溢油是海洋环境的主要污染源之一,及早监测与发现对保护海洋生态环境具有重要的价值与意义。针对溢油散射机制问题,通过分析基于波浪谱溢油后向散射系数计算研究,综合考虑水体特性、水分子张力、弹性模型及表面张力等因素的研究状况进行了分析,对针对微扰近似解方程,结合水体参数的阻尼作用的研究开展了综述,阐述溢油遥感监测阻尼在与波浪谱结合不紧密以及阻尼的定量计算不够等研究不足问题,并提出了今后溢油遥感监测阻尼的研究在针对海浪谱的阻尼特性、基于波浪谱后向散射系数计算的研究方向,为定量分析溢油的阻尼特性提供技术支撑,从而提高溢油遥感监测的精度。

技术装备建设是自然资源监测工作的重要内容,按照运载平台的不同,将自然资源监测技术装备分为星基、空基、地基3类并分别进行了具体介绍。简要分析了自然资源监测技术装备发展面临的问题和挑战。针对我国实际情况,提出了开展自然资源装备清查和评估工作、重视技术装备基础设施建设与资源整合、制定技术装备发展规划等发展建议。

为了实现高分辨率光学遥感图像的语义分割,提出了一种基于深度卷积融合条件随机场的图像语义分割方法。该方法在全卷积神经网络模型的基础上增加反卷积融合结构结合不同深度的池化层结果,将浅层的细节信息和高层的语义信息融入网络模型,同时将条件随机场的参数推断以迭代层的形式嵌入网络架构,搭建网络模型,在模型训练的正反向传播过程中综合利用遥感图像丰富的细节信息和上下文信息,实现端到端的遥感图像语义分割。在高分辨率遥感图像中进行的实验结果显示: 随着模型中反卷积融合结构结合池化层深度的增加,语义分割处理精度逐渐提高,语义分割结果中的地物轮廓也更清晰、准确; 上下文信息的引入也在一定程度上提高了图像语义分割的精度。实验表明该方法能够较好地保持语义对象内部区域的一致性,有效提高图像语义分割的精度。

撂荒地在全球呈扩散趋势,已成为土地利用的重要研究方向,喀斯特石漠化耕地的撂荒因多云多雨造成可利用的光学遥感影像十分有限,且因混合像元严重而不易被精确识别和提取。利用短期高空间分辨率影像和长时序中等空间分辨率影像的特性,以贵州省息烽县为例,首先,从高空间分辨率影像中提取的耕地地块数据,同时,利用最大值合成法基于Landsat数据得到2003—2018年间的时序NDVI数据; 然后,运用阈值法识别撂荒地NDVI特征; 最后,叠加喀斯特石漠化信息,分析撂荒与石漠化的关系。结果表明: ①耕地地块和时序NDVI组合数据能够精准地识别提取撂荒地,在95.56%的耕地提取精度下撂荒地识别精度达90.7%,该方法在光学数据缺乏和耕地破碎的多云雨山区有很好的应用效果; ②耕地撂荒归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)曲线在形态上表现为“V”型特征,连续撂荒曲线形态呈“U”型特征,累计撂荒NDVI曲线形态呈不对称“W”型、“M”型或多个“W”和“M”组合型,其变化复杂多样; ③非喀斯特撂荒地NDVI总体水平比石漠化撂荒地高,石漠化等级高低与NDVI曲线整体水平呈反比关系、与曲线波动程度呈正相关关系,撂荒次数与地块NDVI值呈反比关系、与NDVI曲线离散程度呈正相关关系。研究结果为喀斯特多云雨山区撂荒地的精准识别提取提供了高效、可行的思路和方法。

森林覆盖是森林土地管理、监测和规划中常用的变量,也是生物多样性影响评估和量化碳储存的重要参考依据。遥感技术因其客观、快速、宏观的优点,在森林资源监测方面逐渐获得了广泛应用。为了让基于遥感技术手段获取的森林覆盖产品得到更好的应用,对这类产品进行精度验证和质量评价非常重要。选取了2种广为应用的基于遥感技术获得的森林覆盖产品: 美国马里兰大学2015年森林覆盖产品(University of Maryland,UMD)和日本ALOS 卫星2015年森林覆盖产品(Japan Aerospace Exploration Agency forest/non-forest,JAXA FNF),通过产品对比和地面验证的方法,对其进行了精度验证和质量评价。首先,通过定性分析和统计分析,分别从整体和局部比较UMD和JAXA FNF这2种产品森林覆盖率。然后,为了进一步分析两者的差异性,基于Global Forest Watch(GFW)2000—2015年森林资源变化统计数据、中国林业和草原局第九次全国森林资源调查统计数据(CFGA)对这2种森林覆盖产品进行了地面验证。研究结果表明,在我国西部、南部和中东部JAXA FNF的森林覆盖率估计明显偏高,在我国东南部各省,UMD和JAXA FNF的一致性较好,但略微偏高; UMD和JAXA FNF与GFW和CFGA森林覆盖率数据在所有省份虽都存在一定的差异,但是JAXA FNF的差异性更大,平均绝对误差约为UMD的3倍,总体上,相比JAXA FNF,UMD森林覆盖的反演精度更高。

DMSP/OLS数据的“饱和”和“溢出”效应会导致城市建成区与非城市建成区的边界像元被错分为城市建成区,影响城市建成区的提取精度。为此,提出了一种基于灯光亮度组合值的城市建成区提取方法,通过确定建成区与非建成区边界的精确位置,提高建成区提取精度。首先,构建灯光亮度组合值指数,增大城市建成区与非城市建成区的差异; 然后,利用Mann-Kendall非参数检验法确定相邻像元灯光亮度组合值突变点,将其作为边界像元来识别城市建成区; 最后,以广州市、深圳市、武汉市和南京市为研究区进行了实验验证。研究结果表明,该方法提取建成区的平均面积误差仅为10.89%,空间重叠覆盖率平均值为84.93%,Kappa系数为0.863 0,总体精度为91.68%。与阈值法、邻域统计分析法(neighborhood statistics analysis,NSA)和特征组合值法相比,该方法提取精度最高,为城市建成区提取提供了一种高效准确的识别方法。

针对不同遥感卫星影像间存在较大的几何变形和灰度差异,导致难以匹配大量的特征点问题,提出了一种多重约束条件下的不同遥感影像匹配方法。首先,利用仿射尺度不变特征变换(affine scale invariant feature transform,ASIFT)算法提取高质量的特征点完成初始匹配,并通过随机采样一致性算法优化匹配结果; 其次,利用匹配特征点集合计算出两幅影像的仿射变换矩阵,结合仿射变换与灰度相关系数对剩余特征点进行再次匹配; 最后,通过支持向量回归(support vector regression, SVR)对匹配结果进行检核。选取资源三号01星(ZY3-01)、资源三号02星(ZY3-02)以及高分一号(GF-1)卫星影像进行实验,结果表明,相较于尺度不变特征变换与ASIFT算法,本方法可以大量增加不同遥感影像间的特征点匹配数目,提高匹配精度。

针对高分一号8 m空间分辨率多光谱数据应用中云层影响信息提取精度与影像利用率等问题,提出了一种结合影像光谱特征与纹理特征的支持向量机云检测方法。基于高分一号8 m数据,利用灰度共生矩阵提取其纹理特征,以云与地物的光谱特征和纹理特征构造特征向量,采用支持向量机方法对高分一号数据进行云检测。研究表明,该方法对各类云层检测的查准率与查全率均分别保持在99.2%和93.9%以上,错误率控制在1.1%以下,明显优于利用传统支持向量机与最大似然值法的云检测算法,说明该方法能够很好地检测出影像中的云层,且由于结合了图像纹理及光谱特征,理论上具有一定的普适性。

针对基于光学遥感数据的区域森林冠顶高反演精度较低的问题,基于SPOT5多光谱影像的纹理、光谱与地形特征参数分别运用多元逐步回归(multiple stepwise regression,MSR)、偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和BP(back-propagation)神经网络模型进行区域森林冠顶高反演,对模型的反演精度进行对比分析,确定研究区最优模型。结果显示,各林型纹理参数与样地实测冠顶高相关性皆优于其他光谱参数,各林型森林冠顶高反演模型中BP神经网络模型估算精度优于其他模型。对于BP神经网络模型,阔叶林、针叶林与混交林模型验证结果的决定系数R ²分别为0.76,0.97和0.92,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为1.6 m,1.35 m和2.29 m。研究表明纹理参数可以很好地反映森林冠层的结构特征,结合影像纹理、光谱与地形特征参数的BP神经网络模型在森林冠顶高反演方面具有良好的应用潜力。

目前,不透水面光谱指数提取不透水面区域的方法因其简洁、快速等优势而得到广泛应用。但是,利用光谱指数提取不透水面区域的方法存在裸地和城市不透水面区域容易混淆的缺点。针对这个问题,根据不透水面和裸地与水体、植被在Landsat8 OLI影像的第4、第5和第6波段的光谱特征差异创建不透水面与裸地区域指数(impervious surface and bareness area index, ISBAI)。基于ISBAI和裸地区域指数(bareness area index, BAI) 构建一种新型的不透水面指数,称为抑制裸地的不透水面指数(bareness-restrained impervious surface index, BRISI); 然后使用改进的双窗口变步长搜寻法(improved double-window flexible pace search, IDFPS)确定最优阈值,从而进行不透水面区域的提取。选取重庆市(山地城市)和西安市(平原城市)作为研究区,对BRISI的提取精度进行评估,并与其他常用的几种不透水面指数进行了对比。实验结果表明,BRISI在重庆实验区和西安实验区的提取精度分别达到86.8%和88.4%,同参与对比的所有的指数相比,BRISI提取精度最高; 同时,BRISI还消除了裸地在不透水面区域提取中的影响,克服了其他不透水面指数难以区分裸地和不透水面区域的问题。

传统高空间分辨率遥感影像(简称“高分遥感影像”)分类方法的“同物异谱”、“异物同谱”现象较为严重,深度学习方法为高分遥感影像分类提出了一种新的解决方案。然而,遥感影像训练样本少容易导致网络过拟合现象的发生。利用深度学习方法,结合迁移学习策略,提出了一种改进的Inception-V3的遥感图像场景分类模型。首先在原始Inception-V3模型的全连接层之前添加Dropout层,以进一步避免过拟合现象的发生; 训练过程中采用迁移学习策略,充分利用已有模型及知识,提高训练效率。基于AID和NWPU-RESISC45两个大型高分遥感场景影像的实验结果表明,改进的Inception-V3较原始的Inception-V3训练收敛速度更快,训练效果更平稳; 与其他传统方法和深度学习网络相比,本文提出的模型的分类精度也有较大的提升,验证了该模型的有效性。

我国城镇化水平的提升和垃圾处理基础设施的不完善,致使我国非正规垃圾堆放问题日益突出。高分辨率遥感影像的发展为非正规垃圾堆的宏观、高效管理提供了可能。目前常用的目视解译和传统监督分类的方法不仅非常耗时,且数据中的深层特征难以被挖掘,检测精度有限。利用卷积神经网络技术,提出了基于样本更新和RetinaNet的高分辨率遥感影像非正规垃圾堆检测框架(sample updated-RetinaNet,SU-RetinaNet),分析了不同参数和网络结构对模型检测效果的影响,同时比较了利用可变形部件模型(deformable parts model,DPM)、区域卷积神经网络(region-based convolutional neural network,R-CNN)、快速区域卷积神经网络(faster R-CNN,Faster R-CNN)、RetinaNet和SU-RetinaNet 5种算法进行非正规垃圾堆检测的性能。实验结果表明,利用SU-RetinaNet进行非正规垃圾堆检测的平均精度可以达到85.92%,每张图的检测速度约为0.097 s。相比传统方法,SU-RetinaNet在很大程度上提高了非正规垃圾堆的检测效率,为城市垃圾的有效监测管理提供了一个可行的技术方案。

以工业化和城市化较为发达的辽中南城市群为研究区,基于遥感数据,对城乡建设用地扩张及其占用耕地的特征进行研究,结果表明: 1990—2015年间,辽中南城市群建设用地总量增加了1 942.07 km ²,增长了30.52%,其中64.68%的新增建设用地来源于对耕地的侵占; 城市间建设用地扩张差异明显,不同时期的数据对比表明辽中南地区建设用地扩张经历了先加速后减速的波动扩张过程,扩张占用的耕地面积先升高后下降,占用耕地的比例总体呈下降趋势; 研究期内辽中南城市群耕地面积持续减少,其中79.76%的流失耕地转向了建设用地。虽然由于农业科技的进步,目前耕地面积的减少对辽中南地区粮食产量的影响较小,但部分城市因建设占用耕地已经引致粮食减产,需要引起重视。

绿洲“冷岛效应”对干旱地区绿洲节水和农业发展具有明显的生态意义。选取既是国家重点开发区域又是绿洲典型生态脆弱区的新疆精河流域绿洲为对象,基于地表温度进行了绿洲“冷岛效应”研究,结果表明: 自1990年以来的近26 a间精河流域绿洲“冷岛效应”呈现不断增强趋势,次热岛减幅较大。相对而言,1990年研究区绿洲“冷岛效应”不很明显,但随着研究区人类活动不断增强,尤其是 2000年以来耕地、草地、水体占比的不断增加,进一步提升了绿洲“冷岛效应”。N-S和W-E剖面线分析表明,绿洲“冷岛效应”的影响范围在南北向上占据了主导。研究区绿洲“冷岛效应”增强与年降水量增多有较一致的响应,地表植被覆盖度对绿洲“冷岛效应”的影响显著。

活动断裂活动特征存在明显的时空分异性,需要长期有效地进行监测。合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture Radar,InSAR)技术是近些年来地表形变调查监测的主要技术手段之一,具有覆盖范围广、信息获取效率高、成本低等优势。以InSAR技术为手段,采用相干目标点长时间序列分析方法,利用RADARSAT-2卫星Wide模式30 m空间分辨率和TerraSAR-X卫星Strip模式3 m空间分辨率这2种雷达数据,开展了唐山市城区主要活动断裂两侧微小差异性形变探测的应用研究。结果显示,城区内唐山—古冶断裂较为明显,最大的差异量在2 mm/a。以RADARSAT-2卫星C波段中等分辨率雷达数据为数据源的形变结果可以清晰地呈现出活动断裂两侧差异性形变; 而TerraSAR-X卫星X波段数据雷达波长较短,受地表覆被变化影响较大,且活动断裂的变化相对于该量值较小,较难从地表形变中分离出断裂两侧的差异性形变。

景观破碎化的过程将伴随着景观的功能衰退,因此对景观破碎化的研究对于及时监控生态安全与土地优化调整具有重要意义。以陕西省延安麻塔流域为研究对象,通过对Landsat8卫星影像的解译,获取土地利用图; 利用6个景观指数评估麻塔流域在斑块、景观要素、景观3个层次的景观破碎化程度。研究结果表明: Landsat8卫星能够准确地刻画该区的土地利用现状,监督分类精确度为74%,Kappa值为0.68; 麻塔流域土地利用可以分成6个类型: 森林、灌木、草地、果园、农田和其他(道路和房屋),其中果园在所有土地利用类型中占据的面积最大; 森林、果园和其他3类土地利用类型的景观破碎化程度低,它们在生态防护和农业生产服务方面发挥重要的景观功能; 灌木、草地和农田的景观破碎化严重,它们在生态防护和农业生产方面的景观功能已经被削弱; 将灌木、草地和农田的小斑块改造成相邻大斑块的土地类型将提高麻塔流域景观整体化水平,有利于麻塔流域整体景观功能的提升。

针对现有的水质要素反演模型应用于金沙滩近岸水体的水质要素反演精度低的问题,根据机载海洋高光谱仪光谱数据,借鉴已有黄海、东海二类水体水质要素的统计反演模式,建立了基于机载高光谱仪的金沙滩近岸水体叶绿素a和总悬浮物的反演模型,获得了研究区叶绿素a和总悬浮物浓度空间分布,并分析了机载海洋高光谱仪增益对模型反演精度的影响。模型改进后,光谱仪测量数据反演结果与水体取样实测结果的拟合决定系数和平均相对误差分别为: 叶绿素a 0.65,4.41%,总悬浮物 0.80,3.55%。通过对高光谱仪在同一海域相近时间段,但不同增益下获得的光谱数据进行叶绿素a和总悬浮物的反演对比,证明增益变化后,改进模型的反演平均相对误差和均方根误差均有所增加,反演精度降低,但误差仍在可接受范围内,模型稳定性整体良好。

为解决传统地质勘察工作量大、效率低,难以对高边坡地质点进行信息提取的问题,以河北省秦皇岛市柳江盆地为研究对象,选取东部落和潮水峪2个观察点,采用无人机倾斜摄影测量技术获得研究区影像数据,利用Context Capture软件将生成的影像构建高分辨率三维实景模型,在Acute 3D viewer中对三维模型进行地质信息识别与提取。具体包括提取区域经纬度、高程、两点间的距离、垂直距离等基本信息; 识别断层并计算出断层走向、倾向、倾角; 识别岩石的种类与性质,并计算得到岩石出露的周长、表面积、体积值等数据。结果表明: 提取结果与野外实测具有较好的一致性,能够达到识别地质现象、提取地质量化信息的目的,说明本研究采取的方法对无人机遥感技术在地质信息识别与提取上具有实用意义。

为查明郑州市地面沉降演变规律,服务城市地面沉降防控工作,选用2007—2017年间合成孔径雷达(synthetic aperture Radar,SAR)数据,结合水准监测结果,获取了郑州市2007—2010年、2012—2013年、2013—2016年和2016—2017年4个时间段的地面沉降分布图,从时间和空间2个角度,分析了郑州市地面沉降演变规律; 利用地理信息系统(geographic information system,GIS)空间分析方法,研究了10 a间地面沉降与城中村演变之间的时空响应关系。研究结果表明,城中村是郑州市地面沉降演变的主导因素,即城中村超采地下水导致地面沉降; 城中村拆迁,地下水抽取减少导致地面沉降变缓甚至出现地面沉降抬升; 因拆迁导致流动人口迁移到远郊的城中村,形成新的流动人口、产业聚集区,进而形成了新的地面沉降区。

尾闾湖作为干旱区内陆河下游绿洲生态系统的重要组成部分,具有涵养水源、防风固沙等功能。然而近半个世纪以来,受气候变化和人类活动的影响,内陆河尾闾湖不断萎缩,湖区周围生态环境一度恶化,已严重威胁区域社会经济发展。为探究干旱区尾闾湖泊水域变化及其驱动因素,以新疆维吾尔自治区台特玛湖地区为例,选取1986—2019年间9期Landsat TM/OLI遥感影像,提取并分析了台特玛湖地区水域面积变化特征及其驱动因素。结果表明: 34 a间研究区水域面积共增加了163.93 km ²,21世纪前水域零星分布在车尔臣河下游河道附近,进入21世纪以来主要分布在台特玛湖附近; 研究区水域重心迁移经历了20世纪80年代末的快速向西转移、20世纪90年代期间的缓慢向东移动、20世纪90年代末至21世纪初的大幅度迅速东移和21世纪以来的波动向东移动4个过程; 以塔里木河下游输水为界,输水前台特玛湖地区水域面积主要受区域自然因素综合作用,其中降水为主要驱动因素(r ²=0.825),输水后,人为干预的输水过程是影响研究区水域面积变化的主导因素(r ²=0.977)。随着不断向下游输水,台特玛湖地区生态环境持续恢复。为防止湖水丰盈,向东溢入罗布泊,有必要探究台特玛湖最大载水量,以期合理控制输水过程。

工业化和城镇化进程的快速发展带来了一系列生态环境问题,严格的生态红线监管政策对于维护国家或区域生态安全具有重要意义。为满足生态红线精准监测的需求,以南京市生态红线区为研究区,利用北京二号高分辨率遥感影像开展了生态红线区地表覆盖精细分类与综合分析。针对北京二号数据的特点,设计了从数据预处理到面向对象分类的技术流程,获得了地表覆盖精细分类专题图,分类总体精度达到91.65%。统计结果显示南京市生态红线区主体由林地、耕地、水体3种地表覆盖类型构成,3种地类分别占到整个研究区的33%,21%和25%; 表征人类活动的建筑物和人工堆掘地等地类占比达到6%和2%。实验结果表明,利用多时相北京二号影像可以监测到中低分辨率影像难以识别的地表覆盖空间细节变化,达到生态红线精准、动态监测目的。

为评价城市环境的宜居性,依托遥感数据构建了基于遥感因子的城市环境宜居性评价体系。以北京市为研究区,首先基于2013年和2014年高分一号(GF-1)卫星的光学数据,采用面向对象分类方法,将城市生态用地分为水体、植被区、道路、建筑用地以及裸土5大类并进行提取,同时计算植被区的植被指数; 其次,基于同时段Landsat8卫星热红外数据反演城市地表温度并提取城市热环境; 最后,在构建城市生态用地和城市热环境各因子评分标准的基础上,利用权值法计算城市的生态环境质量指数(ecological quality index, EQI),以此建立城市环境宜居性的整体评价体系,并对北京市环境的宜居性进行评价。研究结果表明,北京市地区城市热岛效应不明显,且绝大部分区域适宜于或者基本适宜于人类居住。

生态环境变化关系着社会发展,对六池河流域生态环境进行遥感评价,可为岩溶槽谷流域生态文明建设及岩溶石漠化治理提供参考。采用2000年、2010年和2017年3期Landsat系列遥感影像和DEM数据,提取植被盖度、裸土植被指数、坡度指数、湿度指数和热度指数,构建生态环境评价模型。采用空间自相关等方法,揭示乡镇尺度生态环境时空分异特征。研究得出: 2000—2017年间六池河流域生态环境质量总体呈快速修复态势,但县域生态环境质量差别明显; 2000—2017年间不同乡镇生态环境质量差异显著,县域中心镇、流域下游乡镇生态改善较慢,中南部地区部分乡镇生态改善明显; 2000—2017年间乡镇生态环境质量存在正空间集聚,且多年以高—高、低—低聚集为主; 乡镇生态环境质量趋势分析中,流域东南是生态环境质量低值带,北部乡镇高值带分布较多。

在进行长时间湖泊水体面积遥感动态变化监测研究时,常出现数据缺失问题。利用改进型时空自适应反射率模型(enhanced spatial and temporal adaptive reference fusion model,ESTARFM)对缺失的遥感影像进行数据填补。结合MODIS数据模拟内蒙古红碱淖研究区2000年以后缺失的Landsat影像,在此基础上,利用水体指数法实现湖泊的面积和岸线的定量提取,从而实现了长时间湖泊水体遥感动态变化监测。结果表明: 通过ESTARFM模型生成的MODIS和Landsat融合影像效果理想,有效解决了2000年以后Landsat影像缺失的问题; 加入了融合影像的时序影像在进行水体动态变化监测时,更加细节地反映水体变化情况,有助于后续的分析研究; 通过对红碱淖的长时间遥感动态变化监测,发现湖泊总体呈现出萎缩状态,具体可分为稳定、持续萎缩和增长3个阶段。

城镇化导致的栖息地环境恶化是生物多样性减少的重要原因。基于1995—2015年间Landsat TM/OLI影像、数字高程模型(digital elevation model,DEM)、矢量边界、气候因子等数据,在ENVI,ArcGIS,MaxEnt等软件的支持下,构建了基于分类回归树(classification and regression tree,CART)算法获取规则的洞庭湖区影像解译体系,并采用网格分析、空间插值等方法,对城镇化与鸟类适宜生境时空分异特征及其相关性进行了研究。结果表明: 基于CART获取规则的决策树分类方法与普通影像分类方法相比较,精度有所提高。湖区建设用地总面积在20 a间共增加了808.61 km ²,高强度扩张区域由3市的市区中心逐渐向县级市蔓延,但整体扩张速率在2005年后逐渐降低。20 a以来,鸟类适宜生境面积减少了195.19 km ²,整体适宜程度下降,但随着湖区环境整治工作的开展,在2000年后,由南洞庭湖区域开始,整体情况逐步好转。面积变化量回归、空间范围比对结果表示,乡镇建设用地的快速无序扩张使得湖区鸟类栖息地的适宜程度降低; 为保护湖区鸟类生境,应对湖区生态用地进行严格保护,对乡镇建设用地扩张进行合理的空间规划与调控。

居民地是人类的基本生活场所,其宜居性对人类的生活体验有着十分重要的影响。从自然环境与社会环境2个方面出发,考虑了自然环境、环境污染、人文环境、生活便利、社会安全等因素,构建区域宜居性评价方法,以长治市为研究区,基于2018年Landsat OLI影像、数字高程模型、在线地图POI点等数据源,采用层次分析法构建区域宜居性评价指标体系并计算其宜居指数,采用均值标准差法对其进行等级划分。以此为基础,分析长治市的区域宜居情况,旨在为城市的规划管理与可持续发展提供数据支持。研究结果表明,研究区宜居程度较高的地区主要集中在中南部、西部以及中部偏西北部; 宜居程度较低的地区集中在西北部、西南部以及东北部; 潞州区和上党区的高宜居性区域较多,其余各区县的中等宜居性区域较多。

两种生育期相近的作物在遥感识别时容易造成混淆,给作物识别和面积提取工作带来困难。针对这一问题,以江汉平原为研究区,根据不同地物的MODIS EVI时序曲线,结合地物本身的光谱特征和农作物物候信息,利用决策树和二次差分法相结合方法提取2010年江汉平原油菜和冬小麦的种植面积。结果表明,与统计数据相比,研究区油菜和冬小麦种植面积遥感提取结果的总体精度分别为93.7%和87.1%; 市(县、区)水平上,油菜与统计数据的相关系数R ²为0.88,冬小麦为0.90。本研究能够较准确地识别生育期相近的油菜和冬小麦,从而获得较好的种植面积提取结果,具有一定的普适性,可为江汉平原的油菜和冬小麦监测及估产提供技术支持。

以2016年和2017年获取的2年高空间分辨率卫星影像数据为信息源,对浙江省矿山环境恢复治理情况进行了遥感调查与动态监测。采用国产卫星遥感解译和野外调查的方法,摸清了浙江省矿山恢复治理的现状,根据遥感监测结果和对矿山环境的影像特征总结划分了生态恢复模式、工业园区模式、农用造地模式、景观改造模式、灾害整治模式、综合治理模式6大模式,对其他地区矿山环境恢复治理工作具有借鉴、推广意义。

为深入研究和探讨高光谱遥感技术在地质找矿中的应用效果和潜力,利用甘肃红山地区的航空和地面高光谱遥感数据,剖析蚀变矿物或蚀变异常信息的分布特征,总结成矿地质体的蚀变异常展布规律,提出基于已知典型矿床的蚀变信息特征成矿、控矿要素和基于成矿地质体蚀变信息规律的成矿地质环境要素找矿定位模型构建思路,逐步揭示“矿物—标志性矿物—蚀变矿物—找矿异常”所表达的成矿地质环境,构建典型矿床找矿定位模型和蚀变矿物与地质背景综合找矿定位模型。以找矿定位模型为指导,结合红山地区地质背景和成矿规律,开展不同模型找矿应用,圈定多金属找矿预测区4处; 经野外查证,发现较好的多金属矿化线索。实践表明,通过剖析高光谱蚀变信息和成矿规律的内在联系,能为找矿提供较为准确的信息,也可为同类多金属的找矿工作提供有效参考。

针对矿山开采是否会使地物类型发生巨大变化及环境恶化问题,利用Landsat(TM,OLI)影像,对海流兔流域2006年、2010年、2014年、2018年的土地进行分类,揭示2006—2018年间3个阶段(每4 a一阶段)土地利用变化的时空特征。通过筛选比较最大似然法、支持向量机、随机森林等分类方法,并应用地物时空变化特征和转移矩阵统计方法进行定性、定量分析。结果表明: 随机森林法得到的土地分类图精度优于其他分类方法; 3个阶段中沙地与草地/灌木转化频繁,沙地总面积减少16.83%,草地/灌木增加12.68%,建设用地逐年稳定增长; 截至2018年,矿区发展并未对生态环境造成较大伤害,井工矿地物结构变化与海流兔流域地物结构趋势一致。

为了高效地开展矿山地质环境恢复治理遥感监测工作,建立了矢量成果数据动态变化检测的模型,提出了一种适用于矿山地物的矢量成果数据变化检测自动化方法。根据不同时态矢量成果数据的空间拓扑关系和属性变化关系,自动分析和检测要素的动态变化情况,并基于ArcGIS Engine(AE)的插件式应用框架开发成果数据动态变化检测软件。实际应用表明,这种方法有效地提高了矢量成果数据动态变化检测的效率,降低了恢复治理及开采损毁成果数据入库的工作量,为有关部门进一步监测矿山地质环境恢复治理情况提供了有力的支持。

矿山开发状况遥感监测中,常利用ArcGIS软件制作违法矿山分布图。目前人工制作方法存在制作成本高、专业性强、工作量大、制图格式不一致等问题。为此,基于ArcPy开发自动生成违法矿山分布图的方法,自动提取违法矿山开采区域内遥感监测成果数据的空间信息和属性信息,实现违法矿山的自动定位,以及按照出图模板自动编辑图例文本信息,完成违法矿山分布图的自动生成工作。经验证,本方法可以将传统人工制图方法约3 d的工作量在10 min以内完成,大大地减轻了技术人员的工作量,对提高矿山遥感监测工作的效率具有实用意义。