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• 高分五号可见短波红外高光谱影像在轨几何定标及精度验证
• 王密,秦凯玲,程宇峰,朱映,郭贝贝

• 摘要：高分五号可见短波红外高光谱相机(AHSI)作为一颗具有高光谱分辨率的对地观测载荷,对复杂地物具有精确的探测与分类能力,高精度的几何定标对于卫星影像应用至关重要。本文采用了基于探元指向角的几何定标模型,分步解算内外定标参数,并选取多景影像进行实验验证。结果表明：通过严格的在轨几何定标,可见短波红外高光谱影像在无控制点的条件下,平面定位精度优于60米(2个像素),内部精度优于0.5个像素,波段配准精度优于0.3个像素。
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  摘要(19)

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• 大空间分辨率差异的GF-5和GF-1遥感影像空-谱融合（GF-5专刊）
• 孟祥超,孙伟伟,任凯,杨刚,邵枫,符冉迪

• 摘要：本文针对空间分辨率比率较大尺度差异下的高分五号(GF-5)与高分一号（GF-1）卫星影像的空-谱融合问题，提出多传感器影像融合策略：一方面，通过现有空-谱融合方法的分步融合得到融合影像；另一方面，在分步融合理论基础上，通过公式推导得出一体化融合基础框架，并进一步提出基于多分辨率分析的多传感器一体化融合方法，缓解现有方法因空间分辨率比率过大导致影像空、谱互补信息难以有效集成的难题。其中，提出的一体化融合方法基于MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)滤波对多传感器影像空间（高频）和光谱（低频）分量进行有效分解与提取，并充分考虑多传感器高空间分辨率影像与高光谱分辨率影像之间的关系，以及高光谱分辨率影像波段内部之间的关系，设计合理的融合权重。基于多传感器影像融合，最终可得到具有最高空间分辨率和最高光谱分辨率的融合影像。通过高分一号全色影像、高分一号多光谱影像、高分五号高光谱影像数据对提出方法进行实验验证，实验结果表明，本文方法可有效集成多传感器影像间的空、谱互补信息，得到较优融合结果。
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  摘要(19)

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• 高分五号卫星可见短波红外高光谱相机在轨辐射性能评估
• 刘银年,孙德新,曹开钦,刘书锋,柴孟阳,梁建,原娟

• 摘要：对遥感器及其图像的在轨辐射性能(信噪比、相对辐射定标精度、绝对辐射定标精度和动态范围)评估是检验遥感器定量应用能力的重要任务之一。本文结合高分五号卫星可见短波红外高光谱相机(the Advanced Hyperspectral Imager, AHSI)在轨性能评估任务,依据卫星发射以来的在轨测试数据,介绍了高光谱相机在轨辐射性能评估的原理、方法及相应测试情况。测试结果表明,AHSI信噪比可见近红外最高达到近700,短波红外最高达到近500；相对辐射定标精度误差小于0.5%,星上绝对辐射定标精度误差小于3%,真实性检验精度误差小于5%；动态范围在轨可见短波均可以256档增益精细调整。AHSI在轨辐射性能良好,符合相机研制技术要求,其定量化应用能力达到国际先进水平。
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  摘要(16)

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• 遥感数据融合研究进展与文献定量分析(1992-2018)
• 张立福,彭明媛,孙雪剑,岑 奕,童庆禧

• 摘要：近年来,遥感应用的不断发展推动了遥感传感器硬件的性能提升和遥感数据的指标提升。空间分辨率的不断提升使得地物纹理、空间特性能被精确刻画,光谱分辨率的不断提升使得地表类别及参数等能被精准反演,时间分辨率的不断提升使得地物随时间的变化能够被精细监测。但由于传感器性能瓶颈,遥感数据无法同时具有高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率的指标特性。遥感数据融合是将不同指标或不同来源的数据通过一定的算法进行综合,以获得比单一数据源更加丰富的信息的过程,是弥补遥感数据分辨率不能同时满足的有效手段,至今已得到长足发展。为了对遥感数据融合进行系统性综述,本文首先基于文献计量学方法对遥感数据融合文章进行了统计整理,梳理其发展及趋势等信息,然后系统性的介绍了融合算法、融合质量评价指标,最后对遥感数据融合进展进行了总结及展望。
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  摘要(403)

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• 多特征融合的高分辨率遥感影像飞机目标变化检测
• 徐俊峰,张保明,余东行,林雨准,郭海涛

• 摘要：为利用高分辨率遥感影像实现高精度的飞机目标变化检测，提出了一种自适应的多特征融合变化检测与深度学习相结合的方法。首先通过加权迭代的多元变化检测法获取变化强度图，并结合自适应的直方图统计法自动获取显著的变化与不变化样本；然后提取多时相影像的光谱、边缘和纹理特征，完成多特征融合的变化检测，并通过形态学处理得到变化图斑；最后利用训练的Network in Network（NIN）结构的卷积神经网络飞机识别模型，完成变化图斑的类型判别，实现变化飞机的检测。实验结果表明，本文方法在精度方面优于对比方法，能实现准确可靠的飞机目标变化检测。
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  摘要(766)

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• 1992至2017年中巴经济走廊DMSP/OLS与NPP/VIIRS夜晚灯光数据辐射一致性校正研究
• 梁丽,边金虎,李爱农,冯文兰,雷光斌,张正健,左家旗

• 摘要：由美国国防气象卫星搭载的可见光成像线性扫描业务系统（DMSP/OLS）和国家极轨卫星搭载的可见光近红外成像辐射仪（NPP/VIIRS）获取的夜间灯光影像是监测人类社会经济活动和自然现象（如林火、油气燃烧等）的主要数据源。然而，现有的夜间灯光数据存在缺乏星上的辐射定标、像元饱和、时间尺度不连续、多源夜间灯光影像辐射不一致等问题。基于此，本文以中巴经济走廊区域为研究区，提出了一种基于线性拟合提取不变目标区域的方法，实现了DMSP/OLS影像间、DMSP/OLS与NPP/VIIRS两种数据间的相互校正。然后对中巴经济走廊的校正结果在不同空间尺度上选用区域灰度总量、标准化差异指数以及标准化差异指数和作为评价指标进行检验。结果表明，两种校正模型的拟合优度均在0.78以上，校正后的DMSP/OLS影像灰度总量与GDP和人口数据的相关性显著提高(GDP:R2=0.7689;人口:R2=0.9033)，且标准化差异指数明显降低；NPP/VIIRS影像经过与DMSP/OLS互校正后在辐射亮度、时空分布上与DMSP/OLS更加一致，空间细节信息更加突出，从而增强了多源夜间灯光影像的一致性，更加适合用于长时间序列社会经济要素发展趋势的分析。
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  摘要(2999)

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• 基于FY-3C/3D微波成像仪的云液态水含量反演和真实性检验
• 窦芳丽,商建,吴琼,谷松岩

• 摘要：本文介绍了FY-3C和FY-3D 微波成像仪(MWRI)的全天候云液态水含量反演算法,利用快速辐射传输模式、云模型和大气廓线库建立MWRI模拟亮温库训练反演系数,因此,基于物理的算法可以保证在不同季节和不同地区的适应性。同时提出了一种基于观测增量(O-B)筛选晴空像元并对算法系数及比例因子进行订正的方法。利用统计直方图方法和卫星间交叉比对方法对反演产品精度进行了检验,统计直方图方法检验结果表明,FY-3C云水反演误差为0.028 mm,FY-3D为0.025 mm,与国外同类产品的精度相当；与低轨卫星微波辐射计GMI云水产品的交叉比对结果表明,两者具有较高一致性,均方根误差为0.0325mm。FY-3C/3D CLW产品目前已经投入业务应用,上下午星组网能够一天内基本覆盖全球,实现全球云水分布监测。
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  摘要(277)

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• GF-5热红外传感器多通道SST反演研究（高分5专刊）
• 崔文杰,李家国,李忠,朱利,王殿中,张宁

• 摘要：2018年5月GF-5卫星发射升空，其上搭载的全谱段成像仪在热红外8-13μm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40m，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-5四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六种，即B09-B10、B09-B11、B09-B12、B10-B11、B10-B12、B11-B12；三通道劈窗算法组合共有四种，即B09-B10-B11、B09-B10-B12、B09-B11-B12、B10-B11-B12；四通道劈窗算法组合一种，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0.1K以内变化。文章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0.57K，反演精度较高，实际误差与理论模拟误差相差0.24K，差异的来源主要包括辐射定标和传感器噪声等要素影响，其它通道形式反演精度有待于传感器响应稳定后进一步验证。
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  摘要(17)

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• 鲁棒多特征谱聚类的高光谱影像波段选择
• 孙伟伟,杨刚,彭江涛,孟祥超

• 摘要：传统谱聚类的高光谱影像波段选择模型中，采用的波段相似矩阵受到噪声或异常值的影响且仅能表征波段的单一相似特征，导致波段子集的选取结果受到限制。本文从波段选择的目的出发，提出鲁棒多特征谱聚类方法，整合多个特征的波段相似矩阵来形成综合相似矩阵以解决上述问题。该方法假设四种相似性度量包括光谱信息散度、光谱角度距离、波段相关性和拉普拉斯图谱能够共同揭示波段聚类的内在结构特征，通过构建低秩稀疏矩阵分解模型来表征单一相似矩阵与综合相似矩阵的内在关系。进一步，采用增强拉格朗日乘子算法来优化求解综合相似矩阵，利用常规谱聚类方法来聚合所有波段至不同的类别，并选取代表性波段。采用两个常用的高光谱影像数据，对比五种常用的波段选择方法来进行实验验证。实验结果表明，鲁棒多特征谱聚类方法优于改进稀疏子空间聚类、常规谱聚类方法和其他主流波段选择方法，而且计算效率较高。
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  摘要(59)

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• 基于波段选择的协同表达高光谱异常探测算法
• 朱德辉,杜博,张良培

• 摘要：高光谱遥感影像具有光谱分辨率极高的特点，承载了大量可区分不同类型地物的诊断性光谱信息以及区分亚类相似地物之间细微差别的光谱信息，在目标探测领域具有独特的优势。与此同时，高光谱遥感影像也带来了数据维数高、邻近波段之间存在大量冗余信息的问题，高维度的数据结构往往使得高光谱影像异常目标类和背景类之间的可分性降低。为了缓解上述问题，本文提出了一种基于波段选择的协同表达高光谱异常探测算法。首先，使用最优聚类框架对高光谱波段进行选择，获得一组波段子集来表示原有的全部波段，使得高光谱影像异常目标类与背景类之间的可分性增强。然后使用协同表达对影像上的像元进行重建，由于异常目标类和背景类之间的可分性增强，对异常目标像元进行协同表达时将会得到更大的残差，异常目标像元的输出值增大，可以更好地实现异常目标和背景类的分离。本文使用了三组高光谱影像数据进行实验，实验证明，该方法与现有的一些高光谱异常探测方法相比，能够更有效地对高光谱影像进行异常目标探测。
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  摘要(29)

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• 基于改进的多级联随机森林网络高光谱遥感影像分类
• 武复宇,王雪,丁建伟,杜培军,谭琨

• 摘要：随着高分五号遥感卫星高光谱数据的正式发布，高光谱遥感技术将在环境监测、应急保障、精细地物提取等方面发挥更重要的作用。遥感影像分类作为高光谱遥感影像信息处理的重要部分，已成为当前研究重点。本文针对传统深度网络中超参数较多难以优化，训练样本需求大等不足，提出了一种改进的多级联随机森林深度网络框架，在模型框架中，分别采用了随机森林和旋转森林作为基分类器，并引入逻辑回归分类器作为判别器用于训练层扩展。相较于传统的深度神经网络，改进的多级联随机森林深度网络超参数较少且能够自适应确定训练层，更方便进行模型优化。实验采用了高分五号数据集及两个公开的高光谱数据集(Indian Pines数据集及Pavia University数据集)进行精度评定，同时选择了传统分类器支持向量机、深度置信网等模型作为对比分析。实验结果表明，改进的多级联随机森林能有效地进行高光谱遥感影像分类，且较传统的分类方法精度有所提升。
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  摘要(36)

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• GF-5卫星数据矿物精细识别应用研究及评价
• 董新丰,甘甫平,李娜,闫柏琨,张磊,赵佳琪,马燕妮

• 摘要：矿物识别是高光谱遥感技术优势之一，已在地质矿产领域取得了显著应用效果。随着光谱分辨率的不断提高，高光谱遥感矿物识别逐渐从识别矿物种类向矿物亚类、矿物成分等精细信息识别发展，且随着应用实践的不断深入，对矿物精细信息的需求也越来越大。而光谱分辨率和矿物识别方法是制约高光谱矿物精细识别的主要因素。高分五号（GF-5）超高的光谱分辨率为矿物精细识别提供了可能。本文首先在分析总结已有高光谱矿物识别方法优缺性的基础上，提出了综合光谱特征增强匹配度和特征参量的矿物识别方法；其次，选取甘肃柳园和美国Cuprite两个研究程度较高的地区为研究对象，基于GF-5卫星数据开展了矿物精细识别，在完成矿物种类、亚类识别的基础上，进一步对绢云母成分信息进行了反演；最后，结合上述地区已有机载高光谱数据及填图结果开展对比分析。结果表明，GF-5矿物识别信息分布与机载HyMap、AVIRIS一致性很好，相较机载数据GF-5矿物识别平均正确率优于90%，说明本研究提出的矿物识别方法能够满足GF-5矿物精细识别，可为后续业务化应用提供技术支撑，同时认为超高的光谱分辨率使得GF-5在矿物成分信息识别上更具优势。
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  摘要(17)

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• 高分五号卫星可见短波红外高光谱相机设计与研制
• 刘银年,孙德新,胡晓宁,刘书锋,曹开钦,柴孟阳,廖清君,左志强,郝振贻,段微波,周魏乙诺,张静,张营

• 摘要：本文介绍了高分五号(GaoFen-5)卫星上的主载荷之一—可见短波红外高光谱相机（the Advanced Hyperspectral Imager, AHSI）的基本结构、成像原理、系统组成、关键技术和系统性能。该相机是国际上首个采用改进型Offner结构凸面光栅分光的星载高光谱相机，具有60km的幅宽、30m的空间分辨率和5-10nm的光谱分辨率，同时获取地表地物在400-2500nm范围内330个谱段的空间、辐射与光谱信息，具有突出的地物探测和识别能力。在轨测试验证了该相机的主要性能指标，相比国际上经典的高光谱相机Hyperion，该相机幅宽提高8倍，谱段数增加近百个，信噪比提升近4倍；与德国、日本、意大利、印度等国际上当前发展的高光谱相机比较，该相机在幅宽和光谱通道数等方面具有明显优势，其综合性能处于国际领先水平。
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  摘要(15)

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• 顾及水陆差异的高分五号影像条带去除方法
• 皮原征,储栋,管小彬,沈焕锋

• 摘要：高分五号搭载的可见光短波红外高光谱相机,能获取精细的地物光谱信息,具有广泛应用前景。但与众多高光谱卫星数据相似,其部分成像数据受到了条带噪声干扰,一定程度上降低了数据质量。而数据大幅宽、较高空间分辨率带来的丰富细节纹理以及地物异质性,也给条带去除提出了更高的要求。为此,本文提出了一种顾及水陆差异的影像条带去除方法,该算法以矩匹配算法为基本框架,采用优化统计策略以充分考虑水体和陆地的统计特征差异,并结合一维变分滤波估计参考统计特征,并最终实现条带去除。实验结果表明,相较于传统的条带去除算法,本文提出的算法能更加稳健的去除数据中的条带噪声,还原地表真实辐射信息,充分发挥高分五号高光谱数据的应用价值。
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  摘要(15)

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• 基于GF5高光谱遥感影像的城市土地利用景观格局分析
• 袁静文,武辰,杜博,张良培,王树根

• 摘要：本文以武汉市江北核心区域7个行政区为例，以“高分五号”(GF5)高光谱遥感影像为实验数据，提出了一种基于深度学习的空-谱结合高光谱影像分类算法(SSUN)的改进算法SSUN-CRF，通过全连接条件随机场(FC-CRF)对SSUN分类结果进行细化，并结合选取的7个景观格局指数分别从类型斑块水平以及景观水平分析7个行政区景观格局特点及武汉市城市化趋势。结果表明：（1）SSUN-CRF算法能够快速准确提取城市用地类型，总体精度可达0.9048，Kappa系数可达0.8807；（2）从斑块类型水平上分析：根据各行政区不同类别景观类型百分比(PLAND)可以看出，武汉市主城区以居住用地为主，汉阳区三类居住用地PLAND指数高于其他主城区，表明汉阳存在较大“城中村”现象；江汉区商业用地斑块密度(PD)高且聚合度(AI)低，即商业用地多且分布均匀，表明江汉区是武汉的重要商贸区；（3）从景观层次水平上分析：根据香农多样性(SHDI)、香农均匀度(SHEI)指数分析可以看出，武汉市江北区域各用地类型总体分布均衡，景观生态多样性和稳定性较好；从斑块密度(PD)和香农多样性(SHDI)空间布局分析可知武汉市的城市扩张呈现以主城区为核心向外蔓延趋势，且沿主城区东南、西南方向扩张趋势明显。本文研究成果对武汉市总体发展规划、优化土地利用及可持续发展建设具有重要的指导意义，进一步可为发展长江经济带、“长江主轴”提供决策参考。
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  摘要(16)

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• 联合统计信息与散射模型的高分五号AHSI可见光影像薄云校正方法——高五专刊
• 张弛,李慧芳,沈焕锋

• 摘要：针对高分五号可见短波红外高光谱相机(visible-shortwave infrared advanced hyperspectral imager, AHSI)可见光波段存在的薄云干扰，本文提出了一种联合统计信息与散射模型的校正方法。利用AHSI影像邻近波段间地表与云雾辐射的统计差异，实现对不同场景下相对薄云辐射(Relative Cloud Radiance, RCR)的准确估计。基于此，根据不同波段的散射特性，分别利用分级暗目标统计和散射模型约束策略，获取可见光波段的绝对云辐射强度，最终实现影像校正。通过设置模拟与真实实验对方法的有效性和鲁棒性进行目视和定量检验。模拟实验中，可见光波段内的薄云干扰均可被有效地去除，校正结果与真实地表十分一致；此外，RMSE (Root-Mean-Square Error),MAE (Mean Absolute Error)和SA (Spectral Angle)三个评价指标的值分别为1.9891,1.6822和0.4901，远小于对比方法。真实实验中，不同场景内的薄云可被有效抑制，在较为准确恢复降质地表信息的同时保持晴空区光谱特征；Q指数，SSIM (Structural Similarity Index)和UQI (Universal Quality Index)的计算结果优于对比方法。综上，本文提出方法可用于不同场景下高分五号AHSI影像可见光波段的薄云校正，可得到目视效果良好且光谱保真度高的校正结果。
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  摘要(15)

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• 基于站点及遥感资料的北极地区多年冻土活动层厚度演变研究
• 蔡红艳,韩冬锐,杨林生,陈慕琳,杨小唤

• 摘要：深入理解泛北极地区多年冻土活动层厚度的演变, 对于全球碳通量模拟、气候变化预测及泛北极地区冻融风险评估具有重要意义。目前开展的泛北极地区多年冻土活动层厚度模拟与分析, 大多无法全覆盖或空间分辨率过低(25 km或是更大), 在景观尺度(公里级)上的多年冻土活动层厚度变化特征仍有待解析, 尤其是关键基础设施区的活动层厚度变化仍不清楚。本研究基于站点监测数据、MOD11B3地表温度数据、MCD12C1土地覆盖数据, 采用Stefan模型, 在公里级空间分辨率上模拟泛北极地区2001—2017年多年冻土活动层厚度, 并解析泛北极地区及主要油气区多年冻土活动层厚度时空变化格局及主要原因。研究发现: 2001—2017年泛北极地区约有78.4%的冻土区域多年冻土活动层厚度呈现增长趋势, 尽管全区多年平均的增长速率为0.22 cm/a(p<0.05), 但具有较强的时空差异性。显著增长区主要集中在加拿大西北部的落基山脉及劳伦琴高原一带以及俄罗斯中西伯利亚高原中部地区, 增加速率主要在0.5—1 cm/a；而减少区主要分布在加拿大的哈得孙湾沿岸平原、拉布拉多高原一带, 俄罗斯的东西伯利亚山地北部、中西伯利亚高原的北部、贝加尔湖以东区域和泰拉尔半岛一带。泛北极地区主要油气区多年冻土活动层厚度也以增加为主, 80%以上的油气区呈现增加趋势, 增长速率在0.1—0.7 cm/a。泛北极地区多年冻土活动层厚度变化与气温变化在空间上具有较好的一致性；积雪厚度与活动层厚度关系复杂；不同植被类型的多年冻土活动层厚度有所差异(林地>草地>稀树草原>灌丛), 且多年冻土活动层厚度变化与植被转化方向一致。该成果将有助于深入理解北半球高纬度多年冻土区冻融格局, 尤其可为冻土区的油气设施冻融风险识别与防控提供参考。
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  摘要(106)

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• 中国东北植被生长幅度与长度对生产力长期趋势与变异影响分析
• 周玉科

• 摘要：在全球升温背景下,北半球中高纬度植被生产力呈现增强趋势。学界普遍认为植被生长季延长是促进植被生长的重要因素,而夏季植被生长幅度(最大生长能力)对生产力的影响尚不明确。本文基于长时序遥感NDVI数据,探讨生长季长度和幅度对植被生长力的长期趋势与变异的控制作用及差异。首先基于1982-2015年的GIMMS NDVI3g数据,利用曲率求导法确定关键物候参数-生长季开始点、结束点和夏季峰值点,通过曲线下积分方法获得生长季生产力(VIsum),然后在像元和植被覆盖区尺度上探索生长季长度(Length of Growing Season, LOS)、生长幅度(Growing Magnitude, MAG)、VIsum的长期变化趋势与变异,利用相对重要性分析方法,确定LOS和MAG对VIsum的影响。结果表明：研究区总体的LOS呈现微弱缩短趋势,MAG轻微增强,生产力变化趋势不显著。VIsum与LOS的波动性一致,与MAG振幅呈反相位,三个变量的趋势和变异都存在一个10年的周期。在像素尺度的空间分布上,VIsum主要在北部针叶林区、西部草原和南部针叶林区呈增长趋势,LOS和MAG趋势的空间分布基本相反,LOS在中部和东部的农作物区和少部分西部草原呈现缩短趋势(约占植被区81.5%),MAG在农作物区、大兴安岭部分针叶林区、西部草原区为增强趋势(约占植被区16.5%)。表明植被生长周期压缩促进了夏季生长幅度的提升(LOS与MAG负相关)。在各植被覆盖类型中仍然是LOS对VIsum趋势和变异的贡献最大(约为75%)。LOS和MAG对VIsum趋势及变异贡献作用的空间分布完全相反：LOS在北部针叶林和东部阔叶林区占主要控制作用,MAG主要影响西部草原和中-南部农作物区(贡献率27%),但是相对作用仍小于LOS。基于森林站点通量数据的验证表明地面物候和生产力变化趋势与卫星NDVI的发现一致。虽然研究区植被生长季长度仍然是控制生产力长期趋势和变异的主要因素,但是植被生长幅度呈现不断增强的趋势,未来有可能发生控制力的转变。
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  摘要(130)

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• 全球农情遥感速报系统20年
• 吴炳方,张淼,曾红伟,闫娜娜,张鑫,邢强,常胜

• 摘要：面向国家粮食安全的重大战略需求,1998年中国科学院建立了“中国农情遥感速报系统”(CropWatch),持续运行20年后,现已发展成为“全球农情遥感速报系统”(CropWatch)。本文重点论述了2013年建立参与式全球农情遥感监测云平台(CropWatch Cloud)以来,所采用的农情监测体系、可定制的农情监测云平台理念以及CropWatch Cloud在国内外的应用推广情况,介绍了技术方法与农情信息服务方式的创新与进步带来的国际影响力的提升。系统总结了全球农情遥感速报系统发展的农情监测指标、农情预警能力、作物长势综合监测方法以及众源数据支持的作物面积监测方法,论文进一步阐述了CropWatch未来的发展方向,借助众源地理信息、大数据技术等的发展,打通从地块-村-镇-县-市-省-国家-全球的体系化全链条监测,满足从农户到政府决策部门对农情信息的差异化需求。
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  摘要(1158)

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• GF-4增强型地表反射率库支持法气溶胶光学厚度反演研究
• 马小雨,陈正华,宿鑫

• 摘要：本文发展了一种增强型地表反射率库支持的气溶胶光学厚度反演方法，改进了云筛选与地表反射率确定方案，在考虑GF-4逐像元成像角度的情况下，使用模型与MOD09-CMA数据对季度尺度上的GF-4 PMS传感器数据进行大气校正，提出了百分比最小值均值法建立地表反射率库，并据此建立了与红蓝反射率关系模型，根据地表反射率的分布特点，当小于0.2的时候使用地表反射率库估计地表反射率，而当大于0.2时，则使用来估计地表反射率。使用MOD04气溶胶模式时空分布确定气溶胶参数。在京津冀地区开展气溶胶光学厚度反演实验，使用Aeronet站点数据与MOD04产品对反演结果进行了对比验证，与Aeronet相关系数为0.93，均方根误差为0.21，满足的点多于79%，相关系数优于MODIS暗目标法产品，满足期望误差线的数量优于MODIS深蓝算法产品。
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  摘要(183)

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• 利用多元LBP特征进行城市道路边界自动提取
• 刘如飞,马新江,卢秀山,王旻烨,王鹏

• 摘要：车载移动测量系统可采集高精度道路三维点云数据，为道路边界自动化提取提供了支撑。为解决车载激光点云中城市道路边界点云提取困难问题，本文引入局部二值模式（Local Binary Pattern，LBP），针对各类城市道路边界特征，设计了高度LBP、高程离散度LBP和空间形状LBP三种改进算子；构建多元LBP特征语义识别模型，实现了道路路缘石空间几何与分布特征的量化分析；最后通过道路方向约束进行聚类去噪，提取道路边界。对4种不同的城市路段点云进行实验，实验数据的提取完整率为92.0%，准确率为95.8%。结果表明，该方法可以准确地提取不同环境下的道路边界，具有较强的适应性。
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  PDF(186)

  摘要(157)

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• 北太平洋中尺度涡的海表温度和叶绿素浓度特征分析
• 郑晓莉,董庆,樊星

• 摘要：本文利用AVISO卫星高度计资料识别并追踪了北太平洋2007-2012年的中尺度涡，并利用OSTIA的海表温度（Sea Surface Temperature, SST）资料与MODIS的叶绿素a浓度（Chl-a）资料，研究了北太平洋2007-2012年中尺度涡SST和Chl-a浓度的时空分布特征，并分析北太平洋典型中尺度涡的SST与Chl-a浓度的变化特征,主要结论如下：本文共识别出992个中尺度涡，其中442个气旋涡,550个反气旋涡。中尺度涡SST时空分布特征为：气旋涡温度强度（ICE）月变化特征比反气旋涡温度强度（IAE）更强。ICE年际变化显著，IAE则变化不明显。温度强度较强的气旋涡和反气旋涡集中分布在黑潮延伸区。中尺度涡Chl-a浓度时空分布特征如下：气旋涡和反气旋涡的Chl-a浓度表现出明显的月变化特征，二者的变化趋势一致。气旋涡和反气旋涡的Chl-a浓度年际变化均不明显。Chl-a浓度值高的气旋涡和反气旋涡主要分布在高纬海域。中尺度涡SST与海洋动力参数（振幅、涡度和涡动能）的相互关系为：反气旋涡SST与振幅的相关性亦正亦负，且在空间上均匀分布。气旋涡SST与振幅的负相关系数主要分布在黑潮延伸区，然而在加利福尼亚外海其相关性多为正。正相关性强的反气旋涡数量多于气旋涡数量。反气旋涡SST与涡度的相关性亦正亦负，气旋涡SST与涡度呈负相关。反气旋涡SST与EKE的相关性亦正亦负；气旋涡的相关性为正。中尺度涡Chl-a浓度与海洋动力参数的相互关系为：反气旋涡Chl-a浓度与振幅的相关性为正，且在空间上均匀分布；气旋涡Chl-a浓度与振幅在黑潮延伸区和阿拉斯加湾呈正相关。反气旋涡和气旋涡的Chl-a浓度与涡度均呈正相关。反气旋涡Chl-a浓度与EKE呈正相关；气旋涡Chl-a浓度与EKE相关亦正亦负。此外，分析典型长周期气旋涡与反气旋涡的SST、Chl-a浓度与温度强度的变化发现，中尺度涡对海域生态环境的影响效果不仅跟涡旋类型有关而且跟涡旋周期也有关。
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  摘要(204)

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• 结合Sentinel-2光谱与纹理信息的冬小麦作物茬覆盖度估算
• 蔡文婷,赵书河,王亚梅,彭凡晨

• 摘要：作物茬覆盖度的估算对于探究农业耕作方式对周围环境的影响具有十分重要的意义。目前，基于多光谱影像的作物茬指数是作物茬覆盖度估算的常用方法。然而，在作物茬高覆盖区域，指数法容易出现“饱和”现象。已有研究结果表明，结合影像的光谱与纹理信息有助于改善指数法的“饱和”问题。Sentinel-2作为一颗多光谱卫星，空间分辨率可达10米，与Landsat OLI相比，具有更丰富的纹理信息。因此，探究Sentinel-2光谱与纹理信息相结合在作物茬覆盖度估算上的潜力具有重要意义。本文以山东禹城为研究区，分析了Sentinel-2各波段反射率、归一化差值指数以及不同窗口大小下灰度共生矩阵统计量等遥感因子与野外实测作物茬覆盖度的相关性，并利用最优子集法对遥感因子进行筛选，构建作物茬覆盖度的最优估算模型。同时，使用留一法交叉验证对模型进行评价。结果表明，在单因子分析中，归一化差异耕作指数（NDTI）与作物茬覆盖度的相关性最好，相关系数达0.735。使用NDTI、5×5窗口下Sentinel-2 8A波段的相关性统计量以及12波段的方差统计量构建的多元方程是作物茬覆盖度估算的最优模型，相关系数为0.869，均方根误差为11%。与仅使用光谱信息的最优模型相比，相关系数提高了0.094，均方根误差下降了3.5%。可见，结合Sentinel-2的纹理信息有助于提高作物茬覆盖度的估算精度。
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  摘要(179)

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• 太原市黑臭水体遥感识别与地面验证研究
• 李佳琦,李家国,朱利,申茜,戴华阳,朱云芳

• 摘要：城市黑臭水体整治是城市水环境治理的一项重要工作。本文通过构建黑臭水体遥感识别模型，解决城市黑臭水体整治过程中黑臭水体的识别问题，实现城市黑臭水体空间分布快速定位与排查。通过分析黑臭水体形成机理和试验数据，从光谱特征上构建反映水体清洁程度的光谱指数（WCI），从图像特征上构建水体颜色、次生环境、河道淤塞、岸边带垃圾堆放等解译标志，综合光谱指数和解译标志共同进行黑臭水体遥感识别。利用该方法对太原市建成区内黑臭水体空间分布进行排查识别，共得到疑似黑臭河段14条，长度为52.530Km。经验证，除去断流影响外，遥感识别黑臭水体点位精度为92.86%，遥感识别黑臭河段长度精度为78.19%。在精度验证基础之上，本文进一步分析了黑臭水体遥感识别光谱指数和各项解译标志在黑臭识别中所占的权重，其中光谱指数和水体颜色二者权重最大，分别占29.60%和27.10%，是构成遥感识别黑臭水体的主要特征标志。通过两时相影像识别结果比对表明，WCI指数能够明显反应黑臭水体变化特征。因此，利用本文方法进行城市黑臭水体遥感识别具有很高的精度，在城市水环境整治过程中具有重要的应用价值。
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  摘要(1333)

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• 抱歉，没有找到docx的文件
• 朱茂,沈体雁,吕凤华,葛春青,白书建,贾智慧,王大伟

• 摘要：本文将青岛市胶州湾跨海大桥选作研究对象,针对2014年1月—2016年3月PS-InSAR技术测得的形变数据开展信息深度挖掘工作。在数据处理过程中，首先引入了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，通过对比三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了重点讨论。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，它在未来城市桥梁形变监测及风险评估过程中能起到重要作用。
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  摘要(577)

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• 控制点布设对冰川区无人机摄影测量精度的影响研究
• 刘宇硕,秦翔,郭万钦,高思如,陈记祖,王利辉,李延召,晋子振

• 摘要：冰川监测是冰冻圈科学研究中的一项重要基础内容，获取高质量冰川DEM和DOM数据是研究的基础。随着无人机技术的兴起，给冰川监测提供了全新的技术手段，然而冰川区开展无人机摄影测量时，地面控制点的布设与测量成为能否获取高精度数据产品的关键，而山地冰川往往伴随着地形复杂，行走困难，野外实地测量难以全面实施等不利因素。本研究中以位于祁连山西段大雪山地区的老虎沟12号冰川末端部分为研究区域，设计实施了多种控制点布设方案，使用低空微型无人机飞行3个架次，获取研究区航摄影像。通过对比控制点在不同分布情况及数量情况下，DEM和DOM数据检查点的精度，评价不同控制点布设方案的可行性。对比结果显示，在航飞过程中使用单格网模式即可获取高精度的影像数据；实施地面控制作业时，使用5 -7个控制点均匀分布在测量区即可获取较高精度的图像数据；当冰川区不能满足均匀布设控制点时，可沿冰川主流线布设足够数量的控制点，所得图像精度也可以满足冰川学研究要求；若只能在冰川中下部或者中上部布设控制点，则控制点应覆盖冰面起伏较大的区域。
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  PDF(288)

  摘要(256)

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• 从高分影像中提取冬小麦空间分布信息的方法
• 宋德娟,张承明,杨晓霞,李峰,韩颖娟,高帅,董海燕

• 摘要：高精度的农作物空间分布信息对于资源、环境、生态、气候变化和粮食安全问题具有重要的意义，使用全卷积神经网络从遥感影像中提取的农作物空间分布信息中，种植区域边缘往往比较粗糙。本文以冬小麦为研究对象，以国产Gaofen 2影像为数据源，通过将RefineNet模型与最大后验概率模型耦合，建立了冬小麦高精度遥感影像分割模型（Winter Wheat Remote Sensing Segmentation Model，WWRSSM），获取了精细的冬小麦空间分布信息。WWRSSM模型使用RefineNet网络的卷积结构提取像素的特征；使用改进的SoftMax模型逐像素计算类别概率向量，根据类别概率向量的分量差值将像素分为差值较大的像素集合和差值较小的像素集合，对于差值较大的像素集合，直接使用概率最大的类别作为相应像素的类别，对于差值较小的像素集合，进一步结合最大后验概率模型确定每个像素的类别。利用随机梯度法对模型进行训练，使用训练成功的模型从遥感影像上提取冬小麦的空间分布信息。选择SegNet、DeepLab、RefineNet作为对比模型进行实验，实验结果显示，WWRSSM结果的精度为92.9%，比SegNet提高了13.8%，比DeepLab提高了10.9%，比RefineNet提高了8.6%，表明WWRSSM模型在提取冬小麦空间分布信息方面具有一定的优势。研究结果对于提高大范围冬小麦空间分布制图精度和自动化水平具有一定的意义，也可以为农作物空间分布信息提取和面积统计提供技术参考。
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  PDF(378)

  摘要(349)

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• 2013-2017年全国秸秆焚烧时空变化分析
• 徐奔奔,范萌,陈良富,江涛,陶金花,程良晓,纪轩禹,武卫玲

• 摘要：本文基于2013年至2017年Terra/Aqua卫星MODIS热异常产品获取全国范围秸秆焚烧结果，分析了“大气十条”实施第一阶段(2013-2017年)秸秆焚烧时空变化特征，并深入讨论了区域禁烧政策对秸秆焚烧治理的影响，有助于为今后针对重点焚烧区制定相关政策提供科学依据。研究结果显示“大气十条”颁布之后五年期间全国秸秆焚烧年总量呈先增加后减小的总趋势，最低值2016年比最高值2014年降低34.48%，2017年较2013年秸秆焚烧数量减少的区域面积约为增加区域面积的2倍。秸秆焚烧治理成效最为显著的为河南省、安徽省和湖北省，其中，河南省在严格的禁烧政策、集中约谈、经济处罚、推广秸秆综合利用产业等多种措施共同影响下，2016年6月和10月两个秸秆焚烧高峰期的秸秆焚烧数量分别较2015年同期下降86.66%和98.93%，且后期未出现反弹。黑龙江省虽然在一定程度上控制了秋季秸秆焚烧情况，但由于秸秆产量大且缺乏处理手段，会导致次年春季出现大规模反弹，并未从根本上解决秸秆焚烧控制问题。因此，除了进一步强化秸秆焚烧重点区域和重点时段禁烧措施，不断提高禁烧监管水平，还必须鼓励秸秆还田，秸秆能源化，提高秸秆综合利用率，“禁”“用”结合、因地制宜，形成管控秸秆焚烧的长效科学措施。
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  PDF(276)

  摘要(218)

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• 秋冬季节广州气溶胶浓度垂直分布特征的激光雷达反演
• 吴仪,邓孺孺,秦雁,王春梅,梁业恒,熊龙海

• 摘要：基于激光在大气中的辐射传输过程，根据米散射激光雷达的工作原理使用雷达的多个系统参数计算雷达常数，建立激光雷达气溶胶粒子数密度反演模型，从地面向上在晴空条件下进行了广州市秋冬季节的气溶胶垂直观测的实验，计算气溶胶粒子数密度的垂直廓线，反演气溶胶的垂直分布情况，验证与分析结果表明：1）激光雷达的光学厚度反演结果显示，白天的反演结果中噪声大大减少，表明反演算法能够有效减弱太阳光的影响，与同步验证数据相比基本相似，激光雷达与太阳光度计光学厚度反演结果的均方根误差RMSE为0.0541，而与光谱仪的均方根误差为0.0100，证实了激光雷达反演气溶胶光学厚度的有效性。2）相比于传统方法，使用雷达常数而非边界值的反演结果波动较小，更为符合实际，能够有效避免高空噪声的影响。3）在晴好稳定的天气环境下，高层大气较为干净，气溶胶基本分布在低空区域，粒子数密度随高度基本呈负指数分布。
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  PDF(260)

  摘要(275)

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• 中国海洋上空细粒子气溶胶与短寿命痕量气体的时空关系
• 徐彬仁,魏瑗瑗,张晗,宋毅,杨支中

• 摘要：本文采用2006-2015年MODIS细粒子气溶胶光学厚度（AODfine）和OMI痕量气体（SO2、NO2和HCHO）数据。对黄海、东海和南海区域上空的细粒子气溶胶与痕量气体进行分析，得出以下结论：（1）AODfine、SO2、NO2和HCHO的区域均值：黄海&amp;amp;gt;南海&amp;amp;gt;东海。（2） 黄海地区的AODfine对SO2最敏感，敏感度为0.424，主要与中国东部沿海城市的人为排放有关；东海和南海地区对HCHO的敏感度较高，依次为0.664和0.545，这与东南亚和中国南方生物质燃烧有关。（3）由于夏秋两季的温湿度大，利于发生气-粒转化，导致黄海地区AODfine在夏秋两季与SO2的相关性较强（R&amp;amp;gt;0.5）；东海夏季HCHO与AODfine相关性较明显（R=0.57）；南海春季HCHO与AODfine相关性较好（R=0.57），并且，AODfine与HCHO数值春季最大，夏季最小，季节性变化明显。
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  PDF(580)

  摘要(645)

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• 复杂遥感卫星图像条件下的小船舶目标的识别研究
• 姚红革,王诚,喻钧,白小军,李蔚

• 摘要：针对卫星图像中云雾、海岸背景等复杂海情对船舶识别带来的干扰，以及小目标船舶高漏检率问题，本文提出了一种多尺度深度学习模型训练策略，在此基础上构建了一种船舶识别的深度学习网络，该网络可分为多尺度训练、特征提取、生成目标建议区域、船舶分类这四个部分。首先，采用多尺度的训练策略，将多尺度的船舶样本送入网络中进行训练，这样在训练样本中加入了大量小目标船舶的样本，使网络充分提取到小目标船舶的特征；其次，通过卷积神经网络对目标船舶进行特征自适应提取；然后，目标区域建议网络可依据卷积神经网络提取到的特征，在图像中找到感兴趣目标区域，即框定船舶的位置；最后，通过多个全连接层的组合，将高维特征映射到一个四元组中，再运用分类函数输出每一类船舶的概率值，概率值最大的则为该船舶的类别。同时为解决云雾遮挡和海岸背景的干扰，采用了一种负样本增强学习的方法，在样本数据集中加入了大量只含有云雾和海岸背景的图片，进行负样本扩充，增强网络模型对云雾及海岸背景的特征学习能力，以此解决复杂海情的影响。实验结果表明，所提方法有效解决了复杂海情条件下的船舶识别难，以及小目标船舶识别难的问题，实现了复杂海情条件下的船舶识别。同时，与现有成熟的深度学习目标识别算法相比，本文算法的精确度和召回率分别提升了6.98%和18.17%，所训练的模型具有良好的泛化能力和鲁棒性。
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  PDF(1530)

  摘要(778)

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• 结合残差编解码网络和边缘增强的遥感图像去噪
• 吴从中,陈曦,詹曙

• 摘要：高分辨率遥感图像去噪对于提高后续图像分析、识别等问题的准确性具有重要意义。目前的去噪算法普遍存在去噪结果边缘信息模糊、易产生视觉伪影导致遥感信息丢失的缺点，针对以上问题本文提出了一个基于边缘增强的残差编解码去噪网络用于高分辨率遥感影像去噪。该方法首先将噪声图片通过低通滤波器分解成高频层和低频层，然后将含噪声信息的高频层输入到带残差模块的编解码网络中，通过采样运算在多尺度空间上学习残差映射生成残差图像，最后使用跳跃连接得到完整的去噪结果。其损失函数由逐像素和感知损失两部分组成，逐像素损失使用传统的均方根误差学习像素级信息，感知损失学习语义特征上的差异可以保留更多边缘信息，最终得到更清晰的结果，其中感知损失是由级联在后的语义分割网络提取的特征图定义的。本文对不同测试数据做去噪实验并与几个经典方法对比证明本文模型的去噪结果优于其他方法，不仅提高图像的峰值信噪比，得到最高的平均梯度值，还在视觉上取得了最清晰的结果。实验结果表明，本文提出的基于边缘增强的深层编解码卷积网络在去噪的同时可以改善边缘细节被模糊的问题，保留更多遥感地物信息，提高图像视觉效果。
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  PDF(766)

  摘要(707)

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• 基于JM变换优化的高光谱图像自适应降维方法
• 康孝岩,张爱武,胡少兴,肖青,柴沙驼

• 摘要：在无需先验标签样本的情况下，非监督降维可以有效简化高光谱图像的特征空间，避免目标分类中的霍夫效应。本文提出JM非线性变换优化的自适应降维模型来研究面向图像目标分类的高光谱波段选择问题。该方法考虑波段的信息量和独立性等两个重要因子，针对其测度方法的差异性问题，引入JM变换函数进行规范化优化。选用线阵高光谱和面阵显微光谱等两个图像数据集，在k最邻近和随机森林分类器下，进行了多组监督分类实验，结果表明，在Kappa系数、总体分类精度和平均分类精度上，本文方法均优于三种非监督方法MABS、InfFS和LSFS。说明本文提出的JM变换的自适应降维模型能够有效降低特征维度，满足高光谱图像分类的高精度要求。
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  PDF(787)

  摘要(740)

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• 结合归一化最大类间方差和GKIT的高分三号SAR影像双阈值变化检测
• 崔斌,张永红,闫利,魏钜杰

• 摘要：双阈值合成孔径雷达SAR(synthetic aperture radar)变化检测算法具有在发现变化区域的同时还能确定地表发生后向散射变化类型的优点。针对广义高斯双阈值最小误差法D-GKIT(Dual Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)在进行阈值选取时直方图中不同类别像素灰度级重叠严重时，分割结果容易在尖峰单侧选取出双阈值而导致无法正确分割差异图的问题，本文提出一种结合归一化最大类间方差和广义高斯最小误差法GKIT(Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)的双阈值SAR变化检测方法。首先，提出以归一化最大类间方差值作为灰度级重叠程度的判别参数，确定阈值的选取顺序及两个候选区间；然后，利用GKIT在候选区间内进行分割，获取单侧阈值及非变化类拟合函数；最后，提出利用非变化类拟合函数更新后的直方图作为另一侧阈值选取基础进行分割，得到对应分割阈值。以宁波地区国产高分三号(GF-3)SAR卫星影像作为试验研究数据，结果表明，本文方法能较好的解决灰度级重叠时D-GKIT无法进行正确分割的问题，具有良好的变化检测效果和更强的鲁棒性且达到了利用研究区数据验证利用GF-3号SAR卫星影像进行变化检测研究可行性的目的。
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  PDF(672)

  摘要(641)

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• 基于深度学习的静止卫星图像海上强对流云团识别
• 郑益勤,杨晓峰,李紫薇

• 摘要：强对流天气破坏力强，对海上航行和海洋开发都有着很大的影响，但由于其生命史短，且海上气象测站少，因此难以对其进行快速准确的监测。而静止气象卫星的覆盖范围广、时间分辨率高，因此成为了监测强对流天气的重要手段。本文提出了一种利用Himawari-8卫星影像，基于深度信念网络（DBN）进行强对流云团自动识别的方法。该方法分别提取每张图像的光谱特征TBB13、TBB08-TBB13和TBB13-TBB15，以及基于光谱特征TBB08-TBB13的纹理特征能量Energy和对比度Contrast，再参考CloudSat卫星的云分类产品自动构建样本集，利用此样本集训练DBN模型，以确定模型的参数和结构。使用训练完成的DBN模型进行强对流云团识别，并对识别结果进行后处理。通过典型案例分析和精度评定发现，新方法的临界成功指数CSI为71.28%，检测概率POD为84.83%，虚警率FAR为18.31%。结果表明，该方法可以有效识别处于初生到消散不同阶段的强对流云团，并在一定程度上去除检测结果中多余的卷云。与单波段阈值法、多波段阈值法和支持向量机这三种方法相比，文中提出的方法能够提高强对流云团的识别精度。
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  PDF(976)

  摘要(930)

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• 单目视觉Tukey权因子模型室内位置测量
• 刘飞,张继贤,王坚,张欣欣,丁晓波

• 摘要：面向室内导航和定位的需求，本文提出了一种基于编码图形和单目视觉传感器相结合的室内移动载体位置测量方法。首先优化设计了一系列用于移动载体空间位置计算的编码影像，利用轮廓匹配、矩计算和映射匹配相结合的方式实现空编图形的识别与定位。其次针对编码图形中心像方坐标观测值提取残差，构建了基于单位权和Tukey权因子模型的空间后方交会方法，基于两种权重因子分别计算了移动载体的观测值残差权重，分析了不同残差的观测值对结果的影响程度。然后构建了4组试验环境，从不同角度获取了观测影像，并进行了数据处理与分析。最后通过试验验证，表明基于2种权因子模型的方法均能够实现载体位置的计算，但基于Tukey权因子方法具有更高的精度，平面精度提高了29.76%~49.42%，高程精度提高了29.17%~74.07%。本文方法能够为室内空间移动载体提供高精度的导航和定位测量服务。
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  PDF(683)

  摘要(596)

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• 高分辨率遥感影像的多尺度分割优化算法研究
• 洪亮,楚森森,彭双云,许泉立

• 摘要：遥感影像分割是面向对象影像分析方法的关键步骤,分割质量直接影响面向对象影像分析的分类精度,目前所有分割方法都很难让分割结果同时达到全局和局部最优。本文针对上述问题,提出一种新的高分辨率遥感影像多尺度分割优化算法。该算法主要包括：(1)采用局部方差准则获得多尺度分割的全局最优分割尺度；(2)在全局最优分割尺度的分割结果基础上,采用对象空间统计指数(局部莫兰指数和对象方差)检测过分割和欠分割对象；(3)再分别对过分割和欠分割对象进行优化处理,过分割对象根据空间异质性准则进行合并,欠分割对象通过融合对象内局部边界信息进行再分割。(4)最终将欠分割和过分割对象的优化分割结果与全局最优分割尺度的分割结果进行融合,获到最终优化后的分割结果。本文采用二个QuickBird高分辨率遥感影像(中国东莞和美国佛罗里达州)来验证了该算法的有效性,并对优化前和优化后的分割结果进行了定性和定量分析。实验结果表明：(1)从视觉效果来看,优化后的分割结果具有更准确的分割边界,大尺度的地物保持较好的区域性,小尺度的地物保持了更多细节；(2)从定量评价指标(RR、RI和ARI)分析：在实验一中,该算法比全局最优分割尺度的RR￥RI￥ARI分别提高了2.1%,2.4%,30.2%；在实验二中,该算法比全局最优分割尺度的RR￥RI￥ARI分别提高了4.5%,2.7%,29.3%。该算法和全局最优分割尺度的分割精度都高于小尺度和大尺度分割结果。
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  PDF(294)

  摘要(266)

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• 基于Sentinel-2数据的区域林龄信息反演研究——以落叶松为例
• 唐少飞,田庆久,徐凯健,徐念旭,岳继博

• 摘要：林龄结构信息能够有效反映区域森林群落不同生长阶段的固碳能力，对于评估森林生态系统的健康状况具有重要意义。目前，针对区域优势树种林龄结构反演存在技术不成熟、模型参量单一化以及林龄组反演不完善等问题亟待解决。本研究以中国温带典型优势树种落叶松林为研究对象，分别选择其展叶初期、展叶末期和成熟期时段的Sentinel-2影像，采用多元线性回归（MLR）、随机森林（RF）、支持向量机回归（SVR）、前馈反向传播神经网络（BP）以及多元自适应回归样条（MARS）等5种方法依次构建落叶松林龄反演模型。通过相关性分析首先确定最佳遥感反演季相，并在此基础上根据相关性差异筛选出5个最优特征变量用于模型反演，分别为冠层含水量（CWC），归一化水体指数（NDWI），叶面积指数（LAI），光合有效辐射吸收率（FAPAR）和植被覆盖度（FVC）。研究结果表明，展叶末期为落叶松林最佳遥感反演季相。除植被衰减指数（PSRI）以及成熟期的NDVI、RVI外，落叶松林龄与各指标之间均呈负相关关系，其中与冠层含水量（CWC）的相关性最高，pearson相关系数达到-0.74（p<0.01）。此外，不同模型反演结果表明，随机森林模型（RF）为最佳落叶松林龄估测模型，其训练样本和验证样本预测误差绝对值∣ε∣≤5的累积百分比分别达到0.98和0.71；多元线性回归模型（MLR）的林龄估测结果最差，其训练样本和验证样本预测误差绝对值∣ε∣≤5的累积百分比仅为0.64和0.52，因此非线性模型能更好的解释林龄与建模变量之间的关系。
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  PDF(393)

  摘要(368)

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• 雄安新区(马蹄湾村)航空高光谱遥感影像分类数据集
• 岑奕,张立福,张霞,王跃明,戚文超,汤森林,张鹏

• 摘要：高光谱遥感影像分类数据集主要用于辅助高光谱遥感分类算法的精度验证、效率评价及性能评估,一般包括高光谱遥感影像、影像对应地物类别标注以及相关信息文档等内容。常用的高光谱遥感影像分类数据集以欧美为主,如India Pines、Salinas、KSC等。随着我国高光谱遥感传感器技术发展和学术交流机制的日臻完善,国内也发布了高光谱遥感分类数据集,如江苏省常州的茶树数据集。较于欧美高光谱遥感分类数据集的广泛应用,我国高光谱遥感分类数据集的发布与应用仍偏少。近年来,我国高质量高光谱遥感数据获取能力大幅增强,提升了我国高光谱遥感共享数据源的数量及质量,为促进我国高光谱遥感应用研究及业务化能力提供了支撑。本分类数据集包括雄安新区马蹄湾村高光谱影像数据,由上海技术物理研究所研制高分专项航空系统全谱段多模态成像光谱仪采集,光谱范围为400-1000nm,波段250个,影像大小为3750×1580像元,空间分辨率0.5m；同步实地调研地类分布19种,包括水稻茬、草地、榆树、白蜡、国槐、菜地、杨树、大豆、刺槐、水稻、水体、柳树、复叶槭、栾树、桃树、玉米、梨树、荷叶、建筑。利用随机森林分类方法对该数据进行了分类验证,分类精度可达97%。该数据集可为我国经济作物高光谱精细分类研究提供良好的数据支持,更可为我国高光谱遥感载荷业务化应用发展提供有力促进。
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  PDF(466)

  摘要(2561)

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• AIUS气温反演通道选择方法研究
• 曹西凤,李小英

• 摘要：2018年5月，高分五号卫星成功发射，其搭载的AIUS（Atmospheric Infrared Ultraspectral Sounder）传感器是我国研发的第一个红外波段具有甚高光谱分辨率的掩星探测仪，为大气分布状态的研究提供了强有力的数据支持。气温是表征大气热力状态的重要参数，其分布状态直接影响地-气系统长波辐射和太阳短波辐射的相互作用，进而对全球辐射能量的收支平衡产生影响。采用高光谱数据直接进行气温反演的数据量较大、存储不便，并且不同波谱信息之间存在相关性，因此需要进行通道选择。考虑到实际气温反演精度受干扰成分的影响较大，致使反演精度较低，本文将基于信息熵的通道选择算法与目标成分及干扰成分的敏感性分析相结合开展试验完成AIUS掩星观测数据的通道选择，为后期AIUS的温度反演奠定基础。首先，基于RFM(Reference Forward Model)正向辐射传输模型进行目标成分及干扰成分的敏感性分析，探究通道选择的可行性及进行初步的通道选择；之后，基于信息熵的理论进行通道选取，并对结果进行分析讨论；最终依据通道选取结果，结合最优化算法进行温度反演效果验证。研究表明：掩星观测对气温变化具有较高的敏感性，该通道选择方法在掩星观测模式下是可行的；随通道数目的增加，信息量大体呈对数型增加，在通道个数为1000时接近饱和；在保证运算效率条件下，选用AIUS的100个通道进行温度反演，可基本满足精度需求。
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  PDF(277)

  摘要(249)

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• 基于卷积神经网络的航空影像像素级建筑物提取
• 陈凯强

• 摘要：建筑物提取在城市规划等土地利用分析中发挥着重要作用。用于提取建筑物的传统方法通常基于手工特征和分类器，导致精度较低。本文基于卷积神经网络CNN(Convolutional Neural Networks),自主学习多级的和具有区分度的特征来更好地辨识建筑物和背景，实现航空影像中的像素级建筑物提取。此外，本文使用视野增强FoVE(Field-of-View Enhancement)方法减轻边缘现象(切片边缘附近的建筑物提取精度通常低于中心区域附近的精度)的影响，并进一步通过实验揭示FoVE的饱和性。通过在两个数据集上的实验表明，CNN能有效实现像素级建筑物提取，FoVE能进一步提高建筑物提取准确率。
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  摘要(253)

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• 受随机介质遮蔽目标的雷达成像方法效能比较
• 伊铁延,陈锟山,刘玉

• 摘要：为了综合分析受随机介质遮蔽目标雷达成像方法效能，本文系统比较了随机介质参数（散射厚度与吸收厚度）、天线布局方式（稀疏阵列的天线阵元间距及空间分布）对合成孔径雷达SAR、时间反转TR以及时间反转-多重信号分类TR-MUSIC这三种典型方法成像效能的影响。结果表明TR-MUSIC表现最优，SAR次之，TR较弱。随着光学厚度或单次散射反照率的增大，三种成像方法效能均发生退化，但TR-MUSIC总体而言相对受影响最弱。散射厚度是造成成像效能退化的主要原因，而吸收厚度的影响较为微弱。根据稀疏阵列下成像方法效能比较结果，利用TR-MUSIC可以抑制栅瓣特性的优势，使用特殊布局的天线可以同时降低雷达系统复杂度和减弱杂波信号，进而改善成像结果。本研究可为提高受随机介质遮蔽目标的雷达成像质量提供理论支撑。
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  摘要(326)

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• 基于重加权稀疏和全变差约束的深度非负矩阵分解高光谱解混
• 祝伟,王雪,黄岩,杜培军,谭琨

• 摘要：近年来，非负矩阵分解（NMF）由于其简单有效的特点，已被广泛应用于解混。由于传统的NMF只有单层结构，不能获取隐藏层的信息，其解混效果受到制约，为了研究影像的深度空谱特征，本文在深度NMF结构的基础上，提出了一种基于全变差和重加权稀疏约束的深度非负矩阵分解（RSDNMF-TV）算法。首先，使用深度NMF模型代替传统单层NMF模型，在预训练阶段进行逐层预训练，而在微调阶段减少分解误差。其次，由于丰度矩阵是稀疏的，在深度NMF模型中加入重加权稀疏正则化项，其权值则根据丰度矩阵自适应更新。最后，进一步引入全变差正则化项，以促进丰度图的分段平滑性。论文采用梯度下降法推导出乘性迭代规则，为验证所提出的RSDNMF-TV算法的有效性，利用模拟数据集、Cuprite数据集以及高分5号数据集进行实验，并与其他经典方法作对比，本方法具有更好的解混效果，同时具有一定的去噪能力。
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  摘要(32)

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• 基于冰漂流浮标的北极冰速遥感产品评估
• 施骞,苏洁

• 摘要：冰速是海冰的重要参数。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。本文利用2009-2017年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，一天间隔的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。对于五种两天间隔冰速产品而言，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
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  摘要(279)

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