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1988—2018年间洱海流域植被覆盖度时空变换特征探究
陈虹, 郭兆成, 贺鹏
国土资源遥感    2021, 33 (2): 116-123.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020283
摘要133)   HTML0)    PDF (3584KB)(209)   

植被覆盖度作为反映地表生态环境的重要指标,被广泛应用于区域生态状况与生态地质问题的调查与研究工作中。以洱海流域为研究区,基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云计算平台,利用455景30 m空间分辨率Landsat系列影像获取了1988—2018年间流域尺度的年最大归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)值,采用像元二分模型定量估算了洱海流域的植被覆盖度,通过线性回归模型分析植被覆盖度的时空变化特征,进一步探讨了植被覆盖度与岩石类型的内在关系。研究结果表明: ①1988—2018年间洱海流域植被覆盖度整体上呈现持续波动增长的趋势,增速为0.38%/a; ②流域内分布以高植被覆盖为主,其中82.54%的区域植被覆盖状况持续改善,而持续退化的区域仅占3.27%,主要分布在城镇化显著的区域; ③流域内不同岩性单元上的植被覆盖度存在明显差异,平均植被覆盖度最高的是变质岩区域,最低的是白云岩和火山岩。

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基于遥感的露天煤矿集中区地质环境灰关联评价——以准格尔煤田为例
高俊华, 刘莎莎, 杨金中, 赵明鹏, 刘欣悦, 邹联学
国土资源遥感    2021, 33 (1): 183-190.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020006
摘要131)   HTML6)    PDF (2935KB)(85)   

我国十余年来利用卫星遥感技术获取了每年一次的全国性矿山地质环境遥感监测数据。如何充分利用现有遥感监测成果,开展较大区域的矿山地质环境评价分区,非常值得探讨和研究。因此,以准格尔煤田为研究区,采用人工插值和分级加权改进后的灰色关联分析法(简称灰关联法)对区内16座露天煤矿山的地质环境进行评价分析,得出以矿山为单元的评价等级分区。评价结论为: 汇隆、蒙祥和梁家碛3座矿山为环境影响严重区,天赐源、魏家峁、厅子堰、刘胡梁和黑岱沟5座矿山为环境影响较严重区,哈尔乌素、金正泰、召富、永胜、崔二圪咀、宏燃、华富和正仁8座矿山为环境影响一般区,其他非矿山地区为无影响区。评价结果相对客观地反映了准格尔煤田地质环境现状,矿山地质环境灰关联评价方法可以在较大区域甚至全国范围内推广应用。

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基于Android的农田干旱遥感动态监测系统研制
龙泽昊, 张添源, 许伟, 秦其明
国土资源遥感    2021, 33 (2): 256-261.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020160
摘要131)   HTML0)    PDF (3835KB)(108)   

为了满足用户对农田干旱等农情观测的实际需求,在Android移动平台上建立了一套农田干旱遥感动态监测系统。该系统针对用户野外传统手工记录农田数据低效的问题,结合移动端设备的轻便和全球定位系统(global positioning system,GPS)定位服务,实现了户外农田数据采集与管理,完成了从作物数据录入、分析至成果导出的处理流程。同时,系统以用户实时干旱动态监测需求为目的,充分利用谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)遥感云计算平台的优势,引入了Landsat,MODIS和Sentinel等多源遥感数据,采用Flask框架实现了GEE平台Python接口接入方案,完成了研究区遥感数据源选取、干旱监测模型实时计算和干旱专题图绘制等实用的农田干旱动态监测功能,为用户提供了一种易于携带、方便应用的技术平台。

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基于改进U-Net的建筑物集群识别研究
武宇, 张俊, 李屹旭, 黄康钰
国土资源遥感    2021, 33 (2): 48-54.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020278
摘要131)   HTML1)    PDF (3690KB)(186)   

针对U-Net在高分影像建筑物提取中部分建筑物边缘特征易模糊或丢失的问题,提出一种对高分影像建筑物边缘增强,同时对U-Net部分卷积过程进行改进的优化的建筑物提取方法。首先利用域变化递归滤波的方式对建筑物边缘进行增强,将增强后影像输入U-Net神经网络中进行训练; 其次为充分利用建筑物在高分影像上丰富的细节特征,尝试在原U-Net结构基础上,从训练图像和标签中提取成对的补丁以增加训练数据,这些补丁进一步加强了正反向深度学习中建筑物高维特征的获取; 最后在影像上实现建筑物提取。对辽宁省盘锦市邻接渤海湾地区2017年9月29日高分二号影像建筑物提取实验结果表明,对于包含阴影区域干扰较多的非理想样本数据,用U-Net识别建筑物得到的整体分类精度为75.99%,而改进方法最高整体分类精度可达83.12%,较原U-Net网络精度提高7.13百分点,证明该方法行之有效。

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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131)   HTML0)    PDF (4423KB)(89)   

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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基于表观热惯量与温度植被指数的FY-3B土壤水分降尺度研究
宋承运, 胡光成, 王艳丽, 汤超
国土资源遥感    2021, 33 (2): 20-26.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020244
摘要129)   HTML2)    PDF (2520KB)(161)   

为进一步研究风云三号(FY-3B)土壤水分降尺度获取高分辨率土壤水分的方法,使其更适用于农业、水文、生态等区域尺度的应用要求,以MODIS为数据源,青藏高原那曲地区为研究区,利用表观热惯量模型(apparent thermal inertia,ATI)与温度植被指数(temperature vegetation index, TVI)模型在不同植被覆盖度下适用的特点,构建综合ATI与TVI的土壤水分反演模型; 结合低分辨率FY-3B土壤水分产品,利用土壤水分降尺度方法,获取高分辨率下土壤水分反演模型系数,并得到高分辨率土壤水分。通过与地面观测数据对比,降尺度后土壤水分与实测数据的R2在0.4以上,RMSE在0.055~0.103 cm3/cm3之间,表明降尺度后的土壤水分能够较好地反映区域土壤水分的空间分布与变化。

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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129)   HTML2)    PDF (3123KB)(76)   

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。

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基于RS和GIS技术的西藏多龙矿集区矿山选址研究
赵龙贤, 代晶晶, 赵元艺, 姜琪, 刘婷玥, 傅明海
国土资源遥感    2021, 33 (2): 182-191.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020200
摘要127)   HTML1)    PDF (7866KB)(138)   

西藏多龙矿集区作为我国重要的金属资源基地,其金属储量和产量更加重要,如何合理地布置矿山选址更成为了矿山开发的重中之重。以西藏多龙矿集区为研究区,基于遥感和地理信息系统技术,通过对高分二号和Landsat8等遥感卫星影像进行处理分析,提取一系列环境因子信息——断裂构造、矿区位置、植被覆盖度、钻孔与探槽、村庄、河道、道路、坡度与高差等,并对解译出来的环境因子信息进行定量化与归一化处理。最后运用层次分析法对各因子的权重系数进行计算,构建研究区矿山选址模型,为绿色矿山开发建设提供基础资料与参考建议。

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舟山群岛海岸线遥感信息提取及时空演变分析
陈超, 陈慧欣, 陈东, 张自力, 张旭锋, 庄悦, 褚衍丽, 陈建裕, 郑红
国土资源遥感    2021, 33 (2): 141-152.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020248
摘要124)   HTML1)    PDF (11964KB)(179)   

作为我国第一个由岛屿组成的地级市,舟山市具备丰富的海洋资源,准确监测海岸线动态信息对其意义重大。而悬浮泥沙含量较大、岸线曲折、滩涂众多等给舟山群岛海岸线提取和时空演变分析带来了挑战。针对此问题,基于缨帽变换在表征地物含水量方面的优势,利用长时间序列卫星遥感数据开展海岸线时空演变分析。结果表明,该方法能够有效去除悬浮泥沙、岸线曲折、滩涂的影响,准确提取了海岸线动态信息。2000—2018年间的海岸线遥感信息提取结果表明,由各种人类活动主导的围填海使得舟山市海岸线总长度增加了约327.36 km,年均增加长度为18.19 km/a,年均增长速率为0.72%,岛屿面积增加了约112.26 km2,年均增加面积为6.24 km2/a,年均增长速率为0.49%。研究可为提高复杂海洋环境下海岸线遥感信息提取精度、海岸开发与保护等提供参考。

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基于高光谱的土壤碳酸钙含量估算模型研究
吴倩, 姜琦刚, 史鹏飞, 张莉莉
国土资源遥感    2021, 33 (1): 138-144.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020095
摘要121)   HTML0)    PDF (4841KB)(86)   

土壤中碳酸钙的含量是土壤分类及肥力评价的重要依据。研究选取陕西省黄土高原区的78个黄绵土土壤样品为研究对象,在分析碳酸钙含量的基础上,采用SVC HR-1024i便携式光谱仪获取土壤样品的可见光、近红外与短波红外高光谱反射率(350~2 500 nm)数据,对原始光谱曲线分别进行一阶微分、二阶微分和连续统去除3种数学变换,运用相关分析法和连续投影算法分别进行敏感波段的选取,采用随机森林回归建立土壤碳酸钙的估算模型。结果表明: 黄绵土的光谱曲线特征相似,在1 440 nm,1 900 nm和2 200 nm等处均存在明显的吸收特征,且碳酸钙含量与光谱反射率呈现正相关态势; 基于二阶微分与连续投影算法的随机森林估算模型精度最高,验证集R2为0.82,相对分析误差(residual predictive deviation,RPD)值为2.37。

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基于多源高分辨率数据的遗址空间考古精细识别研究
舒慧勤, 方俊永, 鲁鹏, 顾万发, 王潇, 张晓红, 刘学, 丁兰坡
国土资源遥感    2021, 33 (2): 162-171.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020293
摘要121)   HTML1)    PDF (8369KB)(144)   

河南省郑州市的平陶城是东周重要城邑,具有重要的历史价值。由于传统考古调查具有耗时长、投入大、工作量大等问题,平陶故城的聚落布局、遗迹分布等仍不清晰。研究选取Corona和Google Earth历史影像、无人机热红外和高光谱影像,对比分析不同载荷、不同时相、不同尺度影像上的色调和纹理特征,提取平陶城城址的考古异常区域,发现了疑似城墙、城门、角台、长方形房基等遗迹,并根据识别结果初步重建遗址空间结构。研究结果表明,Corona影像有助于识别遗址早期面貌,Google Earth历史影像可以在微小的疑似遗迹特征检测和提取方面提供帮助,航空热红外影像可以揭示在地面或光学影像上不明显的埋藏的考古特征,航空高光谱影像经过最小噪声分离变换有助于探测微弱信息。研究证明综合利用多源高分辨率数据可对遗址遗迹分布、空间结构进行调查、预测和重建,为进一步考古研究和遗址保护提供参考。

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基于暗通道先验的航拍图像去雾效果优化
李力, 胡潇, 彭军
国土资源遥感    2021, 33 (1): 108-114.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020056
摘要120)   HTML3)    PDF (3291KB)(76)   

航拍图像数据量大、图幅多、云雾情况复杂,在观测了大量航拍去雾图像后,发现效果并不理想,对比度依旧不高。通过研究暗通道先验去雾算法,分析有雾图像退化过程,提出了基于暗通道先验的航拍图像去雾效果优化方法。当原始图像云雾不均时,采用增强大气透射率图层对比度的方法来改善去雾输出图像的质量; 此外,针对全部有雾输入图像,使用自动对比度或自动颜色增强的图像处理方法来提升去雾输出图像的亮度; 最后通过计算机编码实现优化算法进行实验,采用无参考的客观图像质量评价方法对优化前后的图像效果量化评价。分析结果表明,在保障运算时间的基础上,优化算法使输出的去雾图像效果更加清晰,符合无人机航拍图像数据质量控制的要求。

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国产高分一号卫星数据在境外地质矿产调查中的应用——以伊朗法尔亚地区为例
蒋校, 路云阁, 孙昂, 李勇志, 连铮
国土资源遥感    2021, 33 (1): 199-204.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020150
摘要120)   HTML2)    PDF (6005KB)(98)   

近年来,国产卫星持续发展,无论从数据质量还是数量上都可以满足“一带一路”倡议对遥感地质调查工作的需求。主要利用国产高分一号卫星数据在伊朗南部铬铁矿富集地区开展不同尺度的遥感地质矿产解译工作,对研究区地质背景、成矿条件进行分析,并提出成矿有利地区。通过解译研究工作发现,Sorkband杂岩体北西侧的杂岩体中的层状超基性岩具有良好的铬铁矿找矿前景,同时也验证了国产高分一号数据在境外地质矿产调查工作中的良好应用效果,为基于国产卫星数据的境外地质矿产调查技术体系建立提供技术支撑,同时也为国内矿业企业的境外找矿工作提供一定的建议。

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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120)   HTML3)    PDF (6774KB)(129)   

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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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119)   HTML4)    PDF (8506KB)(76)   

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。

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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119)   HTML3)    PDF (4477KB)(92)   

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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基于改进超像素和标记分水岭的高分辨率遥感影像分割方法
张锐, 尤淑撑, 杜磊, 禄競, 何芸, 胡勇
国土资源遥感    2021, 33 (1): 86-95.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020124
摘要119)   HTML2)    PDF (14246KB)(346)   

影像分割是高分辨率影像面向对象分析中的关键步骤,对信息提取精度起到至关重要的作用。为提高高分辨率遥感影像面向对象算法分割性能,提出一种改进超像素和标记分水岭的分割方法,包括特征融合、超像素初分割、控制标记符的标记分水岭再分割3个主要步骤。在超像素初分割阶段,利用高分辨率遥感影像纹理特征突出的优势,结合颜色空间、空间位置信息以及相位一致性纹理特征等信息提出一种新的距离测度计算规则,按照符合颗粒形状的圆形邻域进行搜索相似点,对影像进行超像素粗分割,并标记超像素斑块; 计算超像素分割后每个斑块的灰度值,超像素分割后的影像重建,利用形态学的扩展技术提取局部极小值控制分割区域的数量,对传统数学形态学分水岭分割算法产生的过分割进行优化改进; 对重建的影像进行高斯滤波,然后采用控制标记符分水岭算法对重建后的影像进行再分割,得到多尺度综合分割结果。在实验部分,利用资源三号卫星影像和机载航空影像验证本文提出方法,基于准确率和召回率定量评价分割精度,并将本文方法与其他分割方法的结果进行比较,证明本文提出方法的分割有效性。

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倾斜航空摄影技术及在地质调查中的应用研究——以三峡库区巫峡地区为例
陈洁, 蔡君, 李京, 贺鹏
国土资源遥感    2021, 33 (1): 167-173.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020133
摘要117)   HTML8)    PDF (2394KB)(100)   

三峡库区巫峡段是滑坡和危岩崩塌的易发与多发地段,严重危及长江航道安全。倾斜航空摄影技术能精细刻画观测物的侧面纹理信息,为地质灾害隐患早期识别提供基础数据。文章在阐述和分析倾斜航空摄影技术的基础上,联合获取的倾斜航空影像、机载定位定姿系统(position and orientation system,POS)数据和地面控制点进行了三维模型制作,以地质、地貌、水文等因子建立地质灾害危险性评价模型,通过室内解译和野外调查基本查明了工作区内新发地质灾害发育情况及分布规律,摸清了各区域内控制地质灾害发生的主要因素,掌握了区内地质灾害易发性特征及灾害隐患情况。

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基于特征的无人机载视频运动目标快速检测方法
谭熊, 王晶磊, 孙一帆
国土资源遥感    2021, 33 (2): 27-32.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020227
摘要116)   HTML5)    PDF (3323KB)(158)   

针对无人机载视频序列影像动态背景以及常用检测方法处理效率不高等问题,提出了一种基于特征的无人机载视频运动目标快速检测方法。该方法主要包括预处理、ORB特征提取(oriented fast and rotated BRIEF, ORB)、渐进一致采样(progressive sample consensus, PROSAC)特征精匹配、全局运动估计与全局运动补偿、运动目标初检测和形态学后处理等6个步骤。通过2组无人机载视频数据实验研究表明: 对不同传感器获取的不同帧率和不同尺寸大小的视频序列影像,采用本方法的运动目标检测结果较好,计算效率最高,且能够满足实时处理需求。

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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116)   HTML0)    PDF (4833KB)(78)   

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115)   HTML0)    PDF (4297KB)(73)   

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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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114)   HTML3)    PDF (4495KB)(110)   

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Faster R-CNN和MorphACWE模型的SAR图像高原湖泊提取
董天成, 杨肖, 李卉, 张志, 齐睿
国土资源遥感    2021, 33 (1): 129-137.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020067
摘要114)   HTML5)    PDF (5321KB)(84)   

青藏高原湖泊是高原生态环境中最重要的自然要素之一,实现青藏高原湖泊调查与监测是现阶段迫在眉睫的任务。由于水体在SAR图像上呈现出独特的镜面反射特征,使得利用SAR图像进行湖泊的提取与分析成为当下研究热点。为进一步排除干扰地物影响、提高分类准确度,采用欧空局Sentinel-1A干涉宽幅模式的斜距单视复数产品(SLC)为主要数据源,Sentinel-2A多光谱影像Level-1C产品作为参考数据源,提出一种结合改进Faster R-CNN和MorphACWE轮廓模型的SAR图像湖泊提取算法(Faster Region-based Convolution Neural Network-MorphACWE,FR-MorphACWE)。该算法结合深度学习目标检测算法的高维特征分析和MorphACWE模型的边界提取,从综合干扰多湖泊提取角度进行分类实验评价,充分利用高原湖泊的形态学和雷达反射特征,实现西藏自治区那曲市南部至日喀则市北部高原湖泊高精度提取。实验结果表明,该算法在综合干扰多湖泊情境下准确率可达99.71%,精准率和召回率均高于98%,可作为SAR图像高原湖泊提取的新算法加以推广和应用。

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基于注意力增强全卷积神经网络的高分卫星影像建筑物提取
郭文, 张荞
国土资源遥感    2021, 33 (2): 100-107.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020230
摘要113)   HTML1)    PDF (8342KB)(174)   

从卫星遥感影像中自动提取建筑物在国民经济社会发展中具有广泛的应用价值,由于卫星遥感影像存在地物遮挡、光照、背景环境等因素的影响,传统方法难以实现高精度建筑物提取。采用一种基于注意力增强的特征金字塔神经网络方法(FPN-SENet),利用多源高分辨率卫星影像和矢量成果数据快速构建大规模的像素级建筑物数据集(SCRS数据集),实现多源卫星影像的建筑物自动提取,并与常用的全卷积神经网络进行对比。研究结果表明: SCRS数据集的提取精度接近国际领先的卫星影像开源数据集,且假彩色数据精度高于真彩色数据; FPN-SENet的建筑物提取精度优于其他常用的全卷积神经网络; 采用交叉熵和dice系数之和为损失函数能够提升建筑物提取精度,最好的分类模型在测试数据上的分类总体精度为95.2%,Kappa系数为79.0%,F1分值和IoU分别达到了81.7%和69.1%。该研究可为高分辨率卫星影像建筑物自动提取提供参考。

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历史平均值法用于MODIS影像像元云补偿——以甘肃省为例
陈宝林, 张斌才, 吴静, 李纯斌, 常秀红
国土资源遥感    2021, 33 (2): 85-92.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020186
摘要111)   HTML1)    PDF (4484KB)(153)   

卫星过境时云或雾的存在使得部分遥感影像存在阴影,从而直接影响影像质量以及地物信息的提取、判读及识别。首先对甘肃省2017年MODIS11A1数据进行统计,结果显示2017年的MOD11A1数据像元值存在很大程度的缺失,主要表现为遥感影像难以穿透云雾的遮挡而获取地物信息,从而使得影像像元值为0; 基于物候节气为时间段探索对数据缺失值进行补偿,提出了历史平均值法; 采用历史平均值法对数据进行补偿之后发现像元的有效利用率得到了大幅度的提升,影像信息基本反映了真实的地物信息,补偿结果满足了遥感影像的需求。

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基于FY-3C/MWRI的湖南省地表温度遥感反演评价
范嘉智, 罗宇, 谭诗琪, 马雯, 张弘豪, 刘富来
国土资源遥感    2021, 33 (1): 249-255.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020066
摘要111)   HTML3)    PDF (3808KB)(87)   

遥感反演陆表温度在气候、水文、生态等领域发挥着重要作用,微波遥感具有范围大、全天候的优势,在大尺度上验证国产卫星地温产品的可靠性意义重大。基于风云3C(FY-3C)微波地温产品,结合湖南省97个地面观测站地温数据,探究微波反演地温精度及其影响因素。结果显示: 湖南省遥感地温产品与实测间平均绝对误差、均方根误差、决定系数、相对误差分别为6.54℃,8.88℃,0.57和0.29%,其中升轨(夜间)优于降轨(日间)、南部优于北部,洞庭湖区最差。遥感反演地温精度在温度较低时精度较高,但普遍存在低估现象,其精度与各站点平均地温呈线性相关,多数情况下与MODIS产品具有可比性。反演产品精度随海拔升高而提高,且因季节而有所差异,在一致性较强站点能够准确捕捉地温的时间序列波动。根据分析结果改进FY-3C微波地温反演算法,可进一步提升地温产品的反演精度及适用性。

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