基于多尺度循环注意力网络的遥感影像场景分类方法

高分辨率遥感影像场景分类一直是遥感领域的研究热点.针对遥感场景对尺度的需求具有多样性的问题,提出了一种基于多尺度循环注意力网络的遥感影像场景分类方法.首先,通过Resnet50提取遥感影像多个尺度的特征,采用注意力机制得到影像不同尺度下的关注区域,对关注区域进行裁剪和缩放并输入到网络.然后,融合原始影像不同尺度的特征及其关注区域的影像特征,输入到全连接层完成分类预测.此分类方法在UC Merced Land-Use和NWPU-RESISC45公开数据集上进行了验证,平均分类精度较基础模型Resnet50分别提升了1.89%和2.70%.结果表明,多尺度循环注意力网络可以进一步提升遥感影像场景分类的精度.      

构建油气资源开发的多源多时相多尺度遥感监测体系的思考

油气资源开发的遥感监测需要多维度整体解决方案,通过分析传统遥感监测油气资源开发过程中的弊端,设计构建了多源、多时相、多尺度遥感监测体系:InSAR技术开展开采区地面沉降、运输区地质灾害早期识别监测;高空间分辨率遥感影像及无人机遥感主要用于地质底图参照;多时相多光谱遥感影像进行遥感异常提取与分析;大数据调查构建"天空地"一体化监测预警数据库系统,旨在从遥感角度为油气矿山健康发展、油气资源开发宏观调控和后期矿山恢复治理提供解决方案,可更好服务于油气矿山的发展以及油气资源开发的监管。     

多尺度纹理及多光谱影像协同的遥感岩性识别方法

岩性识别是遥感图像分类的难点,也是遥感地质应用的难点和热点。从遥感地质应用的实际需求出发,以西昆仑地区侏罗纪沉积岩地层为例,通过尺度转换提取高分遥感图像的多尺度纹理信息,采用波段叠加的方式协同多尺度纹理信息与ASTER影像多光谱信息进行岩性识别方法研究。利用WorldView-2全色数据进行向上尺度转换,形成空间分辨率分别为0.5,2,5,10,15,30m6种尺度图像数据,基于灰度共生矩阵提取各尺度上的纹理信息;将不同尺度的纹理信息分别与ASTER多光谱数据叠加形成协同数据;采用监督分类方法对研究区协同数据进行岩性分类。结果表明:(1)岩性纹理信息对空间尺度表现出依赖性,纹理信息量及含义随空间尺度不同而变化;(2)每套特定岩层因其独特的几何空间结构特征(厚度、产状、夹层、互层等)都有与之相适应的最佳纹理尺度,且该最佳尺度下纹理与光谱的协同效应最大;(3)纹理信息与多光谱数据形成的协同数据能有效提高岩性分类的精度,分类精度提高的程度与纹理计算的尺度相关。研究区岩性分类结果显示当纹理尺度为10m时,与仅基于ASTER纯光谱分类结果相比,精度提高了约6.9%。     

基于边缘特征的遥感影像小波变换融合法

如何将不同空间分辨率遥感影像合理有效地融合在一起,保持原始多光谱影像的光谱特性,提高影像的分类精度和空间分解力,这是遥感影像数据融合处理的热点研究问题。在对原始遥感影像进行小波变换的基础上,提取高空间分辨率影像边缘特征信息,并与原始多光谱影像进行了融合处理。以IRS、SPOT和ETM卫星影像为资料进行实验,结果表明,该方法在提高影像的空间分辨率的同时,能够很好地保持影像的光谱特性,尤其在空间分辨率差异较大的影像融合中,该方法在保持影像光谱特性方面要优于其他的融合方法。     

不同空间分辨率高光谱遥感数据对蚀变矿物信息提取的影响

高光谱遥感由于其精细的光谱分辨率,在定量分析物质成分上独具优势,因此广泛应用于提取蚀变矿物信息。探讨了不同空间分辨率高光谱遥感数据对蚀变矿物信息提取的影响,采用最邻近插值法、双线性插值法和三次卷积插值法3种重采样方法对美国Cuprite矿区空间分辨率为20 m的AVIRIS影像做空间尺度扩展,分别扩展到空间分辨率为25,30,35,40,45,50 m。采用SAM分类方法从不同空间分辨率影像中提取蚀变矿物信息,使用混淆矩阵评价提取结果。一方面比较不同重采样方法对后期蚀变矿物信息提取精度产生的影响;另一方面比较不同空间分辨率对高光谱遥感影像蚀变矿物信息提取精度的影响。结果表明:①采用不同的重采样方法做空间尺度扩展,会影响后期蚀变矿物信息提取的精度,但是数值变化相对较小。相比之下,最邻近插值法重采样下影像蚀变矿物信息提取的精度稍好一些。②在中等空间分辨率(20～50 m)范围内,基于50 m空间分辨率的高光谱影像,蚀变信息提取的总体精度和Kappa系数较20 m的明显下降。其中最邻近插值法重采样下的总体精度和Kappa系数分别下降了7.94%,0.09;双线性插值法重采样下的总体精度和Kappa系数分别下降了6.87%,0.08;三次卷积插值法重采样下的总体精度和Kappa系数分别下降了6.68%,0.08。较高空间分辨率影像的总体精度和Kappa系数整体上均高于较低空间分辨率的情形。     

极具潜力的空间对地观测新技术——合成孔径雷达干涉

“合成孔径雷达干涉(InSAR)”是近十年发展起来的空间对地观测遥感新技术。它具有从覆盖同一地区的星载(或机载)合成孔径雷达复数图像对提取干涉相位图,借助于雷达成像时的姿态数据重建地表三维模型(即数字高程模型)的巨大潜力。尤其是基于多幅雷达复数图像处理的差分干涉技术(D-InSAR)可以用于监测地表形变,精度可达厘米级甚至更高,其监测空间分辨率是前所未有的。介绍了InSAR和D-InSAR的基本原理,对影响干涉结果的一些重要因素做了分析,重点回顾和展望了差分干涉技术在与地表形变有关的地震监测和震后形变测量、地面下沉和山体滑坡、火山运动监测等方面应用的现状和前景。     

中国陆地生态系统总初级生产力VPM遥感模型估算

陆地生态系统总初级生产力(Gross Primary Productivity,简称GPP)时空格局及其变化动态的准确监测是区域碳收支研究的核心问题之一,遥感模型正在为区域碳通量监测提供更为实时、准确的模拟数据。基于中分辨率成像光谱仪(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer,简称MODIS)遥感数据和涡度相关碳通量观测数据发展而来的VPM模型经过10年的努力,目前已经在全球涵盖十类生态系统的21个站点上开展模型的校验与验证研究,为区域GPP的准确估算与监测奠定了方法基础。本研究构建了评估GPP区域格局的VPM模型区域模式,以空间分辨率500m、时间步长8天的MODIS卫星影像数据以及相同时空分辨率的温度与光合有效辐射数据为模型输入数据,模拟估算我国2006~2008年GPP及其空间分布格局。VPM模型模拟的中国陆地生态系统GPP年总量平均值为5.0Pg C/a,其中森林、草地、农田和灌丛生态系统分别占34%,17%,37%和12%。本研究模拟的全国GPP总量与多模型模拟的平均结果(5.40 Pg C/a)相当,但不同模型估算的各类生态系统GPP存在较大差异。本研究通过利用遥感数据对VPM模型中的关键参数(最大光能利用率)进行参数空间化,表达同一土地覆被类型内部光能利用率的空间异质性;应用目前我国准确性最为可靠的土地利用与植被数据提取土地覆被数据,首次将农业多熟种植作为单独的植被类型引入模型中,模型参数与输入数据的精度保障了模型模拟结果的可靠性。     

WorldView-2卫星矿山遥感监测：以西藏罗布莎地区为例

矿山遥感监测是近年来国土资源部门管理矿产资源开发、整顿和规范矿业秩序的一项重要的矿情调查工作。西藏罗布莎铬铁矿区是我国铬铁矿的主要产区,随着国民经济的快速发展,对铬铁矿石的开采力度和强度在逐年增大。为了更好地促进矿产经济及环境的可持续发展,选用WorldView-2遥感数据,首次深入分析了罗布莎矿山开发过程中不同地物遥感影像特征,建立了各类矿山地物的高空间分辨率遥感解译标志,通过遥感解译与野外查证工作,基本查明了研究区矿山开发状况和矿山地质生态环境现状,并对矿区开发现状与矿山环境进行了统计和分析,基于遥感矿山监测,给出了合理的矿山环境恢复建议。结果表明：WorldView-2作为高分辨率遥感影像,空间分辨率高,包含全色和8个多光谱波段,信息量丰富,解译精度高,在矿山遥感监测乃至更广范围的动态监测中应用可以取得很好的效果。     

“遥感先行”服务自然资源调查技术变革与调整

随着遥感技术的发展和自然资源事业对遥感应用需求的不断增多,通过遥感先行开展先行观测、先行探测、先行监测,强化自然资源数据的获取,提高调查的精度和速度,遥感技术正在促进自然资源调查程序和方式的转变.本文围绕新时代自然资源调查体系的新变化,提出了遥感先行的理念、目标及发展方向,认为：1）遥感先行是自然资源调查监测技术体系构建的重要内容,可实现对自然资源全要素、全覆盖、全天候、全尺度的调查监测;2）通过遥感技术方法体系的创新、遥感产品的转化应用等,可发挥遥感技术在矿产、生态、水、土、灾害等调查监测中的重要先行作用;3）"天-空-地"一体化的遥感综合观测技术是推动中国西部地区自然资源精准快速调查和全球尺度环境问题监测的最佳技术手段.     

利用SEBAL和改进的SEBAL模型估算黑河中游戈壁、绿洲的蒸散发

蒸散发是干旱、半干旱地区内陆河流域水分消耗的主要途径, 利用遥感估算流域尺度上的蒸散发对内陆河流域水循环和水资源的合理利用具有重要的指导意义. 基于2012年开展的黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验(HiWATER)的观测资料和高分辨率的ASTER影像, 分别利用 SEBAL 模型和改进的SEBAL(M-SEBAL)模型估算黑河中游不同时期戈壁、绿洲等不同下垫面的蒸散发, 通过涡动观测数据对比分析了SEBAL模型和M-SEBAL模型估算戈壁、绿洲蒸散发的精度. 结果表明: SEBAL模型在绿洲低估感热通量, 高估潜热通量; 在戈壁高估感热通量, 低估潜热通量. M-SEBAL 模型充分考虑不同下垫面地表辐射温度与植被覆盖度之间的关系, 能很好地反映不同植被覆盖区域的湍流通量的异质性, 估算黑河中游戈壁、绿洲蒸散发的精度高于SEBAL模型.     

莱州湾南岸平原古湖泊消亡原因初探

莱州湾南岸平原是指西起小清河口，东至胶莱河口的广大沿岸地区，这一地区近年来是我国工农业发展较快的地区，也是我国地下咸水入侵较为严重的地区。历史上，莱州湾南岸平原地区曾有一些湖泊存在，如巨淀湖、黑冢泊、别画湖，但现在早已荡然无存了。研究这些古湖泊的消亡原因对于恢复该区古地理环境以及确立湖迹区今后的发展方向具有十分重要的意义。本文运用查阅历史文献、地层剖面分析、地名考证、遥感解译等多种方法，对莱州湾南岸古湖泊的消亡原因进行了研究与分析，并指出该区古湖泊消亡的原因是气候变干、河流变迁、人类活动影响等，其中气候变化是古湖泊消亡的根本原因，河流变迁是古湖泊消亡的直接原因，而人类活动则加速了古湖泊消亡的进程。     

察尔汗盐湖的河流改道、湖泊迁移与钾盐富集

目前察尔汗盐湖正处在干盐湖早期阶段,即干盐滩与卤水湖并存的阶段。在它的周缘分布有10个大小不一的湖泊,除了东陵湖以外,各湖均依靠内陆河的补给来维持其生命,各湖的大小与汇水河的流量基本成正比。由于察尔汗的内陆河经常改变自己的河道,从而造成了湖泊的迁移,也使钾发生了富集。本文通过对比50年代和80年代,察尔汗地区的河湖分布情况,结合古湖、古河道和达布逊湖、达东古湖水化学的研究,证明河湖迁移的情况,并阐明与河湖迁移有关的钾盐富集机理。     

西藏麻米错富硼锂盐湖成矿物质平衡计算与物质来源

麻米错盐湖是西藏境内发育的特大型锂矿床之一,目前对该盐湖的Li、B来源仍存在一定争议。文章系统采集麻米错盐湖水及周边补给水体样品,分析其主量元素特征,并使用多种水化学手段进行讨论,同时对盐湖水、河水及地热水进行蒸发模拟。结果表明,研究区河水及泉水中的主要离子受控于流域内岩石风化作用,其中碳酸盐岩矿物与蒸发岩矿物贡献最大,其次是硅酸盐矿物。文章对补给水体输入盐湖的Li、B资源进行定量计算,得出单纯通过河水和泉水的输入无法形成盐湖目前的探明储量。选择西藏地区最为富Li的地热水同补给水体按照一定比例混合后进行蒸发模拟,发现其析盐序列与盐湖水的析盐序列存在很大程度上的重叠,以上均证明麻米错盐湖中的Li、B资源除受到周边河水及泉水的补给外,还受到地热水的补给。     

基于河湖地质过程的武汉市湖泊的成因划分

武汉市位于长江中游,长江与汉江在此交汇,城区河网纵横,湖泊众多,素有"江城"和"百湖之市"之称.湖泊对于武汉城市的可持续发展及宜居城市建设有着特别重要的意义.关于武汉市的湖泊前人曾开展了大量的研究,但对于湖泊的成因则研究较少.湖泊的成因不仅对武汉市近代地质环境演化具有重要意义,同时也是湖泊保护的基础科学问题.在地质地貌调查上,通过江湖古地理演变分析,结合历史文献记录等综合研究,认为武汉湖泊的形成与河流地质作用过程密切相关,据此将武汉市湖泊的成因类型划分为:河道遗迹湖（又分河道废弃湖和河道洲滩夹湖）、河堤溃口湖、河间洼地湖和沟谷壅塞湖四种类型.分析了各类湖泊的特征、地貌分布及形成过程.其中沟谷壅塞湖是现存湖泊的主要类型,其形成演化与区域气候变化背景下的河海相互作用密切相关,分别经历了湖盆形成期（20~14 ka）、湖泊形成期（14~7 ka）和湖泊发展期（7 ka以来）3个阶段.此外,武汉的城市与湖泊经历了由"湖中城"到"城中湖"的发展历程,围湖造地是武汉市最重要人为改造自然工程,依湖泊类型的不同采取了不同的围湖发展方式,汉口地区以河间洼地湖为主,主要以"筑堤-排水-造地"填湖发展;武昌和汉阳地区以沟谷壅塞湖为主,采取的是"堵塞湖汊造地"的环湖发展方式.在未来的城市建设中,有计划地实施湖-湖连通和河-湖连通工程是十分必要的.      

新疆玛纳斯湖沉积物氧同位素记录的古气候信息探讨──与青海湖和色林错比较

内陆封闭湖泊自生碳酸盐氧同位素组成与大气降水同位素组成、空气相对湿度和地面气温这三个参数相关。我国季风带的青海湖与色林错的δ¹⁸O曲线非常相似,说明古气候变化受相同因素驱动。在10500～9500aB．P．的末次冰期向全新世的过渡期,这两个湖泊的δ¹⁸O值大幅度下降,这是夏季风雨水的低δ¹⁸O值的缘故。属于西风带的玛纳斯湖和季风带的青海湖的δ¹⁸O曲线基本上是对称的。大约9500～4000aB．P,图形由对称转变为相似,据此推论当时夏季风的影响范围可能达到新疆北部。     

基于遥感影像记录的新疆玛纳斯河下游冲积平原河道演变过程研究

干旱区河流变迁与绿洲演变和沙漠进退密切相关，是近年来干旱区环境变化研究的焦点之一。玛纳斯河贯穿山地—绿洲—荒漠系统，是新疆准噶尔盆地环境演变的典型区域。文章利用遥感影像，结合实地测量的地貌与沉积记录、室内沉积分析和测年等资料，研究了玛纳斯河下游冲积平原河道演变过程，即近4 000多年来玛斯河在下游冲积平原发生了3次可识别的迁移事件及方向，河道变迁在空间上总体表现为一个自西南向东北迁移的过程。在此基础上，进一步讨论了玛纳斯河下游冲积平原河道的变迁原因及发展趋势，指出区域构造活动是影响玛纳斯河下游河道近4 000年来定向迁移的主要原因，并预测在没有异常气候波动和构造活动的影响下，今后一段时间内玛纳斯河不会发生大规模的迁移。     

山东小清河流域湖泊的环境变迁

小清河流域为西起济南,东至渤海湾,南缘泰鲁沂山地北麓,北界黄河之间的区域。在史前及历史时期,小清河流域湖泊广布,在地层沉积记录和古文献记载中均得以证明。这些湖泊形成于早全新世,在中全新世达到鼎盛,晚全新世以来湖泊逐渐衰退与消亡,如原来存在的鹊山湖、浒山湖、清水泊等湖泊,这在古文献中也多有记载,现已在平原上消失。本文着重对麻大湖、锦秋湖、白云湖等的历史演变进行了探讨。通过查阅历史文献、地层剖面分析、地名考证等多种途径和方法对小清河流域的湖泊消失的原因进行了研究和分析。认为在气候变干的大背景下,湖泊消失的原因主要有两个：一是黄河泛滥所造成的小清河流域的泥沙淤积;二是疏浚河道、围湖造田、过渡利用水资源等人类活动的影响。研究本区湖泊的形成与消亡,对恢复古环境、探讨其演变过程有着重要的意义。     

长江中游洪灾形成的地学分析

地质地貌条件是长江中游洪灾形成的背景条件,近代洪水位不断上升是人-地不和谐作用下流域环境系统演化的结果.人类作用导致的多流归槽改变了长江中游河流的地貌过程和水文特性,致使洪水过程显著;大堤修筑导致堤外河漫滩出现泥沙加积,自1650年荆江大堤合拢以来,边滩总体淤积厚度为2.8～11.0m,平均淤积速率12.54～25.64mm/a;围湖造田导致江汉-洞庭平原蓄洪空间减少和"小水大灾"局面的形成;漫滩筑堤围垸严重影响了长江行洪,仅荆江段就有围筑的民垸84个,总面积为4895.95km2,民垸面积是泄洪面积的近9倍.因此,在认识自然规律的基础上,正确协调人-地-水关系,重建良性循环的流域环境系统,是解决长江中游的水患的根本出路.     

玛纳斯河流域水环境承载力计算系统的构建

在对玛纳斯河水环境承载力评价指标体系详细分析的基础上,建立玛纳斯河水环境承载力综合评价指标体系及模型。根据建立水环境承载力评价指标体系的指导思想、特征及内涵建立生态、人口及经济三个方面的水环境承载力子系统,运用层次分析法（AHP）计算出各指标的权重值,得出各指标的重要性排序;应用承载度的模型,得出玛纳斯河水环境承载度;结合模糊综合评判分析法计算出玛纳斯河水环境承载力;分析玛纳斯河水环境承载力的变化规律,找出影响玛纳斯河水环境承载力的因素。构建玛纳斯河流域水环境承载力计算系统的数学模型。     

山东东平湖的变迁与黄河改道的关系

根据历史文献以及巨野、梁山、戴庙钻孔剖面的分析与研究及对东平湖底沉积的调查,确定了大野泽、梁山泊、安山湖、东平湖的沉积记录,提出东平湖由大野泽、梁山泊、安山湖演化而来。通过对东平湖演化与黄河决口和改道关系的分析与对比,指出历史时期东平湖演化历程与黄河关系密切,经历了黄河决口注入和改道流经湖区,河水注入、湖面扩大,河徙水退、湖面萎缩。黄河第一次大改道期间注入和一次改道流经大野泽。黄河第二次大改道期间两次注入、其中一次改道流经大野泽,水面北侵形成梁山泊。黄河第三次大改道期间三次决口注入,两次改道流经梁山泊,湖面进一步扩大成“八百里梁山泊”,之后黄河仅数次决入,水源短缺,湖面萎缩。黄河第四次大改道期间未流入梁山泊,湖面进一步缩小。黄河第五次大改道期间曾两次注入梁山泊,湖面又扩大成为一片泽国,而后断绝黄河水源,被分成安山湖等北五湖,梁山泊岁久填淤,变湖为陆。黄河第六次大改道期间黄河水源断绝,北五湖水面北移,逐渐萎缩消失,仅安山湖经历一次黄河决入,并淤塞而成东平湖,黄河水断绝时湖底干涸,黄河大汛期曾倒灌入湖。