植被物候参数遥感提取与验证方法研究进展

在气候变化背景下,植被物候作为生态系统对环境变化响应的直接体现方式,日益受到学界关注.获取长期、连续、多尺度的植被物候数据是物候研究的基础,而利用卫星遥感手段获取的物候参数已经成为陆地生态系统变化研究的重要指标.遥感物候参数在农业生产管理、生态系统监测、土地利用类型制图、人类健康和生态系统气候变化响应等领域发挥着重要的...     

潮汐和植被物候影响下的潮间带湿地遥感提取

潮间带湿地具有重要的生态和经济价值,但受到全球变化影响,发生大面积退化甚至丧失.掌握潮间带湿地的时空分布特征,对海岸带资源的科学管理具有重要意义.由于受到多云多雨天气和潮汐动态淹没的影响,单时相遥感数据难以获取完整的潮间带湿地信息.因此,本研究开发了一种基于时序遥感指数的潮间带湿地分类算法,并以福建省亚热带海岸带为例,...     

FY3B/MERSI数据的湖泊湿地面积提取对比分析

针对国产风云三系列中分辨率卫星快速有效地进行水体识别的问题,基于2011—2016年数据进行了辽宁省主要湖泊水库的光谱分析,提出了晴空条件和有云情况下分别采用归一化水体指数方法和通道值与归一化水体指数相结合方法进行湖泊水库的提取。结果表明:FY3B/MERSI湖泊光谱曲线具有水体光谱特征,具体表现为8通道的数据反射率最高,18通道数据反射率最低。通过与49景TM数据水体提取结果进行对比,FY3B/MERSI数据水体提取的面积精度达到85%以上,总体分类精度达到90%以上,Kappa系数在0.56~0.95之间。提出了简便、快捷的计算模型,为国产卫星数据的业务应用提供了初步方法。     

基于语义分割网络的高分遥感影像城市建成区提取方法研究与对比分析

城市建成区的提取对城市发展规划有着重要的作用.为了找出能兼顾效率和识别准确率的基于卷积神经网络的遥感影像城市建成区提取方法,从神经网络结构的原理出发,对多种语义分割网络的内部结构进行对比分析,并针对语义分割网络分别进行训练及结果比较.实验结果表明,ShelfNet-50网络能够在训练速度最快的同时保证很高的识别准确率,...     

关于遥感影像处理分析的理论与方法之若干问题

遥感技术的发展还处于一个初级的阶段,有关遥感影像处理和分析的理论和方法十分匮乏,还没有建立起适合遥感影像特点的理论和方法体系。基于此,提出了建立以像斑分析为基础的遥感影像分析的理论和方法体系,并就多光谱/高光谱影像纹理分析的概念、方法、以像斑为基础的空间关系分析、分析过程中引入先验知识的方法及数据套合技术研究展开了讨论。     

中国植被绿度期遥感监测方法研究

基于遥感技术的地表植物物候监测,有效克服了传统地面观测站点有限、资料不完整等缺陷,实现了观测方法由点向面的空间尺度转换,因此可表征植被生态系统层面的物候现象.本文选择使用"植被绿度期"来代替"植物生长期或生长季"等概念,并以中国陆地植被为研究对象,建立了中国植被绿度期遥感监测模型--基于NDVI累积频率曲线的Logistic拟合模型,来计算中国植被绿度始期和绿度末期.为验证本模型结果的可靠性和优越性,使用地面物候观测数据对其结果加以检验,并与其他常见遥感监测模型进行了比较.结果和验证表明,在地处温带地区的牡丹江、呼和浩特、北京、西安和洛阳站点,使用本模型计算的植被绿度始期与地面观测结果相差9-21d,绿度末期相差0-13d,其准确度均优于其他遥感模型,而且年际波动相对较小;在地处亚热带地区的屯溪、仁寿、贵阳和广州站点,本模型结果产生较大误差.通过误差分析可知,在南方以常绿植被为主的亚热带地区,本模型计算所得的植被绿度始期和绿度末期并不是地表植被生长季始末日期的真实反映,而往往用于指示区域气候变化的特征.此外,本研究模型比其他方法具有更好的适用性,而且适合不同空间尺度的植物物候监测.     

一种保护细节的从机载激光点云中提取城区DTM的方法

机载激光测距数据是机载激光扫描测距系统获取的三维地面信息,它由离散、不规则的点云构成,这些点云构成了测区的数字表面模型(DSM).准确地将点云中的地面点和非地面点分离,即从DSM中提取数字地面模型(DTM),目前仍是一项挑战性的工作.数学形态学以集合论为基础,适合信号形态分析和描述.应用形态学灰值开运算可以移除点云中的非地面点,但是逐渐增大的结构元素会导致提取的DTM过于平坦.针对过度过滤导致地形细节丢失问题,提出了一种带有约束条件的过滤方法,该方法根据地形起伏程度设定阈值,通过阈值控制运算结果,并以中国自主研制的机载激光扫描测距系统所产生的数据为例,证明该方法的可行性及有效性.     

A Comparative Analysis of Phenological Curves for Major Crops in Kansas

The goal of this research was to conduct an initial investigation into whether a time-series NDVI reference curve library for crops over a growing season for one year could be used to map crops for a different year. Time-series NDVI libraries of curves for 2001 and 2005 were investigated to ascertain whether or not the 2001 dataset could be used to map crops for 2005. The 2005 16-day composite MODIS 250 m NDVI data were used to extract NDVI values from 1,615 field sites representing alfalfa, corn, sorghum, soybeans, and winter wheat. A k-means cluster analysis of NDVI values from the field sites was performed to identify validation sites with time-series NDVI spectral profiles characteristic of the major crop types grown in Kansas. After completing the field site refinement process, there were 1,254 field sites retained for further analysis, referred to as "final" field sites. The methods employed to evaluate whether the MODIS-based NDVI profiles for major crops in Kansas are stable from year-to-year involved both graphical and statistical analyses. First, the time-series NDVI values for 2005 from the final field sites were aggregated by crop type and the crop NDVI profiles were then visually assessed and compared to the profiles of 2001 to ascertain if each crop's unique phenological pattern was consistent between the two years. Second, separability within each crop class in the time-series NDVI data between 2001 and 2005 was investigated numerically using the Jeffries-Matusita (JM) distance statistic. The results seem to suggest that time-series NDVI response curves for crops over a growing period for one year of valid ground reference data may be useful for mapping crops for a different year when minor temporal shifts in the NDVI values (resulting from inter-annual climate variations or changes in agricultural management practices) are taken into account.     

亚热带山地丘陵区气象要素空间化方法分析

空间连续的气象要素是区域环境、生态系统模拟的重要参数,空间插值是实现气象观测站点数据空间化的主要方法。由于不同区域气候要素时空分布的复杂性,研究适用于特定区域的空间化方法具有重要意义。本文以湖南省为研究区,分析长江中游亚热带丘陵区气象要素的空间化方法。基于湖南省及其毗邻地区的46个气象站点14年(2000—2013年)的气象观测数据(月降水量、月均温)和DEM数据,对普通克里金法(OK)、反距离加权法(IDW)、样条法(SPLINE)和基于DEM的多元线性回归插值法(MLR)进行比较分析研究。研究结果表明:1)月降水量和月均温的MRE和RMISE值排序分别为:SPLINEIDWMLROK和SPLINOKIDWMLR;年平均降水量和年均温插值的MRE和RMISE值排序分别为:SPLINEIDWOKMLR和SPLINOKIDWMLR;2)MLR法不仅插值误差小,而且能从细节上反映出气象变化的空间变异性;3)对多变量进行数据探索分析表明,MLR插值法中,经度、坡度与年降水量空间分布存在空间的一致性;纬度、高程和坡度对年均温的空间分布具有很强的解释力。     

地形复杂区域InSAR高精度DEM提取方法

正干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术是合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)发展过程中极具里程碑式的成果,具有很强的发展和应用潜力,也是地球科学与遥感领域发展最迅速的技术之一。SAR传感器的快速发展为InSAR技术提供了海量、快速、高分辨率的可用数据源,使得InSAR在地形测绘、地表形变监测、灾害监测、冰川运动、森林资源调查、农     

基于ETM~+的遥感蚀变信息提取方法对比研究

为从微观到宏观了解、掌握和运用围岩蚀变的特征与原岩特征,寻找大型矿床或大型矿集区,在总结常用遥感蚀变信息提取模型的基础上,结合主成分分析(PCA)和支持向量机(SVM)算法,建立了基于“掩模处理-主成分分析-支持向量机( MASK - PCA - SVM,MPs)”的遥感蚀变信息提取模型.在新疆哈图地区进行的基于ETM+的不同蚀变信息提取模型应用对比研究表明,使用常用模型提取出的蚀变信息和矿点吻合效果较差,而基于MPS模型提取出的蚀变信息与已知矿点的吻合率可达86.51％;结合地质专家知识、地质图和一个已知异常点的分析结果表明,基于MPS模型的蚀变信息提取精度较高,在研究区地质应用中效果较好,为今后该区的遥感蚀变信息提取工作提供了一种新思路.     

均值漂移模式几种粗差探测法的MDB比较

针对均值漂移模式的几种粗差定位与定值方法,在显著水平和检验功效下,推出最小可探测偏差（minimal detectable bias,MDB）的计算公式。通过数值分析比较,得出观测值独立等精度时,几种方法的MDB的计算结果相同;独立不等精度时,数据探测法、拟准检定法和部分最小二乘法的MDB结果相同,而多维粗差同时定位与定值法略大于其他方法;相关观测情形下,拟准检定法和部分最小二乘法的MDB结果相同,数据探测法的MDB结果最小,多维粗差的同时定位和定值法的MDB结果最大。     

基于Landsat数据及光谱混合分析的城市扩展及物候变化提取与分析

城市化是目前全球关注的热点问题之一。城市化导致城市范围的显著扩展,并引起局地气候的变化,从而进一步导致城市区域植被物候的变化。因此,利用多年的时间序列遥感影像提取城市扩展与植被物候的变化,可为分析城市化及其影响提供依据。Landsat系列卫星数据的免费开放,为分析城市的时空变化及其环境影响提供了丰富数据。本文利用由Landsat时间序列数据及标准化光谱混合模型得到的光谱端元组分时间序列,探索了城市及周边植被物候变化提取以及城市扩展提取的新方法,并以北京市为例,提取了1984～2015年32年间的城市扩展以及3个年段的植被物候变化,分析了城市扩展的时空演化以及植被物候的时空变化,并定性分析了二者的关联。论文的主要创新点包括三个方面:(1)提出了基于Landsat时间序列数据和标准化光谱混合模型的城市及周边区域植被物候及变化的提取方法。首先,该方法针对城市区域光谱混合问题及现有植被指数的饱和等问题,采用基于标准化光谱混合模型的全球端元组分的植被丰度时间序列进行植被物候及变化的提取,避免了光谱混合分析中端元选择的问题,同时植被丰度结果在不同地区不同时间上具有可比性;其次,该方法考虑城市及周边区域植被类型多样及变化复杂的特点,适用于多种物候模型的植被物候提取,能同时提取出不同植被类型的物候结果,同时,植被物候变化结果中剔除了不同地物类型及不同植被类型的变化区域,能更好进行物候变化分析。(2)提出了基于标准化光谱混合模型及全球端元组分的城市指数(SVDUI)。该指数基于物理统计的光谱混合分析进行构建,与现有基于像元构建的指数相比更适于光谱混合严重的城市区域的研究。该指数能更好地表达城市与其它地物类别的差异,突出城市特征,并更好地提取出城市范围,因此,SVDUI指数可为城市范围提取提供一种新的途径。此外,该指数能保持时间上的一致性与可比性,具有广泛适用性。(3)提出了一种基于SVDUI城市指数的时间序列变化检测方法,该方法可以快速提取城市扩展的时间、空间及强度信息。该方法能快速、有效地提取出长时间序列的城市扩展结果,同时能充分利用年内及年际变化的时间信息,有效去除单时相结果上的噪声影响,不依赖于单时相影像的结果好坏。     

山区LiDAR高程精度野外检验的一种新方法

机载激光雷达因其独有的优势在国外诸多领域得到了广泛应用,而在我国刚刚起步,其点云高程的实际精度是值得研究的问题。常规的野外检验方法,即将LiDAR采集的点云坐标与野外实测值相比较,有时在山区不适合。针对山区地形提出一套新的检验方法,并通过与常规的野外方法对比,得出一些有意义的结论。     

固定翼无人机低空遥感系统在山地区域影像获取研究

针对固定翼无人机低空遥感系统在山地区域的影像获取,阐述了在山地区域无人机类型的选择以及无人机起降场地的要求,研究了无人机航摄设计、航空摄影实施等方法与技术。     

A Comparative Analysis of Areal Interpolation Methods

Over the years many approaches to areal interpolation have been developed and utilized. They range from the simple 2-D areal weighing method which uses only the spatial Z variable being processed, to more sophisticated approaches which use auxiliary variable(s) to provide more specificity to the results. In the research reported here, four promising approaches are implemented and comparatively tested. These approaches have widely varying conceptual foundations, and different auxiliary variables, if used. The areal weighing reflects many earlier methods which assumes uniform distributions of the spatial Z variable, and does not use any auxiliary variable. Tobler's pycnophylactic method uses a volumetric preservation approach, which assumes spatial Z variable is heterogeneously distributed, but does not use any auxiliary variable. The traditional dasymetric method of Wright is used with remote sensing spectral data of land use. Xie's road network hierarchically weighted interpolation uses the road network as the auxiliary variable, and assumes that population density is related to the class of the road, and to the density of the road network. The research design implemented here uses Census population distributions at different levels in the hierarchy as the source and target variables analyzed. The source zone population is taken at the Census Tract level, and the target zones are specified at the Census Block Group level in the hierarchy. The first two tests use only the Census population Z data, and no auxiliary variables, whereas the next uses remotely sensed land use data as the auxiliary data variable, and the fourth test utilizes the road network hierarchy as the auxiliary variable. The paper reports on the findings from these tests, and then interprets them in a spatial setting in terms of accuracy and effectiveness. This research points to the network method as the most accurate of the areal interpolation methods tested in this research.     

Comparative Study on the Performance of Multiparameter SAR Data for Operational Urban Areas Extraction Using Textural Features

The advent of a new generation of synthetic aperture radar (SAR) satellites, such as Advanced SAR/Environmental Satellite (C-band), Phased Array Type L-band Synthetic Aperture Radar/Advanced Land Observing Satellite (L-band), and TerraSAR-X (X-band), offers advanced potentials for the detection of urban tissue. In this letter, we analyze and compare the performance of multiple types of SAR images in terms of band frequency, polarization, incidence angle, and spatial resolution for the purpose of operational urban areas delineation. As a reference for comparison, we use a proven method for extracting textural features based on a Gaussian Markov Random Field (GMRF) model. The results of urban areas delineation are quantitatively analyzed allowing performing intrasensor and intersensors comparisons. Sensitivity of the GMRF model with respect to texture window size and to spatial resolutions of SAR images is also investigated. Intrasensor comparison shows that polarization and incidence angle play a significant role in the potential of the GMRF model for the extraction of urban areas from SAR images. Intersensors comparison evidences the better performances of X-band images, acquired at 1-m spatial resolution, when resampled to resolutions of 5 and 10 m.