最新刊期
2023 年 第 27 卷 2 期
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摘要：无人机可以灵活、高效地获取地表要素信息，近年来轻小型民用无人机广泛普及，无人机遥感与行业应用的结合不断深入。随着科技的进步，无人机载荷、通信、数据处理等技术取得了快速发展，同时，由于续航时间和覆盖范围有限，无人机在自然资源、生态环境、社会治理中的应用也面临着困难和挑战。本文针对低空无人机组网观测的关键问题，提出了智能无人机、无人机基站和运营系统组成的空地协同低空无人机遥感网系统，通过无人机智能基站实现无人机高频次观测，通过运营系统实现多无人机自主协同作业，通过智能无人机实现智能化监测。研究成果在佛山市丹灶镇开展示范应用，构建了由8台无人机智能基站组成的低空无人机遥感网，通过5G网联无人机组网，打破传统无人机作业在巡查频率、覆盖范围、响应时间的限制，为当地水务、环保、公安、应急、城管、国土等部门提供高频次、全天时、快速响应的无人机智能巡查服务。本文提出了一种空地协同的低空无人机遥感网系统，并成功应用于国土、交通、生态环境等领域，打造了无人机遥感网驱动的智慧城镇模式，未来将与地理空间智能、物联网等技术深度融合，构建立体化无人机遥感网和智能运营平台，并在全国开展低空无人机遥感网的示范应用。关键词：无人机;无人机智能基站;无人机遥感网;空地协同- 2290
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：地球系统科学的基石之一是地球观测系统，许多观测试验甚至成为一个阶段地球系统科学认识和研究方法进步的里程碑。在这些观测试验中，遥感试验始终是核心组成部分。黑河遥感试验是以中国典型内陆河流域——黑河流域为研究区，以流域内山区冰冻圈、人工绿洲、天然绿洲的生态水文过程为研究对象，于2007年—2017年开展的大规模、多学科卫星—航空—地面综合遥感试验，历经“黑河综合遥感联合试验”和“黑河生态水文遥感试验”两个阶段，由52家单位，670余位科研人员参与，650多个试验数据集全部共享。黑河遥感试验以流域复杂异质性地表研究为特点，在多尺度观测方法创新、定量遥感发展、生态水文应用等方面取得了突破，实现了定量遥感和流域生态水文集成研究的深度结合。论文回顾了黑河遥感试验10年历程，凝练了尺度转换、异质性度量、不确定性定量的多尺度试验三原则，总结了星机地一体化、流域—子流域—足迹—单点多尺度嵌套、传感器网络、通量矩阵多尺度观测新方法，介绍了在多源遥感协同反演方法、异质性辐射传输模型、遥感产品真实性检验技术上的进步。在试验中也研发了降水、积雪、蒸散发、土壤水分、净初级生产力等10多种高分辨率流域尺度生态水文产品，并通过与流域生态水文模型的深度集成，算清了流域水账，揭示了绿洲—荒漠相互作用的完整图景，提出了涡动相关仪能量平衡不闭合的诊断方程。黑河遥感试验结束后，其观测系统转为黑河流域地表过程综合观测网继续运行，并持续孕育观测的新理论、新方法，更好地服务流域科学的探索和实践。关键词：黑河流域;遥感试验;流域观测系统;多尺度观测;航空遥感;定量遥感;尺度转换;遥感产品;真实性检验;流域科学;生态水文- 1612
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：相对于当前指数级增长的强大遥感数据获取能力，遥感大数据的智能处理和知识服务能力相对滞后，海量多源化遥感数据堆积与有限信息孤岛并存的矛盾日益突出，亟需有效的遥感领域知识建模技术来辅助挖掘遥感大数据的有用信息并形成知识服务能力。知识图谱技术以符号形式描述物理世界中的概念及其相互关系，具有强大的知识建模与推理应用能力，在搜索引擎、电子商务、社交网络分析等领域已经得到成功应用。在通用知识图谱技术启发下，本文首次提出建立遥感领域知识图谱研究构想，可以为遥感领域知识建模与知识服务提供支撑。本文首先回顾通用知识图谱的发展历程，然后探讨遥感知识图谱的构建技术、遥感知识图谱驱动的典型地学应用案例，最后对遥感知识图谱的应用现状与未来研究方向进行分析论述。总体来说，遥感知识图谱的研究有利于更好的归纳遥感领域学科概念化知识、管理遥感大数据所蕴含的新增信息与知识，可以向多领域众多用户提供灵活便捷的遥感知识查询与知识服务能力，有助于全面提升海量多源遥感观测成果的应用能力，在全球遥感地表覆盖分类、气候变化、国际人道主义援助等方面都将发挥重要作用。关键词：遥感知识图谱;典型场景应用;人工智能;知识服务;知识图谱表示学习;领域知识建模- 4418
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：遥感影像配准是指通过几何变换使两景或多景影像空间位置对齐的过程，是影像融合、变化检测、农业监测等应用的重要预处理步骤。近年来，深度学习引起了人们的广泛关注，并在遥感影像配准中成功应用。本文在简要介绍传统遥感影像配准方法的基础上，重点分析了深度学习在基于区域的配准方法、基于特征的配准方法两方面取得的重要进展，分享了用于遥感影像配准的公开数据集，并总结了深度学习在遥感影像配准中的机遇与挑战。关键词：深度学习;影像配准;基于区域;基于特征;配准数据集- 1832
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：体散射函数描述了光被水体散射后的角度分布特性，是海水固有光学特性之一，在水色遥感、生物光学特性及海气交互过程研究等光学海洋学研究及应用领域具有十分重要的意义。基于其强方向性、大动态范围、后向散射微弱等特点，体散射函数测量技术定标方法及应用研究至今仍在不断探索进步中。伴随体散射函数测量技术的发展，相继出现了基于散射体及散射通量的定标方法、基于漫射体与传感器响应权重函数的定标方法以及基于标准物质与传感器响应权重函数的定标方法等3大类体散射函数定标方法。相较于基于散射体及散射通量的定标方法，基于漫射体与传感器响应权重函数的定标方法可有效解决散射体估算难度大等问题，但更适用于宽视场角的后向散射仪；基于标准物质与传感器响应权重函数的定标方法极大简化了定标过程，且不受散射角度范围的限制。可以预见，上述3大类体散射函数定标方法的变通和组合方案是未来很长一段时间的主要定标方法，而基于标准物质与传感器响应权重函数的定标方法将是未来体散射函数最有优势的定标方法。本文以水体体散射函数定标方法为主线，归纳总结了国内外水体体散射函数定标、测量以及应用研究进展，并对未来体散射函数定标方法的发展趋势进行展望。关键词：体散射函数;定标方法;Mie散射;权重函数;固有光学特性;水色遥感- 853
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发布时间：2023-06-30
综述
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摘要：利用遥感影像对大尺度区域生态环境质量进行长期、定量、动态监测可为区域可持续发展提供有力的决策支撑。基于遥感生态指数（RSEI），针对干旱区生态环境的地域特点和应用需求，从耦合生态系统组成要素的角度出发提出一种改进型遥感生态指数（ERSEI），即在顾及绿度（NDVI）、湿度（Wet）、干度（NDBSI）、热度（LST）因子的同时，引入综合盐度指标（CSI）和水网密度遥感估算模型（EMW），将盐度和水网密度（WND）纳入生态环境质量评价。在Google Earth Engine（GEE）云计算平台上实现ERSEI并将其应用于地处西北干旱区的呼包鄂榆城市群，结果表明，ERSEI可充分体现干旱区地表细节特征，有力突显了水网对周边环境辐射影响的渐变信息。由呼包鄂榆城市群范围内2000年—2020年间ERSEI的空间测度和时序演变分析发现，生态环境质量较好的区域主要分布在河套平原、大青山一线以及靠近吕梁山的一侧，较差的区域主要集中分布在蒙古高原、库布齐沙漠附近以及毛乌素沙地部分地域，且生态环境质量呈现持续性下降，应作为生态风险预警区加强治理。ERSEI为干旱区生态环境质量常态化监测提供了一种快速有效的新方法。关键词：改进型遥感生态指数;生态环境质量评价;时序演变分析;Google Earth Engine;呼包鄂榆城市群;生态风险预警区- 2721
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：在全球变暖背景下，精细评估南极冰盖物质平衡可以深入探索南极冰盖变化对海平面上升的影响。基于最新的多源遥感冰盖产品，本文改进了通量法（IOM）在触地线处冰通量的评估方法，并逐年逐流域评估了2005年—2016年南极冰盖物质平衡及变化，探讨了其变化的动力学和气候学原因。本文实现了触地线处冰通量的精细评估，与国际同期结果比较此方法结果更合理；同时，对比结果显示细微的数据差异和方法差异会造成IOM法物质平衡估算结果的明显差异。2005年—2016年期间，南极年冰盖物质平衡基本处于物质流失状态，年均物质损耗量为109.1±34.9 Gt/a，年际间波动为±84.1 Gt/a。南极冰盖物质损耗由西南极主导，占总物质损耗量的65.1%；东南极整体处于正平衡状态，但威尔克斯地流域存在明显的物质损耗；南极半岛地区在零平衡状态下波动；岛屿冰通量首次被单独评估，处于负物质平衡状态。冰盖物质平衡变化从整体来看是由表面物质平衡主导的，受年际变化的气候学因素影响；从小尺度范围来看，冰架变薄、冰川崩解导致的触地线处冰通量的动力学变化影响了部分物质损耗严重区域的物质平衡变化，使其在崩解事件发生的年份流失的冰物质量增加。关键词：南极冰盖;物质平衡;通量法;表面物质平衡;冰通量- 2875
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：密云水库在防洪、灌溉、发电、养殖、旅游、供应城市用水等方面产生了巨大效益，准确地完成水库制图并分析其特征时空变化对密云水库生态环境监测及管理具有重要意义。本文以密云水库为研究区域，收集了1984年—2020年所有的Landsat 5和Landsat 8遥感影像，利用水体的光谱、地形、时空特征，研究并解决了水库水体动态制图中的云、阴影、冰雪干扰，同物异谱及混合像元等难点问题，提出了一套自动化且高精度的水库水体动态制图算法，在无云无冰雪的情况下的总体精度高达98.2%，并引入了景观分裂度指数分析密云水库形态变化。基于制图结果发现水库水面面积变化可划分为5个时期：“增长期”（1984年—1993年）、“巅峰期”（1994年—1999年）、“衰落期”（2000年—2003年）、“保护期”（2004年—2014年）、“恢复期”（2015年—2020年），期间水库东、西两区经历了“三分三合”的过程，水库面积最大达到151.6 km²（1995年），最小仅为57.3 km²（2004年）；每年的最大面积出现在8—9月份，最小面积出现在5月份。此外，还讨论了密云水库水面面积变化与城市建设、政策、降水等多种驱动力的联系，可为水库的监测和管理提供参考。关键词：光学遥感;动态水体制图;时间序列分析;密云水库;水面信息;景观指数;Landsat- 1748
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：土壤盐碱胁迫是植物生产力低下的关键因素，也是全球盐碱区可持续发展的瓶颈；如何较为高效可靠地获取区域土壤盐分信息是需要优先解决的问题。随着全球导航卫星系统反射测量GNSS-R（Global Navigation Satellite System Reflectometry）的迅速发展，运用星载GNSS-R测量区域范围的土壤盐分成为一种可能。全球飓风导航卫星系统CYGNSS（The Cyclone Global Navigation Satellite System）作为星载GNSS-R计划的重要组成部分之一，其卫星传感器使用的L波段能够敏感地获取土壤介电常数信息，为反演土壤盐分提供了理论基础。本文以CYGNSS作为主要数据源，选取土壤盐渍化十分严重且具有典型代表性的黄河三角洲区域作为研究区域，首次探讨CYGNSS反演土壤盐分的可行性，并建立了一套土壤盐分的反演方法。首先，利用基于相干信号的双基雷达方程对 CYGNSS 数据进行计算获取地表反射率，并校正地表反射率的地表粗糙度和植被衰减效应，计算得到土壤介电常数的幅值；然后，以改进的Dobson-S土壤介电常数模型为物理模型结合土壤水分主动—被动探测卫星SMAP（Soil Moisture Active Passive Mission）土壤水分产品数据为主要的辅助数据，构建一套土壤盐分反演方法，完成2020年5月份黄河三角洲高效经济生态区的土壤盐分反演；最后，利用实测电导率数值对反演结果进行真实性检验，决定系数（R2）为0.88、均方根误差（RMSE）为1.06 mS/cm，拟合精度较高。本研究成果表明运用CYGNSS反演土壤盐分具有一定的可行性，并为区域尺度上的土壤盐分提供一种新思路。关键词：遥感;土壤盐分;CYGNSS;双基雷达方程;介电常数;黄河三角洲- 1315
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：浮游植物种群结构对了解海洋碳循环，生物多样性等研究具有重要意义。针对某种浮游植物种群生物量的研究，可以掌握浮游植物种群结构变化特征。本研究基于航次实测色素数据，利用CHEMTAX方法获取近海水体硅藻浓度信息，分析实测硅藻浓度数据的空间分布状态。对高斯模型中心波长和半波宽参数进行优化，结合高斯模型分解获取的高斯峰值，分析其与硅藻浓度之间的相关关系，并遴选相关系数较高的高斯峰值。利用不同数学函数，开展高斯峰值与硅藻浓度之间的关系模型构建研究，并结合精度指标（决定系数R2，中值误差ME）判定各数学函数模型的硅藻浓度反演精度，以提出最优的反演模型。研究结果表明：（1）实测硅藻浓度整体上呈现出近岸高，离岸低的空间分布特征，高值区域主要分布在渤海湾及长江口附近；（2）硅藻浓度反演模型精度较高，通过留一交叉验证法对模型进行验证，决定系数为0.79，中值误差为49%，p值小于0.001，该模型为后续开展卫星遥感反演硅藻浓度的工作奠定了基础。关键词：遥感;硅藻浓度;高斯模型;CHEMTAX;中国近海- 860
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：植被物候是指植被长期适应生活环境的周期性变化，形成与此相适应的生产发育节律。研究植被物候有助于更好地理解气候变化。目前利用植被遥感指数进行物候监测依然存在许多问题，而日光诱导叶绿素荧光（SIF）与总初级生产力（GPP）具有强耦合关系，在植被物候研究中具有很大潜力。本文利用双逻辑斯蒂函数模型，基于3种SIF数据（GOME-2，GOSIF和CSIF）计算了北半球地区2007年—2018年的物候特征，并与两种GPP数据和5种植被指数（VIs）数据进行对比验证。接下来利用GOME-2 SIF数据分析了北半球地区的物候分布特征，并利用Sen斜率因子检测北半球地区的物候变化趋势，最后计算了3个主要的气候因子对植被物候变化的影响。结果表明：（1）基于SIF数据计算的SOS与EOS比基于VIs数据的计算结果要更加接近于基于GPP数据的计算结果。（2）基于GOME-2 SIF数据计算的北半球地区植被2007年—2018年平均生长季始期（SOS）主要（>90%）集中在100—170 d，平均生长季末期（EOS）则主要集中在220—270 d。高海拔地区和高纬度地区相对于其他地区，SOS较晚，而EOS则较早。（3）2007年—2018年间北半球地区的SOS主要呈显著提前趋势（平均Sen斜率因子为-0.173），而EOS则为非显著提前趋势（平均Sen斜率因子为-0.002）。（4）高纬度寒冷地区的物候主要受温度影响，而中低纬度干旱地区的物候主要受降水影响。总的来讲，相对于传统的VIs数据，SIF更加适合表达基于植被GPP的物候特征。相对于过去几十年，最近十年的物候变化速度减慢，尤其是EOS，保持在较为稳定的状态。关键词：遥感;日光诱导叶绿素荧光;植被物候特征;空间格局;变化趋势;气候因子- 1504
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发布时间：2023-06-30
生态与环境
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摘要：微波湿温探测仪（MWHTS）的通道响应函数（SRF）一般被认为近似于矩形函数，然而从实际SRF的测试数据来看，MWHTS各个频段不同通道的SRF存在一定的带内波动。本文利用大气辐射传输模拟器（ARTS）模拟了MWHTS中118 GHz各通道不同场景的亮温谱，并输入至前期建立的MWHTS系统仿真模型中，通过定标得到了仪器的输出亮温，进而评估实测SRF对亮温测量及其反演的大气温度廓线的影响，并利用卫星实测数据进行了对比验证。结果表明，亮温偏差与实际SRF的带内波动呈现线性正相关的关系，当带内波动大于3 dB时，亮温偏差可以达到0.2—0.5 K。SRF的带内波动会造成大气温度廓线反演误差，特别是在高度为1.8 km时，误差最大可以达到0.8—0.9 K，该仿真结果与卫星实测数据结果一致。因此在使用数据同化方法对数值天气预报（NWP）进行模拟时，需要特别注意具有较大SRF带内波动的通道所引起的亮温偏差，这对于未来卫星数据的应用具有重要的研究价值。关键词：遥感;风云三号气象卫星D星;微波湿温探测仪;通道响应函数;亮温偏差;温度廓线反演- 815
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：多角度大气校正MAIAC（Multiangle Implementation of Atmospheric Correction）是一种新的获取高分辨率气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）的通用算法，其空间分辨率高达1 km，在改善陆地暗表面和亮表面AOD反演方面具有很大潜力，但在资料稀缺的干旱区的适用性尚不可知。基于此，利用2000年—2019年AERONET气溶胶站点观测数据，对干旱背景下的MAIAC AOD开展适用性评价。结果表明：大量的MAIAC和AERONET AOD匹配显示了MAIAC AOD在不同时间尺度和下垫面类型都具有较好的信息表征能力。MAIAC AOD在月、季和年尺度上都具有良好的应用前景，总体效果呈现出较好的适用性（R2 = 0.821，RMSE = 0.117），但存在轻微的低估现象。MAIAC AOD在4种典型地表都具有良好的应用优势，其中草地有效匹配数据最多并呈现高估现象，建筑用地受气溶胶模型影响最大，农田受地表反射率干扰强烈且低估最明显（Below EE = 46.5%）。MAIAC AOD双星观测Terra和Aqua准确性较为一致，R2都达到了0.75以上，同时也都存在低估现象，其中Aqua的低估效果更明显。总体而言，MAIAC AOD在干旱背景下适用性良好，具有研究干旱区精细气溶胶特性的潜力，并可进一步促进干旱区大气污染研究。关键词：遥感;气溶胶;AOD;AERONET;MAIAC;干旱区- 889
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：地球的能量主要来源于太阳，太阳的辐射变化对地球大气边界层有着潜在的影响。日食过程中太阳被遮挡减少了到达地球的热辐射能量，大气热力状态被改变，为研究大气层热力状态的变化提供了一个好的机会。2020年6月21日，在中国境内出现了一次日环食，除日环食带以外中国其他地区都可见到日偏食。为了研究日食对边界层大气热力状态的影响，本文分析了西安、遵义、南宁和宜宾4个不同地区的微波辐射计实时连续观测的大气温湿度廓线数据，研究日食期间不同日面遮挡程度对不同边界层高度上大气热力状态的变化及其受天气条件的影响。这4个站点月球对太阳的遮挡比例都不相同，其中宜宾处在日环食带上遮挡最多。实验结果表明，日食期间大气边界层温湿度受到日食的影响较为明显。从日食开始到最大时刻由于到达地球的太阳辐射能减少，边界层大气温度也开始降低，在日食从最大时刻到结束期间，从太阳到达地球的辐射能量逐渐增大，边界层温度开始上升，日食过程中相对湿度变化与温度相反。4个站点温度变化最大约4℃，相对湿度变化超过10%，水汽密度没有明显变化，各个高度层温湿度变化明显滞后日食过程约15—20 min。日食过程中，月球对日面遮挡越多，日食对边界层大气温湿度廓线的影响也越明显。日食对边界层大气温湿度的影响随着高度的增加逐渐减弱，日面被遮挡的面积越少日食对边界层影响的最大高度也就越低。由于云和雨对太阳辐射的衰减，日食对边界层大气温湿廓线的影响将会减弱。关键词：遥感;日食;微波辐射计;边界层;温度廓线;湿度廓线- 716
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：针对PM2.5浓度预测中传统机器学习算法无法对数据内部隐藏特征进行深层次挖掘，而深度学习算法在数据较少情况下效果不佳的问题，综合考虑深度学习与随机森林的特点，提出一种基于深度学习与随机森林的PM2.5浓度预测组合模型。模型以气溶胶光学厚度（AOD）遥感数据、气象再分析数据和PM2.5地面观测数据构建训练数据集，通过深度学习方法对训练数据内部深层次隐含特征进行提取，将提取得到的隐含特征用于随机森林模型训练，并使用随机森林回归算法得到PM2.5浓度的预测值。为验证方法的有效性，以河南省区域2018年—2019年的PM2.5浓度估算为例，将原始特征与利用CNN、LSTM和CNN_LSTM所提取特征共同构建的新特征分别通过随机森林回归、支持向量回归以及K近邻回归等3种传统机器学习方法进行训练和预测。实验结果表明，在较少数据情况下PMCOM模型无论是在整体预测还是在分季节预测场景下均具有较好的预测精度，其中以LSTM为特征选择器，RF为回归器的组合模型是本实验的最优模型，在即使只有35%的数据作为训练样本时，整体预测实验中R2仍可达0.89，各季节预测实验中R2均在0.75以上。关键词：遥感;PM2.5;深度学习;随机森林;长短时神经网络;PM2.5组合模型- 3357
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发布时间：2023-06-30
大气与海洋
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摘要：叶面积指数LAI（Leaf Area Index）是表征植被冠层结构特征的一个重要参数，已经成为多个对地观测系统的陆表参数标准产品，也是定量遥感模型的重要输入参数。快速、准确地获取植被LAI对于开展遥感产品验证、促进遥感模型的发展具有极为重要的意义。随着传感器性能与应用软件功能扩展，智能手机已经成为植被LAI测量的新选择。然而，由于手机成像传感器窄视场角的限制，现有算法依赖于叶倾角分布函数为球型分布的假设，即G函数（单位叶面积在垂直于观测天顶角的平面上的投影）恒等于0.5。因而，传统算法无法解决植被叶倾角分布未知的情况。本文提出了一种基于形状匹配的G函数估算方法，基于有限长度方法和多幅影像间隙率，计算样方内的植被冠层聚集指数，利用泊松分布模型分别得到了植被冠层有效叶面积指数（LAIeff）和真实叶面积指数（LAItru），并用黑龙江海伦农场两种农作物类型（玉米和大豆）的破坏性测量得到的时间序列真实LAI数据（LAIdes）对算法进行了验证。结果表明，算法改进之前的均方根误差（RMSE）分别是0.84（垂直拍摄）和1.33（倾斜57°拍摄），改进后LAIeff（有效LAI）和LAItru（真实LAI）的RMSE为分别为0.58（垂直拍摄）和0.56（垂直拍摄）。新算法得到的LAI值在时间序列变化趋势上与实测值更为一致。本文算法扩展了农作物LAI测量方法，为从智能手机影像中快速、准确提取植被LAI提供了可能。后续研究将会从分析外部光照环境变化对测量结果的影响和增加不同植被类型的验证数据两个方向进一步开展工作。关键词：遥感;智能手机;叶面积指数;多角度间隙率;G函数;聚集指数;有效叶面积指数- 989
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：植被光谱变异性广泛存在于遥感图像当中，本文尝试通过PROSAIL辐射传输模型来描述植被端元变异性，并提出一种光谱解混方法，实现逐像元地估计植被变异性端元。具体地，面向植被—土壤背景两端元的场景，在非负矩阵分解框架下，利用PROSAIL辐射传输模型从机理上描述植被端元的变异性，并通过两组神经网络来分别实现辐射传输模型的反演与正算，从而更高效地拟合植被端元，最终得到一种能逐像元求解变异性植被端元的光谱解混算法。由于该方法求解了植被端元的空间变异光谱，因此，能够对植被参数遥感反演的尺度效应进行纠正。为此，本文进一步以LAI尺度效应为例，通过无人机图像实验来验证该方法的有效性。实验结果得出，经过光谱解混方法处理后，该方法能较准确地估计植被端元，并能使LAI尺度效应均方根误差RMSE能够从0.2151降低到0.0896，有望提升遥感植被信息提取的精度。关键词：遥感;光谱解混;端元变异性;Prosail模型;叶面积指数;神经网络;尺度效应- 965
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：高分辨率遥感影像中耕地特征复杂，人工目视解译和传统的遥感影像分类方法提取能力有限，无法实现大范围的自动化高精度耕地提取。深度学习技术因具有较强的地物表达能力，在遥感影像信息自动提取方面表现出了优越的性能，为大范围耕地的精细化自动提取提供了新的思路。探究不同典型网络模型在不同景观特征耕地提取上的适用情况对耕地提取质量和效率的提升具有重要意义。基于此，本研究以高分一号及高分二号融合的2 m分辨率数据为数据源，采用改进的金字塔场景解析网络MPSPNet（Modified Pyramid Scene Parsing Network）和UNet网络模型，应用于山东省的耕地精细自动化提取，并与传统面向对象的方法对比，探究两种深度卷积神经网络模型在大尺度耕地自动提取中的适用性。研究获得以下结论：（1）MPSPNet模型和UNet模型在区/县尺度的耕地提取上性能优于传统的面向对象的分类方法，在全省尺度的耕地提取上总体精度优于90%且无明显差异。（2）耕地景观特征是影响两模型耕地提取效果的重要因素，模型的选择对耕地提取效果无明显影响。在耕地景观指数较低的地块规则平整的区域，模型提取效果较好，在耕地景观指数较高的地块破碎丘陵区域以及与耕地特征相近的地块区域，模型提取效果较差，并且UNet模型在这些区域误分耕地的概率更大。（3）两模型在不同区域、不同时相的影像中能得到较好的耕地提取效果，具有较强的泛化能力和时空迁移能力。关键词：耕地;遥感;卷积神经网络;MPSPNet;UNet- 3106
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：遥感图像场景复杂、目标大小不一、分布不均衡等特点增加了目标检测的难度，而适于检测不同尺度目标的特征金字塔融合不同深度的特征图时，没有考虑特征图各自的重要性，没有强调目标区域的特征，为此本文提出基于特征注意力金字塔的遥感图像目标检测方法FAPNet（Feature Attention Pyramid Network）。首先，使用通道拼接方式融合不同深度的特征图，给用于检测的特征图提供不同大小感受野的特征，并基于通道注意力对融合的特征图在通道维度重标定，根据特征图所负责检测目标的尺度自适应地调整不同大小感受野特征的权重，强化感受野大小与待检测目标尺度匹配度较高的特征，弱化匹配度较低的特征。其次，使用叠加的扩张空间金字塔池化结构，结合弱监督分割网络建模位置注意力，强化目标区域特征，弱化背景区域特征，进一步提升目标检测方法的性能。实验结果表明，相较于RetinaNet，针对汽车目标，所提方法在UCAS-AOD数据集和RSOD数据集上检测精度AP分别提升了3.41%和2.26%，针对多类目标所提方法在各目标上取得了较优的AP结果，且mAP结果优于其他比较方法。关键词：遥感图像;目标检测;弱监督分割;注意力机制;特征金字塔- 1091
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：针对连续池化操作丢失低层语义信息而导致建筑物提取精度低的问题，尝试以UNet++网络为基础，通过将编码器的标准卷积及最大池化替换成深度可分离卷积，以及在编码器末端利用不同采样率的空洞卷积构建多尺度空洞空间金字塔池化结构ASPP（Atrous Spatial Pyramid Pooling）来提升网络性能，并将改进后的建筑物提取网络称为残差空洞空间金字塔网络（Res_ASPP_UNet++）。为验证Res_ASPP_UNet++网络结构的有效性和适用性，以经过数据增强预处理的WHU和Massachusetts数据集作为数据源，对Res_ASPP_UNet++网络与目前常用的语义分割网络进行了试验和精度评估，并将Res_ASPP_UNet++网络与文献中的研究成果进行了对比。结果表明Res_ASPP_UNet++在模型参数量与精度两个方面均表现出优势，能够在大幅压缩模型参数量的前提下，显著提升建筑物提取精度，提取建筑物的边界更加平滑和精确，对不同尺度的建筑物表现出较强的泛化能力。关键词：遥感影像;建筑物提取;UNet++;深度可分离卷积;深度残差结构;空洞空间金字塔池化- 2186
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：无人机载光子计数激光雷达测深系统具有高探测灵敏度、高密度、小光斑的特点，是海岛礁和浅海水深快速测量的重要技术手段。然而，高探测灵敏度也导致了获取的光子点云数据具有背景噪声大、信噪比与地物类型的相关性强以及光子的密度分布差异大，已有的去噪算法不能很好地适用。本文提出一种原始光子观测数据的去噪方法，首先基于直方图统计的方法计算原始光子观测数据的有效信号区间，其次利用网格统计法对区间内数据进行粗去噪，最后改进局部稀疏系数方法，采用水平椭圆搜索计算格网内每个光子数据的局部稀疏系数值，基于最大类间方差法确定噪声光子和信号光子的分隔阈值，实现原始光子观测数据的精去噪。本文选取了海南省的加井岛及临近的浅海地形为研究区，获取了无人机载光子计数激光雷达光子数据，验证本文提出的去噪算法。结果表明：该方法在高信噪比海岛植被覆盖区域和砂质潮间带区域的F1-Score均值达94.64%和98.96%，在低信噪比的近岸较浅和较深水体区域的F1-Score均值达93.04%和90.74%，总体F1-Score为94.34%，能有效剔除绝大部分噪声点，且对不同信噪比的海岛植被、沙地和不同深度的水下地形具有较强的适应能力。此外，本文还选取南海地区的珊瑚岛星载ICESat-2光子数据集，初步验证了本文所提出去噪算法在星载光子点云数据上的可用性。关键词：遥感;光子计数;无人机;激光雷达;局部稀疏系数;最大类间方差法;去噪- 732
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发布时间：2023-06-30 -
摘要：高质量监测点空间密度是时序InSAR开展形变监测的重要指标，依靠分布式散射体DS（Distributed Scatters）开展InSAR形变监测可有效解决传统时序InSAR监测点空间密度不够的缺陷，但分布式散射体干涉相位极易受到去相干影响，造成干涉相位失真，因此分布式散射体相位优化是DS-InSAR技术的关键，针对这一情况，本文提出一种新的基于奇异值分解的DS相位优化方法，该方法利用同质像元时序相位重构相位矩阵，对矩阵进行主成分分析得到优化相位。采用模拟数据和33景覆盖郑州东部白沙镇Sentinel-1A数据对提出方法的可靠性与有效性进行验证和分析。采用时序平均相位标准偏差、平均相位梯度、平均残差点数目作为干涉图优化效果评价指标，提出方法优化后干涉图相较于原始干涉图分别下降了15.61%、25.81%、44.84%，与对比DS相位优化方法相比，提出方法对干涉图DS相位优化效果更好，特别是在一些低相干区域仍然可获得较好DS相位优化结果；提出方法在降低DS相位噪声同时可较好地保持地物细节信息。此外，相较于常规PS（Permanent Scatters）技术形变监测结果，本文方法高质量监测点数量由121471个提升至644789个，提高了4.3倍，较对比方法高质量监测点密度提升更显著。模拟与真实数据结果证实了本文提出DS优化方法的有效性，该方法可用于基于DS-InSAR技术的地表形变监测。关键词：遥感;DS-InSAR;分布式散射体;相位优化;奇异值分解;形变监测- 1192
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发布时间：2023-06-30
模型与方法
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