一种工业热源提取方法:利用温度特征模板的BP神经网络

针对年尺度热异常数据提取工业热源的方法存在数量和空间精细化程度不足的问题,使用VIIRS Active Fire数据,提出了一种基于温度特征模板的BP神经网络工业热源提取方法。该方法以京津冀及周边地区为试验区,首先,根据工业热源空间聚集性特征,使用OPTICS算法划分热源对象;其次,根据热源的热辐射特征,构建工业热源与非工业热源温度特征模板;最后,以温度特征模板、热源统计特征等作为参数,使用BP神经网络提取工业热源对象。结果表明：① 本文提出的基于温度特征模板的BP神经网络算法的工业热源提取精度达到了96.31%,与时间滤波、逻辑回归方法相比较,工业热源提取精度分别提高了8.45%、7.53%;② 2015—2020年京津冀及周边地区6省市工业热源数量整体减少了27.46%;河北省工业热源对象数量和热异常点数量年均减少了8.06%和7.44%,相对于其他省市减少幅度最大;山东、天津的工业热源集中度分别提高了25.72%、86.64%,说明两地工业转型升级政策取得较显著成效;③ 唐山、邯郸、吕梁和长治4个城市工业热源对象数量占试验区全部的31.37%,为京津冀及周边地区工业热源主要分布城市;临汾、太原等7个城市工业热源聚集程度和能源消耗程度高于其他城市;北京、周口等11个城市工业热源聚集程度和能源消耗程度低于其他城市;④ 2020年1—5月,京津冀及周边地区工业热异常点数量相对于2019、2021年同期保持不变或增加,新冠疫情对试验区工业热源无显著影响;2020年1、2月武汉工业热异常点数量与2019、2021年同期相比数量减少了66.67%以上,2020年3—5月工业热异常点数量低于2019年同期,2020年1—5月新冠疫情对武汉市工业热源影响显著。该研究反映了京津冀及周边地区工业热源发展的现状及趋势,能够为降低能耗和提高第二产业集中度等相关政策的制定与调整提供有价值的参考。     

联合多课程的虚拟项目教学应用研究

针对项目教学实施过程中的硬件不足、投入成本高、建设周期长等难题,结合数字图像处理、空间数据库与GIS程序设计等课程的教学特点,进行多课程联合虚拟项目教学的应用研究。通过具体实例进行管理系统的设计,阐述了其项目设置、实施、验收等过程。实践证明,虚拟项目教学能使得学生具有数字图像处理、空间数据库与GIS程序设计等课程的综合应用能力,进一步提高学生的综合设计和工程实际应用能力。     

一种改进的融合多指标荒漠化等级分类方法

土地荒漠化等级分类是荒漠化监测的重要内容,也是土地荒漠化综合治理、科学防护的基础。针对植被稀疏及干旱区土地荒漠化提取异常的问题,本文选择干旱/半干旱的科尔沁区为试验区,以2005、2010和2015年3期的中高分辨率Landsat遥感影像为数据源,基于大量的样本统计分析,提出了一种融合植被覆盖度（FVC）、去土壤植被指数（MSAVI）、增强性植被指数（EVI）3种指标的荒漠化提取模型,并将之与传统植被覆盖度指标提取结果进行了对比分析。研究结果表明,相较于单一植被指数反演方法,本文提出的算法分类精度更高,尤其针对干旱/半干旱地区,该融合植被指数法具有更好的适用性和稳健性。该方法为荒漠化评价体系的建立提供了新的思路,为土地荒漠化防护与治理提供了辅助决策支撑。     

无人机三维航迹规划改进方法

在地形起伏的复杂环境下进行遥感观测任务需要进行三维航迹规划以适应多变的自然环境,而且在规划航迹时需要考虑减少飞行时间和能量消耗以提高作业效率。本文提出了一种曲面趋平化算法（CSFA）,首先采用准均匀B样条曲面拟合算法对CSFA算法处理后的目标区域DEM进行插值,构建区域的自然环境地形模型;然后为了减少时间和能量的消耗,采用点边式宽度算法计算最优飞行方向,获得最少转弯次数;最后通过摄影测量中的重叠度约束和区域环境地形模型计算三维航带和曝光点。试验通过在不同的航高下建立约束进行三维航迹规划模拟仿真,试验结果表明,本文提出的方法能够缩短航带长度,降低作业能耗,有效地提高了观测任务效率。     

一种基于城市水体指数与分形几何算法的OLI遥感影像水体提取方法

针对严重污染的城市水体与道路、建筑物、阴影等易于混分,以及遥感水体提取结果不连续、存在斑点问题,本文以广州市流溪河与东江水系为研究对象,基于2016年与2017年OLI遥感影像,采用本文新提出的城市水体指数法(CWI),同时结合分形几何算法,通过设置形状面积等特征,实现城市复杂环境下的水体信息的自动提取。并与单通道算法、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)算法、支持向量机法(SVM)与光谱角度法的水体提取结果进行对比分析。结果表明:SVM算法出现大量斑点,其次为MNDWI水体指数算法,光谱角度算法与单通道算法斑点较少,但水体提取结果不连续,部分河道漏分。本文提出的算法能够克服山体阴影、道路、建筑物等影响,实现城市污染水体以及一般水体连续、准确提取。本文的提取结果可为水资源调查、洪水灾害预测评估、水利规划、环境监测等工作提供基础数据支撑。     

Sentinel-2与Landsat 8数据组合下的多特征冬小麦面积提取

遥感卫星的波段设置、信噪比及传感器观测角度等因素都会影响作物提取精度。为充分挖掘与发挥Sentinel-2卫星多光谱成像仪(MSI)与Landsat 8陆地成像仪(OLI)在冬小麦信息提取方面的优势,本文以商河县为研究区,基于两数据源的光谱特征、纹理特征、植被指数特征组合数据,利用随机森林(RF)与支持向量机(SVM)对冬小麦进行提取。结果表明:基于单一影像的最优Kappa系数与最优OA分别为0.89和95.13%,基于组合数据源的最优Kappa系数为0.92,最优OA为95.28%,两数据源组合的精度优于单一数据源提取精度;数据组合效果与分类器的性能有关,RF的Kappa系数相对于SVM分别提升0.04、0.20和0.11,OA分别提升2.41%、11.31%和6%,RF对冬小麦提取精度优于SVM。本文研究结果对于构建中高分辨率影像组合的典型农作物分类提取体系具有重要意义。     

基于高光谱数据的荔枝SPAD值快速估测

通过分析荔枝叶片的反射光谱曲线与荔枝秋稍老熟阶段叶片SPAD-502 叶绿素计读数（SPAD 值）之间的关系,探索高光谱数据进行荔枝叶片SPAD 值估算的能力。研究4 类光谱变量,第1 类变量是其他文献中提出的光谱指数,第2 类变量是基于波段迭代算法进行波段优化后的新指数,第3 类变量是蓝边、黄边和红边（“三边”）的面积、位置、斜率,第4 类变量是二阶导数光谱波峰、波谷区间区间内光谱曲线的面积、最值、最值处波长。结果表明：一阶导数的蓝边斜率和光谱二阶导数提取的490~520 nm 范围内光谱数值之和与SPAD 值的相关程度也很高（r 分别为-0.834 和-0.856）;对于3 种光谱数据处理形式SNV 光谱（Standard Normal Variate,SNV）、FD 光谱（First Derivative,FD）和SD 光谱（Second Derivative,SD）,波段迭代算法优化后的最佳四波段双差值指数与SPAD 值相关性最好,其中（FD516－FD474）－（FD684－FD660）与SPAD 值的相关系数最高达到0.875,预测模型的确定系数达到0.747,RMSECV 为2.375。利用高光谱数据监测荔枝叶片SPAD 值是可行的。     

近岸二类水体生物光学模型参数优化

为了优化生物光学模型中的悬浮物后向散射模型系数（b^_bx）和双向反射因子（f/Q）,基于珠江口、韩江河口、徐闻珊瑚礁保护区实测数据（遥感反射率、叶绿素a质量浓度、悬浮物质量浓度、CDOM吸收系数）,采用模拟退火算法同时优化了b_bx以及f/Q（N＝43）,并开发了生物光学正演模型（N＝22）。文章优化的f/Q为0.104 9,悬浮物在参考波长531 nm处后向散射系数b_bx为0.268×[TSS]^0.295。通过输入实测的水质数据模拟出531 nm处的遥感反射率,并外推到其他波段（412、443、490、551、667 nm）。模拟得到的531 nm处遥感反射率与实测值的均方根误差RMSE＝0.000 8,N＝22,除了模拟的667 nm处遥感反射率误差较大外（RMSE＝0.003 6,N＝22）,其他波段都具有较好的精度（RMSE＜0.002 3）。结果表明,该研究区与其他研究区（如黄、东海）的bbx和f/Q不一致,这2个参数需要根据研究区的数据进行优化。验证结果说明迭代优化的b_bx以及f/Q能够适用于广东近岸河口生物光学参数模拟。     

《遥感概论》线上线下混合式教学改革与实践

2020年突发而至的新冠疫情,导致国内几乎所有的学校都采用了线上教学,但整体效果却不尽如人意。线上教学是一种较好的教学辅助手段,如何利用线上资源辅助教学,在2020年之前,并没有受到太多的重视。在2021年9月恢复课堂教学之后,《遥感概论》课程组教师针对课堂教学存在的不足,对线上教学模式进行精心的设计,包括视频预习、在线学习、课后复习,期中测试以及线上讨论等多个环节。经过一个学期的教学实践,相对于传统的完全课堂教学而言,在学习评价、课程预习与复习以及资源共享方面都取得了很好的效果。     

面向水库大坝形变监测的三维激光扫描点云分析方法

根据黄龙带水库大坝两期高精度三维激光大坝扫描点云数据,本文提出基于正态分布的点云数据配准算法、改进原始渐进加密三角网滤波算法,运用点到面形变量对比分析模式监测大坝形变量,并进行源程序开发,实现一体化监测点云数据的加工、对比分析及建模处理。通过结果验证显示：①改进后的算法效率高、精度优,适用于大坝点云数据处理和对比分析;②开发的点云数据一体化处理软件简单易用,能够精准反映坝体变形情况;③黄龙带坝体稳定,尚无安全隐患。