最新刊期
      2020 年 第 24 卷 7 期

        综述

      • 岩腊,龙笛,白亮亮,张才金,韩忠颖,李兴东,王文,申邵洪,冶运涛
        2020, 24(7): 787-803. DOI: 10.11834/jrs.202020123
        基于多源信息的水资源立体监测研究综述
        摘要：水资源监测是水资源管理的基础和支撑。随着中国最严格水资源管理制度的实施，从水量、水质、用水效率3方面的水资源管理开始向精细化和动态化管理转变。水资源要素具有时空变异大、通量变化快等特点，单独依靠地面监测手段难以开展大范围动态高效监测。目前中国水资源监测体系的建设，总体上以地面监测为主，还不具备水资源精细化和动态化管理需求的监测能力。随着卫星遥感等数据资源的不断丰富和陆面同化系统的不断发展，建立地面观测、卫星遥感和陆面同化系统三位一体的立体监测体系，探讨不同监测方式、多要素的协同监测机理、水资源监测要素的组织机制，对提升中国水资源监控能力具有参考价值。  
        关键词：遥感;多源信息;立体监测;协同机理;水资源管理   
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        发布时间：2021-10-11
      • 戴激光,王杨,杜阳,朱婷婷,谢诗哲,李程程,方鑫鑫
        2020, 24(7): 804-823. DOI: 10.11834/jrs.20208360
        光学遥感影像道路提取的方法综述
        摘要：道路信息在多个应用领域中发挥着基础性的作用。光学遥感影像能够以较高的空间分辨率对目标地物进行精细化解译，可大幅增强地物目标的提取能力。充分利用光学遥感影像丰富的几何纹理信息，进行道路的精确提取，已成为当前遥感学界研究的热点与前沿问题。鉴于此，本文依据近年来大量相关文献，对现有的理论与方法进行了归类与总结，通过分析不同方法采用的道路特征组合，将道路提取方法划分为模板匹配、知识驱动、面向对象和深度学习4类方法，简要介绍了道路提取普适性的评价指标并对部分方法进行了分析与评价；最后对现有光学遥感影像道路提取的发展提出了建议和展望。  
        关键词：光学;遥感影像;道路提取;模板匹配;知识驱动;面向对象;深度学习   
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        发布时间：2021-10-11

        研究进展

      • 陶金花,范萌,顾坚斌,陈良富
        2020, 24(7): 824-836. DOI: 10.11834/jrs.20200098
        新冠病毒疫情期间复工复产卫星遥感监测
        摘要：本文利用美国新一代极轨卫星NPP搭载的VIIRS载荷数据反演获得的热点数据，以及美国NASA的Aura卫星搭载的OMI载荷的二氧化氮对流层柱浓度资料，对中国地区2020-01—02及2019年同期，以及抗击疫情期间和后期复工复产的情况进行监测。监测结果表明：（1）2020-02较1月份及2019年同期相比，工业企业的耗能水平却出现显著降低，NO2浓度呈现显著下降趋势。（2）全国工业热源点数和分布范围及密度自2020-02-03正式复工后稳步提升。湖北省除武汉、黄石和鄂州地区仍可监测到少数热点外，其他地区2月份均未再监测到任何热点，也证明了湖北基本没有复工迹象。（3）疫情得到基本控制之后，京津冀地区工业热源点有显著增加，但新增区域一般仍处于低能耗水平。从全国大气NO2柱浓度监测来看，复工开始前后与2019年同期相比，污染物浓度均呈现明显下降趋势，说明复工强度有限。（4）到3月初工业热源点及其能耗水平出现显著升高，中国大部分地区的热源企业虽已逐步复工生产，说明工业产能较2月有显著提升，但生产规模或产能并未完全恢复。  
        关键词：遥感;工业热源;能耗水平;二氧化氮;复工复产;疫情期间;OMI;VIIRS   
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      • 王心源,骆磊
        2020, 24(7): 837-841. DOI: 10.11834/jrs.20200016
        从遥感考古走向空间考古——文化遗产保护时代的新任务
        摘要：基于遥感考古发展历程与主要进展分析，提出从遥感考古走向空间考古的认识，构划空间考古内涵、主要研究内容与实验区选择。空间考古既是适应文化遗产保护需求的新任务、新发展与新使命，也是文化、科学与技术融合发展的一支新学科，将促进“一带一路”的建设，并为提升中国参与全球治理软实力贡献力量。  
        关键词：遥感考古;空间考古;文化遗产;一带一路;空间信息;考古大数据   
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        发布时间：2021-10-11

        中国遥感卫星

      • 崔林丽,陈昭,于兴兴,陈光琛,王晓峰,陆一闻,郭巍
        2020, 24(7): 842-851. DOI: 10.11834/jrs.20209124
        风云四号卫星东南沿海热带气旋强度深度学习估算
        摘要：热带气旋TC（Tropical Cyclone）是影响中国的一个重要天气系统。TC强度准确估测对台风灾害防御具有至关重要的意义。本文基于第二代静止气象卫星风云四号（FY-4A）多通道扫描成像辐射计AGRI（Advanced Geosynchronous Radiation Imager）资料，建立了台风强度识别的深度卷积神经网络模型CNN（Convolutional Neural Network），对台风强度不同等级和台风中心最大风速进行了试验。结果表明，CNN模型具有良好的高维非线性处理能力和算法稳定性，能对TC强度进行有效估计，不同TC强度等级识别精度均在97%以上，近中心最大风速平均绝对误差MAE（Mean Absolute Error）为1.75 m/s，均方根误差RMSE（Root Mean Square Error）为2.04 m/s。CNN可有效挖掘卫星TC形态的深层信息，对台风强度的定量化估测具有较高的应用前景。  
        关键词：遥感;热带气旋;FY-4A/AGRI卫星云图;深度卷积神经网络;强度估测   
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        发布时间：2021-10-11
      • 崔文杰,李家国,李忠,朱利,王殿忠,张宁
        2020, 24(7): 852-866. DOI: 10.11834/jrs.20209062
        高分五号热红外传感器多通道SST反演
        摘要：2018-05高分五号（GF-5）卫星发射升空，其上搭载的全谱段成像仪在热红外8—13 µm谱段范围内具有4个温度反演通道（B09,B10,B11,B12），空间分辨率设计优于40 m，在国内民用传感器领域实现了由单通道向多通道、中空间分辨率向高空间分辨率的跨越式突破，使得GF-5卫星热红外数据在地表热环境遥感领域具有极其重要应用价值。本研究基于GF-5的4个热红外通道的通道响应函数，利用全球742条TIGR（Thermodynamic Initial Guess Retrieval）探空廓线数据，进行不同观测角度、水汽含量和海表发射率条件下的MODTRAN4.0（Moderate resolution atmospheric Transmittance and Radiance code4.0)辐射传输过程模拟，基于模拟结果分别对两通道、三通道和四通道劈窗算法海表温度SST（ Sea Surface Temperature）反演系数进行修订，并分析观测角度、水汽含量和海表发射率对不同通道组合的精度影响，并通过GF-5卫星实际反演的SST结果进行验证。GF-5全谱段成像仪SST反演两通道劈窗算法组合共有6种，即B09-B10、B09-B11、B09-B12、B10-B11、B10-B12、B11-B12；三通道劈窗算法组合共有4种，即B09-B10-B11、B09-B10-B12、B09-B11-B12、B10-B11-B12；四通道劈窗算法组合1种，即B09-B10-B11-B12。通过对不同通道组合形式研究发现，水汽含量对SST反演精度有较大的影响，且温度反演的精度随着水汽含量的增加而降低；其次是观测角度，SST反演精度随着观测天顶角的增大而降低；最后是发射率的影响，两通道、三通道和四通道劈窗算法SST反演精度随着发射率的变化总体在0.1 K以内变化。最后以大亚湾核电站周围海域为验证区，用GF-5热红外遥感影像进行SST的反演并做误差分析，结果表明B09-B10通道SST反演实际误差为0.57 K，反演精度较高，实际误差与理论模拟误差相差0.24 K，差异的来源主要包括辐射定标和传感器噪声等要素影响，其他通道形式反演精度有待于传感器响应稳定后进一步验证。  
        关键词：遥感;SST反演;GF-5;热红外遥感;两通道劈窗算法;三通道劈窗算法;四通道劈窗算法   
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        发布时间：2021-10-11

        博士论坛

      • 施骞,苏洁
        2020, 24(7): 867-882. DOI: 10.11834/jrs.20209038
        三种国际主流的北极卫星遥感冰速产品评估和分析
        摘要：冰速是海冰的重要参数，但是受资料长度限制，对卫星遥感冰速产品进行系统比较和评估的研究还较少。利用2009年—2017年国际北极浮标计划（IABP）浮标冰速数据，较系统地评估了不同时间间隔的遥感反演冰速产品在北冰洋内区和弗拉姆海峡附近海区的表现。结果显示，对北冰洋内区而言，1 d间隔的美国国家雪冰数据中心（NSIDC）遥感冰速冬季误差整体大于夏季，冬季高估了波弗特海南部海冰向西的运动，低估了从喀拉海流向格陵兰岛北部的穿极流。对于5种2 d间隔冰速产品而言，产品精度不完全取决于源数据空间分辨率的高低，反演算法的改进和数据融合均能提高冰速的精度，均方根误差大小的顺序是OSISAF-Merged <OSISAF-AMSR <Ifremer-AMSR <OSISAF-SSM < OSISAF-ASCAT。对于4种使用相同反演算法的3 d间隔的冰速产品，产品的均方根误差取决于源数据分辨率，空间分辨率最高的Ifremer-AMSR冰速均方根误差最小。比较不同种类、不同时间间隔冰速的月平均均方根误差后可知，采用3 d间隔反演的冰速由于能够忽略更多短时间尺度海冰运动，其冰速均方根误差低于2 d间隔的冰速。在弗拉姆海峡，除Ifremer-AMSR外，其余冰速产品均具有较大的经向偏差和均方根误差。在冰速较快弗拉姆海峡，冰速产品均方根误差取决于源数据的分辨率。  
        关键词：北极;冰漂流浮标;冰速;遥感产品评估;弗拉姆海峡   
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        发布时间：2021-10-11
      • 朱茂,沈体雁,吕凤华,葛春青,白书建,贾智慧,王大伟
        2020, 24(7): 883-893. DOI: 10.11834/jrs.20208085
        青岛胶州湾跨海大桥InSAR形变数据分解和信息提取
        摘要：本文以青岛市胶州湾跨海大桥为研究对象,针对2014-01—2016-03 PS-InSAR技术测得的形变数据进行信息深度挖掘。在数据处理过程中，首先引入形变随季节变化及形变随温度变化的两种新模型，然后分别采用传统线性模型和这两种模型对PS点形变数据进行了分解，通过对比3种模型与实测形变数据的匹配程度，评估不同模型在桥梁分析过程中的性能。数据分析结果证实，随季节变化的周期型形变是桥梁主要形变，进而线性—周期模型的分析效果最好。同时，基于桥梁某区间的数据，重点分析了该区间内形变信息沿桥梁纵向的剖面图，并结合桥梁结构信息，对伸缩缝两侧PS点的形变特征及成因进行重点讨论。实测数据分析证实了InSAR技术具备监测桥梁微小形变信息的能力。在未来应用过程中，它能对桥梁形变风险进行早期识别，提前对风险桥梁及其风险区域进行预报，并为风险成因分析提供测量数据，最终为城市桥梁风险管理提供技术支持。  
        关键词：形变监测;InSAR技术;桥梁形变分析;胶州湾跨海大桥;形变数据分解;信息分析   
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        发布时间：2021-10-11

        遥感应用

      • 刘晓亮,隋立春,白永飞,赵旦,赵玉金,刘艳书,翟秋萍
        2020, 24(7): 894-903. DOI: 10.11834/jrs.20209185
        地基激光雷达灌丛化草原小叶锦鸡儿生物量估算
        摘要：小叶锦鸡儿是内蒙古灌丛化草原中最具代表性的景观植物，准确估算小叶锦鸡儿灌丛的地上生物量对研究灌丛化草原生态系统、监测草原灌丛化程度具有重要意义。地基激光雷达TLS(Terrestrial Laser Scanning)可通过获取高密度点云数据准确估算灌木体积，被广泛应用于反演灌木生物量，但在灌丛化草原中尚未得到有效应用。本研究首先在中国科学院灌丛化草地植被恢复试验区获取了5个样方(10 m×10 m)共42株灌丛的TLS点云数据及实测生物量信息；然后分别使用整体凸包法、切片凸包法、切片分割法、体积表面差分法、体素法5种方法计算灌丛体积并与实测生物量进行回归分析；最后，通过留一交叉验证对5种方法建立的生物量估算模型精度进行对比分析。结果表明：TLS可在不破坏植被的情况下实现快速、准确地小叶锦鸡儿灌丛生物量反演，是传统野外调查方法的可靠替代技术。研究中采用的5种方法均能较好地估算灌丛生物量，其中：（1）相比于整体凸包法（R2=0.87, p<0.001, RMSE=30.50 g），切片凸包法（R2=0.89, p<0.001, RMSE=28.01 g）与切片分割法（R2=0.88, p<0.001, RMSE=29.03 g）可有效减弱离群点造成的体积高估，生物量估算精度有所提升；（2）格网大小为3 cm、高度统计变量选取标准差时，体积表面差分法计算的体积与实测生物量拟合度最好(R2=0.89, p<0.001, RMSE=28.89 g)，表明高度标准差是估算小叶锦鸡儿灌丛生物量的强预测因子；（3）体素法解释了生物量估计值90%的变化(R2=0.90, p<0.001, RMSE=26.28 g)，是适合小叶锦鸡儿灌丛生物量反演的最优模型。  
        关键词：遥感;地基激光雷达;灌丛化;小叶锦鸡儿;生物量;体积   
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        发布时间：2021-10-11
      • 张子谦,赵天杰,施建成,李玉霖,冉有华,陈莹莹,赵少杰,王健,宁志英,杨红玲,韩丹
        2020, 24(7): 904-916. DOI: 10.11834/jrs.20209293
        青藏高原地区近地表冻融状态判别算法研究
        摘要：青藏高原地区以其独特的气候水文特征被称为“亚洲水塔”, 这一地区广泛分布的冻土及其冻融过程对地表非绝热加热与水文过程具有重要影响。然而, 恶劣和复杂的地理环境为这一区域的地表冻融过程本地观测和遥感监测均带来极大挑战。本文利用AMSR-2传感器遥感数据开展青藏高原地区的近地表冻融判别算法研究, 包括判别式算法和季节性阈值算法, 并使用4个青藏高原典型地区的土壤温湿度密集观测网数据对算法进行区域适应性优化。研究特别针对季节性阈值算法进行了两点改进: 首先考虑到地表发射率的变化对于冻融相态的转变指示更为直接，故采用6.9 GHz水平(H)极化的准发射率替换季节性阈值算法中的原有冻结因子; 其次使用一种新的数据归一化方法：标准差归一化方法, 用以替代原有的离差归一化方法, 并通过阈值设定对判别精度的影响分析改进后的优势。结果证明, 冻融判别式算法在升轨时期的整体精度最具优势, 其优势在于能够减少夏季地表发射率复杂变化导致的误判, 基于标准差归一化方法的季节性阈值算法在降轨时期的整体精度具有优势。通过对不同典型区域的冻融土辐射特征和判别精度的分析, 发现地表发射率的变幅(初始液态含水量)大小是影响所有冻融判别算法精度的最关键因素。  
        关键词：遥感;青藏高原;土壤冻融;微波遥感;AMSR-2;判别式算法;季节性阈值算法   
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      • 郑瑜晗,黄麟,翟俊
        2020, 24(7): 917-932. DOI: 10.11834/jrs.20208406
        陆地表层覆盖变化对地表反照率影响的四国对比
        摘要：陆表覆盖变化影响地表特征从而改变地表能量平衡是理解人类活动对全球气候变化影响的关键环节。选择国际气候谈判主要国家的美国、印度和巴西作为中国的对比国，对比分析不同国别、不同气候带典型陆表覆盖类型的地表反照率时空差异，进而模拟开垦和城市化等陆表覆盖变化对反照率的影响差异。结果表明：(1) 2000年—2015年，中国、美国的地表反照率年际变化存在明显的气候带空间分异特征，中国干旱半干旱区和美国中低纬湿润区表现出降低趋势，而中国亚热带湿润和美国高纬与中部干旱区则表现出明显的升高趋势，印度的地表反照率年际变化呈微弱下降趋势，而巴西为微弱上升趋势。(2)无雪覆盖时，耕地、林地、草地和人造地表反照率具有夏高、冬低的时间变化特征，干旱半干旱区反照率明显高于湿润区。4种类型的国别差异体现在，中国亚热带湿润区地表反照率均以上升为主，干旱半干旱区则相反；美国除耕地在干旱区呈较强的升高趋势外，其余类型基本为降低趋势；印度均表现为降低趋势；巴西则表现为略微升高趋势。(3)与无雪覆盖相比，有雪覆盖时不同陆表覆盖类型地表反照率均有所提高，林地提高幅度最小，约0.06—0.26，耕地提高最大，约为0.17—0.38，且中国林地反照率提高幅度略高于美国。(4)原陆表覆盖为林地时，开垦和城镇化均导致地表反照率升高，且干旱区升高幅度高于湿润区，湿润区的升高幅度随纬度降低而减弱；为草地时，开垦主要在巴西、印度和中、美亚热带湿润区引起地表反照率升高。而城镇化引起的反照率变化则受到原有地表覆盖、季节和气候背景影响存在较复杂的国别和气候带差异。  
        关键词：遥感;陆表覆盖变化;地表反照率;国别对比;气候带差异;空间分异   
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        发布时间：2021-10-11
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