最新刊期

  • 在农业资源调查领域,专家建立了多尺度时空全局注意力模型MSSTGAM,有效提高遥感影像时间序列农作物分类精度,为农业监管和规划提供解决方案。

    张伟雄,唐娉,孟瑜,赵理君,赵智韬,张正

    DOI:10.11834/jrs.20243557
    摘要:利用遥感影像时间序列进行自动化智能解译农作物精细类型在农业资源调查、监管和规划等领域有着重要的作用。目前已有的深度学习方法通过卷积或循环网络获取遥感时序中局部的时序、空间信息,缺乏对遥感影像时间序列中时空信息的充分利用,导致分类精度不高。自注意力机制是一种能够通过获取全局特征来充分挖掘数据信息的方法,本文提出了一种多尺度时空全局注意力模型MSSTGAM(Multi-Scale Spatial-Temporal Global-Attention Model),采用空间自注意力机制和时序自注意力机制相结合以构建多尺度的时空全局注意力充分挖掘遥感影像时间序列中的信息用于农作物精细分类。在公开数据集PASTIS和自制Mississippi数据集上进行了检验和评估,实验结果表明本文提出的MSSTGAM能够有效地进行遥感影像时间序列的农作物分类,与其他方法相比定量分类精度最优,分别取得83.4%和86.7%的总体分类精度,地块内的可视化结果在空间一致性上更好。本文的研究表明多尺度时空全局注意力对遥感影像时间序列的农作物精细分类更有效,具有重要的理论和应用价值。  
    关键词:遥感影像时间序列;农作物分类;自注意力机制;全局注意力;时空多尺度   
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    更新时间:2024-06-26
  • 最新研究揭示了华北平原近二十年地下水储量变化的时空特征,分析了降水、农业用水和居民用水对地下水储量的影响,为水资源管理提供了重要参考。

    彭晓枫,房世波,韩佳昊,于艳茹,吴东

    DOI:10.11834/jrs.20243397
    摘要:地下水作为华北平原农业、居民用水的主要供水源之一,探究华北平原近二十年来的水资源变化情况,对于华北平原水资源管理提供了有力的参考价值。利用GRACE CSR Mascon RL06重力卫星数据、GLDAS模型数据以及农田灌溉用水量数据研究了华北平原2002-2022年水储量变化的时空特征变化,并采取了奇异谱分析法(Singular Spectrum Analysis,SSA)对GRACE Mascon重力卫星数据进行插值填补,结合降水站点数据、小麦分布数据以及夜光辐射强度分布数据分析了降水量、农业用水以及居民用水对该区域的水储量变化的影响。研究表明:(1)华北平原地下水储量变化在2002-2011年与2012-2019年分别以速率为-0.19 cm/a、-1.69 cm/a下降,后以4.78 cm/a的速率在2020-2022年期间上升;(2)空间分布上,华北平原地下水储量变化在2002-2022年间东北部呈上升趋势,西南部呈下降趋势,北部较南部降幅更为显著;(3)农田灌溉用水量春夏平均值为2.42 cm/month,最大值为5.00 cm/month;(4)2002至2022年的年降水量空间分布不均导致华北平原北部的地下水储量变化的下降幅度更为显著;农业用水与居民用水的增多加剧了华北平原北部的地下水储量变化的下降趋势;(5)月降水量的增加对地下水产生正向的影响,与地下水储量变化差值为同向变化关系。本文阐释了华北平原的近年来地下水储量变化的时空趋势变化,并揭示了多源影响因素(降水、农业用水和居民用水)对华北平原地下水储量变化的影响。  
    关键词:华北平原;GRACE Mascon;SSA;地下水储量变化;农田灌溉用水量;降水;农业用水;居民用水;影响分析   
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    更新时间:2024-06-18
  • 最新研究揭示了格陵兰北部冰前河网的空间分布与形态特征,为理解冰盖融水汇流过程提供了重要数据支撑。

    刘金昱,陈定华,王裕涵,易晓东,朱雨欣,杨康

    DOI:10.11834/jrs.20243398
    摘要:每年消融期,冰前河网在格陵兰北部发育并汇流大量冰面融水进入海洋,是连接冰盖与海洋的重要通道。然而,目前格陵兰北部冰前河网的空间分布与形态特征尚不明晰。研究综合10 m空间分辨率Sentinel-2卫星遥感影像和Copernicus DEM等数据,采用汇流过程约束的水体遥感信息提取方法,精细化提取了2020年消融期格陵兰北部(~100,132 km²)冰前水体遥感信息,进一步顾及水体形态特征区分了冰前河网与孤立湖泊,再利用DEM排水网络连通冰前河网,生成了一套10 m空间分辨率的连通冰前河网与孤立湖泊(Continuous Proglacial River Networks and Isolated Lakes,CPRNs&ILs)遥感数据集。随后,选择5个验证区对比分析了CPRNs&ILs与4种水体遥感数据集(Dynamic World V1,CALC-2020,Esri Land Cover和ESA WorldCover)的河网提取精度,最后量化分析了冰前河网的空间分布与形态特征。结果表明:(1)顾及水体形态特征的划分方法准确提取并划分了冰前河网与孤立湖泊遥感信息,河网遥感信息提取的总体精度为93%±2%,优于上述4种对比数据集(总体精度为83%-89%),能够更为准确地反映研究区冰前河网,尤其是细小河流在消融期的空间分布;(2)格陵兰北部2020年消融期共发育995个冰前河网,总河长为26,605.6 km,水体总面积为1,832.6 km²,能够汇流90.5%的冰面融水进入海洋,剩余仅有9.5%的冰面融水通过入海冰川进入海洋,冰前河网主导着格陵兰北部冰面融水的汇流;(3)冰前河网等级差异明显,最高等级为5级,1-2级河网数量占比超84%,数量有限的40个(4.0%)4-5级高等级河网主导着河网长度(占比52.9%)、水体面积(63.9%)、汇水面积(54.1%)与汇流冰面融水径流量(69.3%)。总体来看,研究生产了一套10 m分辨率的格陵兰北部连通冰前河网与孤立湖泊遥感数据集,揭示了格陵兰北部冰前河网空间分布广泛、高等级河网呈主导作用、冰面融水汇流能力强等特征。研究综合遥感影像与DEM,提取并分析了整个格陵兰北部的连通冰前河网遥感信息,提升了对格陵兰融水从冰面到冰前汇流过程的理解,为分析入海融水对冰盖物质平衡和北极海洋环境的影响提供了数据支撑。  
    关键词:冰前河;冰前湖;河流网络;河网等级;格陵兰冰盖;遥感数据集;DEM排水网络;河湖划分;精度验证   
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    更新时间:2024-06-18
  • 最新研究进展显示,遥感技术已成为监测河流水文情势的重要手段,尤其在青藏高原等水文监测资料缺乏区域。本文综述了基于光学影像、雷达影像、卫星测高等数据的河流水文要素遥感监测技术,为理解河流水文变化过程提供了新视角。

    刘沭岍,刘凯,曾繁轩,宋春桥

    DOI:10.11834/jrs.20243464
    摘要:河流作为水循环系统的关键组成部分,对人类社会经济发展、流域的生态环境可持续性及区域气候的稳定都有着重要意义。因全球变暖、冰川冻土融化、洪旱灾害等对水文系统造成的干扰增强,河流的水文情势发生了深刻改变。随着传感器技术发展和卫星观测平台增加,(卫星)遥感技术手段逐渐成为当今监测河流水文的主流方法之一。各类遥感监测方式已广泛运用在河流面积/宽度提取和水位变化监测、径流量估算等方面研究,形成了全球或区域尺度的水文要素遥感产品。本文综述了基于光学影像、雷达影像、卫星测高等数据的河流水文要素遥感监测技术,分析和总结了利用遥感手段监测河流宽度与水域面积、水位、径流量等诸多要素及其变化的最新研究进展,并探讨前人研究的空间范围尺度和推广可行性。此外,青藏高原作为亚洲主要大江大河的发源地,同时也是水文站点监测资料极其缺乏的区域之一。利用遥感技术开展青藏高原河流水文监测的研究面临实测数据共享难、水文变化过程时空异质性极强、对暖湿化气候的响应特征复杂多变等难题。本文对各类水文遥感技术在青藏高原河流监测应用研究所取得的进展与存在的问题进行了回顾和展望,以期加深对该地区河流水文变化过程的理解。  
    关键词:河流;水文;遥感;青藏高原;水域面积;水位;径流量   
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    更新时间:2024-06-18
  • 在森林生物量估算领域,本研究利用激光雷达生物量指数(LiDAR Biomass Index,LBI)计算了落叶松单木生物量并验证了其精度,为大范围森林生物量估算提供了新方法。

    杜黎明,庞勇

    DOI:10.11834/jrs.20243386
    摘要:激光雷达生物量指数(LiDAR Biomass Index,LBI)能够基于机载激光雷达数据计算单株树木的地上生物量,并被证明在单木及样地尺度上具有较高的生物量计算精度,但其大范围生物量制图的能力尚未被充分应用。本文以我国北方广泛种植的落叶松树种为例,利用LBI计算了森林小班内每株单木的生物量并累加得到了对应小班的生物量,结合作业设计调查数据验证了计算精度。同时,结合其他林场现有的落叶松生物量AGB_LBI模型评估了不同区域相同树种模型的通用性,并与常用的变量回归法 (LiDAR metrics-based regression, LMR) 进行了对比。结果表明,LBI能够以较高精度实现小班尺度的森林生物量计算,采用选自不同区域的样本单木对AGB_LBI模型进行校准,计算的生物量与实测数据进行对比,R2在0.86到0.88之间,相对均方根偏差(relative Root Mean Square Difference,rRMSD)在33.51%到40.23%之间;LBI方法采用35株单木建模计算的生物量与LMR方法采用30+的样地(包含大于3000株单木)建模计算的生物量整体精度相当,且LBI在不同林场的相同树种之间的通用性更强。最终,本文利用AGB_LBI模型进行孟家岗林场西部区域每个小班内单木生物量的计算并实现了落叶松生物量制图,激光雷达计算的生物量分布与地面调查的生物量图具有相似的趋势,二者在20m×20m的尺度上获取了较高的一致性(R2=0.75, RMSD=1.55 t)。本研究在区域范围内验证了LBI方法估算小班尺度森林地上生物量的能力,表明其具有在大范围开展森林地上生物量估算的潜力。  
    关键词:LBI;机载激光雷达;单木;小班尺度;生物量   
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    更新时间:2024-06-18
  • 长江中游区域水文干旱监测取得新进展,基于卫星遥感技术构建的动态水体指数DWI与标准化降水指数SPI显著正相关,为区域水文干旱监测与评估提供重要参考。

    熊旭倩,周杰,郭栋梁,谭文霞,崔祎霖,卢静,贾立

    DOI:10.11834/jrs.20244044
    摘要:卫星遥感技术对地表水的快速获取和高精度监测是理解水文干旱发生机理和演变规律的重要途径,不断增多的全球动态地表水体覆盖产品为研究地表水体动态变化与干旱的响应关系提供了宝贵的契机。本研究以长江中游区域及其4683个流域单元作为研究对象,基于全球动态地表水体产品数据集GLAD-GSWD,采用动态水体指数DWI(Dynamic Surface Water Index)量化流域1999-2020年水体面积的季节性异常变动信号,探讨了基于卫星观测的动态水体面积表征的水文干旱与气象干旱的响应关系,并对其进行了不确定性分析。结果表明:(1)DWI能够有效刻画出长江中游区域及其流域单元的干湿状态变化。在长江中游区域,DWI时间序列与四个时间尺度(1,3,6和12个月)的标准化降水指数SPI(Standardized Precipitation Index)时间序列波动基本一致,且均呈显著正相关关系,其中与SPI6的相关系数最高(r=0.484,p<0.01)。88.2%的子流域DWI与SPI呈显著正相关,响应时间以6至12个月为主;(2)DWI和SPI相关关系的不确定性主要来自两个方面。一是数据质量,包括流域单元内季节性水体面积过小和有效观测数据过少等;二是流域尺度,统计分析的流域尺度越大,流域水体受气象要素异动的影响越直接,相关关系越强。以子流域为监测对象,以动态水体为监测数据的水文干旱监测指标构建方法,能够实现在连续的空间上进行水文干旱监测,对遥感动态水体产品服务于区域乃至全球水文干旱监测与评估具有重要参考价值。  
    关键词:动态地表水体;水文干旱;遥感;干旱指数   
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    更新时间:2024-06-18
  • 最新研究揭示,中法海洋卫星CFOSAT搭载的海浪波谱仪SWIM在识别降雨事件时存在低估。通过改进MP算法,提高了降雨标识的准确度,为雷达观测结果的精度提升提供了有效解决方案。

    胡暐平,谢航,李秀仲,徐莹,何宜军

    DOI:10.11834/jrs.20243329
    摘要:Ku波段雷达探测波束在经过降雨区域时,由于雨滴对微波能量的吸收或散射,其回波信号会发生衰减,从而改变雷达的后向散射系数,最终使观测结果产生偏差,因此降雨识别对提高雷达观测结果的精度具有重要意义。根据本文研究,2018年发射的中法海洋卫星CFOSAT(China–France Oceanography Satellite)所搭载的海浪波谱仪SWIM(Surface Wave Investigation and Monitoring)对降雨事件的发生频率存在低估。本文对一种基于MP(Matching Pursuit)算法的降雨标识方法进行了改进,以高度计回波估计的误指向角和雷达后向散射系数的沿轨波形作为改进后算法的输入,并增加了滑动窗口对沿轨波形的处理。将改进后的降雨标识与相同时空范围内Jason-3的降雨识别结果以及GPM(Global Precipitation Measurement)的后处理高精度全球降水产品进行了对比,结果显示,相比SWIM 6.0.3版本的2级产品中的降雨标识,本文的降雨标识对降雨具有更高的准确度。  
    关键词:微波遥感;Ku波段高度计;中法海洋卫星;雷达回波;SWIM;MP算法;降雨识别;σ0-bloom   
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    更新时间:2024-06-18
  • 在森林辐射传输建模领域,专家基于随机辐射传输理论开发了三维解析模型ESRT,通过实测数据验证,为复杂森林场景监测提供理论基础。

    李骁尧,饶月明,张卓立,魏胜蓉,秦朋遥,谭炳香,符利勇

    DOI:10.11834/jrs.20243510
    摘要:森林场景中的复杂空间异质性会影响冠层反射特性,如何处理异质性问题是辐射传输建模领域的难点。为克服经典解析模型简化场景导致的精度受限问题以及计算机模拟模型在大场景模拟中的运行效率受限问题,我们基于随机辐射传输理论开发了三维解析辐射传输模型ESRT,然而ESRT模型在不同复杂森林场景的应用尚待挖掘,需要更多的野外实测数据进行模型验证与评估。本文介绍了ESRT模型的基本原理和输入输出参数,并基于21个混交林样地和50个虫害胁迫样地调查数据,探讨模型模拟不同类型异质森林冠层光谱的能力,并分析混交、虫害程度对森林冠层光谱的影响。结果表明,相比原版SRT模型,扩展的ESRT模型模拟混交林、虫害胁迫林分冠层光谱与样地实测光谱有更好的一致性,模拟精度更接近三维计算机模型;针阔混交比、受害叶片的垂直分布均会影响冠层光谱信号。ESRT模型提供了面向多种异质森林场景的辐射传输模拟框架,平衡了三维结构的模拟精度与经典解析模型的模拟效率,更适合大尺度的复杂林分模拟。研究可为ESRT模型的复杂森林场景监测应用提供一定的理论基础。  
    关键词:辐射传输;三维解析模型;异质森林冠层;混交林;森林病虫害   
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    更新时间:2024-06-18
  • 在三维点云数据处理领域,基于深度学习的点云刚性配准技术取得显著进展。本文系统综述了相关技术研究,为后续探索提供参考,为自动驾驶、机器人等领域的应用提供解决方案。

    周汝琴,王鹏,戴晨光,汪汉云,江万寿,张永生

    DOI:10.11834/jrs.20243396
    摘要:点云刚性配准作为三维点云数据处理的一项基础任务,在自动驾驶、机器人、测绘遥感、医疗、工业设计以及文物保护等方面具有广泛应用。基于深度学习的点云配准方法能够自动学习高判别力的点云特征,取得较高的配准精度。为了便于后续研究学者对点云配准进行更深入有效的探索,本文对基于深度学习的成对点云刚性配准相关技术研究进行了系统的综述与分析。首先,本文介绍了基于深度学习的局部特征提取方法,然后介绍对应关系解算、姿态回归和场景流估计等三类基于深度学习的配准方法相关研究进展。接着,本文对现有的可用于点云刚性配准的公开数据集进行了系统的总结与归纳。最后,本文对点云配准研究现状进行了总结,并对未来相关研究方向进行展望。  
    关键词:三维点云;刚性配准;深度学习;点云特征;对应关系解算;姿态回归;场景流估计;配准数据集   
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    更新时间:2024-06-18
  • 最新研究揭示了作物病害遥感监测的光谱响应机制及其特异性,为精准防控和粮食安全提供了重要依据。

    薛博文,孔媛媛,田龙,王雪,姚霞,朱艳,曹卫星,程涛

    DOI:10.11834/jrs.20243413
    摘要:作物病害遥感监测对精准防控和粮食安全至关重要。病害光谱响应规律及其生理依据是病害遥感监测的基础,而针对该基础性问题的深入研究仍较缺乏。本研究通过比较两类侵染特性相异的真菌病害及其光谱监测精度,旨在系统阐明病叶光谱响应机制及其特异性。研究选择活体营养型小麦白粉病(Wheat powdery mildew, WPM)和半活体营养型水稻叶瘟病(Rice leaf blast, RLB)作为实例。基于叶片反射光谱和辐射传输模型参数反演,本文对比了两类病害的光谱响应、生化参数与结构参数变化规律;并在病叶识别和病情严重度估算中比较病害光谱特征的精度差异及其特异性监测表现。结果表明,两类病害的光谱变异趋势整体相似但其光谱响应强度有显著差异,且两者在绿峰及近红外平台的光谱形状变化明显不同。此外,色素含量对两类病害响应趋势相似但强度不同,其中叶片含水量和结构参数仅对RLB响应显著。在病叶识别中,前人构建病害光谱特征均对目标病害监测表现出特异性优势。其中,小波特征WF3,820和WF5,866分别对WPM和RLB的识别精度最高且特异性最强。在病情估算中,光谱指数RIBIred和PRI分别对WPM和RLB病情严重度敏感性最高且特异性显著。其中,RIBIred在病叶识别和病情估算中的综合表现和特异性最优(Overall accuracy = 0.74,R2 = 0.58)。本文将两类病害光谱响应与病理成因关联分析,为病害特异性光谱监测提供了有力证据和新的认识,对病害光谱监测机理解析和多种病害识别具有重要意义。  
    关键词:病害识别;病情估算;PROSPECT;生化参数;叶片结构;光谱指数;连续小波变换   
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    更新时间:2024-06-18
  • 在水质监测领域,广东省某城中村河流的非光学特性水质参数反演研究取得新进展。专家建立了基于LBFGS加速多层感知网络模型(LBFGS-MLP),验证了其在总磷、总氮和氨氮浓度反演中的有效性和可行性,为更全面地评估城市河流水体状况提供理论依据和参考。

    何汝艳,吕子俊,贾森

    DOI:10.11834/jrs.20243509
    摘要:高光谱遥感在水质监测方面具有巨大潜力,目前多集中在光学特性水质参数定量反演研究,而对同样能够反映人类活动对水体影响的非光学水质参数的研究相对较少。基于此,本文选择广东省某城中村河流作为研究区,开展了无人机高光谱遥感同步水体样本数据采集实验,提出了一种基于LBFGS加速多层感知网络模型(LBFGS-MLP)对城市河流的非光学特性水质参数进行反演研究。首先,通过Pearson相关分析筛选出总磷、总氮、氨氮三种非光学特性水质参数的相关波段作为模型输入;然后,在探究不同网络层数和优化算法对模型性能影响的基础上,基于LBFGS优化算法对多层感知网络进行加速;最后,利用构建的LBFGS-MLP模型应用于研究区水体的非光学特性水质参数浓度空间分析。总体而言,在总磷、总氮和氨氮三种非光学特性水质参数浓度的训练数据集和测试数据集上,提出的LBFGS-MLP模型反演精度明显优于随机森林、CatBoost和XGBoost模型,尤其在总氮和氨氮浓度的反演上;模型的决定系数(R2)分别为0.71、0.82和0.72,平均绝对误差(MAE)分别为0.0118、0.0394和0.0601mg/L;研究区内总磷浓度主要分布在0.1~0.3mg/L之间,总氮浓度在2~5mg/L之间,氨氮浓度在0.1~0.4mg/L之间,与调查结果一致。通过本文的研究,验证了多层感知网络在非光学特性水质参数反演的有效性和可行性,可为更全面地评估城市河流水体状况提供理论依据和参考。  
    关键词:非光学水质参数;机器学习;高光谱遥感;浓度反演   
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    更新时间:2024-06-18
  • 临边散射卫星遥感技术为平流层臭氧监测提供数据支持。20余年来,OSIRIS、SCIAMACHY、OMPS和OMS等载荷搭载于多颗卫星,通过正向模型和反演算法,可获取O3、NO2、BrO廓线及平流层气溶胶和云信息。本文综述了该技术进展,为我国临边探测技术发展提供参考。

    王雅鹏,张兴赢,闫欢欢,王红梅,张欣欣,王维和,程良晓,徐娜

    DOI:10.11834/jrs.20242641
    摘要:临边散射卫星遥感技术为平流层臭氧的长时序动态监测提供了有价值的数据集。自2001年搭载在Odin卫星平台上的OSIRIS(Optical Spectrograph and Infra-Red Imaging System)载荷以来,该技术领域的发展已历经20余年。后续分别搭载在ENVISAT、Suomi NPP、NOAA-21和风云三号F星(FY-3F)卫星平台上的SCIAMACHY (SCanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric CHartographY)、OMPS(Ozone Mapping and Profiler Suite)和OMS (Ozone Monitoring Suite) 载荷均包含临边散射探测模块。根据载荷的波段设置、光谱分辨率、信噪比等信息,利用正向辐射传输模型和反演算法,可以获得O3廓线、NO2廓线、BrO廓线及平流层气溶胶和云等信息。本文综述了星载临边散射探测技术的进展,包括临边探测载荷、正向辐射传输模型、反演算法、产品及应用四个方面,总结了临边散射技术仍存在的问题及未来的发展趋势。在正向模型方面,临边散射的模拟需要在球面大气条件下,考虑大气散射、折射、气溶胶参数化方案及仪器特性,从而实现不同切线高度的辐射模拟。在反演算法方面,需要在指向信息校正和杂散光校正的基础上,通过构建观测矢量,借助正向模型的模拟结果和观测辐射进行大气参数的信息提取。临边散射探测技术在分析平流层臭氧动态变化及其相关的氮氧化物(如NO2)、卤素(如BrO)、平流层云和气溶胶监测方面发挥了重要作用,本文可为我国临边探测技术的发展提供参考。  
    关键词:临边散射;平流层臭氧;辐射传输;反演算法;应用进展   
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    更新时间:2024-06-18
  • 最新研究进展显示,基于遥感数据的林火蔓延模拟技术为森林防火救灾工作提供了重要参考。通过使用Cell2Fire和FARSITE两种模拟器对四川凉山和内蒙古那吉林场的森林火灾进行模拟,对比了两种模拟器的模拟精度。研究还提出了一种基于BAI光谱指数与区域生长的过火区重初始化方法,有效提高了连续多天的模拟精度。实验结果表明,选择合适的模拟方法比选择模拟器更重要,为提高模拟结果准确性提供了新思路。

    辛淇,袁媛,周君晗,李子扬,周增光

    DOI:10.11834/jrs.20244035
    摘要:基于遥感数据的林火蔓延模拟是根据遥感技术获取可燃物、地形和火点等数据,结合林火蔓延模拟模型预测森林火灾蔓延态势的方法,对森林防火救灾工作具有重要参考意义。本文使用Cell2Fire和FARSITE两种林火蔓延模拟器,对四川凉山和内蒙古那吉林场的2场森林火灾进行模拟,对比了2种模拟器模拟精度。同时,针对连续模拟精度不高的问题,提出一种基于BAI光谱指数与区域生长的过火区重初始化方法,能够自动提取过火区,结合卫星火点数据重初始化林火蔓延模拟器,进而提高连续多天的模拟精度。实验结果表明:(1)FARSITE和Cell2Fire模拟结果较为相似,大多数情况下FARSITE模拟精度略高于Cell2Fire;(2)与连续模拟和VIIRS重初始化模拟方法相比,所提出的过火区重初始化方法能改善长时间模拟误差累积问题和因缺少前期火点导致的模拟不充分问题,使用过火区重初始化方法的Cell2Fire和FARSITE模拟结果精度最高,说明对于提高模拟结果准确性来说,选择合适的模拟方法可能比选择模拟器更重要。  
    关键词:FARSITE;Cell2Fire;VIIRS;森林火灾;火灾模拟   
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    更新时间:2024-06-18
  • 最新研究揭示了中尺度涡对海气界面调制机制的新见解,利用遥感数据和分析方法,系统探究了海表特征参数的相关性分布,为海洋数值模拟提供了理论支持。

    黄春铭,陈笑炎,王璇,陈戈

    DOI:10.11834/jrs.20241830
    摘要:本文旨在探寻反气旋性涡旋(AE)、气旋性涡旋(CE)调制下海表特征的相关性分布及其与涡旋外部(OE)区域的差异,为进一步厘清中尺度涡对海气界面的调制机制,改进海洋数值模拟提供理论依据。本文利用2010-2019年长时序遥感观测数据以及皮尔逊积距相关系数、涡旋识别等方法,系统分析了全球中尺度涡调制下海表温度异常、海面高度异常、叶绿素浓度异常、风速异常四种参数相关性的时空分布特征及其差异。结果表明,各参数之间相关性分布赤道太平洋地区相关性最强,印度洋地区以及北美洲西南岸相关性较为显著,其他地区相关性偏弱,且各参数分布呈现出较强的涡旋信号。此外,各参数的相关系数在OE中相比于CE以及AE内部降低0.2左右,相关系数分布的平滑程度约为AE与CE中相关系数分布的20倍,且相关性相反两区域之间存在明显的过渡区域。可以得出结论中尺度涡调制下各参数的相关性分布表现很强的地域特征,其差异主要表现在相关程度以及整体平滑性方面。  
    关键词:遥感观测;中尺度涡;耦合分析;海表温度;海面高度;叶绿素浓度;风速   
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    更新时间:2024-06-17
  • 在城市信息管理与防灾减灾领域,专家建立了高分辨率多光谱遥感影像细粒度建筑物特征集MFBFS,为建筑物结构细粒度提取研究提供数据支持,促进国产高分遥感数据应用发展。

    王振庆,周艺,王福涛,王世新,高郭瑞,朱金峰,王平,胡凯龙

    DOI:10.11834/jrs.20243526
    摘要:遥感影像建筑物信息提取对城市信息管理与防灾减灾等领域具有至关重要的作用。本文建立了一个高分辨率多光谱遥感影像细粒度建筑物特征集MFBFS。MFBFS采用国产高分二号多光谱遥感影像作为数据源,选择覆盖了总共3668平方千米的中国各个灾害带的21个区县建筑物集中区域为研究区,从光谱、纹理、边缘、指数四个角度,生成了17种特征分量。MFBFS中共包含超过26万个建筑物实例,大规模的数据保证了较高的类内差异,包括尺寸、形状、颜色、角度、背景等差异,为后续泛化性模型的建立提供了数据支撑。此外,MFBFS特有地将建筑物按照结构类型分为钢及钢筋混凝土结构、砌体结构以及砖石和其他结构三种。不同结构类型的建筑物抵御灾害的能力以及可使用时间区别显著,细粒度的设计使得遥感提取建筑物任务将发挥更大的作用,尤其是灾害领域的灾前损失预测和灾后损失评估。为保证地面真实值的高度准确性,我们进行了严格的质量流程控制和实地考察验证工作,最终得到191GB高质量特征和标签数据。初步的深度学习实验表明了MFBFS的有效性。该特征集(下载方式:https://github.com/WangZhenqing-RS/MFBFS)可为建筑物结构细粒度提取研究提供良好的数据支持,也可促进国产高分遥感数据应用发展。  
    关键词:高分遥感;多光谱影像;细粒度类别;建筑物提取;特征集   
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    更新时间:2024-06-13
  • 在气候变化研究领域,科学家们建立了全球森林对大气CO2施肥效应的响应规律研究体系,利用随机森林回归模型定量描述了GPP和NEP对大气CO2上升的响应,为评估森林在全球碳循环中的角色提供科学依据。

    孔祥祺,王斌,卞少杰,陈妍西,李明泽,范文义

    DOI:10.11834/jrs.20243428
    摘要:近年来,关于大气CO2施肥效应(β)的定量研究逐渐成为全球碳循环研究的热点。大气中的CO2浓度不断上升在很大程度上影响着总初级生产力(GPP)的变化,进而可能对净生态系统生产力(NEP)产生影响。因此在全球气候变化背景下,准确定量描述GPP对于大气CO2上升的响应(βGPP)以及NEP对于大气CO2上升的响应(βNEP),探究其时空变化趋势,对于充分理解大气CO2施肥效应的作用机制有着重要意义。本研究以全球森林作为研究对象,利用EC-LUE GPP数据集和Jena CarboScope NEP数据集,结合随机森林回归模型,定量βGPPβNEP的时空变化趋势,以及探究不同森林类型和不同气候带βGPPβNEP的差异。研究结果表明,1982—2015年全球森林的βGPPβNEP均值分别为(18.3±14.9)%/100 ppm和(7.4±4.0)%/100 ppm,并呈显著下降趋势,年均下降速率分别为0.14%/100 ppm/yr和0.11%/100 ppm/yr。大气CO2浓度的上升对全球森林大部分区域的GPP(80.1%)和NEP(81.6%)具有显著的促进作用,然而其中大部分区域的βGPP(52.4%)和βNEP(59.2%)呈现出了显著的下降趋势。随着气候带纬度的升高,βNEP下降速率呈逐渐降低的趋势,βGPP呈逐渐升高的趋势。常绿阔叶林βGPP下降速率最慢,落叶阔叶林βGPP下降速率最快。阔叶林βNEP下降速率大于针叶林。通过本研究,期望为深入了解全球森林对大气CO2施肥效应的响应规律以及评估森林在全球碳循环中扮演的角色,对制定合理的气候变化应对政策提供科学依据。  
    关键词:总初级生产力;净生态系统生产力;CO2施肥效应;全球森林;时空变化趋势;随机森林;EC-LUE;Jena CarboScope   
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    更新时间:2024-06-05
  • 最新研究显示,月球南极的阿蒙森撞击坑在地质学领域引起关注。专家通过多源高分辨率遥感数据,系统性研究了该地区的地质背景与特征。阿蒙森坑底部平原高反照率、贫铁元素,可能是薛定谔盆地溅射物,且氢元素富集,水冰探测潜力大。该研究绘制了大比例尺地质图,梳理了多期次地质演化历史,为月球极区着陆探测提供了重要参考,同时也带来了科学机遇和技术挑战。

    张玉征,乔乐,陈剑,张江,李勃,凌宗成

    DOI:10.11834/jrs.20244014
    摘要:直径约103 km的阿蒙森(Amundsen)撞击坑是月球南极地区最显著的地貌特征之一,该撞击坑底部发育有大面积的平原地貌及永久阴影区,且存在氢元素的富集,是开展月球南极地区挥发分着陆探测的重要候选着陆区之一,然而对该区域仍缺乏聚焦性的区域地质特征及演化历史研究。面向未来月球极区着陆探测需求,本文利用地形、光谱、光照条件等多源高分辨率遥感探测数据,对阿蒙森地区的地质背景信息及详细地质特征进行了系统性研究。阿蒙森坑地形特征保存较为完好,为月表典型的复杂撞击坑之一,其坑底分布了面积超过2000 km2的平原地貌,平均坡度小于5°。基于物质成分及反照率分析,本文发现这些坑底平原具有高反照率、贫铁元素的特征,显著不同于月海平原,说明其可能是来自薛定谔盆地的溅射物,而不是火山喷发产物。同时,阿蒙森地区还表现出氢元素的富集,水冰探测潜力较大。本文还绘制了阿蒙森地区大比例尺地质图,并梳理了区域多期次地质演化历史。通过与嫦娥四号任务着陆区所在的冯·卡门坑底月海平原对比,本文认为阿蒙森坑底平原具备开展着陆探测的地形条件,但是其特殊的光照、温度及物源特征也为开展着陆原位探测带来了科学机遇和技术挑战。  
    关键词:阿蒙森撞击坑;月球极区;永久阴影区;挥发分;地形地貌;地质演化   
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    更新时间:2024-05-15
  • 最新科技播报,遥感影像语义变化检测在生态环境等领域发挥关键作用。针对现有方法缺乏变化与语义一致性建模的问题,专家提出基于孪生CNN与Transformer的算法。该算法通过多尺度特征提取、差异增强及Transformer建模,有效关注变化区域并保持结果一致性。在公开数据集上的实验结果显示,该算法表现出色,为遥感语义变化检测提供了新方向。

    吴虎承,王仁芳,邱虹,王峰,高广,吴敦

    DOI:10.11834/jrs.20243419
    摘要:遥感影像语义变化检测在生态环境、土地利用、土地覆盖监测等方面发挥着重要作用。近年来基于深度学习的变化检测方法是遥感智能解译关注的热点,然而现有的三分支语义变化检测方法缺少对变化分支和语义分支一致性建模,导致双时相语义变化检测的自相矛盾。针对该问题,本文提出一种基于孪生CNN与Transformer的遥感影像语义变化检测算法。在编码阶段,首先设计孪生ResNet34网络提取影像的多尺度特征,并嵌入差异增强模块来提高变化信息的关注度;然后利用语义标记器将特征图映射为紧凑的语义Token,并通过Transformer编码器联合双时相语义和变化信息来建模“语义-变化”一致性。在解码阶段,通过Transformer解码器利用跳跃连接,将不同细粒度的语义信息融合,生成细化的语义特征图;经过上采样恢复、掩码相乘得到双时相语义变化结果。在遥感语义变化检测公开数据集SECOND和LandSat-SCD上的实验结果表明,本文提出的算法能够有效地关注变化区域,保持变化结果和语义结果的一致性,且达到了优异的评价指标和视觉效果。  
    关键词:遥感影像;变化检测;语义一致性;差异增强;多尺度特征;孪生网络;ResNet34;Transformer   
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    更新时间:2024-05-15
  • 科技新闻快报:科研人员成功利用卫星遥感技术估算化石能源消费二氧化碳排放量。他们选择东部城市和西部能源金三角地区为研究对象,通过TROPOMI NO2柱浓度数据间接估算CO2日排放量。结果表明,估算结果与现有排放清单一致,但空间分辨率和时间频次更高,揭示了新兴及小型排放源。在北京和榆林等地的案例中,遥感估算结果高于清单,显示了卫星遥感在碳排放核算中的重要作用。这一研究为我国化石能源碳排放核算提供了有力技术支持。

    陆凌霄,秦凯,科恩杰森,李晓璐,周春艳

    DOI:10.11834/jrs.20244018
    摘要:为实现“双碳”目标,利用卫星遥感技术估算化石能源消费二氧化碳(CO2)排放量至关重要。然而,由于CO2在大气中的存活寿命长,且现有CO2卫星传感器的空间覆盖度有限,直接采用卫星观测反演的CO2柱浓度数据估算其排放量难度较大。鉴于化石能源消费同时排放CO2和氮氧化物(NOx),NOx存活寿命短且利用卫星遥感估算其排放量具有较好的可行性。本文选择28个东部城市和1个西部能源金三角地区为研究对象,开展了基于TROPOMI NO2柱浓度间接估算化石能源CO2日排放量研究。首先,本文使用2019年的TROPOMI NO2对流层柱浓度数据产品和质量守恒模型估算得到NOx日排放量及不确定度。其次,分析多尺度排放清单模型构建的排放清单数据库(MEIC)中CO2与NOx的排放量关系。最后估算获得化石能源消费的CO2日排放量。结果表明:估算结果与MEIC清单中的CO2排放空间分布一致,但其更高的空间分辨率和时间频次能够揭示由于统计资料缺失的新兴及小型的排放源。东部城市以北京为例,在市中心周围的城郊地区遥感估算结果高于MEIC清单约104%,这表明随着东部城市的快速扩张,出现较多的新兴排放源。能源金三角以榆林为例,在该地区的电厂、钢铁厂以及煤矿区,存在部分排放源的排放量在MEIC清单中仅占整体排放量的10%,而在估算结果中该比例为37%,表明一些未纳入排放清单的小型电厂和工业源能够被卫星遥感捕捉到。研究结果可为我国化石能源碳排放核算提供技术支持。  
    关键词:化石能源;氮氧化物;二氧化碳;卫星遥感;排放清单;间接估算;质量守恒;新兴排放源   
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    更新时间:2024-05-15
  • 科技界关注到一项研究,该研究针对山区融雪监测技术提出了创新方法。专家团队利用Sentinel-2卫星数据,提出一种基于雪表粒径变化的新监测技术。以阿勒泰地区为例,该方法展现了比传统SAR方法更出色的性能,尤其在识别融雪起始时间和应对植被干扰方面。然而,新方法仍受云雨条件影响,未来有望与SAR方法结合,共同提升山区融雪监测的准确性和时效性。

    孙海娇,熊川,韩晨阳

    DOI:10.11834/jrs.20243465
    摘要:季节性积雪的演变对于山区水文循环具有决定性影响,同时也是调控陆地生态系统的关键要素。精确监测融雪动态对于气象、水文以及全球气候变化的研究至关重要,同时也对灾害预测、预警发挥着不可或缺的作用。然而,传统的基于时间序列合成孔径雷达(SAR)的融雪监测技术常受到植被、地形及积雪特性等因素的影响,并且在重访周期较长的区域监测效果有限。本研究利用高时空分辨率的Sentinel-2卫星光学遥感数据,基于雪表粒径的时间序列变化信息,提出了一种新颖的融雪监测方法。以阿勒泰地区为例,参照站点雪水当量和气温数据,深入分析了新方法的融雪监测性能。本文对比了新融雪监测方法与常规的时间序列SAR方法,探讨了两者在山区融雪监测方面的优势与局限。结果表明该新方法能够较为准确地识别融雪起始时间,并且在植被和混合像元等干扰因素的影响下,展现出了比时间序列SAR方法更出色的监测能力。但是,新方法易受云雨气象条件的影响,未来可与时间序列SAR方法互为补充,共同提升山区融雪监测的时效性和准确性。  
    关键词:积雪粒径;后向散射;融雪;合成孔径雷达;光学遥感   
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    更新时间:2024-05-15
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