青藏高原湖泊面积、水位与水量变化遥感监测研究进展

青藏高原湖泊数量多、分布广、所占面积大,是亚洲水塔的重要组成部分,其受到人类活动的干扰较少,是理解高原生态环境变化机理的钥匙.青藏高原湖泊是气候变化敏感的指示器,在全球快速变暖背景下其对气候变化的响应如何?本研究基于多源遥感数据监测结果,系统地总结了青藏高原湖泊(大于1 km2)在过去近50 a(1976年-2018年...     

青藏高原纳木错湖冰物候变化遥感监测与模拟

湖冰物候是反映区域气候变化的直观指标.由于青藏高原湖冰物候的地面观测不足,遥感与模拟成为动态监测湖冰物候变化并揭示其变化机理的重要途径.本文以纳木错为例,通过不同遥感方法获取了纳木错2000年-2015年湖冰物候的动态变化.在此基础上,将遥感与物理基础清晰的湖泊过程模型相结合,重建了纳木错1963年-2018年的湖冰物...     

基于球面离散格网的遥感数据剖分编目模型研究

针对目前各个遥感数据的编目多样,缺乏全球统一的遥感数据编目体系的现状,本文基于球面剖分模型,参考并借鉴成熟的文献信息编目的相关理论,系统构建了全新的全球遥感数据剖分编目模型,以期更有效地组织、存储和管理大范围多尺度的遥感数据。首先,介绍了文献数据的编目理论和球面剖分格网的基本框架,然后探讨了基于全球剖分格网的遥感数据面片编目方法,其中包括描述著录方法和标引著录方法,最后设计了遥感剖分编目数据的管理框架和编目服务器的组织方法。研究表明,基于球面离散格网的遥感数据剖分编目模型为实现遥感数据的全球化、层次化和规范化管理提供了坚实的理论基础。     

WOFOST模型与遥感数据同化的土壤速效养分反演

土壤速效养分是作物生长的必要条件,合理控制土壤速效养分含量对粮食增产、农民增收以及环境保护都有重要意义。随着现代农业技术的发展,可以通过变量施肥将土壤速效养分含量控制在最佳状态,这也对土壤养分的获取精度提出了更高的要求。当前的主要土壤速效养分遥感监测方法在监测精度、稳定性、成本控制和可推广性依然存在一定不足,甚至限制对变量施肥的指导作用。本文针对传统土壤速效养分估算方法的不足,提出了利用作物模型与时间序列遥感数据相结合实现耕层土壤速效养分反演的新思路,该思路以养分缺失引起的作物长势参数的变化为切入点,在数据同化算法设计和养分模块优化改造的基础上,利用作物长势参数遥感监测结果与模型模拟结果的差异设计了土壤速效养分反演算法,实现速效养分含量信息的有效获取。设计地面观测实验并利用地面观测数据对反演精度进行评价,结果表明该方法可以对土壤中的速效养分进行实时、高精度的稳定反演,3种主要的速效养分速效氮、有效磷和速效钾的R2分别达到了0.68、0.74和0.52,平均相对误差分别为7.45%、6.17%和9.97%。     

多源遥感数据支持下的城市生态状况评价

城市生态环境监测具有数据来源广泛、监测要素复杂、服务对象多样等特点,整合可用的资源进行城市生态的综合监测成为目前关注的热点。本文利用高分辨率遥感影像,以及地表覆盖、城市边界等遥感产品,在现有遥感生态指数的基础上,结合黑臭水体指数,构建适合综合评估城市生态状况的集成遥感监测模型,实现对城市生态环境状态的多维度监测。该方法能够较准确客观地反映城市的生态环境质量,理论上补充了基于遥感数据的城市生态环境监测方法,可为城市生态环境监测的信息化建设提供技术支撑。     

Remote sensing of alpine lake water environment changes on the Tibetan Plateau and surroundings: A review

Alpine lakes on the Tibetan Plateau (TP) are key indicators of climate change and climate variability. The increasing availability of remote sensing techniques with appropriate spatiotemporal resolutions, broad coverage and low costs allows for effective monitoring lake changes on the TP and surroundings and understanding climate change impacts, particularly in remote and inaccessible areas where there are lack of in situ observations. This paper firstly introduces characteristics of Tibetan lakes, and outlines available satellite observation platforms and different remote sensing water-body extraction algorithms. Then, this paper reviews advances in applying remote sensing methods for various lake environment monitoring, including lake surface extent and water level, glacial lake and potential outburst floods, lake ice phenology, geological or geomorphologic evidences of lake basins, with a focus on the trends and magnitudes of lake area and water-level change and their spatially and temporally heterogeneous patterns. Finally we discuss current uncertainties or accuracy of detecting lake area and water-level changes from multi-source satellite data and on-going challenges in mapping characteristics of glacial lakes using remote sensing. Based on previous studies on the relationship between lake variation and climate change, it is inferred that the climate-driven mechanisms of lake variations on the TP still remain unclear and require further research.     

陇东先秦遗址多光谱遥感与遗址预测模型研究

考古遗址预测模型(SPM)在考古学研究和文化资源管理中有着广泛的应用,但传统的构建方法过度依赖数字高程模型(DEM),对多光谱遥感数据的应用较少.本项研究以陇东黄土高原地区的区域考古调查为例,利用第三次全国文物普查数据、商业DEM数据和Landsat 8 OLI多光谱遥感数据,构建3种考古遗址预测模型(DEM模型、多光...     

卫星测高数据监测青藏高原湖泊2010年—2018年水位变化

青藏高原湖泊水位变化是气候变化和生态环境变化研究的重要指标。随着Cryosat-2观测数据的日益丰富和处理技术的提升,可以有效监测更多湖泊的水位变化信息。本研究构建了基于噪声去除技术、改进的波形重跟踪处理算法（ImpMWaPP）和误差混合动态模型为一体的高精度湖泊水位序列提取方法,利用Cryosat-2 SARIn数据获取到133个青藏高原湖泊2010年—2018年的高精度水位序列,并分析了这些湖泊水位变化的时空变化特征。总体上,青藏高原湖泊的水位继续呈上升趋势,但上升速度较2003年—2009年趋缓,年均变化率0.159 m/a。从地域分布上,北部湖泊的水位上升最为显著,而南部湖泊的水位则趋于稳定。从时间上,2010年—2012年和2016年—2018年,大多数湖泊的水位呈现快速上涨,而其他时间水位相对稳定或略有下降。     

Large-scale estimates of gross primary production on the Qinghai-Tibet plateau based on remote sensing data

Vegetation gross primary production (GPP) is an important variable for the carbon cycle on the Qinghai-Tibetan Plateau (QTP). Based on the measurements from 12 eddy covariance flux sites, we validated a light use efficiency model (i.e. EC-LUE) to evaluate the spatial-temporal patterns of GPP and the effect of environmental variables on QTP. In general, EC-LUE model performed well in predicting GPP at different time scale over QTP. Annual GPP over the entire QTP ranged from 575 to 703 Tg C, and showed a significantly increasing trend from 1982 to 2013. However, there were large spatial heterogeneities in long-term trends of GPP. Throughout the entire QTP, air temperature increase had a greater influence than solar radiation and precipitation (PREC) changes on productivity. Moreover, our results highlight the large uncertainties of previous GPP estimates due to insufficient parameterization and validations. When compared with GPP estimates of the EC-LUE model, most Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) GPP products overestimate the magnitude and increasing trends of regional GPP, which potentially impact the feedback of ecosystems to regional climate changes.     

一种基于全球剖分网格的多源遥感数据空间关联方法

针对遥感数据具有多源化且数据量大等特征,同时缺乏统一的空间组织框架,对于数据间空间关联关系建立存在困难等问题,文章提出了基于全球剖分网格的多源遥感数据空间关联模型解决方法:首先采用GeoSOT剖分框架对多源遥感数据进行统一组织与管理,然后根据提出的"网格-数据块-数据"的三层组织概念模型,建立基于全球剖分网格的多源遥感数据空间关联模型;最后进行关联影像的表达实验。实验结果表明,该方法在一定程度上实现了多源遥感数据的结构化组织,有效建立了多源遥感数据的空间关联,并与传统的坐标系统建立对比分析,提高了数据利用的应用效能,整体上促进了遥感数据的使用效率。     

New mathematical model based on affine transformation for remote sensing image with high resolution

This paper calculates the parameters of image position and orientation,proposes a mathematical model and adopts a mew method with three steps of transformations based on parallel ray projection.Every step of the model is strict,and the map function of each transformation is the first order polynomials and other simple function.The final calculation of the parameters is for the linear equation with good status.As a result,the problem of the relativity of image parameter calculation is solved completely.Some experiments are carried out.     

结合贝叶斯理论和MRF的主被动遥感数据协同分类

提出一种基于贝叶斯理论和马尔科夫随机场MRF(Markov Random Fields)的主被动遥感数据协同分类方法。该方法依据光学与微波遥感数据在地物提取中的各自优势,首先对ASAR后向散射系数进行入射角归一化,然后构建一种基于贝叶斯理论和MRF的分类器,以归一化后的ASAR双极化数据与TM7个波段共同参与分类。分别对ASAR入射角归一化的有效性和主被动协同的必要性进行验证,结果表明,采用本文方法的分类精度达到89.4%,较未进行角度校正的主被动数据协同分类的精度提高了4.1%,较单独TM分类的精度提高了11.5%,体现出主被动遥感数据协同在分类上的潜力。     

基于立体环形邻域的GMRF模型及其在遥感影像纹理识别中的应用

对传统的GMRF模型进行了扩展,建立了基于立体环形邻域的GMRF模型,并设计了分步模型参数求解方法。这种新的模型不仅全面考虑了多光谱高分辨率影像中各波段内像元之间的空间相关性,而且还顾及了波段间像元的相关性。与传统的GMRF模型相比,基于立体环形邻域的GMRF模型提取的纹理信息更为丰富。采用Forrest彩色纹理图像和QuickBird卫星遥感影像进行了实验验证,实验结果表明本文提出的基于立体环形邻域GM-RF模型的纹理识别算法具有较强的普遍适用性,对不同情况的纹理影像(即空间相关性主要存在于波段间还是波段内)进行识别均能获得较好的分类效果。     

融入空间关系的二型模糊模型高分辨率遥感影像分割

为解决高分辨率遥感影像分割中,由光谱测度的空间复杂性、相同类型地物目标异质性增大带来的类属不确定性以及分割决策不确定性等引起的分割精度下降问题,提出一种融入空间关系的区间二型模糊模型高分辨率遥感影像监督分割方法。(1)建立高斯函数模型作为一型模糊模型,用来刻画像素类属的不确定性;(2)模糊化一型模糊模型中的均值或标准差,建立区间二型模糊模型,以强化类属的不确定表达和增加分割决策信息;(3)综合一型模糊模型及区间二型模糊模型的上、下隶属函数建模模糊决策模型;(4)融入邻域像素关系,使用待分像素及其邻域像素在模糊决策模型中的隶属度共同决定像素的类属。采用本文算法分别对真实高分辨遥感影像及合成影像进行分割,并对测试结果进行定性和定量分析。结果表明,本文算法可以得到更高的分割精度。     

10m级分辨率卫星影像道路语义模型研究

道路模型是遥感影像自动/半自动道路提取中重点研究的内容。本文首先介绍了传统的影像道路模型并指出其中不足,从语义的角度阐述了建立道路语义模型的必要性,概述了10m级分辨率卫星遥感影像道路的表现特征,分析了遥感影像道路提取涉及的各层次语义信息,建立了面向10m级分辨率卫星遥感影像的道路语义模型,详细阐述了语义模型的实现过程。将语义模型应用于笔者开发的遥感影像道路提取系统,通过新疆阿图什Spot5多光谱遥感影像道路提取试验,验证了道路语义模型的有效合理性。     

结合主动学习和词袋模型的高分二号遥感影像自动化分类

高分卫星遥感影像空间分辨率的提高,使得地物的光谱和纹理变得更加丰富和复杂,这给遥感影像的自动化分类带来严重挑战。因此,本文提出了一种结合主动学习和词袋模型的高分二号遥感影像分类方法。首先,对研究区域进行多尺度分割,建立影像分割对象集;然后,采用词袋模型构建影像对象的语义特征向量;最后,充分考虑位于分类边界的不确定性样本分布,迭代选择最优样本用于训练支持向量机,用于分类遥感影像。为了验证本文方法的有效性和稳健性,以山东省某市的高分二号遥感影像为试验数据进行了试验分析。结果表明,本文提出的方法可以有效地将研究区域分为水体、地面、植被和建筑物四类,正确率达到90.6%以上。     

基于动态规划和Hough变换的遥感影像与GIS矢量数据匹配方法

由于遥感影像与GIS矢量数据性质不同,并且两者叠加后存在一定的平移、旋转和尺度变化等原因,准确建立两者之间的对应关系是一个难点.为此,提出一种多阶段、由粗到精的匹配方法.该方法在遥感影像特征自动提取的基础上,以局部匹配优选的待匹配结点和待匹配线段为前提,利用动态规划匹配方法,进行折线整体匹配;然后利用匹配的同名点,解算...     

光学遥感三维计算机模拟模型的研究进展与应用

三维计算机模拟模型是遥感辐射传输机理研究的重要内容,在复杂地表正向模拟和遥感反演中扮演着重要角色.经过最近20年的发展,三维计算机建模研究取得了显著进展,在地表辐射传输过程分析、模型和算法的验证及遥感反演等方面应用广泛.为了更加充分理解三维计算机模拟模型的发展和模型间的差异,及探讨如何将其更好的应用于生活、生产,本文对...     

基于光流校正的复杂地形区多时相遥感影像配准

几何配准是影像后续处理的重要前提,是遥感信息处理领域研究的热点之一.复杂地形区多时相遥感影像的高精度配准一直是难以突破的难题,光流估计法通过逐像素位移增量解算为此提供了可行的解决思路,但光流法对地物变化异常敏感,经常导致计算的光流场及配准影像存在异常.为此,本文提出一种基于光流校正的复杂地形区多时相遥感影像配准方法,采...     

基于夜光遥感数据的中原城市群建成区时空变化分析

本文基于“类NPP-VIIRS”夜光遥感数据集,采用改进的统计数据比较法提取中原城市群建成区,利用重心迁移指标和典型景观格局指标,分析中原城市群建成区2002—2020年的时空变化特征。研究表明:①中原城市群建成区扩张强度先快后慢,整体呈下降趋势;建成区重心在经历多次偏移后最终指向东南方向,但一直位于郑州大都市区范围内。②中原城市群发展迅速,建成区总面积在2002—2020年增加了1.429倍;在2011—2012年出现大量新兴城镇;2014年之后趋于稳定,城镇之间的联系越来越紧密。③中原城市群建成区空间格局复杂度逐年上升,破碎程度总体降低,郑州大都市区建成区扩张速度明显快于中原城市群整体建成区扩张速度。