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      2021年, 第33卷, 第2期 刊出日期:2021-06-15 上一期    下一期
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    综述
    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   HTML ( 648 )   PDF (3107KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    技术方法
    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   HTML ( 65 )   PDF (4576KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 73 )   PDF (2520KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 65 )   PDF (3323KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于小波变换和连续投影算法的黑土有机质含量高光谱估测
    肖艳, 辛洪波, 王斌, 崔利, 姜琦刚
    国土资源遥感. 2021, 33 (2): 33-39.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020299
    摘要   HTML ( 3 )   PDF (2686KB)

    为实现黑土有机质含量更准确的估测,提出了基于小波变换和连续投影算法的高光谱估测方法。以典型黑土区采集的土壤样品为研究对象、分析光谱设备(analytical spectral devices,ASD)光谱仪获取的可见光—近红外区间光谱数据和经化学分析得到的土壤有机质含量为数据源,首先采用小波变换提取1~7层小波低频系数,然后利用连续投影算法分别对土壤全谱和1~7层小波低频系数进行变量筛选,最后分别基于土壤全谱、1~7层小波低频系数、连续投影算法选择的变量,利用偏最小二乘和支持向量机两种方法建立估测模型。结果表明: 经小波变换和连续投影算法处理后,不仅变量数目得到了大幅降低,而且模型精度也进一步得到了提高,采用偏最小二乘法时,R2由土壤全谱的0.79提高至第6层小波低频系数的0.93,RMSE由6.06 g·kg-1降低至3.48 g·kg-1; 采用支持向量机方法时,R2由土壤全谱的0.75提高至第3层小波低频系数的0.91,RMSE由7.46 g·kg-1降低至4.12 g·kg-1,说明提出的方法能有效用于黑土有机质含量高光谱估测。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 58 )   PDF (4729KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 45 )   PDF (3690KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 74 )   PDF (9435KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于精细模式气溶胶与WRF模式估算PM2.5质量浓度
    韦耿, 侯钰俏, 韩佳媚, 查勇
    国土资源遥感. 2021, 33 (2): 66-74.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020207
    摘要   HTML ( 63 )   PDF (6441KB)

    将气象要素加入到基于气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)的近地面大气颗粒物浓度估算是目前热门的技术手段之一。获取了江苏省南京市2014年3月—2019年2月期间的AOD,精细模式分数 (fine-mode fraction,FMF)和PM2.5质量浓度数据,并结合天气研究和预报 (weather research and forecast,WRF)模式得到的气象模拟数据,对南京市PM2.5的质量浓度进行反演。结果表明,相比于AOD与PM2.5进行相关性分析,通过FMF校正得到的精细气溶胶光学厚度AODf与PM2.5的相关性分析能够取得更高的拟合系数,R2最高达到0.40。利用随机森林模型,引入含不同高度的气象因子对PM2.5质量浓度建立反演模型,得到的拟合系数与各误差指标均优于仅含近地面气象因子的模型,表明PM2.5质量浓度受到多因子共同作用的影响,能较好地为利用多源数据反演PM2.5质量浓度提供依据和参考。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 58 )   PDF (9566KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 56 )   PDF (4484KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于Faster R-CNN的火电厂冷却塔检测及工作状态判定
    安健健, 孟庆岩, 胡蝶, 胡新礼, 杨健, 杨天梁
    国土资源遥感. 2021, 33 (2): 93-99.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020184
    摘要   HTML ( 1 )   PDF (8190KB)

    针对目前火力发电厂检测研究较少、识别难度大、工作状态监测少等问题,提出一种以冷却塔为关键地物目标的火电厂冷却塔检测方法,并根据冷却塔是否排气判定电厂工作状态。基于Faster R-CNN深度学习网络,通过设计对比实验,对冷却塔及其工作状态特征进行精确提取,并对检测及判定结果进行验证。实验结果表明,该模型在目标工作状态检测中,选取8个不同区域验证,均取得理想效果。由此可见,Faster R-CNN模型能准确检测电厂冷却塔,可有效判定火力发电厂工作状态并具有多区域适用性。此外,该方法也可迁移至城市内具有排气现象的其他大型工业地物目标工作状态判定中。研究成果可有效服务于城建部门对局域环境的监管,具有较大的应用潜力。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 53 )   PDF (8342KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    技术应用
    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   HTML ( 63 )   PDF (4188KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 66 )   PDF (3584KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 67 )   PDF (1927KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 71 )   PDF (7076KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 71 )   PDF (11964KB)

    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。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于多元分区建模指标优化的“一带一路”人口空间化研究
    徐甜雨, 赵学胜, 陈芳馨, 杨艺
    国土资源遥感. 2021, 33 (2): 153-161.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020193
    摘要   HTML ( 2 )   PDF (5636KB)

    目前常用的人口分区建模方法中人口分布指标需根据地区特征进行具体优化。针对“一带一路”沿线发展中国家的地理特征,提出了高光平原区、高光丘陵区、弱光平原区和弱光丘陵区4种地理分区模式,并通过调整人口分布指标、融合功能区人口指数等方法对多元分区的建模指标进行优化,最后以塔吉克斯坦为研究区绘制了30 m人口分布图(TJK_POP),并将TJK_POP与各分区采用单一指标的建模结果(基于夜间灯光的建模结果NTL_POP和基于宜居指数的建模结果HSI_POP)进行对比验证。结果显示,TJK_POP的平均相对误差(mean relative error,MRE)为22.57%,4类分区的MRE分别为28.01%,19.33%,17.99%和24.97%,精度均优于NTL_POP和HSI_POP,同时TJK_POP也减少了机场、工厂等商业用地的流动人口对实际人口分布的干扰。文章针对多元分区的人口分布指标优化可为“一带一路”沿线其他类似地区的人口空间化研究提供参考。

    图/表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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   HTML ( 62 )   PDF (8369KB)

    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   HTML ( 2 )   PDF (8676KB)

    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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    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   HTML ( 54 )   PDF (7866KB)

    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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    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   HTML ( 47 )   PDF (7617KB)

    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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    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   HTML ( 43 )   PDF (7094KB)

    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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    利用Sentinel-1和ALOS-2数据探测茂县中部活动滑坡
    张腾, 谢帅, 黄波, 范景辉, 陈建平, 童立强
    国土资源遥感. 2021, 33 (2): 213-219.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020206
    摘要   HTML ( 5 )   PDF (6399KB)

    基于ALOS-2和Sentinel-1两种不同波长的遥感卫星影像,采用合成孔径雷达差分干涉测量技术(differential interferometric synthetic aperture Radar,DInSAR)两轨法和Stacking方法圈定四川省茂县中部正在发生地表形变的活动滑坡并分析了滑坡的运动特征。首先,针对ALOS-2卫星时间基线长、影像数据量少的问题,采用两轨法DInSAR进行滑坡形变探测; 其次,基于短时间基线的多景Sentinel-1数据,采用Stacking方法探测滑坡形变; 最后,综合分析两种数据集的形变速率结果,圈定四川茂县中部的潜在滑坡区域。结果表明,茂县白布村等地的疑似活动滑坡具有明显地表形变,雷达视线向形变速率最大绝对量达到200 mm/a; 结合光学影像特征和已有历史调查资料,圈定了8个活动滑坡,两种数据的探测结果在其中7个活动滑坡处的空间分布能互相对应,对6个活动滑坡进行了野外调查,发现了地面变形迹象。结果表明,采用少量长波段ALOS-2影像和DInSAR两轨法,能够在具有一定植被覆盖度的山区探测到较为明显的滑坡地表形变; 应用C波段的Sentinel-1影像时,则需要积累连续的多景数据,并应用时序分析方法,此时其探测效果比采用ALOS-2影像的两轨法效果更佳。

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    六盘山贫困区生长季植被覆盖变化及其对水热条件的响应
    袁倩颖, 马彩虹, 文琦, 李学梅
    国土资源遥感. 2021, 33 (2): 220-227.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020280
    摘要   HTML ( 1 )   PDF (4124KB)

    利用MODIS13,MODIS11和国家气象站点监测数据,以六盘山集中连片贫困区为研究区,采用最大值合成法、像元二分模型和偏相关分析等方法,分析了该区域生长季植被覆盖时空变化趋势,以及对地表温度和土壤湿度对植被生长的交互作用。结果表明: 2001—2018年间,六盘山贫困区生长季植被覆盖度由0.28提升到0.45,且呈现出由东南向西北递减的格局; 研究时段内表现为整体改善、局部退化的态势。其中,改善区占51.91%,无显著变化区占44.22%,退化区占3.87%; 植被生长与地表温度和土壤湿度的年内变化紧密相关,空间上呈现出协同正相关、协同负相关、反向相关3大类型,但以协同正相关占主导地位; 交互作用分析表明,土壤湿度对该区域植被生长的影响大于地表温度的影响,土壤水分条件是影响该区域植被生长的主导因子,土壤水分条件的改善对研究区生态环境建设与修复至关重要。

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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   HTML ( 59 )   PDF (3231KB)

    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GIS和RS的山东日照海岸带1988—2018年间演化分析
    苗苗, 谢小平
    国土资源遥感. 2021, 33 (2): 237-247.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020229
    摘要   HTML ( 3 )   PDF (5647KB)

    海岸带变迁过程的研究可为海岸带的开发提供科学依据。利用遥感和地理信息系统技术和Landsat、数字高程模型、潮汐数据,提取山东省日照市海岸带1988年、1998年、2008年和2018年海岸带数据,并对海岸线分布、海岸带时空变化及土地利用状况、河口区动态演变进行分析,研究发现: ①1988—2018年间海岸线总体呈增长趋势,共增长49.17 km,其中1998—2008年间海岸线增长速度最快,为2.24 km/a,海岸线分布以人工海岸线和砂质海岸线为主; ②1988—2018年间海岸带土地利用变化主要表现为建设用地面积及其比重持续增加,由213.77 km2增加到413.93 km2,而耕地/草地面积及其比重减少,由445.50 km2减少到287.03 km2,总体趋势是大量耕地/草地转为建设用地; ③河口区是海岸带冲淤变化最为突出的地方,1988—1998年河口受到侵蚀,河口海岸线后退; 1998—2008年河口区保持相对稳定; 2008—2018年河口向海淤积,海岸线向海推进。总体来说,海岸带向陆地方向的变化受地貌类型、河流输沙量以及人工采沙等因素的影响,向海方向的变化与泥沙堆积及临海开发活动有关。研究结论可为日照海岸带的规划和管理提供参考。

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    地球信息系统
    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   HTML ( 7 )   PDF (5599KB)

    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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    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   HTML ( 66 )   PDF (3835KB)

    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ArcPy与定制ArcToolbox的矿山新增图斑自动编号及方法改进
    陈栋, 姚维岭
    国土资源遥感. 2021, 33 (2): 262-269.   DOI: 10.6046/gtzyyg.2020181
    摘要   HTML ( 56 )   PDF (4081KB)

    针对当前矿山遥感监测成果数据编制过程中出现的新增矿山图斑手动编号耗时长、易出错以及规范不明确的问题,基于成果数据提交技术要求的分析结果,实现全流程、自动化地对新增矿山图斑进行编号并将该过程进行可视化。该流程通过ArcPy站点包实现矢量数据分割、排序、编号以及写入等一系列操作过程; 并利用ArcToolbox的定制功能,对该一体化全流程进行封装与可视化,提高其交互性与有效性; 并针对ArcPy内部原有的空间排序方式的不完善之处,提出并实现了矿山图斑排序方法的改进。通过对不同县市几十至近千个图斑进行编号验证,自动编号的速度能够达到每秒数十个,且编号效率随着图斑数量的增加而提高。实验结果表明该全流程自动化功能可以为矿山遥感监测成果数据编制工作提供有效支撑,显著降低编号过程的工作量,提高工作效率,并对其他大量、重复性的遥感监测图斑编号具有适用性。

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