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      2018年, 第30卷, 第1期 刊出日期:2018-03-15 上一期    下一期
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    技术方法
    相位相关辅助的重复纹理区域特征跟踪匹配
    闫利, 龚珣, 谢洪
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 1-6.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.01
    摘要   HTML   PDF (932KB)
    在移动测量系统获取的街道序列影像中,建筑物立面占有相当大的比例,而通常建筑物立面含有大量的规则重复纹理。利用特征匹配的方法对此类影像进行匹配时,容易造成大量的误匹配,严重影响后期的影像定向以及三维重建。针对此问题,提出了一种利用相位相关算法辅助KLT(Kanade- Lucas-Tomasi)对角点进行跟踪,从而实现特征匹配的算法。首先,在整体上利用相位相关将待匹配的影像对进行粗配准; 然后,使用KLT算法从影像中提取局部角点特征并进行跟踪匹配。实验结果表明,该算法对建筑物密集的街道序列影像匹配的正确率比单纯利用特征匹配方法有较大提高,且匹配的特征角点分布也比较均匀,能够有效解决街道序列影像中重复纹理区域的特征匹配问题。
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    基于FY-2E卫星数据的福建沿海海雾遥感监测
    张春桂, 林炳青
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 7-7.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.02
    摘要   HTML   PDF (901KB)
    利用我国自主研制的风云二号静止气象卫星资料,结合地面自动气象站能见度资料,通过对大量不同时相卫星资料的试验分析,找出台湾海峡海雾、云以及晴空海表等典型下垫面的可见光、热红外和中红外3个通道的光谱特征和变化规律,在此基础上运用反射率阈值实现云雾与海洋表面的自动分离,用亮温阈值实现海雾和低云与中高云的自动分离,用中红外和热红外通道的归一化差值指标实现夜间海雾的自动识别,最后建立台湾海峡海雾自动监测业务软件系统,并选择2015年和2016年地面实测资料对遥感监测结果进行精度验证。研究结果表明: 风云静止卫星逐时海雾产品能有效地弥补极轨卫星在监测时次上的不足,很好地为台湾海峡海雾动态监测业务提供数据支持; 遥感监测结果与地面观测结果相吻合,总体上较为理想,海雾监测平均准确率白天超过70%,但夜间判识精度低于白天; 但同时风云静止卫星遥感技术在海雾和低云的有效分离方面仍然存在局限性。
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    MODIS,CYCLOPES和GLASS 3种LAI产品在韩江流域的对比
    刘远, 周买春
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 14-21.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.03
    摘要   HTML   PDF (1119KB)
    叶面积指数(leaf area index,LAI)是影响植被蒸腾、降水截留和能量交换的关键参数,是生态模型和陆面过程模型的重要输入参数。目前,全球许多机构基于多种遥感数据,采用不同的反演方法得到了多种LAI产品,MODIS,CYCLOPES和GLASS是其中时空分辨率较高的3种。以植被类型多样的韩江流域为对象,通过分析这3种LAI产品的空间和时间一致性,得到以下结论: ①CYCLOPES LAI存在大量的数据缺失,MODIS和GLASS LAI具有更好的空间和时间序列的完整性; 但MODIS LAI存在大量LAI突然变小的无效数据。②MODIS,CYCLOPES和GLASS LAI的空间分布基本都能与流域的植被类型相适应,其中,MODIS与GLASS LAI的空间分布一致性相对较好,但前者林地的LAI较后者大,非林地则相反; 而CYCLOPES LAI林地的LAI明显比前两者的小。③MODIS,CYCLOPES和GLASS LAI的时间序列过程线具有相同的变化趋势,GLASS LAI的过程曲线是3者中最完整和平滑的,MODIS LAI的曲线有明显的波动性。3种LAI反映的各种植被的季节变化具有较好的一致性,MODIS和GLASS LAI的相似程度比CYCLOPES LAI高。
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    基于面向对象与深度学习的典型地物提取
    金永涛, 杨秀峰, 高涛, 郭会敏, 刘世盟
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 22-29.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.04
    摘要   HTML   PDF (1149KB)
    针对遥感图像地物分割问题面向对象方法可以将不同地物分割到不同的对象之中,在很大程度上解决了农作物、林地、水体、道路、建筑物等典型地物的混分问题,但面向对象方法对于形状、纹理等特征描述仍不够全面,信息量还不足以支撑完整的地物分类、识别。提出一种将面向对象与深度学习相结合的新方法,选用卷积神经网络Caffe框架,对训练样本数据进行深度学习,掌握不同对象的纹理等特性,形成深度学习模型,反过来指导对象分类。实验表明,新方法可以有效解决典型地物分不准的问题。
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    基于像斑异质度的矢量图与遥感影像变化检测
    李亮, 王蕾, 王凯, 李胜
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 30-36.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.05
    摘要   HTML   PDF (1501KB)
    为实现矢量图与遥感影像的自动变化检测,提出一种基于像斑异质度的矢量图与遥感影像变化检测方法。以旧时期矢量图为约束,对新时期遥感影像采用标记分水岭算法进行影像分割获取像斑; 提取兼顾光谱特征与纹理特征的像斑直方图作为像斑的特征,利用直方图相交距离构建像斑特征距离; 利用新时期像斑与旧时期同类别像斑特征距离的平均值计算像斑的异质度,采用最大熵法自动获取各地物类别的异质度阈值; 通过比较像斑异质度与矢量图所在时期对应类别的异质度阈值,实现像斑的变化/未变化判别。对QuickBird遥感影像的实验验证了所提方法的有效性,变化检测正确率达到了95%。
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    基于超像素MRF的农田地区高分遥感影像分割
    苏腾飞, 张圣微, 李洪玉
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 37-44.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.06
    摘要   HTML   PDF (1062KB)
    针对传统的超像素马尔科夫随机场(Markov random field,MRF)影像分割模型中对空间背景信息利用不够完全的问题,发展了一种新的超像素MRF模型。该算法将高阶邻域模型引入到MRF的交互势函数中,使交互势函数能够充分利用超像素邻域系统所包含的空间背景信息。结合此一阶势函数模型,还提出一种逐类别的β参数自动估计方法,该方法是在范数距离的基础上进行的。利用2景具有不同特点的农田地区高分遥感影像,开展了验证实验。实验结果表明,本算法对于边界强度等空间背景信息的利用效果更好,分割结果更精确。与其他超像素MRF分割算法对比,也说明了该算法在性能上的优越性。
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    基于Landsat8数据的2种海表温度反演单窗算法对比——以红沿河核电基地海域为例
    陈瀚阅, 朱利, 李家国, 范协裕
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 45-53.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.07
    摘要   HTML   PDF (1052KB)
    以辽宁省红沿河核电站附近海域为研究区,对单窗算法用于Landsat8 TIRS数据反演沿海海表温度(sea surface temperature,SST)的适用性进行比较分析。首先,基于大气廓线数据(thermodynamic initial guess retrieval,TIGR),针对 Landsat8 TIRS第10波段修订QK&B算法系数; 然后,从星地同步验证和参数敏感性2方面对辐射传输模型(radiation transfer model,RTM)和QK&B算法进行对比分析。结果表明,结合美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP) 大气参数实现的RTM算法精度较QK&B算法略高; 对于QK&B算法,基于NCEP廓线数据模拟的大气透过率比经验方程估算的值更具优势; RTM算法对大气透过率敏感性相对较高,且明显高于QK&B算法; 而 QK&B算法对大气平均作用温度的敏感性较高; RTM算法对大气透过率、大气上行辐射以及QK&B算法对大气透过率、大气平均作用温度的敏感性均随着水汽含量的增加而增大。
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    基于FSDAF方法融合生成高时空分辨率地表温度
    杨敏, 杨贵军, 陈晓宁, 张勇峰, 尤静妮
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 54-62.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.08
    摘要   HTML   PDF (1593KB)
    高时间/高空间分辨率遥感数据的应用具有极为广泛的前景。为此,利用中等分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)和高级热量散射和反射辐射仪(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer,ASTER)数据,基于一种灵活的时空数据融合(flexible spatio-temporal data fusion , FSDAF)方法生成高时间/高空间分辨率的地表温度(land surface temperature, LST),对融合结果用ASTER温度产品(7 d)及自动气象站(automatic weather station,AWS)站点的地表辐射红外温度数据(4 d)进行验证,结果表明: 基于FSDAF的数据融合方法生成的LST影像清晰度较高; 融合影像与ASTER LST产品的决定系数R2≥0.91,均方根误差≤2.44 K,平均绝对误差≤1.84 K; 融合影像与AWS LST数据的决定系数R2≥0.64。
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    ENDSI增强型雪指数提取积雪研究
    庞海洋, 孔祥生, 汪丽丽, 钱永刚
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 63-71.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.09
    摘要   HTML   PDF (1625KB)
    快速、准确、客观地提取积雪覆盖信息,获得积雪覆盖时空分布资料,是资源生态环境变化研究中的基本问题,卫星遥感技术为有效解决这个问题提供了技术支持。归一化差值雪指数(normalized difference snow index,NDSI)法利用积雪在绿光波段(0.53~0.59 μm)高反射和短波红外波段(1.57~1.65 μm)强吸收特征,可实现遥感自动提取积雪区。以Landsat8 OLI影像为数据源根据积雪的光谱特征,在加入波段B1(0.433~0.453 μm)和B2(0.450~0.515 μm)特征的基础上,运用提出的增强型雪指数(enhanced normalized difference snow index,ENDSI),从OLI影像上进行积雪自动提取。研究结果表明,对积雪厚度变化ENDSI敏感度强于NDSI; 在裸土、薄雪及厚雪区,随着积雪厚度的增加,ENDSI值变化幅度强于NDSI,能有效增大雪与非雪的差异; 当ENDSI阈值取0.3时,可以有效区分雪与非雪,提高积雪提取精度。
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    基于主动深度学习的极化SAR图像分类
    徐佳, 袁春琦, 程圆娥, 曾晨雨, 许康
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 72-77.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.10
    摘要   HTML   PDF (2253KB)
    针对极化SAR图像在监督分类时存在人工标注样本费时费力以及浅层结构学习算法的表达能力有限等问题,提出一种基于主动深度学习的极化SAR图像分类方法。首先,对测量数据进行多种极化特征提取,以便完整地描述图像信息; 在此基础上,通过自动编码器对大量无标记样本进行非监督学习,提取更具可分性和不变性的深层特征; 然后,利用少量标记样本训练分类器,并与自动编码器连接,以监督学习的方式微调整个网络; 最后,通过主动学习,选择对当前分类器最有价值的样本(分类模糊度最大的样本)进行人工标记,并加入到训练样本中,重新训练分类器和微调网络。对RADARSAT-2和EMISAR极化SAR影像进行不同分类的实验结果表明,该方法能在更少人工标记的样本下获得较高的分类精度。
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    基于随机森林算法的地表温度降尺度研究
    华俊玮, 祝善友, 张桂欣
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 78-86.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.11
    摘要   HTML   PDF (2238KB)
    地表温度(land surface temperature,LST)是地面能量平衡等模型中的重要参数之一。高时间分辨率的遥感LST可通过降尺度处理实现空间分辨率的提高,这对详细的LST时空分布监测具有重要意义。以北京市为研究区,选择Landsat8 OLI/TIRS数据,通过改进的单窗(improved mono-window,IMW)算法反演LST作为验证数据,在计算归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和归一化差值建筑指数(normalized difference built-up index,NDBI)等多种遥感指数并模拟至1 000 m空间分辨率的基础上,联合空间分辨率为1 000 m的MODIS/LST产品,利用随机森林(random forest,RF)模型实现LST(100 m空间分辨率)降尺度,并与多因子回归方法和基于植被指数的LST锐化算法(TsHARP)2种常用降尺度方法进行对比。实验结果表明: 以模拟Landsat/LST作为降尺度数据源,RF方法降尺度LST的均方根误差(root-mean-square,RMSE)为2.01 K,与多因子回归方法和TsHARP算法相比,精度分别提高了0.16 K和0.44 K; 针对MODIS/LST降尺度时,RF方法的RMSE为2.29 K,与多因子回归方法和TsHARP算法相比,精度分别提高了0.42 K和0.50 K; 针对不同地表类型,RF算法降尺度效果不同,其中高植被覆盖区表现最优,RMSE为1.81 K; 城镇表面因其空间异质性,RMSE则达到了2.75 K。
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    基于Landsat8 OLI影像光谱的土壤盐分估算模型研究
    张雅莉, 阿尔达克·克里木, 张东, 依力亚斯江·努尔麦麦提, 张飞
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 87-94.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.12
    摘要   HTML   PDF (1179KB)
    针对艾比湖流域盐渍化土壤盐分定量监测的需要,利用Landsat8 OLI 多光谱影像进行土壤盐分估算模型研究,以提高土壤盐分反演的精度。通过分析不同含盐量土壤的影像光谱反射率特征和不同变换形式的光谱反射率与盐分的相关性,寻求对盐分含量敏感的光谱波段; 采用多元逐步回归算法,分别建立基于OLI影像光谱与ASD光谱仪重采样光谱的土壤盐分估算模型,并对影像光谱模型进行校正。结果表明: ASD重采样光谱数据的对数倒数一阶微分变换的土壤盐分估算模型精度较高,模型的决定系数(R2)为0.779; 校正后的OLI影像光谱土壤盐分估算模型的R2从0.28提高到0.777 6,且均方根误差值仅为0.281。本研究实现了从实地测量光谱尺度向遥感多光谱尺度的转换,为土壤盐渍化的遥感定量监测提供了科学参考。
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    利用KPCA法检测高分一号影像中的森林覆盖变化
    尹凌宇, 覃先林, 孙桂芬, 刘树超, 祖笑锋, 陈小中
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 95-101.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.13
    摘要   HTML   PDF (873KB)
    为了研究利用高分一号宽幅影像(GF-1 WFV)监测森林覆盖变化的方法,选取四川省甘孜州雅江县为研究区,利用2014年和2016年2期GF-1WFV数据,采用迭代加权多元变化检测(iteration re-weight multivariate alteration detection,IR-MAD)法对数据进行辐射归一化; 分别对2期影像进行核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)方法变换,采用最大类间方差法(OTSU)确定自动识别阈值,对2期GF-1WFV影像中的森林覆盖变化区域进行检测和精度验证; 并与变化矢量分析(change vector analysis,CVA)法检测结果进行对比分析。研究结果表明: 所用2种变化检测算法的总体检测精度都超过了80%,其中,KPCA法的总体精度为89.27%,未变化区用户精度达93.88%,变化区用户精度为80.28%; 基于KPCA法的精度均较优于传统CVA检测算法,说明 KPCA算法通过数据变换后,可减少变量间的相关性、增强影像信噪比,从而提高了对变化区域的识别精度。
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    技术应用
    永定客家土楼世界遗产地土地覆盖与生态变化遥感评价
    徐志刚, 郑鸿瑞, 戴晨曦, 高鹏, 杜培军
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 102-108.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.14
    摘要   HTML   PDF (1845KB)
    以世界文化遗产客家土楼所在地福建省龙岩市永定区及其规划保护区(湖高区)为研究区,选取1988年、1996年、2002年、2009年和2014年5期Landsat 系列卫星影像,应用多分类器集成及新型遥感生态指数(remote sensing based ecological index,RSEI)获取研究区5个时期土地覆盖分类图及RSEI图,采用分类后变化检测方法获得研究区土地覆盖及生态环境变化情况。结果表明: ①1988—2014年26 a间研究区土地覆盖变化明显,林地、灌木/草地、建设用地面积快速增长,耕地、退化地、开垦地面积大幅减少; ②RSEI适合用于土楼遗产地生态环境评价; ③2个研究区的生态质量1988—1996年间均下降,其后均呈逐年上升趋势; ④从土地覆盖与生态环境的关系来看,生态质量变好区域位于坡耕地、原有中高海拔退化地及开垦地转化为林草地区域; 变差区域集中在林草地转化为耕地、退化地和开垦地区域以及城镇周边扩展区域。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于MODIS数据的东江流域云干扰时空特征分析
    彭秋志, 秦国玲, 吕乐婷, 吴亚玲
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 109-115.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.15
    摘要   HTML   PDF (1093KB)
    为在更高精度水平上分析植被指数时空变化特征,增强去云降噪环节的针对性和科学性,以东江流域2001—2015年间MOD13Q1产品中的云标记信息为数据源,利用地理信息系统空间分析方法,分别从云干扰概率及其空间分布、云干扰像元消除率及其空间分布和云干扰持续时长季节差异3个方面分析了东江流域云干扰时空特征。结果表明,该流域整体云干扰概率随合成时段加长而迅速降低; 新增云干扰像元消除率随合成时段加长而先增加后减少; 空间上南部城市化区域的云干扰持续时段相对更长,时间上夏季和春季的云干扰持续时段相对更长。该研究结果可为优选或开发更具时空适应性的植被指数时间序列数据去云降噪方法提供科学依据。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    山西某地矿业开发占用土地状况遥感监测
    王海庆, 武明德, 刘琼, 李光昭, 王昊, 李丽
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 116-120.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.16
    摘要   HTML   PDF (1119KB)
    利用山西某地2008年获取的SPOT和2014年获取的QuickBird 2期遥感数据,采用人机交互解译方法,在ArcGIS平台上分别圈定矿业用地和非矿业用地,监测矿业开发占用土地状况,并分析其变化情况。结果表明,在2008—2014年间,矿业用地占研究区总面积的比例约增加了35%,增长迅速; 开采方式的转变是造成矿业用地大幅度增加的主要原因; 增加的矿业用地主要占用了林地和耕地。上述遥感监测成果可为该地区矿业用地监管部门提供监管依据。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    麻城—团风断裂带分段活动特征遥感调查
    齐信, 刘广宁, 黄长生
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 121-127.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.17
    摘要   HTML   PDF (2077KB)
    遥感图像可以从宏观上反映活动断裂的空间展布规律和构造特征。在区域地质特征分析基础上,采用数据预处理、信息增强和数据融合等图像处理方法,提高了遥感图像的清晰度和可解译程度; 根据遥感图像光谱特征和几何特征建立断裂构造带解译标志,进行断裂构造带及其活动性解译; 结合野外调查,对麻城—团风断裂带进行了宏观分析和分段性活动的初步研究。研究结果表明: 麻城—团风断裂带可按其控制力强弱分为北、中、南3段,北段图像线性特征明显,断裂解译标志显著; 中段断裂控制力减弱,图像线性特征较模糊; 南段为隐伏断裂。遥感技术在麻城—团风断裂带活动性调查中发挥了重要作用,特别是高分辨率遥感图像和遥感图像处理技术的应用不仅可以加快调查进度,还能为实地调查提供指导信息,从而显著提高调查效率与精度。
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    基于高分辨率遥感数据的稀有金属矿化带勘查
    范玉海, 王辉, 杨兴科, 彭齐鸣, 秦绪文, 杨金中, 张少鹏, 谭富荣
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 128-134.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.18
    摘要   HTML   PDF (1692KB)
    以西昆仑大红柳滩地区花岗伟晶岩型稀有金属矿化带为研究对象,以WorldView-2高空间分辨率数据为主要信息源,在影像图制作的基础上,有针对性地进行图像增强处理,突出控矿要素和矿化信息,开展该矿种的遥感综合解译; 利用ASTER数据开展与花岗伟晶岩型稀有金属成(控)矿作用相关的异常信息提取; 配合适量的野外查证,分析其高分辨率遥感特征及成矿地质条件,建立遥感地质找矿模型。结果表明,利用高分辨率遥感卫星数据为主的数据源能够快速圈定找矿有利地段,满足西昆仑大红柳滩地区稀有金属矿勘查和资源评价需求,可为在相同或类似地区开展此类工作提供借鉴。
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    2001—2015年间广西壮族自治区防城港市热岛效应时空变化研究
    孙明, 谢敏, 丁美花, 许文龙, 黄思琦, 高菲
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 135-143.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.19
    摘要   HTML   PDF (1108KB)
    为研究广西壮族自治区防城港市2001—2015年间热岛效应的时空变化规律,利用遥感监测防城港市15 a来城市热岛效应的演变特征。选用2001年、2008年和2015年获取的3期陆地卫星(Landsat5 TM和Landsat8 OLI)遥感数据,反演防城港市地表温度(land surface temperature,LST); 设置热岛强度及热岛比例指数2个评价指标,从热岛强度的时空分布和面积变化、城市热岛比例指数发展特征以及城市下垫面特性对热岛效应的影响3个方面分析防城港市热岛效应15 a间的演变特征。研究结果表明: ①防城港市各区市县建成区面积均呈迅速扩张的趋势; ②城市热岛强度逐年增强,港口区强热岛区增幅最快,年均增长率达到26.72%; ③城市热岛比例指数逐年递增,东兴市最高,达到0.62; ④城市绿地和水体对城市热岛效应具有明显的降温作用,水体的作用距离和降温幅度均大于绿地,但防城港市建成区植被和水体的比例明显偏低。上述研究成果可为防城港市创建全国园林城市提供科学合理的建议。
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    资源一号02C卫星数据在土地整理项目验收核查中的应用
    王勇, 张寅玲, 尤淑撑, 王忠武, 魏海, 李洋
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 144-149.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.20
    摘要   HTML   PDF (1339KB)
    为进一步挖掘资源一号02C卫星(ZY1-02C)数据在土地整理业务中的应用潜能,以内江市威远县界牌镇响罗村土地整理项目为例,以ERDAS,AutoCAD和ArcGIS软件为工具,通过内业核查与外业核查相结合的方式,提出利用ZY1-02C数据进行土地整理项目验收核查的技术路线和操作流程,并对该技术的可行性和准确性进行分析。实际应用表明,利用ZY1-02C影像进行土地整理项目验收核查,能准确解译土地平整工程内的地类情况、灌溉与排水工程中的山平塘情况以及田间道路工程中的田间道整治情况; 但对于囤水田田坎、排水沟、蓄水池以及错车道等工程,难以从ZY1-02C影像上判读; 对于工程施工质量,则无法从ZY1-02C影像判读。根据应用评价结果得出,ZY1-02C数据能为土地整理项目验收核查提供技术支撑,可用于土地整理项目验收核查工作。
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    高标准粮田区鹤壁市土地利用情景模拟预测研究
    田洁玫, 陈杰
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 150-156.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.21
    摘要   HTML   PDF (990KB)
    作为河南省高标准粮田建设试点,鹤壁市肩负着保证粮食安全的重担,对其未来土地利用模拟预测方法进行研究具有现实意义。基于元胞自动机-马尔科夫(Cellular Automata Markov,CA-Markov)模型方法,结合河南省三化协调发展的历史进程,在分析过去20 a间鹤壁市土地利用特征的基础上,将预测分为2种情景进行。结果发现: 鹤壁市2013年预测图的Kappa指数为0.898,说明CA-Markov模型的预测结果能达到模拟效果; 基于数量、空间及景观指数的比较结果显示,情景Ⅱ模式更符合中原经济区建设及工业化发展的要求,符合高标准粮田建设“绿色化”发展的生态环境保护立场,符合鹤壁市城市总体规划,其斑块形状规则、集聚度高且内部连续性强、景观破碎度较低、分布均匀且优势性明显。因此,未来按照情景Ⅱ模式发展,将有利于高标准粮田区的土地可持续利用。
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    利用综合变化检测方法进行土地覆盖变化制图
    刁娇娇, 龚鑫烨, 李明诗
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 157-165.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.22
    摘要   HTML   PDF (2074KB)
    在全球环境变化研究中,对土地利用和土地覆盖的描述、量化和监测尤为重要。为此,基于综合变化检测算法(comprehensive change detection method, CCDM),计算2011—2016年Landsat影像(P033/R033)的土地类型变化。CCDM整合了2种基于光谱的变化检测方法, 即多指标综合变化分析(multi-index integrated change analysis, MIICA)模型和分区(Zone)变化检测模型。通过计算变化向量(change vector, CV)、最大相对变化向量(relative change vector maximum, RCVMAX)、差分归一化燃烧率(differenced normalized burn ratio, dNBR)和差分归一化植被指数(differenced normalized difference vegetation index,dNDVI)等4个光谱指标和时间(t)提取2期Landsat影像的变化。此外,根据前期和当前土地覆盖的变化趋势和MIICA与Zone结果的变化,对CCDM结果的准确性进行了评价。评价结果表明: 非变化类的准确率为96%,变化类的准确率为40%,总体精度为68%。CCDM方法简单、容易实现、应用广泛,能捕捉不同景观中各种自然和人为干扰引起的潜在土地覆盖变化,可为国家土地覆盖更新和土地变化检测提供技术支持。
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    基于DMSP/OLS夜间灯光影像的2000—2013年鄂尔多斯市城市扩张遥感制图与驱动因子分析
    刘佳, 辛鑫, 刘斌, 邸凯昌, 岳宗玉, 王承安
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 166-172.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.23
    摘要   HTML   PDF (1079KB)
    内蒙古自治区鄂尔多斯市在过去十几a中经历了经济的飞速发展与城市的快速扩张,目前却面临着经济发展的停滞与城市转型。对鄂尔多斯市城市扩张及其驱动因子在时间及空间尺度上的分析,可为鄂尔多斯市的城镇化发展规划提供参考信息。利用DMSP/OLS夜间灯光(nighttime light,NTL)遥感数据,并结合Landsat影像数据,对鄂尔多斯市2000—2013年间城市扩张进行遥感制图和信息提取; 应用基于稳定映射点NTL影像间辐射校正方法和支持向量机(support vector machine,SVM)算法,并结合阈值法进行数据校正和建成区面积提取。经分析发现鄂尔多斯市分3个阶段扩张,并提出应用组合分析的方式对城市扩张驱动因子进行定量分析。
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    基于MODIS EVI时序数据的江汉平原油菜种植分布信息提取
    尤慧, 苏荣瑞, 肖玮钰, 刘凯文, 高华东
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 173-179.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.24
    摘要   HTML   PDF (1240KB)
    油菜是我国主要的食用油料作物。及时、准确地获取油菜种植分布信息对油菜长势监测、估产以及灾情评估具有十分重要的意义。以江汉平原为研究区,利用250 m空间分辨率的MODIS EVI时序数据,以TM数据作为野外采样数据与MODIS EVI数据之间的过渡数据,间接提取MODIS EVI数据农作物的训练样本; 通过分析江汉平原油菜和冬小麦的EVI光谱特征及物候信息,建立油菜种植面积提取模型; 采用多次阈值比较法提取2014—2015年间江汉平原油菜种植分布信息。研究结果表明,2014年和2015年油菜面积遥感提取结果与农业局统计数据相比,总体提取精度分别达到95.22%和91.29%; 2014年MODIS数据与TM数据提取的油菜面积一致性为88.61%; 基于时间序列MODIS EVI数据,结合EVI光谱特征和物候信息,利用该方法可以有效提取江汉平原油菜种植分布信息。
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    基于多源遥感数据的旱情评价研究——以河南省为例
    王俊霞, 朱秀芳, 刘宪锋, 潘耀忠
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 180-186.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.25
    摘要   HTML   PDF (925KB)
    以河南省为研究区,利用2005—2014年间的EOS-MODIS地表温度产品MOD11A2、植被指数产品MOD13A3以及热带降水测量任务(tropical rainfall measuring mission,TRMM)的月降水速率数据集TRMM3B43,计算了植被状态指数(vegetation condition index,VCI)、温度状态指数(temperature condition index,TCI)以及降水状态指数(tropical rainfall condition index,TRCI),同时结合土地利用类型数据及气象站点数据,通过层次分析法确定权重,构建了农业干旱指数监测模型。在此基础上,利用标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)对模型进行验证,并根据SPI的等级划分确定构建的农业干旱指数监测模型的划分等级。以2014年为例,应用构建的农业干旱指数对河南省干旱情况进行时空分析。结果表明,构建的农业干旱指数监测模型能够有效监测河南省干旱时空变化特征,具有较好的监测效果。
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    新疆大南湖荒漠区1992—2014年间植被覆盖度遥感研究
    张宇婷, 张振飞, 张志
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 187-195.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.26
    摘要   HTML   PDF (1099KB)
    新疆哈密大南湖地区为我国典型的干旱—半干旱地区中的荒漠区,研究该地区天然植被近年来在全球气候变化背景下的发育状况具有重要意义。为此,使用Landsat遥感数据、数字高程模型及当地气象数据,采用像元二分模型提取植被覆盖度; 通过相关分析,研究该地区1992—2014年间天然植被的时空变化特点。结果表明,23 a来该区植被覆盖度有增加的趋势; 植被覆盖度整体上与地形高度呈弱正相关,局部植被密集处往往是地形相对低凹的盐渍土区及干河谷,而戈壁滩中植物稀少; 植被覆盖度与当地日照百分率及潜在蒸散量呈正相关,而与降雨和湿润指数不相关。研究表明,研究区植被生长可能主要与地下水相关,1992―2014年间全球气温升高导致附近冰川消融加快,在一定程度上促进而不是阻滞了天然植被发育。
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    基于GF-2卫星数据的孕穗期小麦叶面积指数反演——以河北省廊坊市为例
    陆坤, 孟庆岩, 孙云晓, 孙震辉, 张琳琳
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 196-202.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.27
    摘要   HTML   PDF (968KB)
    叶面积指数(leaf area index,LAI)是评价植被长势和预测产量的重要农业生理生态参数。高分2号(GF-2)卫星数据具有高空间分辨率特点,能反映更多细节信息,针对该数据特点的LAI反演方法具有较高的研究价值。以河北省廊坊市万庄镇为研究区,对孕穗期小麦采用了回归模型和神经网络算法反演LAI; 采用4种植被指数与实测LAI值构建回归模型,同时重点探讨了PROSAIL模型结合神经网络方法进行LAI反演。研究结果表明,在回归模型中,归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)的二项式模型估算LAI可以获得最高精度,采用实测数据验证的决定系数(R2)和均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.719 3和0.393 6; 与回归模型相比,神经网络反演LAI方法更显著提高了精度,R2RMSE分别达到0.900 8和0.273 2。基于GF-2卫星数据,在研究区小麦孕穗期,神经网络反演LAI具有较强可行性和适用性,可为高空间分辨率卫星影像的LAI反演提供参考。
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    基于主成分分析的生态变化遥感监测——以宝鸡市城区为例
    张洪敏, 张艳芳, 田茂, 吴春玲
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 203-209.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.28
    摘要   HTML   PDF (895KB)
    利用遥感技术研究区域生态变化特征,具有实时、快速等优点。采用主成分分析法(principal component analysis,PCA),集成了绿度、湿度、干度和热度4个遥感指标,对2002—2013年间宝鸡市城区(陈仓区、金台区和渭滨区)及其土地利用类型的生态环境质量变化进行了综合评价。结果表明,2002—2013年间研究区生态环境质量等级提升的面积占研究区总面积的39.50%,等级下降的面积占10.96%,生态环境质量综合指数(synthetical ecological index,ESI)提升了0.31,近10 a来生态建设工作已取得显著成效; 其中,陈仓区和渭滨区整体生态环境质量得到改善,ESI分别上升了0.38和0.23,而金台区有所下降,ESI降低了0.03; 各土地利用类型ESI由高到低依次为林地、未利用地、草地、水域、耕地和建设用地,其中耕地生态环境质量相对稳定,林地、草地和未利用地得到改善,而水域和建设用地变差。
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    中草药材种植遥感监测与分析——以云南省文山和红河地区三七种植为例
    戴晨曦, 谢相建, 徐志刚, 杜培军
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 210-216.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.29
    摘要   HTML   PDF (1064KB)
    在分析三七种植区域的光谱和空间特征的基础上,提出了一种有效的三七种植用地遥感提取方法,并基于多时相影像分析了研究区三七种植面积变化。结果表明,2010—2014年间云南省文山州和红河州三七的种植面积持续增长,2015年三七种植面积有所回落。其中2012—2014年间面积增长速度最快,导致供过于求,价格降低。分析发现,目前三七主要种植于海拔在1 400~2 000 m且坡度<25°的坡地上。
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    新疆玛纳斯湖近40年间时空变化图谱及其驱动机制
    胡尔西别克·孜依纳力, 毋兆鹏, 哈孜亚·包浪提将
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 217-223.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.30
    摘要   HTML   PDF (987KB)
    以新疆玛纳斯湖为研究区,利用1972—2014年间8期遥感影像数据,在提取了湖泊水域信息的基础上对近40 a间玛纳斯湖水域演化进行了研究。结果表明,1972—2014年间玛纳斯湖呈现明显“增加—减小—增加—减小”变化态势,水域重心不断往西南方向偏移。1972—1999年间玛纳斯湖长期处于干涸状态,2000年恢复至研究期间最大水域面积(248.69 km2),之后经历了2000—2008年和2011—2014年2次萎缩周期,面积变化幅度和动态度的计算结果显示,水域面积的退缩周期在缩短,退缩速度在加快。玛纳斯湖水域面积变化整体受气候变化的影响不大,但与极端高温和降水天气引起的超标准洪水关系密切,流域内人类活动是玛纳斯湖演化的主要原因。
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    长三角地区一次严重雾霾事件的多源遥感监测研究
    郑凯端, 陈健, 周杰, 高绍鑫
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 224-232.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.31
    摘要   HTML   PDF (1408KB)
    利用云—气溶胶激光雷达和红外探路者卫星(cloud-aerosol LiDAR and infrared pathfinder satellite observations,CALIPSO)搭载的云—气溶胶正交极化激光雷达(cloud-aerosol LiDAR with orthogonal polarization,CALIOP)(CALIPSO/CALIOP)数据、海洋与气象学多功能卫星(communication ocean and meteorological satellite,COMS)搭载的地球同步海洋水色成像仪(geostationary ocean color imager,GOCI)(COMS/GOCI)数据以及CE318太阳光度计数据,结合混合单粒子拉格朗日综合轨迹(hybrid single particle Lagrangian integrated trajectory,HYSPLIT)后向轨迹模式和地面气象资料,对长江三角洲(简称“长三角”)地区2013年12月1—9日发生的一次严重雾霾事件的形成、特征及污染来源进行了分析。结果表明,雾霾期间气溶胶粒子主要位于低层大气(2 km高度以下),气溶胶层内球形气溶胶所占比例高于非球形气溶胶,细粒径气溶胶所占比例高于粗粒径气溶胶; CE318数据和HYSPLIT模式的分析结果都表明,此次雾霾事件不仅受到当地气溶胶排放的影响,还受到外来源气溶胶的影响,而雾霾期间长三角地区持续弱风、高相对湿度和无降水也是造成此次长时间、大范围严重雾霾污染的主要原因。
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    地理信息系统
    基于GIS的深圳市违法建筑居住人口密度空间分布研究
    刘瑞, 蒋旭, 赵静, 李云帆
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 233-237.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.32
    摘要   HTML   PDF (1090KB)
    以深圳市违法建筑内居住人口密度为研究对象,利用GIS空间自相关分析方法对其空间分布模式进行分析,然后分别对单中心假设和多中心假设下的2类人口密度分布模型进行了拟合,最后通过对R2的对比分析选择最佳拟合模型,还利用违法建筑租赁实际数据进行了理论验证。研究结果表明,深圳市违法建筑居住人口密度总体存在聚集效应,福田区、罗湖区和龙华新区交接处存在局部聚集性; 单中心模型中的二次指数模型是最合适的用于描述违法建筑居住人口密度分布的模型。租赁数据验证结果证明其完全符合火山口理论; 多中心模型整体拟合度较低,表明多中心趋势还未形成。
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    内存数据库在ZY1-02C海量数据空间检索中的应用
    王彦佐, 周伟, 冯磊
    国土资源遥感. 2018, 30 (1): 238-242.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2018.01.33
    摘要   HTML   PDF (906KB)
    实现海量空间数据的高效检索是资源一号02C(ZY1-02C)卫星数据应用的重要前提。在传统基于关系型数据库的空间查询模式中,频繁的磁盘I/O及内外存交换对查询性能有较大影响,而完全基于内存的内存数据库技术可有效规避这一问题,显著提升效率。基于Key-Value型内存数据库Redis,研究并设计了矢量数据在Redis中的存储结构,并实现了基于Key-Value型存储结构的空间R树索引。经实际应用检验,该存储及索引架构能够有效提升海量空间数据的查询检索性能。
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