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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876)   HTML648)    PDF (3107KB)(781)   

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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基于深度学习的空谱遥感图像融合综述
胡建文, 汪泽平, 胡佩
自然资源遥感    2023, 35 (1): 1-14.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2021433
摘要803)   HTML57)    PDF (1720KB)(515)   

随着遥感技术的快速发展与广泛应用,对获取的遥感图像质量有了更高的要求。但是,难以直接获得高空间分辨率多光谱遥感图像。为了结合不同成像传感器的信息,获得高质量的图像,图像融合技术应运而生。空谱遥感图像融合是一种获取高空间分辨率多光谱图像的有效方法,目前已有许多学者针对空谱遥感图像融合展开研究,取得了较多成果。近年来,深度学习理论得到了快速发展,广泛应用于空谱遥感图像融合。为了让学者们能够更系统地了解空谱遥感图像融合的现状,推动空谱遥感图像融合的发展,首先对常用的遥感卫星作了介绍,并简单总结了传统的经典空谱图像融合算法; 其次,从监督学习、无监督学习和半监督学习3个方面,重点对基于深度学习的空谱图像融合算法进行了阐述,还对损失函数进行了描述与分析; 然后,为了证明基于深度学习方法的优越性以及分析损失函数的影响,开展了遥感图像融合实验; 最后,对基于深度学习的空谱图像融合方法进行了展望。

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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666)   HTML165)    PDF (4831KB)(412)   

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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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665)   HTML71)    PDF (11964KB)(400)   

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660)   HTML364)    PDF (7027KB)(587)   

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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植被遥感时间序列数据重建方法简述及示例分析
李伟光, 侯美亭
自然资源遥感    2022, 34 (1): 1-9.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2021071
摘要660)   HTML1726)    PDF (3718KB)(673)   

随着遥感数据的不断积累,植被遥感产品逐渐形成了完善的时间序列数据,这些数据对阐明生态系统动态变化及分析有关的驱动因素具有重要价值。然而,云遮挡、仪器误差等因素严重制约着植被遥感产品的观测质量,往往造成连续观测数据的缺失。对存在数据缺失的序列进行时空重建是准确提取序列变化特征的重要前提,时空重建就是充分利用遥感数据的时空相关性对数据缺失进行插值以及平滑滤波,以重建完整时间序列。本研究主要以植被遥感时间序列数据为例,对以往常用的时间序列重建方法进行了简要回顾,时间序列重建大致包括插值、平滑2大步骤,插值又分为基于时间的、基于空间的、时空相结合的插值3大类型。然后,以模拟的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时间序列、GIMMS NDVI真实时间序列为例,并随机制造不同比例的数据缺失,对比了线性插值、奇异谱分析、Whittaker和时间序列谐波分析等4种常用的不同类型的数据重建方法的时间序列重建效果。结果显示,4种方法的表现各有优劣,但Whittaker方法显示了整体更好的性能。由于随区域的不同,插值方法的表现可能有所差异,故不同数据重建方法还有待进一步推广验证。

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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651)   HTML158)    PDF (3969KB)(367)   

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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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622)   HTML47)    PDF (7617KB)(415)   

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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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620)   HTML178)    PDF (6517KB)(649)   

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603)   HTML65)    PDF (4576KB)(532)   

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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ZY1-02D高光谱数据在地质矿产调查中的应用与分析
李根军, 杨雪松, 张兴, 李晓民, 李得林, 杜程
国土资源遥感    2021, 33 (2): 134-140.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020190
摘要595)   HTML71)    PDF (7076KB)(439)   

资源一号02D(ZY1-02D)卫星为我国首颗高光谱业务卫星,为了测试ZY1-02D高光谱载荷数据在地质矿产调查中的应用能力,在数据预处理的基础上开展岩性及矿物信息识别,并与GF-5数据提取结果进行对比分析,结合实地调查成果,对该数据的应用能力进行了有效的分析。结果表明: ZY1-02D高光谱数据反射率光谱曲线与地质体光谱曲线形态吻合度高; 经过岩矿信息识别,结合研究区地质矿产资料,显示提取的大理岩、二长花岗岩等岩性信息,方解石、白云石等造岩矿物信息以及绿泥石、褐铁矿等蚀变矿物信息与实测成果较为吻合,表明该数据对岩矿信息的识别效果较好,可为高光谱技术在地质矿产领域的业务化应用提供数据保障。

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基于高光谱特征的土壤含水量遥感反演方法综述
晏红波, 韦晚秋, 卢献健, 杨志高, 黎振宝
自然资源遥感    2022, 34 (2): 1-9.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2021126
摘要594)   HTML1389)    PDF (1215KB)(624)   

在不同时空尺度上快速、准确地估算土壤含水量是水文、环境、地质、农业和气候变化等领域研究的重点内容。目前,如何准确获取土壤含水量仍然是一项具有挑战性的任务,过去传统的基于“点”的土壤取样和分析方法费时费力,利用遥感影像反演土壤含水量具有范围广、时效快、成本低、动态对比性强等优势。其中,在高光谱遥感中土壤含水量与土壤反射率波长范围有关,至今已有多种方法被用来描述土壤含水量与高光谱遥感的关系,综述了现有的基于高光谱反射率估计土壤含水量的方法,并将其分为4大类: 光谱反射率法、函数法、模型法和机器学习法。通过比较分析了不同方法在精度、复杂性、辅助数据要求、不同模式下的可操作性以及对土壤类型的依赖性等方面的潜力和局限性,并对未来土壤含水量-高光谱反射率方面的研究提出了相应建议。

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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557)   HTML58)    PDF (4729KB)(496)   

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548)   HTML1278)    PDF (2998KB)(429)   

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518)   HTML45)    PDF (3690KB)(376)   

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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基于多光谱遥感的盐渍化评价指数对宁夏银北灌区土壤盐度预测的适用性分析
吴霞, 王长军, 樊丽琴, 李磊
国土资源遥感    2021, 33 (2): 124-133.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020210
摘要504)   HTML67)    PDF (1927KB)(560)   

土壤盐渍化是影响干旱区土壤健康的重要因素之一,因此快速获取土壤盐度信息、监测土壤盐度变化对干旱区土地资源合理利用和土壤恢复至关重要。本研究选取宁夏平原土壤盐渍化较重的银北灌区为研究区域,以野外采集的52个土壤样本和同时期Landsat8 OLI遥感影像为数据基础,采用相关分析和曲线回归分析法对基于多光谱遥感数据构建的土壤盐渍化评价指数与实测土壤电导率(electrical conductivity,EC)的相关关系和拟合度进行了定量化分析。结果表明: ①采样时期研究区土壤盐度较轻,非盐渍化和轻度盐渍化土壤样本合计占比82.68%; ②盐度指数与土壤EC的相关性整体高于植被指数,全样本中盐分指数S3(salinity index 3,S3)、盐分指数S5(salinity index 5,S5)、盐分指数S6(salinity index 6,S6)和盐分指数SI(salinity index,SI)与土壤EC的相关性均达到0.50以上; ③全样本中与土壤EC拟合度较高的为盐分指数S2(salinity index 2,S2),S3,S5和SI,其中S5的表现最好(R2=0.406),不同盐度水平下指数与土壤EC的拟合度随土壤盐度升高而显著增加,中重度盐渍化中指数与土壤EC的拟合度最高的为指数S1(salinity index 1,S1)(R2=0.730)和S2(R2=0.724); ④拟合模型中,基于Cubic模型、Quadratic模型和S模型计算的评价指数与土壤EC的拟合度较高。本研究分析了多种土壤盐渍化评价指数在银北灌区土壤盐度监测中的适用性,得出的初步结论可为宁夏银北灌区土壤盐度遥感监测提供参考依据。

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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498)   HTML152)    PDF (4297KB)(338)   

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488)   HTML53)    PDF (8342KB)(500)   

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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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485)   HTML62)    PDF (8369KB)(367)   

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。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
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478)   HTML58)    PDF (9566KB)(487)   

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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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471)   HTML162)    PDF (7002KB)(445)   

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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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471)   HTML179)    PDF (8506KB)(343)   

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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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469)   HTML148)    PDF (4423KB)(315)   

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PROBA/CHRIS影像的归一化阴影植被指数NSVI构建与应用效果
胡新宇, 许章华, 陈文慧, 陈秋霞, 王琳, 刘辉, 刘智才
国土资源遥感    2021, 33 (2): 55-65.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020233
摘要464)   HTML74)    PDF (9435KB)(441)   

开展高光谱遥感影像的阴影检测研究有助于去除阴影,并进一步发挥其高光谱分辨率优势。以多角度高光谱影像PROBA/CHRIS为数据源,尝试从增大明亮区植被、阴影区植被、水体区3种典型地物间光谱的差异入手,利用连续投影算法(successive projection algorithm,SPA)选取特征波段,并分析典型地物在CHRIS影像原始波段及归一化差值植被指数上的光谱特征,由此构建该影像的归一化阴影植被指数(normalized shaded vegetation index,NSVI)。基于步长法设置合理阈值,对影像予以分类,并从分类精度及光谱差异增强效果两个角度评价NSVI对CHRIS影像阴影的检测能力。结果表明: B9和B15可作为构建CHRIS影像NSVI的特征波段; 基于NSVI阈值法对CHRIS多角度影像予以分类,各角度影像3种地物的分类精度均在94%以上,总Kappa均大于0.89,0°影像的分类效果最佳; 经掩模获取分类后3种地物的子影像,子影像光谱均值有差异,但考虑标准差后则发现其光谱重叠现象较为明显,表明NSVI可增强典型地物间的光谱差异,提高了光谱混淆像元间的可分性。通过进一步比较NSVI与归一化阴影指数和阴影指数的阴影检测效果,亦证明了NSVI的阴影检测能力,说明所构建的NSVI能够应用于PROBA/CHRIS高光谱影像的阴影检测,可为该影像的阴影去除及阴影信息修复等工作提供重要支持。

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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463)   HTML168)    PDF (4833KB)(339)   

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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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461)   HTML2836)    PDF (4842KB)(326)   

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457)   HTML59)    PDF (3231KB)(457)   

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GEE的杭州湾慈溪段潮滩提取及时空变化分析
郑修诚, 周斌, 雷惠, 黄祺宇, 叶浩林
自然资源遥感    2022, 34 (1): 18-26.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2022021
摘要456)   HTML145)    PDF (4481KB)(492)   

当前常见的潮滩遥感提取方法往往通过估算来确定潮滩的边界,难以保证较高的提取精度。本研究结合GEE遥感云计算平台和GIS技术,选用1990—2021年间共77景Landsat卫星影像,通过目视解译人工海岸线作为平均高潮线,利用水边线拟合平均低潮线,实现了对杭州湾南岸慈溪段的潮滩提取和面积估算,分析了潮滩区域时空变化。研究表明,杭州湾南岸慈溪段潮滩面积基本维持在20 000~24 000 hm2区间; 空间变化趋势是由南向北迁移,迁移速度为286.9 m·a-1; 影响潮滩面积和空间变化的最主要驱动力是地方政策。

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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447)   HTML144)    PDF (5105KB)(357)   

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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紫外-可见光水质参数在线监测技术研究进展
陈洁, 张立福, 张琳珊, 张红明, 童庆禧
自然资源遥感    2021, 33 (4): 1-9.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020409
摘要446)   HTML1823)    PDF (789KB)(472)   

利用溶液中物质的分子或离子对紫外-可见光全谱段的吸收特性来定性、定量研究水质参数的光谱分析方法,具有检测速度快、成本低、原位测量、无二次污染、可实现水质的多参数同时在线监测等优点。在论述水质光谱分析理论依据的基础上,系统分析了各种测量方式的原理和各自特点,通过对比国内外全谱段水质在线监测设备,指出了建立高精度在线水质参数反演的关键技术难点,进一步展望了水质光谱多参数在线监测系统的发展趋势。为基于光谱分析理论的水环境监测技术研究和水质参数检测仪器开发提供参考。

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阿拉尔垦区近30年耕地变化及其驱动因子分析
宋奇, 冯春晖, 高琪, 王明玥, 吴家林, 彭杰
国土资源遥感    2021, 33 (2): 202-212.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020183
摘要440)   HTML43)    PDF (7094KB)(387)   

耕地动态变化趋势及其驱动因子的明确,是确保国家粮食安全、水土资源合理开发利用和土地利用结构调整的重要依据。以南疆阿拉尔垦区为例,基于1990—2019年间7个重要时期的Landsat卫星遥感影像、人口、国内生产总值(gross domestic product,GDP)等数据,将波谱角 (spectral angle mapper, SAM)、神经网络 (artificial neural net, ANN)、最小距离(minimum distance classification, MDC)、最大似然 (maximum likelihood classification, MLC)和支持向量机 (support vector machine, SVM) 5种分类方法经全连接条件随机场(fully connected conditional random field, FC—CRF)处理后进行对比,从中筛选出最佳算法来解译遥感影像,利用解译结果分析耕地面积变化、类型转化和空间动态变化特征,并探讨耕地面积变化的主要驱动因子、作用路径和强度。结果表明,在5种分类算法中,SVM—CRF算法的分类精度最高,总体精度为0.95,Kappa系数为0.94,其他4类算法的总体精度为0.65~0.89,Kappa系数为0.58~0.86。研究区1990—2019年间耕地面积呈持续增长趋势,耕地面积净增长量为729.97 km2(312.21%),耕地转入和转出分别呈现出向外扩张和向内收缩趋势。总人口、GDP、全社会固定资产投资、农业生产总值和棉花价格是耕地面积变化的5个主要驱动因子,其中GDP对耕地面积变化的直接影响最大,棉花价格的直接影响最小,除GDP对耕地面积表现为负向作用外,其他4个因子对耕地面积变化均表现为正向作用。

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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440)   HTML168)    PDF (4495KB)(345)   

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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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437)   HTML145)    PDF (3123KB)(319)   

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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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431)   HTML66)    PDF (3584KB)(429)   

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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光学与SAR遥感协同反演土壤水分研究进展
艾璐, 孙淑怡, 李书光, 马红章
自然资源遥感    2021, 33 (4): 10-18.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2020416
摘要426)   HTML222)    PDF (879KB)(447)   

土壤水分在农业生产应用中有着不可替代的作用,农业用水、估产、旱情监测等都与土壤水分有着密不可分的关系,因此进行土壤水分变化的监测具有重要意义。目前遥感技术是进行大区域土壤水分变化监测的有效手段。光学遥感对地表植被组份信息敏感,微波可穿透植被获取植被下土壤水分信息,但合成孔径雷达(synthetic aperture Radar,SAR)的后向散射对土壤水分变化的敏感性受冠层影响较大。在植被覆盖区,微波遥感会受到地表粗糙度和植被的双重影响,因此采用光学和SAR遥感协同的策略能更好地去除植被和粗糙度影响,提高土壤水分的反演精度。总结了目前光学与SAR遥感协同反演土壤水分研究中常用的遥感模型和反演方法,并对研究中存在的困难与未来发展进行了总结与展望。

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基于致灾因子对称法分级的信息量模型在地震滑坡危险性评价中的应用
凌晓, 刘甲美, 王涛, 朱月琴, 袁玲玲, 陈扬洋
国土资源遥感    2021, 33 (2): 172-181.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020203
摘要424)   HTML2)    PDF (8676KB)(455)   

信息量模型是由信息论引出的一种统计预测方法,被广泛地应用于地质灾害危险性评价中。如何制定合适的因子分级方法,使单因子统计分析的优势最大化,是信息量模型构建中的关键问题。为此提出了一种对称分级方法,该方法基于正态分布相关的统计学知识,以标准差为间隔对因子进行预分级后,由外到内将对称的区间合并、划分为一级。基于对称分级方法,对坡度、地表曲率、地形湿度等指标与滑坡面积呈近似正态分布的因子进行了分级,并构建了信息量模型,对汶川地区进行地震滑坡危险性评价。为验证对称法的合理性,选取5种标准分级方法(等间距分割、分位数分割、自然间断分割、几何间断分割和标准差分割)进行对比实验。结果表明,利用对称法分级得到的结果中,较高、极高危险区内的实际滑坡面积比例达80.87%,高于利用其他标准分级方法得到的结果,证明对称法具有较好的分级效果。

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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422)   HTML56)    PDF (4484KB)(669)   

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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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422)   HTML163)    PDF (7760KB)(404)   

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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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421)   HTML193)    PDF (3633KB)(375)   

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416)   HTML66)    PDF (3835KB)(350)   

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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基于孪生注意力网络的高分辨率遥感影像变化检测
薛白, 王懿哲, 刘书含, 岳明宇, 王艺颖, 赵世湖
自然资源遥感    2022, 34 (1): 61-66.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2021122
摘要414)   HTML121)    PDF (3110KB)(363)   

随着遥感影像空间分辨率的提升,地物成像特征愈加复杂,基于纹理表达和局部语义等技术的变化检测方法已很难满足需求。为提升高分辨率遥感影像的变化检测精度,构建了一套较大规模的0.8~2 m高分辨率遥感人类活动变化检测数据集(HRHCD-1.0); 同时将空间注意力和通道注意力机制引入孪生变化检测网络中,设计了具有更强上下文变化语义特征提取能力的孪生注意力变化检测网络。模型对比实验中,孪生注意力变化检测模型相比非注意力机制模型在验证集上平均交并比提升24%,检测结果更完整,有效缓解了非注意力模型边界较差、局部漏检和空洞等问题。后处理方法对检测结果的小图斑去除、填洞和图形学平滑等处理,提升了图斑图形效果。变化检测训练中样本量增加对于模型应用的精度和泛化能力有显著提升作用。

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基于GOCI数据的胶州湾水体透明度遥感反演及日变化研究
周燕, 禹定峰, 刘晓燕, 杨倩, 盖颖颖
国土资源遥感    2021, 33 (2): 108-115.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020216
摘要410)   HTML63)    PDF (4188KB)(400)   

透明度是描述海洋和湖泊水体光学性质的一个重要参数。利用2017年5月16日胶州湾航次的现场实测数据和GOCI卫星影像,采用2种半分析算法Doron11和Lee15对水体透明度进行反演。研究表明,Lee15算法在胶州湾海域表现较好,透明度反演值与实测值之间的决定系数为0.98,均方根误差为0.02 m。选择当日8幅GOCI影像,利用Lee15算法反演获得胶州湾水体透明度日变化的时空分布特征。空间分布上,海域整体透明度较低(0~4 m),从湾内到湾外透明度呈现出逐渐增大的趋势。时间变化上,湾内水体透明度的变化受潮汐影响明显,湾外和湾口的变化由太阳天顶角主导,海域平均水体透明度的变化由太阳天顶角和潮汐共同作用。根据各采样点实测水体透明度与现场同步测量的其他环境因子的统计分析,胶州湾水体透明度的变化是多个环境因子共同作用的结果,与水深存在较强的正相关,相关系数达0.84,与其他环境因子均呈负相关关系。

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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409)   HTML182)    PDF (3130KB)(240)   

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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基于智能手机的无人机低空倾斜摄影测量系统及其应用研究
毕卫华, 赵星涛, 杨化超, 卞和方, 张秋昭
国土资源遥感    2021, 33 (2): 248-255.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020238
摘要408)   HTML7)    PDF (5599KB)(374)   

为了促进无人机低空倾斜摄影系统的低成本、轻小型和易用性,通过融合DJI Phantom 4四旋翼轻小型无人机低空飞行平台和Nokia 808 PureView型智能手机构建了一套基于智能手机的无人机低空倾斜摄影测量系统。对其中的基于智能手机的多相机成像系统进行了相关功能的优化及模块化设计,包括相机成像质量改进措施、基于开源飞控研发的用于自动拍照控制的定位定向及飞行控制模块设计等,并给出了多相机成像系统作为任务载荷与飞行平台的集成模式并归纳了其工作流程。将构建的无人机低空倾斜摄影测量系统分别应用于不动产测量、城市建筑物三维重建、露天矿开采监测领域。经外业实测的检查点和目视评判结果表明,基于该系统获取的实景三维模型具有较好的纹理质量,相关数字测绘产品可达厘米级的定位精度。取得的成果对于无人机低空倾斜摄影系统的实用化发展具有借鉴意义。

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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406)   HTML126)    PDF (4034KB)(375)   

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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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406)   HTML222)    PDF (5318KB)(533)   

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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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402)   HTML137)    PDF (3711KB)(304)   

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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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400)   HTML161)    PDF (6005KB)(474)   

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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基于遥感和多源地理数据的城市土地利用分类
吴琳琳, 李晓燕, 毛德华, 王宗明
自然资源遥感    2022, 34 (1): 127-134.   DOI: 10.6046/zrzyyg.2021061
摘要399)   HTML122)    PDF (5325KB)(413)   

城市土地利用信息体现了城市的功能及结构,开展城市土地利用分类研究对于城市可持续发展具有重要指导意义。以哈尔滨市主城区为研究区,综合应用Sentinel-2A遥感影像、OpenStreetMap(OSM)数据、兴趣点(point of interest,POI)数据和珞珈一号夜间灯光数据等多源地理数据,采用面向对象和随机森林算法对哈尔滨城市土地利用进行分类。结果表明: 一级地类总体精度为86.0%,Kappa系数为0.75; 二级地类总体精度为73.9%,Kappa系数为0.69; POI数据可以显著提高住宅用地、工矿仓储用地和教育用地分类精度,夜间灯光数据能有效提高商务办公用地及商业用地分类精度。说明遥感影像与多源地理数据结合对城市土地利用分类有效。

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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398)   HTML73)    PDF (2520KB)(354)   

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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