基于高空间分辨率遥感影像的湿地信息提取技术研究

如何利用遥感技术获取高精度的湿地信息是湿地遥感研究中的重要内容之一.基于高空间分辨率的遥感影像数据,研究利用面向对象的分类方法,综合利用遥感数据的光谱信息、纹理特征、拓扑关系等信息进行多尺度分割,通过对对象的目视解译建立隶属度函数,并结合最邻近分类法,获取湿地信息.并以福建省闽江口湿地为例,采用高分辨率的SPOT5影像数据,研究表明：利用面向对象的方法对SPOT5遥感影像进行湿地信息的提取精度达到90.40%,为湿地信息的提取又提供了一个有效的方法.     

基于光谱和纹理特征的ALOS影像土地利用信息提取

针对高分辨率遥感影像易于反映地物纹理特征的特点,综合利用地物的光谱和纹理特征进行分类,探讨适用于ALOS影像的土地利用信息提取方法.以川东丘陵地区影像为例,基于GLCM提取纹理信息,将提取的纹理特征向量采用赋权值法融合为一个综合纹理信息波段,然后采用面向对象法将其与光谱特征信息共同参与分类.与最大似然法的提取结果对比表明,考虑了纹理特征的面向对象分类方法能明显提高分类精度,Kappa精度提高了0.12;避免了椒盐现象,分割的地类边界具有更好的语义表达,更贴合地物实际分布特征;建筑用地和林地具有明显的纹理特征,而旱地纹理特征不明显.该方法不仅分出了6个基本地物类型,而且对于林地、建筑用地等类型还能进一步细分.     

基于面向对象的城市地物信息提取方法研究

20世纪90年代以来,高空间分辨率遥感影像数据的处理已成为遥感领域中的热点与难点。利用具有人的思维特点的面向对象的信息提取技术,对高分辨率遥感影像中的城市用地进行分类,分析和利用高分辨率影像的空间信息、结构信息与光谱特征等,总结了面向对象解译方法的5个步骤,即影像分割、分类方法的选择、地物种类分类,知识库构建、计算机自动分类。分类结果表明：（1）克服了“椒盐现象”;（2）信息提取的总体精度为92.19％,而且各类地物信息的提取精度均有所提高,特别是利用前期分类的拓扑关系有效提取了城市水体与建筑物阴影。     

面向对象的干旱区盐渍地信息提取方法研究

随着高分辨率遥感影像的广泛应用,面向对象的高分辨率遥感影像信息提取技术得到了迅速发展。本文针对高分辨率遥感影像的盐渍地信息提取,探索了面向对象的信息提取技术运用在盐渍地信息提取方面的最优参数选择和规则建立等关键技术,并且将从ALOS影像中提取盐渍地信息的结果与传统分类方法的提取结果进行对比分析。结果表明,利用面向对象方法的盐渍地信息提取总体精度为89.38%,较传统方法提高8.24%,Kappa系数为0.88,较传统方法提高0.08。该方法能实现较为精确地提取盐渍地信息,在高分辨率遥感影像盐渍地信息提取中具有一定的优势。     

融合Sentinel-2红边波段和Sentinel-1雷达波段影像的扎龙湿地信息提取

以黑龙江流域中的扎龙湿地及其上游区域为研究区,将Sentinel-2红边波段和Sentinel-1雷达波段影像数据相结合,根据面向对象原理,采用随机森林算法,对研究区的湿地进行遥感分类和信息提取;利用3种特征变量集,进行实验对比,研究红边波段反射率和雷达后向散射系数对湿地信息提取的作用。研究结果表明,红边波段反射率和雷达后向散射系数对土地覆盖分类精度的提高起到了重要作用,两者结合得到的分类结果的总体精度达到了88.72%,Kappa系数为0.87,其中,水体、水田和沼泽的用户精度分别为100%、98.18%和91.37%。利用红边波段和雷达波段影像数据,分别使土地覆盖分类总体精度提高了5.26%和2.51%,红边波段影像数据对沼泽提取精度的提高贡献最大,使生产者精度提高了12.5%。     

基于GIS的遥感影像土地利用/土地覆盖信息提取研究——以滇西北香格里拉县为例

在GIS辅助下，基于ETM＋遥感卫星数据，采用分辨率融合提取地物和基于NDVI计算的分区、分层分类以及结合有关地理数据（如DEM、坡度等）基于知识分类方法相结合，通过多步骤信息提取来完成实验区进行土地利用／土地覆盖分类研究，并对分类结果进行精度检验。研究结果表明：该方法不仅消除了单一步骤分类时多类间的相互影响，而且将遥感影像数据与地利信息系统数据有机的结合起来，具有技术操作简单，分类结果理想的特点；对城镇用地、机场用地、水库、湖泊及河流的分类识别精度可达100％，基于知识规则对农村居民地和耕地的提取精度达70％以上，较单一的信息提取方法精度有很大提高。     

基于QuickBird卫星数据的土地利用分类规则集研究

以天津滨海新区为实验区,研究面向对象技术的高分辨率遥感影像土地利用分类规则集。针对耕地、草地、水域、建设用地、交通运输用地、空闲地的特征差异,综合多尺度的分割特征,尝试不同的分割尺度,最终选定两个最优分割层次,即大尺度层次(分割尺度为400)和小尺度层次(分割尺度为240)。采用有效的特征参数,包括自定义的特征增强参数(NDVI参数、色度放大函数)以及最大差异特征参数、面积参数、不对称性参数、标准差参数,确定各特征的隶属度函数,最终建立分类规则集;应用该分类规则集,通过图层间信息的传递与合并,对实验区的QuickBird(QB)遥感影像进行土地利用分类,精度达86.98%,有效避免了椒盐现象。实验证明了面向对象的遥感影像分类方法可充分利用高分辨率影像丰富的信息,有效地提高分类精度。     

基于多时相环境卫星数据的南瓮河流域湿地信息提取方法研究

选取位于大兴安岭林区的南瓮河流域作为研究区,以多时相、中等分辨率的环境卫星影像为数据源,采用面向对象方法,通过多尺度分割、特征提取、决策树建立等步骤,实现湿地信息的快速提取;系统分析了面向对象方法在森林地区湿地信息提取中的有效性.研究表明,在面向对象湿地信息提取过程中,采用不同等级的分割尺度,使分类更具层次性;利用光谱、空间、形状等多种属性特征,通过多时相遥感数据的融合,可以更好地识别复杂多样、界限模糊的湿地景观,其中,草本沼泽的生产者精度达到了91％.结果显示,南瓮河流域内,湿地类型多样,以草本沼泽和灌丛沼泽为主,且其主要分布于河流两侧和中下游宽阔的河谷地带.     

基于知识规则的遥感影像土地利用分类研究

以重庆北碚主城区为研究区域,提出一种基于遥感影像的光谱特征、灰度共生矩阵纹理特征和形状特征建立知识规则的方法,对该研究区进行土地利用分类。对QuickBird卫星影像进行分辨率融合,重点分析典型地物的光谱特征和纹理特征,并根据形状特征建立形状指数,综合上述知识建立提取规则对地物进行自动分类。分类结果表明,该方法能够消除单纯利用光谱信息分类的不足,有效解决地物混分现象,达到了较高的分类精度。     

基于WorldView-2卫星影像的红树物种种群识别方法研究

为了准确地识别红树林中的各种红树物种种群分布区,以广东湛江红树林国家级自然保护区核心区的高桥红树林区为研究区,采用决策树算法、随机森林算法、自适应提升算法、梯度提升决策树算法、极端梯度提升算法和轻量级梯度提升机算法,利用WorldView-2卫星的高分辨率影像数据,构建影像的原始光谱波段、原始光谱波段+植被指数、原始光谱波段+植被指数+纹理特征3种特征组合数据集,识别研究区红树林中的各种红树物种种群分布区,分析各种算法在红树物种识别中的适用性。研究结果表明,5种集成学习算法的分类结果都优于决策树算法,其中,轻量级梯度提升机算法分类结果的分类精度最高,基于WorldView-2影像的8个原始光谱波段+12种植被指数+28种纹理特征,轻量级梯度提升机算法分类结果的总体分类精度值为93.15%,其分配不一致性值为5.07%,数量不一致性值为1.78%;极端梯度提升算法和随机森林算法在红树物种识别中也具有良好的适用性。WorldView-2卫星影像是对红树林中各种红树物种进行遥感分类的理想数据源,其纹理特征能显著提高分类精度,轻量级梯度提升机算法在红树物种识别中具有很大的应用潜力。     

三江平原不同土地利用方式下湿地土壤CO2通量研究

利用暗箱-气相色谱法,同步测量了三江平原几种主要生态类型湿地土壤原始的小叶章草甸白浆土、毛果苔草泥炭沼泽土、已垦旱作草甸白浆土和人工水田草甸白浆土,进行CO2排放通量的对比研究.结果表明不同土地利用方式下,旱作草甸白浆土土壤CO2排放通量最大,平均值为775.38mg/(m2@h);小叶章草甸白浆土土壤次之,平均值为439.02mg/(m2@h);人工水稻田草甸白浆土土壤CO2通量最小,平均值为128.96mg/(m2@h);毛果苔草泥炭沼泽土土壤CO2排放通量介于小叶章草甸白浆土土壤和水稻田草甸白浆土土壤之间,平均值为247.08mg/(m2@h).湿地开垦为旱田,使湿地"碳汇"功能减弱或丧失,变成"碳源";湿地开垦为水田,是比较合理的湿地农业利用方式.     

Sentinel-2影像红边谱段对不同生长期区域优势树种识别的影响

以中国东北赤峰市美林地区5种典型优势树种为研究对象,采用与当地森林植被生长期相对应的5景Senti-nel-2影像,借助支持向量机模型(SVM)与递归特征消除算法(RFE),根据可见光-近红外波段(VNIR)与不同红边谱段(RE)及红边指数(REVI)组合条件下的森林优势树种可分性测度及结果精度差异,探讨Sentinel-2影像不同红边谱段及其指数特征对区域优势树种遥感识别的影响.结果表明:Sentinel-2影像红边谱段的不同组合方式对不同生长期优势树种识别影响存在显著差异(P<0.05),其中VNIR+B5+B6为生长盛期的最佳组合方式,能够在VNIR基础上将生长盛期的识别精度均值提升约7.71％;叶全变色期是进行优势树种识别的最佳时期(P<0.05),该时期基于VNIR波段的识别精度均值达71.28％,在叠加红边波段B5+B6后提升至75.41％.此外,采用SVM-RFE算法构建适用于不同生长期的最佳REVI组合,其平均识别精度能够在全年5个生长期达到72.00％～84.31％,相比同时期基于RE+VNIR组合的最优识别结果平均提升了10.77％;在此基础上,构建适用于全生长期的优选植被指数PSRI+mSAVI+CIred-edge时间序列,可实现89.03％的平均识别精度,比单时相最佳REVI组合提升了4.72％～17.03％.研究证明Sentinel-2影像红边谱段及其衍生指数特征在区域森林优势树种识别中具有较高的应用价值,可为快速、准确地提取不同生长期森林植被信息提供技术方法参考.     

利用HY-2微波辐射计数据反演北极区域海冰密集度方法研究

HY-2是中国自主研发的海洋卫星。 本文研究了利用HY-2卫星扫描微波辐射计亮温数据反演北极海冰密集度的方法。参考NASA TEAM方法,我们对典型海区光谱梯度率和极化梯度率进行了统计分析,确定了计算海冰密集度所需的亮温特征值;利用天气滤波器有效去除了开阔海域由于大气中水蒸气、云中液态水、降雨等现象引起的海冰密集度计算错误。本文计算了2012年全年的北极海冰密集度产品并对产品精度进行了初步验证,验证结果表明：三个海冰类型已知区域的海冰密集度结果与理想值比较接近,多年冰密集度的反演精度需要进一步提高;本文结果与美国冰雪数据中心和德国不来梅大学提供的两种业务化海冰密集度产品一致。本研究为利用HY-2卫星监测极区海冰密集度变化,发布实时产品奠定了基础。     

利用卫星遥感技术估算区域性海-气CO_2通量研究综述

海-气CO2通量的估算是碳循环研究的重要内容。随着卫星遥感技术的发展和外推算法的不断改进,基于海表层水CO2分压的调控影响因子,在不同的海域发展了不同参数的海表p CO2遥感外推算法,获得了区域性多时空尺度长时间序列的海域碳"源-汇"时空变化特征。本文针对单参数算法、双参数算法和多参数算法的发展过程和存在问题,综述了主要海区海-气CO2通量遥感外推算法的研究现状,并评述了在南大洋和北极海域利用遥感算法进行海-气CO2通量研究的应用。     

利用PHREEQC模拟CO2对盐湖卤水中U的影响

选择U含量高的尕斯库勒盐湖卤水样为初始条件,利用PHREEQC软件模拟CO2侵入卤水后对卤水中U的影响。结果表明,CO2侵入卤水后,卤水中U的形态发生明显变化,新增了碳酸盐型的络合物,占总U(6)的12%;U的价态在CO2侵入卤水前后无明显变化,以U(+6价)为主,占总U含量的99%以上;卤水的p H值减小,导致卤水中U可能发生沉淀作用而浓度减小,CO2侵入前后分别为7.24E-07 mol·L-1和5.03E-07mol·L-1。研究对深入评估盐水层CO2地质封存的环境风险提供理论依据。     

Cu2+对马尾松根尖细胞的染色体损伤研究

利用细胞遗传学技术,研究Cu2 对马尾松根尖细胞遗传损伤效应.实验结果表明:Cu2 会导致马尾松根尖细胞产生遗传损伤,出现微核、染色体断片和落后染色体.随着Cu2 浓度的提高,马尾松根尖细胞的微核率和染色体分离异常率不断上升,在浓度为10.0 mg·L-1时到达最高峰;处理时间在24 h时,微核率和染色体分离异常率到达最高.此外,还分析了微核率和染色体分离异常率的相关关系,发现采用Linear模式二者的相关性最佳,此时r=0.909,二者的相关性达到显著相关水平.     

Cu~(2 )对马尾松根尖细胞的染色体损伤研究

利用细胞遗传学技术,研究Cu2 对马尾松根尖细胞遗传损伤效应.实验结果表明:Cu2 会导致马尾松根尖细胞产生遗传损伤,出现微核、染色体断片和落后染色体.随着Cu2 浓度的提高,马尾松根尖细胞的微核率和染色体分离异常率不断上升,在浓度为10.0 mg.L-1时到达最高峰;处理时间在24 h时,微核率和染色体分离异常率到达最高.此外,还分析了微核率和染色体分离异常率的相关关系,发现采用Linear模式二者的相关性最佳,此时r=0.909,二者的相关性达到显著相关水平.     

基于密度泛函理论研究K对Li2CO3晶体影响规律

以盐湖卤水为原料提取并制备Li2CO3的过程中,共存离子对其结晶过程影响较大,尤其西藏盐湖卤水为原料制备碳酸锂的原料中,K/Li约为0.3左右,所以研究K+对Li2CO3晶体的影响具有重要意义。本研究通过实验和计算模拟相结合研究不同K/Li条件下K+对Li2CO3晶体的影响程度,建立晶体中K+含量与比表面积关联式。实验结果表明,K+的存在对Li2CO3的高品质性影响较大,且随着钾离子含量增加,晶体比表面积增大易于吸附杂质离子,表面粗糙度增强,且K+存在对碳酸锂晶体的收率影响较大,而当K/Li控制在0.1以内时,K+对碳酸锂晶体的影响相对较小;通过第一性原理计算,计算并分析了K掺入碳酸锂晶体中的几何结构、缺陷形成能及态密度,结果表明K原子在碳酸锂晶体中更易替代晶体中的Li原子,且K原子的掺入对碳酸锂晶体的晶格参数以及电子结构性质的影响较小。本文对西藏盐湖高效提锂和制备高附加值碳酸锂晶体提供理论依据。     

基于Sentinel-2遥感影像的珠海淇澳岛红树林对多台风连续干扰的响应研究

以珠海淇澳岛为研究区,并基于Sentinel-2遥感影像,对连续3年（2016年“妮妲”、2017年“天鸽”和2018年“山竹”）台风干扰前后红树林的NDVI (Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)进行计算,在此基础上分析红树林的受损及恢复格局,并对其影响因素进行探讨。结果表明：1）不同台风干扰下,淇澳岛红树林的NDVI均整体下降,其受损以轻度和轻、中度为主,而重度及以上占比较少;2）多个台风后,淇澳岛红树林的恢复在年际尺度上存在遗产效应,其总体遵循“受损较重→缓慢恢复→受损较轻→快速恢复→受损较重”的循环演替模式;3）淇澳岛红树林的受损程度随台风风速增大而加重,但台风前若无瓣海桑恢复缓慢则会降低其受损程度。淇澳岛红树林的恢复格局与无瓣海桑在台风灾后的受损程度有关,而受区域水热条件影响不大。     

芦苇、菖蒲和水葱对水体中Zn2+的富集效应研究

采用水培方法,在不同ZnCl2浓度(0mg/L、50mg/L、100mg/L、300mg/L、800mg/L、1500mg/L和2500mg/L)处理的水体中,对湿地植物芦苇(Phragmites australis)、菖蒲(Acorus calamus)和水葱(Scirpus tabernaemontani)进行培养,研究植物的不同部位对Zn2+的积累能力。结果表明,在相同ZnCl2浓度处理下的水体中,水葱、菖蒲和芦苇体内的平均Zn2+积累浓度存在差异,菖蒲体内的Zn2+积累浓度最高。在不同ZnCl2浓度处理下的水体中,水葱体内的平均Zn2+积累浓度在ZnCl2浓度为1500mg/L时最高,为31050.84mg/kg(植物地上部分为10206.67mg/kg,地下部分为20844.17mg/kg);菖蒲和芦苇体内的平均Zn2+积累浓度则在ZnCl2浓度为2500mg/L时最高,分别为54130.67mg/kg(地上部分为16774.00mg/kg,地下部分为37356.67mg/kg)和25423.34mg/kg(地上部分为4506.67mg/kg,地下部分为20916.67mg/kg)。这3种植物都可以作为利用植物修复重金属污染水体的遴选物种。其中,菖蒲对Zn2+的吸收能力明显高于水葱和芦苇。