基于Landsat8 OLI数据的植被覆盖度时空变化分析

本文以湖南省益阳市赫山区为研究对象,采用基于NDVI的像元二分模型方法,使用2013年、2015年和2017年同时间序列Landsat8 OLI影像,通过计算NDVI值、植被覆盖度、植被覆盖等级,探究植被覆盖度的时空变化.研究结果表明,赫山区植被覆盖度整体呈现上升趋势,但各地区的差异逐步增大,符合当地实际情况.     

基于Landsat 8的成都市城市热岛时空格局变化研究

现有基于Landsat 8的城市热岛研究课题对城市热岛格局变化研究较少,且驱动因素分析匮乏。本文针对上述问题以成都市为例开展研究。基于2013年和2018年两期Landsat 8影像采用RTE算法、JM_SC10算法和TIRS10_SC算法进行热场分布的空间特征分析,并结合植被、建筑及人口等数据探讨驱动城市热岛时空格局变化的因素。研究表明:①3种反演算法获取的城市热岛效应结果具有一致性;②2018年较2013年热场分布呈现扩大化、多极化、空心化的趋势,尤其在双流区、龙泉驿区等近年重点发展区域出现新的热岛极值区;③植被和水体指数与地表温度成负相关,建筑、人口指数与地表温度成正相关;④除自然地理因素外,城市热岛时空格局变化受人口分布、政策和政府行为因素及社会经济因素驱动性明显。     

面向不同环境背景的Landsat影像水体提取方法适用性研究

快速、准确地从卫星影像中提取水体信息一直是遥感应用的热点问题,在水资源管理、水环境监测和灾害应急管理等领域极具应用价值.虽然目前已有多种针对Landsat系列影像的水体提取方法,但由于地理位置、地形和水体形态等环境背景因素的影响,导致同种方法在不同的环境背景中呈现出不同的提取效果.本文针对人为影响严重、影像明暗对比强烈...     

基于GF-1影像的兰州新区土地利用类型时空变化分析

近年来,国家级新区——兰州新区的发展备受瞩目。能够快速、准确获取土地利用类型变化信息,对兰州新区土地资源合理规划和科学管理具有极其重要的意义。以兰州新区为例,基于2013―2020年的GF-1 WFV遥感影像和辅助数据,在EnMAP-Box支持下,通过随机森林自动分类和人机交互相结合的方法开展土地利用类型变化监测研究,从政策、经济两方面对新区土地利用变化驱动力进行分析。研究发现:兰州新区人工地表用地面积不断增加,从2013年的171.522 km^(2)到2020年的337.397 km^(2),增加了近一倍,主城区热点区域增加更为显著,增加了122.45%,耕地和草地分别减少了57.81%和78.99%。其中,2013―2016年,建筑用地面积明显增加,主要由耕地和草地转化而来;2016―2020年,人工地表用地稳步增加。研究表明,政策因素是兰州新区土地利用发生变化的主要原因,同时经济发展和人口增长起到了驱动作用。     

基于贝叶斯时空模型的城管事件时空变化分析

城市管理事件具有显著的地域特征和周期性特征,挖掘城管事件中隐含的时空规律和潜在影响因子对城市管理具有重要指导意义。然而,目前针对城管事件时空变化及影响因素驱动效应的研究仍较为少见。本文基于贝叶斯时空模型,针对西北某地H市P区的街面秩序类、市容环境类以及宣传广告类城管事件在一周之中的时空演变特征进行建模分析,并探究了影响城管事件案发风险的潜在影响因子。研究发现：① 在空间上,3类城管事件的相对风险分布存在差异,街面秩序类事件集中在城市的居住功能区和商业功能区,而市容环境类集中在城市的居住功能区,宣传广告类主要集中在城市的商业功能区,空间风险后验概率估计表明,以上2个区域是城管事件的热点区域。② 在时间上,每逢周二、周五以及周六,城管事件的相对风险较为突出,但总体上没有明显的单调性。每天的8—10时和14—15时是城管事件高发的时段,其相对风险远高于其他时段。③ 城市建成环境对城管事件的潜在影响存在差异。研究区域内餐饮、交通、生活服务等城市基础设施与城管事件的关联最为紧密,且都表现为正相关。④ 城管事件的案发风险呈现出明显的时空异质性,渐进性的建模过程表明在分析城管事件数据时考虑空间与时间效应的影响是合理且有必要的。研究表明,贝叶斯时空模型的分析结果满足城管部门日常工作中关于城管事件智能分析与重点管控的需求。     

基于Landsat TM影像不同地表温度反演算法的比较

地表温度是反映地表环境的一个重要参数,精确获取地表温度的方法对研究城市热岛效应、进行生态环境监测评价是必不可少的。利用遥感手段进行地表温度的反演是一种较新颖的方法,相对成熟的反演算法主要有单通道算法、辐射传输方程法及单窗算法。本文以山东省威海市Landsat TM数据为例,分别利用辐射传输方程法和单窗算法进行地表温度反演,通过遥感目视解译的方法提取研究区各类典型地物对应的地表温度,进行统计分析,结果表明,两者反演得到的地表温度具有一致的变化趋势,其中单窗算法中不同典型地物的地表温度整体标准差较小,如建设用地为0.530,起伏波动小,算法精度略优于辐射传输方程法。     

基于高分辨率卫星影像的违章建筑监测及时空分析

中国的城市化水平不断提高,与此同时,违章建筑也不断涌现,给城市监管带来了很大的难题。本文以长沙市城市建筑区为例,利用高分辨率卫星影像结合大比例尺地形图以及建筑规划定位图等多源数据,提取了两年来长沙市违章建筑图斑,并分析了违章建筑的时空发展规律,为城市监管提供了参考。     

斯里兰卡近海海洋生态环境变化遥感监测分析

斯里兰卡是海上丝绸之路沿线重要的节点国家,其周边海域生态环境变化与经济发展、休闲生活和食品安全密切相关。利用2002—2017年的MODIS遥感反演产品对斯里兰卡岛周边海域、关键节点港口科伦坡的生态环境参数年际变化规律分别进行分析和2003—2012年的MERIS遥感反射率产品对保克海峡进行水体类型时空分析,结论如下：① 研究区内光合作用有效辐射高值出现在马纳尔湾,海域沿岸浮游植物生物量相对较高,与海表温度负相关,外海浮游植物生物量极低,与透明度负相关。② 科伦坡港附近水温（海表温度）、海面光照强度（光合作用有效辐射）、水体清洁度（海水透明度）、海洋食物网基础的浮游植物生物量（叶绿素浓度）和浮游植物净初级生产力最大值分别出现在4月、3月、3月、8月、7月,致灾因素重点关注8月潜在的赤潮。③ 保克海峡浑浊带的源头是印度的卡里梅尔角,由高韦里河携带大量泥沙造成。这有助于了解和认识高时空变化的保克海峡及斯里兰卡周边海域在不同时间-空间的海洋生态环境。     

基于自然地理分区的中国公路网时空变化分析

本文利用2011-2019年国家1∶50000基础地理信息数据库中的公路网数据,以及国家统计局发布的2019年全国县级行政区人口数据,按照我国四大自然地理分区,采用路网里程、路网面积密度、路网人口密度等指标,分析我国公路网2011-2019年自然地理布局特点和变化情况,希望能够从自然地理分区的视角,为国土空间规划、公路...     

基于Landsat影像的雄安新区2014～2018年土地利用变化检测

雄安新区是继深圳经济特区和上海浦东新区之后又一意义重大的新区,该地区的土地利用变化研究具有重要意义。但目前对于雄安新区初建阶段的土地利用变化的研究比较有限。本研究基于2014、2018年的雄安新区的Landsat影像对土地利用类型先进行面向对象的监督分类,再对比分类结果进行变化检测。基于支持向量机和k近邻方法两种分类方式得到的结果表明:雄安新区的建成区的增长百分比约为17%~21%,农田比例降低4%~5%,闲置农田约有20%的比例转化为建成区。结合夜光遥感影像提升了分类精度,同时利用面向对象的方法解决了同谱异物和同物异谱的问题。本研究的区域选择具有时效性,紧贴国家千年大计,为相关决策者提供了宏观信息支持,为雄安新区其他的相关研究提供了参考。     

基于谱间特征与比值型指数的水体影像识别分析

根据杨存建等人发现LandsatTM影像水体具有TM₂+TM₃>TM₄+TM₅的特征,本文以2000年福州市Landsat-TM为例,分析了水体及其他几类主要地物的光谱特性在影像中的表现特征,发现除水体外,居民地的影像以及山体影像也都具有TM₂+TM₃>TM₄+TM₅(即(TM₂+TM₃)/(TM₄+TM₅)>1)的特征,但是三者(TM₂+TM₃)/(TM₄+TM₅)的比值却存在着较大的差异,所以辅以适合的阈值(水体(TM₂+TM₃)/(TM₄+TM₅)>2.0,TM₂>40)可以将水体信息区别于其他背景地物。将该方法在含不同水体类型的福州市Landsat-TM遥感影像上进行实验,表明其可以将水体与全部居民地的阴影和山体阴影有效区分开来;同时可用于快速、简便和准确地提取城市和山区中的湿地水体信息,解决水体提取中难于消除居民地阴影与山体阴影的难题。     

Landsat遥感影像正规化处理的模型比较研究

卫星遥感影像在接收的过程中由于受到许多因素的干扰,使影像的质量受到一定程度的影响。而不同时相的影像也会因为成像时光照和大气条件的不同而出现差异。因此,在使用遥感影像之前往往需要进行必要的辐射校正。目前,主要用于辐射校正的两种基于影像的正规化模型分别是Markham和Irish等人提出的校正日照差异的正规化模型(ICM)和美国尤他州立大学遥感和地理信息系统实验室新近提出的日照大气综合校正模型(IACM/IACMt)。本文以三对不同时相的Landsat TM/ETM+影像为例,利用不变特征地物法求出各影像的相对噪音、RMSE和斜率,并用这些指标来对模型进行定量对比和评价。结果表明,当不同时相影像之间的季相、太阳天顶角和大气条件有较大差别时,经过正规化处理的遥感影像的噪音和RMSE比未经正规化处理的影像得以明显降低,且斜率更接近于1,镶嵌接缝淡化,效果更好。但如果遥感影像之间的季相一致、成像时的太阳天顶角接近,且影像晴空无云的话,则经过正规化处理的影像和未经该处理的影像之间的区别并不大。就正规化模型之间的对比而言,当影像无明显的大气影响时,ICM要好于IACM;但当受到明显的大气影响时,带有τ值的IACMt模型更好。     

基于改进U-Net网络的高分遥感影像水体提取

传统基于光谱信息的水体提取未能考虑水体形状、纹理、大小、相邻关系等问题,且存在同物异谱、异物同谱现象,导致水体提取精度较低。而传统基于分类提取水体方法设计特征过程较为繁琐,且不能挖掘深度信息特征。因此,本文提出改进的U-Net网络语义分割方法,借鉴经典U-Net网络的解编码结构对网络进行改进：① 将VGG网络用于收缩路径以提取特征;② 在扩张路径中对低维特征信息进行加强,将收缩特征金字塔上一层的特征图与下一层对应扩张路径上的特征图进行融合,以提高提取结果分割精度;③ 在分类后处理中引入条件随机场,以将分割结果精细化。在保持相同训练集、验证集和测试集的情况下,分别用SegNet、经典U-Net网络和改进的U-Net网络做对照试验。试验结果表明,改进的U-Net网络结构在IoU、精准率和Kappa系数指标上均高于SegNet和经典U-Net网络,与SegNet相比,3项指标分别提升了10.5%、12.3%和0.14,与经典U-Net网络结果相比,各个指标分别提升了5.8%、4.4%和0.05。改进的网络水体提取结果较为完整,对小目标水体能够准确提取。改进的U-Net网络能够有效地实现水体提取任务。     

基于Landsat8遥感影像的矿化信息提取——以内蒙古额济纳为例

我国西北地区,气候干旱,植被覆盖率较低,大部分区域都为无人区,利用遥感技术能够很好地提取这些地区野外的矿化蚀变信息。文章介绍在内蒙古额济纳旗部分区域,采用最新的Landsat 8OLI遥感数据,以波段比值法与主成分分析法相结合提取该区的矿化蚀变信息,认为此法比经典crosta法具更好的效果,并发掘出该研究区的可能含矿区域。     

基于面向对象分类方法的查干湖地区生态环境变化遥感分析

利用遥感技术结合高精度GPS野外定位技术,应用面向对象分类方法,利用1988年和2004年两期遥感数据对生态敏感区域--查干湖自然保护区的生态环境进行了土地利用类型遥感提取、GPS野外验证,结果表明,查干湖地区16年来水体面积减少了139.36 km2,盐碱地增加了106.83 km2,碱斑面积增加了107.21 km2,环境恶化现象严重.初步分析了环境变化的原因并提出了治理建议,探讨了基于多特征的面向对象分类方法的具体应用.     

基于最邻近时空距离的土地变化过程时空模式分析

土地利用/土地覆盖受人类活动和城市的快速扩张的影响发生了巨大的变化,这种变化对生态环境和地表景观的影响极大。土地利用/土地覆盖的变化过程既受自然、经济等多种因素的影响,也是人类活动规律和自然因素制约的外部表征。因此研究土地利用/土地覆盖的变化过程具有重要的意义。土地利用/覆盖变化的监测和分析,在传统的方法中侧重于分别对各个时空快照上土地利用结构的整体差异的研究,割裂了不同快照间土地利用单元在演化过程上的有机联系。本文以序列土地利用数据构成的土地变化过程为核心研究对象,在土地变化过程的最邻近时空距离度量的基础上,开展基于蒙特卡洛随机模拟的土地变化过程的时空聚集性度量,量化分析土地利用变化过程时空聚集模式的显著性。使用淮南市市辖区2008-2017年土地利用数据,选取典型的时空演化类型(任意2年间从"耕地"演变为"草地")进行实证研究,结果表明此类土地变化过程在过去10年呈现出时空聚集模式,但统计上并不显著。本文的研究有利于把握土地利用单元在时空上的演变过程,探查土地利用变化过程中潜在的时空演化模式。     

基于多源数据的华北平原地下水储量时空变化分析

利用GRACE卫星数据反演华北平原2003~2015年地下水储量变化,并用监测井数据进行验证。基于EOF方法分解GRACE年际地下水储量变化,结合冬小麦年均WFblue和TRMM降雨数据分析影响华北平原地下水储量年际变化的因素。结果表明,前2个特征向量方差贡献率为93.09%。其中,第1模态方差贡献率为80.04%,与华北平原2003~2009年冬小麦年均WFblue空间变化的相关系数为-0.69,且空间分布一致;第2模态方差贡献率为13.05%,与同时段降水数据的空间分布的相关系数为0.93。说明农业灌溉,尤其是冬小麦的灌溉对华北平原地下水的消耗起着至关重要的作用。     

广东流沙湾网箱养鱼区水体氮磷的时空变化及负荷估算

研究流沙湾网箱养鱼区水体氮、磷含量的月变化和水平分布,并运用质量平衡方程估算其氮、磷负荷。结果表明:总氮变化在0.212~0.892 mg/L之间,平均0.498 mg/L;总磷变化在0.009~0.036 mg/L之间,平均0.020mg/L;氮磷比变化在23.6~26.1之间,平均为25。在5-9月,氮、磷含量变化呈逐渐增加趋势,到9月达到最大,10月又减少。网箱内部氮、磷的含量高于网箱外部,并随着与网箱距离的增大而逐渐减小。红鳍笛鲷(Lutjanus argentimaculatus)、紫红笛鲷(Trachinotus ovatus)和卵形鲳鲹(Lutjanus erythopterus)全鱼的氮质量分数平均为2.42%,磷质量分数平均为0.26%,饵料系数为6.67,流沙湾网箱养鱼养殖期产生的氮、磷负荷平均分别为135.8和19.4 kg/t。     

基于天绘一号卫星影像的水体信息提取对比研究

针对天绘一号卫星高分辨率影像,采用面向对象分类方法对怀柔水库区域进行水体信息提取,在多尺度分割的基础上,统计地物的光谱信息、形状因子和亮度均值等,建立水体信息的特征集,充分利用高分辨率的特点提取水体信息,同时选取了参数相近的SPOT和RapidEye两幅国外高分影像进行对比研究,使用相同方法进行水体提取,对实验过程和结果进行了对比分析。针对提取结果,采用野外采样和矢量图分析两种方法综合进行精度评价,根据采样数据得到的精度分别为96.97%,95.45%,92.42%,分析实验结果的矢量图,其中天绘影像水体提取面积为5 537 412.5㎡,SPOT影像为5 398 225㎡,RapidEye影像为5 053 262.5㎡,对实际水域的面积覆盖分别达到了101.40%,98.85%,92.54%,天绘影像的整体精度较高,但在细节表现上较为模糊,主要误差来自于对湿地的误分。实验制定了适用于天绘影像的水体提取方法和规则,分析不同因素对分割与分类结果的影响,同时,我们比较了天绘影像与国外同级别高分影像的优劣性,为天绘影像的进一步应用提供了参考。     

基于高分二号遥感影像的河界水体信息提取方法研究

在高分辨率遥感影像中,部分河流水面与阴影暗色地物常常难以区分。文章基于高分二号影像数据的特点,采用单波段阈值法、归一化差分水体指数、面向对象分类法、单波段阈值法与阴影水体指数相结合的决策树法,对红水河大化瑶族自治县部分流域进行提取,并比对分析结果。