机载多光谱影像语义分割模型在农田防护林提取中的应用

农田防护林是农田生态系统的屏障,其健康状况的监测与评估在我国北方农田林网管理中尤为重要。本文以新疆生产建设兵团第三师51团为研究区,使用复合翼无人机CW-20搭载Micro MCA12 Snap多光谱相机获取农田防护林的多光谱影像,经辐射校正、裁剪等预处理,通过优选有效特征和模型比较,提出农田防护林提取的有效方法。首先,基于原始12波段,依据相关性系数矩阵和最佳指数因子（Optimum Index Factor,OIF）选取最优3波段和植被指数特征进行组合,构建8种农田防护林提取方案;然后,通过建立语义分割Deeplabv3+模型进行精度评价,得到最优3波段组合6（波长710 nm）、8（波长800 nm）、 11（波长900 nm）波段为最佳特征组合;最后,以最优3波段为基础,将Deeplabv3+模型与U-Net、ENVINet5模型进行对比分析。结果表明：Deeplabv3+模型能够更深层次的挖掘光谱中潜在的信息,相比其他模型,能够较好地处理正负样本不均衡问题,获得最高MIoU值85.54%,比U-Net、ENVINet5的MIoU值则分别高出21.21%、27.19%。该研究结果可为基于多光谱遥感影像的语义分割在农田防护林提取及健康状况监测的应用提供借鉴和参考。     

GF-2在城市绿地分类及景观格局度量中的应用

城市植被是维护城市生态系统平衡的重要组成元素,不同类型的植被具有不同的生态服务效益,然而基于植被精细分类的城市绿地景观格局度量研究较少。因此本文以北京城市副中心为研究区,使用夏、冬两季GF-2卫星遥感影像,基于随机森林特征优选和面向对象分类,划分了植被类型,并在此基础上使用景观指数法和移动窗口法分别度量了功能区尺度和栅格尺度绿地景观特征。研究结果表明：针对GF-2数据,使用多尺度分割后影像对象的光谱、纹理特征可以有效地提取植被信息;不同时相的影像能反映各类型植被的物候特征,相比于单时相数据,其分类精度更高,达到了87.7%;各功能区绿地景观格局特征差异较大,城市绿心拥有最丰富的植被且分布集中,商业区植被覆盖度和多样性均较低,绿地景观破碎;北京城市副中心景观多样性及各类型植被分布特征的空间差异显著,当前副中心绿地景观格局已形成规划的基本轮廓,但城市绿心和老城区公共绿地的建设仍有不足。研究探明了北京城市副中心绿地建设现状,证明了国产GF-2卫星在城市生态环境监测中具有较高的应用价值,有助于推动GF-2在城市生态环境领域的应用,并为副中心建设中的绿地系统监测和优化提供参考。     

珠海二手房价格空间分布趋势及港珠澳大桥通车空间相关性分析

港珠澳大桥是世界最长的跨海大桥。为了论证二手房价格与大桥通车时空效应的相关关系,以及大桥通车对二手房价格的影响程度和持续时间,引入百度指数,通过Moran's I指数分析珠海房价的空间自相关性,再通过ESDA探索性空间数据分析法检查空间数据趋势,最后通过逐步回归普通最小二乘法和显著性分析,筛选出相关变量,使用皮尔森相关性矩阵和随机森林模型依次进行相关性和重要性分析。研究发现:①珠海市二手房房价空间分布趋势以东西向差异为主,自西向东房价逐渐升高,南北向无明显差异;②百度指数显著性得分在通车前逐渐提高,通车后迅速下降,随机森林重要性得分高于其他类型变量,能反映居民对于大桥通车对二手房价格的变化预期,在短期房价变化研究中有较好表现;③港珠澳大桥通车时空变量与二手房价格相关性得分随着通车时间的临近而大幅升高,距离港珠澳大桥越近的二手房,其价格受到大桥通车的影响越显著;④大桥通车对房价的影响范围在3 km左右,3 km内房价在短期内呈显著上涨趋势,其趋势与连通点距离呈负相关关系,而3 km外房价在短期内无明显变化。     

公路走廊带景观破碎度的空间分异研究

近年来,我国公路对自然生态环境的影响随着通车里程的增加而日益显著。在公路选线的过程中,全面分析拟建公路走廊带内景观破碎度的空间分异特征,可有效减少公路修建对生态环境的不利影响。本文利用遥感分类技术和GIS(地理信息系统)空间分析方法,以湖南长湘公路走廊带某段土地斑块和景观分类为基础,借助斑块密度指数、最大斑块指数和相似邻近比指数,在斑块类型水平和景观水平两个层面全面分析公路走廊带内自然林地景观、农业景观和城乡建设景观破碎度的空间分异特征。结果表明:长湘公路走廊带内景观破碎度高的地区主要分布在大型斑块边缘、平原地区以及公路沿线;自然林地景观和农业景观的破碎度较低,城乡建设景观的破碎度较高;城乡建设景观的破碎度与公路相关性最强,表现出顺应公路走向的条带状蔓延特征。该研究成果可为公路选线方案的制订和完善提供环境影响方面的参考。     

洪泽湖湿地植被信息提取方法研究

以洪泽湖淡水湿地为研究对象,在分析了各类地物光谱特征的基础上,提出了分区分类的方法。首先选取6种典型指数分别对研究区湿地植被进行分类计算,从中选择合适的指数进行湿地植被的信息提取;再运用决策树模型进行湿地植被分类;并将分类结果与最大似然法的分类结果进行了比较。结果表明,1 NDVI提取的沉水植物信息效果最好,挺水植物和浮水植物可用改进归一化差异水体指数(MNDWI)进行区分;再利用决策树对湿地植被进行分类,总体精度达到85.09%,与最大似然法相比,提高了6%。2洪泽湖地区的湿地植被比较丰富,面积约占全湖的10.74%。     

变异函数模型参数的非线性加权总体最小二乘法

针对球状模型和指数模型两种变异函数模型线性化后的系数矩阵具有非线性形式,系数矩阵元素含有随机误差等问题,该文使用非线性加权总体最小二乘法估计变异函数模型参数。以高程异常数据为例,利用变异函数值的点对数定权法和系数矩阵中距离值的方差-协方差传播律定权法迭代解算参数,并与最小二乘法,加权最小二乘法和非线性总体最小二乘法进行对比分析。实验结果表明:非线性加权总体最小二乘法能够得到更高精度的变异函数模型参数。     

SAR图像河流分割的加权指数区域能量模型

传统主动轮廓模型很难实现精确的SAR图像河流分割。针对这一问题,本文提出了一种加权指数区域能量主动轮廓模型,以精确地提取SAR图像中的河流。该模型在Chan-Vese(CV)模型能量泛函中引入了指数区域能量,能更好地衡量分割图像和原始图像的差异程度,提高模型的分割准确性。此外,利用目标区域和背景区域内像素灰度的最大绝对差取代模型中常值区域能量权重,自适应地调节目标区域和背景区域的能量比重,加速曲线运动到目标区域的边缘,获得更高的分割效率。针对实际河流SAR图像进行了分割试验,结果表明:与传统主动轮廓模型相比,本文提出的模型能更快速、精确地分割SAR图像中的河流,在分割结果和分割效率两方面具有优势。     

中点位移中性景观模型对不同主题景观的模拟分析

在景观图幅大小、景观类型数和景观各类型所占比例等与4类真实景观相同的基础上,采用中点位移(mid-point displacement,MPD)中性景观模型,通过设置等间隔变化的空间自相关参数生成10个梯度的中性模拟景观,应用景观指数分析了模拟景观对不同主题真实景观的模拟情况。结果表明,MPD中性景观模型在斑块数、分维数、聚集度等指数方面能够很好地模拟4个主题的真实景观;而在边界密度、散布与并列等指数方面,对4个主题景观的模拟效果不佳。MPD中性景观模型只能在某些方面较好地模拟真实景观,并不能对真实景观进行全面模拟。虽然主题不同,但MPD中性景观模型并未有效区分模拟效果好坏,只是指数重合参数范围不同。在指数表现方面,本研究中某些结果与前人研究结果有偏差,说明不同中性景观在景观格局不同方面的表现存在差异,在模型选取时需慎重。     

环境空气质量评价及与气象因子的关系——以2015年呼和浩特市区为例

环境空气质量指数是一种评价大气环境质量状况的指标,可用于大气环境质量评价以及污染控制和管理。文章利用2015年1—12月呼和浩特市空气质量数据,对2015年环境空气质量进行评价,并与气象因子进行了相关性分析。结果表明,呼和浩特市空气质量良好,全年监测365d,有276d达到优良,优良率达到75.6%,只有1d有严重污染,首要污染物为可吸入颗粒物。Person相关分析表明,气温、相对湿度、降水量、风速和日照均为极显著影响空气质量指数的关键气象因子。     

北京地区静稳天气综合指数的初步构建及其在环境气象中的应用

静稳天气与大气重污染的发生有紧密联系,为定量描述大气的静稳程度,文章研发了静稳天气综合指数。结合统计和预报经验,挑选发生大气污染的气象要素及其阈值条件,通过权重求和得到初步构建静稳天气指数(SWI)。此后,基于近13年的气象数据,分段统计各气象要素不同区间内雾-霾天气出现概率相对气候态的倍数作为分指数,根据分指数最大值和最小值的比值排序,得到10个对静稳天气具有较强指示意义的气象要素,对这10个要素的分指数求和得到静稳天气指数。改进后的指数和PM_(2.5)浓度有更好的相关性。以2015年1月一次重污染过程为例,分析不同阶段SWI和AQI指数的变化,两者具有较好的一致性,均表现出发展阶段稳定增长,消散阶段迅速降低的特征。应用静稳天气指数评估发现,APEC减排期间京津冀地区大气静稳程度和减排之前相当,但污染持续时间和峰值强度较减排前明显降低。SWI可以在重污染天气预报和重大活动减排措施评估中得到有效应用。