延河流域植物光谱特征分析

介绍了延河流域主要植物的光谱特征,分析了形成植物光谱特征差异的主要内在原因和影响因素,即植物体内的叶绿素(维生素a,b)、胡萝卜素、氮、木质素、纤维素的含量是决定植物光谱特征的根本因素,植被覆盖度、太阳高度角、大气特征、背景地物、观测几何及植被的生长阶段等是植物光谱特征差异的主要影响因素.     

面向对象的高光谱影像湿地植被信息提取

以美国Sacramento-San Joaquin三角洲为研究区,提取高光谱遥感影像上湿地植被的光谱响应特征,用于指导面向对象的湿地植被信息提取。结果表明,基于光谱响应特征分析的面向对象分类精度为88.03%,而未利用光谱响应特征的面向对象分类精度为72.08%。在面向对象提取前对植物光谱响应特征进行特征提取,可以实现湿地植被在物种水平上的识别,并可以有效提高分类精度。     

石漠化遥感评价因子提取研究

通过地面光谱试验,验证了植被指数和线性光谱分解方法提取石漠化遥感评价因子的有效性,并基于光谱吸收特征发展了石漠化综合指数(karst rocky desertification synthesis indices,KRDSI).结果表明,植被指数能够比较有效地提取绿色植被盖度,土壤背景对基于植被指数的喀斯特地区绿色植被...     

一种三江平原湿地的植被冠层叶绿素反演

针对三江平原洪河湿地保护区内主要特征植被冠层的叶绿素含量,采用PROSAIL模型从物理角度进行反演。首先将叶面积指数、叶片结构参数、等价水厚度、叶绿素实测含量等一些植被理化参数的实测值输入模型得到模拟光谱数据,然后与实测光谱数据对比验证其准确性。在模型中,通过固定其他参量不变,取叶绿素含量为唯一值时,考察在不同叶面积指数下叶绿素含量对冠层反射率的影响。结果显示,植被冠层叶绿素含量的敏感波段为555nm和720nm。基于PROSAIL模型的叶绿素反演方法较传统的统计模型相比是较好且稳健的方法。     

基于高光谱的湿地植被分类研究

光谱特征的选择对于湿地植被的识别精度和效率有直接的影响。本文以萨克拉门托-圣华金三角洲为研究区,基于Hy Map航空高光谱遥感影像数据,分析湿地植被的一阶微分和二阶微分光谱特征。在上述分析的基础上基于均值置信区间的波段选择法对一阶微分、二阶微分进行波段选择,根据获取的有效特征波段构建特征集,利用C5决策树分类算法产生规则集,并对实验区的湿地植被进行了分类研究。结果表明:湿地植被的一阶微分、二阶微分能够突出不同湿地植被光谱曲线在不同波段的增速不同,利用均值置信区间的波段选择法能够对特征波段起到降维效果,根据降维后的特征波段采用C5决策树分类算法,可以实现湿地植被在物种水平上的识别,并达到较好的分类精度。     

基于高光谱数据的铀尾矿植被污染信息分析

选择若尔盖铀尾矿区为研究对象,通过ASD地面光谱仪测量铀尾矿堆内和堆外的植物样品光谱数据,结合研究区高光谱数据,提取该区受污染植被的光谱信息和光谱变异参数,分析铀尾矿区植被污染情况,为铀尾矿区环境评价和污染治理提供参考依据。研究显示,尾矿堆内光谱曲线特征一致,大部分样品的红边位置为717 nm,存在个别红边差异。与非尾矿堆植被光谱参数相比,尾矿植被的红边波长位置蓝移14.1 nm。高光谱红边参数提取结果反映了研究区植被红边变异程度。     

利用夫琅和费暗线探测自然光条件下的植被光合作用荧光研究

自然光照条件下测定的植被反射的辐照度光谱既包括太阳光诱导荧光的发射光谱，又包括叶片对入射光的反射光谱，研究如何从冠层光谱中提取荧光光谱有十分重要的应用价值。首先，论文介绍了夫琅和费暗线探测自然光条件下的光合作用荧光的基本原理和方法。其次，将太阳大气的夫琅和费暗线拓展到地球大气，发现地物光谱仪测定的冠层辐照度光谱中688nm和760nm两个氧气吸收形成的夫琅和费暗线特征明显，且荧光较强，所以利用这两个波段的夫琅和费暗线可以探测自然光条件下的光合作用荧光。第三，研究并分析了夫琅和费暗线方法计算的688nm和760nm波段的荧光特性，结果表明该方法计算的荧光是可靠的，它与光合有效辐射（PAR）关系密切，复相关系数达到了0．9；冬小麦冠层荧光光谱在760nm和688nm波段的荧光大小基本相等，而地锦冠层荧光光谱在688nm波段的荧光强度是760nm的3倍左右，表明荧光光谱能够更加敏感地反映植被物种或生理生化状况的差别。最后，将夫琅和费暗线方法计算的688nm和760nm波段的荧光数据与激光脉冲调制荧光仪测定Fv／Fm荧光参数进行了统计分析，结果表明它与Fv／Fm存在极显著的负相关关系。所以利用夫琅和费暗线方法能够探测植被冠层荧光，并有可能替代传统的测定方法，并推广到航空航天平台，实现荧光探测从接触式点测量方式到航空或卫星遥感大面积监测的技术飞越。     

采用IDL小波工具优化高光谱影像光谱特征匹配分类

光谱特征匹配分类是常用的高光谱影像分类、识别地物的方法,针对高光谱影像提取植被盖度存在的问题,文章根据高光谱遥感影像处理的方法,采用EO-1卫星在广州市过境的Hyperion高光谱影像,以＂广州南肺＂万亩果园作为试验区,经过大气纠正——最小噪声分离变换（MNF）——最纯净像元指数计算（PPI）——提取植被的端元,以此作为研究区识别植被的参考样本,进行光谱特征匹配提取植被盖度。其中提出利用连续小波变换对参考端元的波谱曲线降噪的方法,旨在优化光谱特征匹配,以提高识别植被的精度。实验结果表明,这种辅助匹配的方法能有效提高识别植被的精度。     

大豆残茬光谱响应特征研究

利用HR-768型便携式光谱仪,测定了不同大豆残茬覆盖度下的地面光谱,利用照相法获取对应的大豆残茬覆盖度。采用线性回归方法分析了单波段反射率、反射率一阶导数、归一化指数、比值指数与大豆残茬覆盖度的相关性,获取了不同覆盖度水平下大豆残茬的光谱响应特征,并结合MODIS、TM、HJ-1B星的波段响应函数建立了大豆残茬覆盖度最优估算模型。结果表明,在2050—2150nm和2250—2350nm两个波段范围内,大豆残茬与裸土的光谱差异最显著,可用于二者的区分;大豆残茬的光谱特征与玉米、小麦残茬的光谱特征相似,仅在920—967nm范围内存在特殊的吸收峰;以高光谱数据为数据源,941.6nm处的反射率、2151.8nm处反射率一阶导数、1461.3nm和2404.4nm反射率构建的归一化指数以及2247nm和608.6nm反射率构建的比值指数适宜用于作物残茬覆盖度估算,以宽波段数据为数据源,短波红外与红波段反射率构建的比值指数适宜用于大豆残茬覆盖度估算。     

基于光谱特征的湿地湿生植物信息提取研究

基于湿生植物光谱特征分析,采用面向对象分类方法提取湿地典型植被信息。在大量的野外实地调查基础上,确定提取的典型植物类型为芦苇(Phragmites australis)、长芒稗(Echinochloa crusgallii)和睡莲(Nymphaeatetragona);采集湿地优势植物光谱数据,将优势植物与提取对象芦苇、长芒稗和睡莲的光谱特征进行相关性分析,获取物种间区分性好的波段及波段组合,参与影像分割权重的设置;根据典型植被的分布特征,确定面向对象分割尺度(其中芦苇的分割尺度为50,长芒稗的分割尺度为20,睡莲的分割尺度为100)。通过研究发现:基于光谱特征分析的面向对象的分类精度为96%,而未利用光谱特征的面向对象的分类精度为87.3%,传统监督分类精度仅为82.3%。证明在面向对象提取前对植物光谱特征分析得到区分性好的波段及波段组合参与分割,对提高分类精度起关键作用。     

利用叶绿素a浓度反演精细提取红树植物生长区域

大范围的红树植物遥感提取容易受地物遮挡、海水浸淹以及红树植物本身覆盖程度等因素影响,为了解决这一问题,2019-04在中国广东省湛江市通明海湾红树植物生长区域进行了现场调研,并使用高分一号（Gaofen-1,GF-1）卫星遥感影像提取红树植物分布范围。首先,根据地物波谱特征,使用归一化水体指数提取水陆边线,建立红树植物适宜生长区域;然后,使用面向对象方法逐步精确红树植物生长区域,采用光谱归一化差值指数、植被指数的方法二次提取通明海湾红树植物的分布区域;最后,对两次提取结果取并集,最大化精细提取红树植物生长范围。利用经验模型对该海湾进行海水的叶绿素a反演,分析该区域红树植物周围海水叶绿素a的浓度及分布特征,对红树植物与其周围水环境叶绿素a浓度的相关性进行研究。研究结果显示,红树植物生长区域的水体叶绿素a浓度极高,且近岸水体有红树植物的区域,其叶绿素a浓度要高于无红树植物区域。相关性分析表明叶绿素a浓度与红树植物之间有较好的相关性,叶绿素a浓度由高浓度急剧降低为低浓度,证明红树植物周围水体叶绿素a浓度及分布特征有明显变化规律,可以使用该方法精细提取全部红树植物生长范围。     

The effect of variation in suspended sediment properties on reflectance measurements

Laboratory-based studies related to isolation and quantification of sediment and their properties which influence the spectral reflectance of sediment-laden waters were made. Some of these including the effects of sediment concentration, size variation, salinity, etc. have been published elsewhere. Using spectral reflectance measurements, properties of various soil types in a suspension can be inferred. The identification of dominant soil types present in a runoff water may help in the characterisation of the type of catchment area. The source of sediment load carried by the runoffs may also be predicted for future confirmation through the ground and geological surveys. Predictive models for evaluating soil properties alongwith steps to identify the dominant soil type(s) in a suspension are also presented.     

基于多光谱影像和DEM的泥石流堆积扇识别研究——以白龙江流域武都段为例

选取中国泥石流多发区白龙江流域武都段作为研究区,在对该区域泥石流堆积扇的形态特征和堆积范围进行实地调绘的基础上,利用高分辨率影像(SPOT)进行目视解译,获得研究区部分泥石流堆积扇和非泥石流堆积区的分布范围,将其作为已知样本区。利用该区域多光谱遥感影像(ASTER)和数字高程模型(DEM),提取包含波段比和主分量的几十种特征指标。通过运用方差分析和聚类分析等方法对各指标进行分析计算,选取对区别泥石流堆积扇最具显著意义的指标进行输入,进而采用基于像元的分类方法识别泥石流堆积扇。得到如下结论:SPOT与ASTER融合影像的波段比、主分量指标可以有效地突出土壤岩石中的矿物成分,对泥石流堆积扇的识别具有显著意义;利用筛选出的遥感指标和地形指标作为输入,进行监督分类识别泥石流堆积扇,能够有效地将遥感指标和地形指标相结合,提取的堆积扇覆盖范围与实际情况较为接近。     

水体指数构建及其在复杂环境下有效性研究

针对复杂环境下水体提取精度易受到低反射率地表影响的问题,本文以秦淮河流域为实验区,选用2015年10月12日ETM+影像,在水体、低反射率地表和其他地表纯净像元平均反射率基础上构建Multi-Band Water Index(MBWI)。搜集1985年—2016年已有的12种水体指数,选取南京、南宁和烟台地区3景影像中不同地表环境的6个测试点,采用基于K均值聚类的水体指数法提取水体后分析水体指数在复杂环境下的有效性。结果表明,MBWI以平均总体精度、Kappa系数、错分和漏提误差分别为98.62%、0.95、3.46%和3.74%,总体上较其他水体指数具有一定的优势;实验发现TCW(Tasseled Cap Wetness index)不能有效地消除山体阴影,TCW和AWEInsh(Automated Water Extraction Index with no shadow)误将白色高反射率建筑噪声分为水体,水体提取结果中均有低反射率非水体信息存在;水体在可见光而非水体在红外反射率较高,基于二者的差异及从绿到红外波段水体似呈递减现象构建的MBWI能有效的抑制低反射率噪声,对水文水资源的研究与应用具有一定的实际价值。     

Spectral responses of jojoba under salinity stress

Spectral reflectance characteristics of jojoba (Simmondsia chinensis (Link) Schneid.), a dioecious member of Buxaceae have been studied, especially under salinity stress. Reflectance is minimum at bands 1 and 2 (450–520 nm and 520–590 run) of visible range and maximum at bands 3 and 4 (620–680 nm and 770–860 nm) of near infrared range. At all wavelength intervals, male plants have greater reflectance than females. Reflectance in near infrared range (band 4) decreases with increasing age and leaf area index (LAI). A reverse trend occurs at band 3. Absorptance increases in visible as well as Infrared ranges with increasing salinity from control to 10 PSU of sea water concentration.     

太湖流域典型中小湖群水资源利用及动态变化的遥感调查与分析

近年来太湖流域中小型湖群的网围水产养殖业带来了十分可观的经济效益，挑、涌湖经遥感分析网围养殖面积占总湖水面积75％以上，属超密度网围。超密度网围养殖的负面效应是湖水营养盐急剧增高，水草资源大幅度减少，从而破坏了湖泊的生态平衡，恶化了湖水环境。采用15年以来的陆地卫星影像结合航空数据，对研究区的水资源利用类型、空间分布及变化状况进行了分析解译和目标分类，结合佃技术，对各类型进行了面积量算，推算了网围养殖密度，同时遥感分析了养殖水域环境和水草资源的变化，并展开了野外实地调查验证。     

Agent-based simulation for biogas power plant potential in Schwarzwald-Baar-Kreis,Germany: a step towards better economy

Over the past decade, political framework in the energy sector all over the world has provoked a strong focus on the production of renewable energies. The study focuses on agent-based modelling approach to identify the suitable and economical distribution of biogas power plants over time in the area of interest. For sufficient supply of biomass (silage maize) on a regional basis to run biogas power plants economically and smoothly, different thematic layers with defined rules for Agent Analyst used to simulate the future installations of power plants. In conjunction with ArcGIS, the Agent Analyst software generates simulations that prove the robustness of the model in finding the suitable location of power plants. The resultant location from the model is analysed in different aspects. The designed methodology could be implemented in other areas with minor edits as per requirement of the area.     

Modelling the spectral response of the desert tree Prosopis tamarugo to water stress

In this paper, we carried out a laboratory experiment to study changes in canopy reflectance of Tamarugo plants under controlled water stress. Tamarugo (Prosopis tamarugo Phil.) is an endemic and endangered tree species adapted to the hyper-arid conditions of the Atacama Desert, Northern Chile. Observed variation in reflectance during the day (due to leaf movements) as well as changes over the experimental period (due to water stress) were successfully modelled by using the Soil-Leaf-Canopy (SLC) radiative transfer model. Empirical canopy reflectance changes were mostly explained by the parameters leaf area index (LAI), leaf inclination distribution function (LIDF) and equivalent water thickness (EWT) as shown by the SLC simulations. Diurnal leaf movements observed in Tamarugo plants (as adaptation to decrease direct solar irradiation at the hottest time of the day) had an important effect on canopy reflectance and were explained by the LIDF parameter. The results suggest that remote sensing based assessment of this desert tree should consider LAI and canopy water content (CWC) as water stress indicators. Consequently, we tested fifteen different vegetation indices and spectral absorption features proposed in literature for detecting changes of LAI and CWC, considering the effect of LIDF variations. A sensitivity analysis was carried out using SLC simulations with a broad range of LAI, LIDF and EWT values. The Water Index was the most sensitive remote sensing feature for estimating CWC for values less than 0.036 g/cm², while the area under the curve for the spectral range 910–1070 nm was most sensitive for values higher than 0.036 g/cm². The red-edge chlorophyll index (CI_red-edge) performed the best for estimating LAI. Diurnal leaf movements had an effect on all remote sensing features tested, particularly on those for detecting changes in CWC.     

Assessing image processing techniques for geological mapping: a case study in Eljufra,Libya

Various image processing techniques were experimented with in this study to evaluate their efficiency for geological mapping in the Eljufra area of northwest Libya. Remote sensing data including multi-spectral optical Landsat Enhanced Thematic Mapper (ETM+), Synthetic Aperture Radar (ERS-2 SAR) and Digital Elevation Models (DEMs) extracted from the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) data were used to trace different lithological units as well as extracting geological lineaments in the study area. The study area is located in an arid environment mostly devoid of any vegetation. Most lithological and structural units are distinguishable based on their topographic form and spectral properties. Fusion of ETM+ and ERS-2 images was experimented with to further identify lithological units. Shaded relief techniques were implemented to enhance terrain perspective views and to extract geological lineaments. The results discriminated different rock units and modified formation boundaries and revealed new geological lineaments. Nine rock units were identified and plotted in the new geological map defined by the new boundaries. The dominant lineaments tend to run in the NNW-SSE and NNE-SSW directions. Analysis and interpretation of the lineaments provided information about the tectonic evolution of the study area.     

遥感在沙尘暴监测领域中的应用

沙尘是全球气溶胶系统的主要特征之一,其对地表辐射收支平衡具有显著影响。在过去的几年中,卫星遥感技术已被广泛应用于空气质量监测。本文整理了不同传感器在该领域中的应用,并分析提出了新的理论和方法。文中提供了一份国内外对雾霾监测研究的简要概述,并有针对性地评估了各种方法和经典指数。最后提出一些观点和建议,希望提高遥感在探测全球沙尘暴事件中所起到的作用。