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• 高分网格平台研发与应用
• 尹建伟,王冰冰,陈华钧,尚永衡,沈正伟,刘国栋

• 摘要：高分辨率对地观测系统网格平台(高分网格)是高分地面系统的重要组成,包括管理网格、数据网格和服务网格。管理网格,通过网格化手段,实现需求电子化、自动化、成果汇交、绩效考核等相关综合管理功能；数据网格,采用分布式网格节点机的架构,实现大规模高分数据和数据产品在全国范围内的共享和流转；服务网格,采用服务化的开放手段,帮助服务提供者共享服务能力,支撑高分服务生态体系的构建。本文在介绍了高分网格平台的总体架构、核心功能以及工程建设过程中所解决的核心关键技术。分析了高分网格平台面临的问题,并提出了未来发展的方向。
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  摘要(287)

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• 地球观测知识枢纽：内涵、关键技术与展望
• 赵利民,苗晨,邢进,李国庆,侯宇葵,刘闯,李家国,陈兴峰,刘 军,杨 健,周 翔,顾行发

• 摘要：智能化地共享和复用地球观测应用实践所形成的知识，有序促进应用要素的高通量流动，是激活和释放地球观测系统效能的关键。地球观测知识枢纽(Earth Observation Knowledge Hub, EOKH)将分散的应用要素有机耦合，形成专题知识集合的协同设计与吞吐能力，是地球观测成果治理与智能服务的研究前沿。针对地球观测组织(Group on Earth Observations, GEO)发展GEO知识枢纽(GEO Knowledge Hub, GKH)得到的启示，结合地球观测知识本体研究最新进展，系统解析了EOKH的内涵与特征，梳理了发展EOKH的技术需求与挑战，分析存在的关键问题及其应对策略。在此基础上，提出了EOKH系统架构原型，结合地球观测知识包转移复用和知识推理2个EOKH典型应用场景进行了原理实现与概念验证。最后，就如何促进地球观测知识“人机物”要素的协同共生，提出了我国发展EOKH的相关认识与思考。文章认为，探索“人在回路”的高通量知识协同生产与转移技术，以及“知识驱动”的成果复用技术，是提升地球观测隐性知识可解释性、促进EOKH服务质量与发展力的必要举措。
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  摘要(66)

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• 全球湿地遥感研究综述：1975-2020年
• 王宗明,毛德华,贾明明

• 摘要：在显著气候变化叠加人类活动干扰的背景下，可持续的湿地生态系统管理对于湿地空间信息的需求不断提升，湿地遥感作为重要的交叉学科方向，研究成果日益增多。本文以Web of Science核心合集为数据库，通过检索过去50年湿地遥感论文成果，总结了湿地遥感研究全球发文量和引文量的变化情况；进行文献计量分析，探讨湿地遥感研究的发展历程和发展趋势。论文将湿地遥感研究划分为潜力探索期、框架成型期、快速增长期三个阶段，进而总结分析了不同阶段湿地遥感的研究主题和主要数据源；最后基于VOCviewer软件对湿地遥感研究热点关键词进行综述，从大数据时代背景下的湿地遥感分类及景观动态、精细化的湿地生态参量遥感观测、湿地可持续管理空间决策支持三个方面进行了未来研究趋势的展望。本研究将为理解国际湿地遥感研究发展历史、把握湿地遥感研究国际前沿、进行国内湿地遥感研究布局提供借鉴。
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  摘要(102)

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• 层析SAR三维成像方法与森林参数反演研究进展
• 万杰,汪长城,朱建军,付海强

• 摘要：森林是陆地上最大的生态系统，在全球碳氧循环中发挥着举足轻重的作用。森林植被集中了85%以上的陆地植被生物量，森林的生物物理参数，如森林高度、林下地形、生物量等，对森林资源管理、森林碳汇能力及碳储量的评估、生物多样性保护等具有重要意义。合成孔径雷达层析技术（Synthetic Aperture Radar Tomography, TomoSAR）具备对观测目标的三维成像能力，可以获得森林的内部结构信息，在森林植被参数反演中发挥着重要的作用。本文从层析SAR的三维成像原理出发，系统阐述目前层析SAR技术进行多维感知的主流算法。根据SAR数据获取模式的不同，将层析SAR的三维成像方法归纳为单极化层析SAR算法和全极化层析SAR算法两类。对比分析植被参数反演中不同层析SAR成像算法在垂直分辨率、辐射分辨率、鲁棒性、计算复杂度等方面的表现。基于层析SAR的三维成像能力，阐述层析SAR技术在森林垂直结构重构、森林高度反演、林下地形测绘、生物量估计等应用中的研究进展。展望层析SAR技术在森林植被区前沿应用，总结层析SAR技术植被区应用中面临的关键挑战。
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  摘要(123)

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• 空间约束及其在遥感图像信息提取中的应用研究综述
• 沈宇臻,玉院和,韦玉春,郭厚财,芮旭东

• 摘要：遥感卫星技术的发展使得高空间分辨率的遥感图像得到了更多的应用。但是，高空间分辨率遥感图像常常具有高的类内方差，由此限制了许多遥感信息提取方法的性能。为解决此类问题，图像中像素间的空间约束成为研究热点，且陆续产生了一些研究成果。但整体上，这些成果缺少联系和系统性。鉴于此，本文基于近二十年来一百余篇的相关文献，对现有空间约束流程、应用场景和方法进行了归纳与总结，对各类方法进行了原理解释及优缺点的比较。最后，分析了空间约束方法的发展趋势，列举了空间约束研究存在的可能的不足，提出了建议参考。
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  摘要(183)

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• MODIS MAIAC高分辨率气溶胶光学厚度产品在干旱区的适用性研究
• 陈香月,丁建丽,王敬哲,葛翔宇,张子鹏,张喆,左洪超

• 摘要：大气多角度校正（Multiangle Implementation of Atmospheric Correction, MAIAC）是一种新的获取高分辨率气溶胶光学厚度（Aerosol optical depth, AOD）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2000-2019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在四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。
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  摘要(148)

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• 应用Sinkhorn距离和图正则约束的高效解混算法
• 杨露露,李春芝,陈晓华,王丽

• 摘要：高光谱盲解混是解决混合像元问题的重要技术。其中，非负矩阵分解（Nonnegative matrix factorization，NMF）凭借其明确的物理意义，为无监督线性光谱解混的发展奠定了基础。由于传统NMF采用欧氏距离度量原始矩阵与重构矩阵之间的误差，不能有效挖掘各维度特征间关系，影响解混精度。为充分利用高光谱图像中丰富的相关特征，本文在Earth Mover’s Distance（EMD）的基础上引入熵正则约束，由Sinkhorn距离代替欧氏距离，建模不同维度特征之间的关系。进一步地，为刻画数据的流形结构，将图正则项作为丰度的约束条件，提出了一种基于Sinkhorn距离和图正则约束的非负矩阵解混算法（SDGNMF）。论文采用乘性迭代规则对提出的解混模型进行求解，在模拟数据集、Urban数据集以及Jasper数据集上进行实验，实验结果验证了所提出算法的有效性。
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  PDF(270)

  摘要(289)

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• 联合双站InSAR与WoldView DEM估算祁连山西段冰川多时段物质平衡
• 李超,江利明

• 摘要：冰川物质平衡作为气候变化的敏感指标，对于区域水资源管理，冰川灾害防治以及全球海平面变化预测具有重要意义。随着全球变暖加剧，自2000年来祁连山西段冰川消融加速，然而近年来该地区尤其是老虎沟12号冰川的年际物质平衡变化仍知之甚少。本文利用WorldView 光学立体测绘、SRTM 和TanDEM-X双站InSAR生成的多源DEM数据，采用DEM差分法分别获得了2013-2014年、2014-2015年祁连山西段年际冰厚变化速率和2000-2015年平均冰厚变化速率，同时获得了相应时段的冰川物质平衡结果。在此基础上以老虎沟12号冰川为例，估算了2013-2014年、2014-2015年和2000-2015三个时间段的冰川物质平衡变化速率，并分析了降水和气温变化对物质平衡变化的影响。结果表明: 2013-2014年、2014-2015年祁连山西段冰厚变化速率为-0.35 ± 0.034 m和 -0.028 ± 0.004 m，物质平衡变化速率分别为-0.27 ± 0.014 m w.e./yr和-0.024 ± 0.084 m w.e./yr。2000-2015年老虎沟12号冰川平均物质平衡为-0.013 ± 0.02 m w.e./yr，冰川处于消融状态。冰川亏损速率由2013-2014年的-0.33 ± 0.04 m w.e./yr减缓至2014-2015年的-0.036 ± 0.09 m w.e./yr，这主要与2015年降水增多有关。本文验证了高质量的光学立体测绘卫星DEM数据在求解山地冰川年际物质平衡的可行性。
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  摘要(198)

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• 基于机器学习的遥感反演：不确定性因素分析
• 汪静平,吴小丹,马杜娟,闻建光,肖青

• 摘要：遥感反演是定量遥感的核心内容之一，只有实现高精度的参数反演，才能提高遥感数据的利用效率，从而进一步推进定量遥感的发展。基于机器学习的遥感参数反演充分利用了卫星大数据的优势，能够避免因物理模型带来的复杂处理和计算过程，同时减小由遥感数据预处理包括几何校正、辐射校正、大气校正等引起的不确定性，因此被应用于遥感反演中。然而，机器学习在遥感反演中的效用和能力需要客观看待。本文重点对机器学习在遥感反演中的应用进行论述。首先在文献检索的基础上总结了目前机器学习在遥感反演方面的应用现状。然后总结了几种典型的机器学习算法的原理及特点。最后，重点论述了基于机器学习的遥感反演不确定性产生的几种主要因素，包括机器学习算法的选择、辅助变量的选择、变量数据集的来源及准确性、训练样本的选择和模型的跨尺度、跨区域应用等。在机器学习算法的实际应用中，应综合考虑这些因素可能会引起的不确定性，从而选择最为合适的算法和样本，提高结果的准确度和可信度。
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  PDF(224)

  摘要(168)

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• 水稻雷达遥感监测研究进展
• 何泽,李世华

• 摘要：水稻是重要的粮食作物，及时准确地获取水稻种植面积和长势信息，可以为田间耕作管理和农业政策制定提供支撑。星载合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）成像不受气象干扰，能敏锐地响应水稻植株发育和土壤水分变化，是多云雾地区水稻生长监测的重要数据源。水稻雷达遥感研究的成果丰富但脉络复杂，有必要结合关键问题和主要方法，对水稻雷达遥感的发展历程、现状和前景进行梳理和分析。本文在整理统计国内外近30年相关文献的基础上，将水稻雷达遥感的关键问题概括为种植面积提取、生理参数反演、物候与熟制识别三大焦点，将监测方法提炼为数理分析、机器学习和多源协同三条主线。其中，种植面积提取概括为四种思路：时序变化分析、机器学习、面向对象分类和多源协同，生理参数反演总结为五种算法：经验模型、物理模型、半经验模型、数据同化和多源协同，物候与熟制识别归纳为两种策略：时序检测和机器学习。从数据属性和模型结构的角度，介绍各种方法的工作原理和适用场景，阐述不同方法的优势和局限性。最后，结合SAR成像性能和计算机技术的发展态势，对未来研究进行展望。本文指出水稻雷达遥感监测尚有三大难题亟待解决：（1）破碎地块和复杂地形；（2）稻田栽培条件多样；（3）季候异步和轮作间作。今后研究应重点关注：（1）依赖更少先验信息的种植面积精细识别；（2）顾及建模效率与精度的生理参数动态反演；（3）结合生长机理和时序观测的物候熟制自动识别。上述课题的发展，将有效提升水稻雷达遥感监测的时空精度。
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  PDF(363)

  摘要(311)

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• 大尺度生态质量遥感评价方法构建及应用研究
• 高吉喜,万华伟,王永财,侯鹏,施佩荣,孙晨曦

• 摘要：生态系统是人类生存和经济社会可持续发展的基础，开展生态质量评价为制定生态保护修复政策和服务于生态文明建设提供科学依据。本文从国家尺度生态质量评价年度业务化需求出发，以生态学理论为基础，构建了一套表征“功能-稳定-胁迫”三个维度的生态质量评价体系，利用植被参量和土地利用等遥感数据，对2000-2018年陆地区域生态质量进行了监测和评价。结果表明2018年全国生态质量整体状况良好，生态质量中等以上比例达到了36.98%，差等生态质量仅占4.33%。福建、海南、广西等地生态质量最优；2000-2018年全国53.97%的区域生态质量呈改善趋势，其中2011年之后改善趋势更为明显；全国部分区域生态质量形势仍然严峻，生态系统功能低、生态系统稳定度差，生态系统胁迫处于较高水平。从全国生态质量评价的应用结果来看，构建的生态质量评价体系方法科学、简单快速、经济可行，能满足区域或国家生态系统质量快速评估的需求。
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  PDF(581)

  摘要(399)

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• 资源三号03星立体影像与激光测高点联合区域网平差处理及精度验证
• 周平

• 摘要：利用国产卫星影像开展全球范围地理信息资源建设的前提条件之一是提升卫星影像无地面控制条件下几何精度水平。2020年7月成功发射资源三号03星（ZY3-03）是资源三号系列卫星中的第三颗高分辨率立体测绘卫星，主要用于全球范围1:5万比例尺测图应用。卫星搭载了三台全色线阵推扫式光学相机和一台多光谱相机，可获取优于2.5米分辨率的三线阵立体影像和5.8米分辨率的多光谱影像。为了提升卫星影像的高程精度，卫星还设计搭载了一台单波束激光测高仪，可同步获取高精度激光测高点。本文提出了一种ZY3-03星激光测高点与立体影像联合区域网平差处理方法。利用激光测高点和同轨获取的正视影像相对平面误差较小的特性，准确获取激光测高点在立体影像上的像方位置；将激光测高点作为立体影像高程控制，并以整轨立体影像为单位开展立体影像与激光测高点的联合区域网平差，实现立体影像高程精度大幅提升。选取黑龙江省中部地区和河北省太行山地区的ZY3-03星三线阵立体影像及其同轨获取的激光测高点开展联合区域网平差试验，结果表明，平地和丘陵地形区域的ZY3-03星立体影像的高程中误差从5.27米降低至2.58米，山地地形区域的ZY3-03立体影像的高程中误差从11.25米降低至4.45米，均能满足我国1:5万比例尺立体测图的精度要求。
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  PDF(401)

  摘要(418)

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• 基于哨兵2号数据的矿区叶面降尘信息提取及尘源辨析方法
• 帅爽,张志,吕新彪,陈思,马梓程,谢翠容

• 摘要：叶面降尘遥感监测是评估矿山粉尘污染状况的重要手段之一,与自然粉尘相比,重金属富集的矿山粉尘对人类健康和植被生长造成更严重的威胁。以往叶面降尘遥感监测大多针对降尘量进行反演、监测,而没有研究矿区粉尘与自然粉尘的差异。本文使用哨兵2号数据,以内蒙古甲乌拉—查干铅锌银矿区为例,在分析叶面降尘的光谱响应特征基础上,基于面向对象的主成分分析(FPCS)方法,提取研究区叶面降尘范围和强度,利用尘源光谱指数,区分矿山粉尘与自然粉尘,并分析了叶面降尘类型、强度与矿山地物分布的相关性,分析研究区主要矿山尘源及扬尘扩散特征,利用端元分解模型和光谱特征匹配(SFF)分析矿山开发降尘和自然降尘的矿物成分差异和光谱特征。结果表明叶面降尘导致植被可见光波段反射率升高、近红外波段反射率降低、植被红边“蓝移”,远离粉尘源方向,可见光波段反射率逐渐降低,红边位置逐渐向长波方向移动；矿山尘源与自然尘源光谱特征存在差异,矿山尘源叶面降尘像元在865nm处显示反射率吸收特征,SFF结果显示该吸收特征与黄铁矿相关； FPCS成功提取了叶面降尘的范围和强度,尘源光谱指数(DSI)能区分矿山降尘与自然降尘,提取的矿山叶面降尘像元与矿山地物空间相关性强,研究区主要矿山尘源为废石堆和矿山道路,其中废石堆扬尘扩散强度和距离大于矿山道路。该研究可为矿山开发粉尘污染快速评估提供一种技术思路。
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  PDF(590)

  摘要(292)

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• 基于多源卫星遥感数据的中国2003-2018年CO2时空变化研究
• 肖钟湧,陈颖锋,林晓凤,刘珊红,谢静晗,谢先全

• 摘要：本研究利用大气制图扫描成像吸收仪(ScanningImagingAbsorptionSpectrometerforAtmosphericChartography，SCIAMACHY)和傅里叶变换光谱仪(Fourier Transformation Spectrometer，FTS)卫星遥感传感器反演的CO2产品，结合瓦里关地面站点观测的CO2浓度数据进行验证，并对遥感数据进行校正，最后分析了2003-2019年中国CO2时空变化特征及其影响因素。结果表明中国区域CO2柱浓度呈近12个月周期变化且持续上升的趋势。2003年CO2柱浓度年均值为374.38 ppm，2018年CO2柱浓度年均值为413.71 ppm，16年间增加了39.30 ppm，约为10.51%，年均增长率为0.59%。中国区域大气CO2柱浓度的月变化存在明显的时空差异，月变化呈现弦曲线变化，最小值和最大值分别出现在8和4月，2018年月平均大约分别为407.7 和416.3 ppm。CO2柱浓度的高值区主要出现在东部的亚热带和温带地区，2018年年平均最大可达417.9 ppm；最低值是在内蒙古北部，2018年平均约为409.5 ppm。从省级行政单元来看，2018年平均CO2柱浓度最高和最低的省份是浙江省和青海省，分别约为417.8和412.1 ppm。中国2003-2019年CO2柱浓度在整个区域出现较大的增长，但是增长率在空间上存在明显的异质性。在空间上，2018年比2003年增长的数值在31.0~45.4 ppm之间，增长的百分比范围在8.9~12.2%之间。增长较大的区域在高值区，最大增长出现在辽宁和吉林的交界处，约为12.2%。增长较小的区域出现在中国中部，最低的增长约为8.9%。
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  PDF(473)

  摘要(399)

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• 面向高光谱异常检测的背景记忆模型
• 谢卫莹,钟佳平,李云松

• 摘要：高光谱图像具有丰富的连续光谱信息,覆盖从可见光到红外波长范围内数百个波段,其数据特性使得在图像处理中有挖掘光谱内在特征的独特优势,从而有利于充分利用空间和光谱信息,检测感兴趣区域中的目标。但是由于高光谱数据的高维性、实际场景的复杂性以及有标签样本数量的有限性,高光谱异常检测仍面临背景和异常不易区分和检测精度低的问题。为了解决以上问题,本文提出一种面向高光谱异常检测的背景记忆模型。首先,通过无监督的基于密度估计的粗检方法,获得伪背景和伪异常向量。其次,设计基于异常突出正则项约束的背景记忆生成对抗网络模型,扩大伪背景和伪异常间的距离,并采用弱监督-伪标签的训练方式,使得网络具有较强的背景生成能力,同时弱化其对于异常的重构效果,减少对于背景和异常重构的泛化性,增强输出检测结果中背景和异常的差异和辨别度。此外,在特征域和图像域进行对抗学习,提高样本生成能力,更好地学习到输入样本的分布情况,提高网络对背景的生成能力。最后,使用非线性背景抑制方法减小虚警率,进一步提升检测精度。实验结果表明,本文方法相比其他检测算法在不同数据集上具有更好的检测效果。
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  PDF(400)

  摘要(305)

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• 利用空间随机森林方法提升GPM卫星遥感降水质量
• 胡保健,李伟,陈传法,胡占占

• 摘要：卫星遥感降水产品是当前获取大范围、连续性降水观测的主要来源，但目前已有的卫星遥感降水产品空间分辨率粗糙，且存在一定的系统偏差。为此，本文充分考虑高分辨率环境变量（包括地形、NDVI、地表温度、经纬度）对降水影响以及邻近遥感降水（站点）空间相关性，构建了一种双阶段空间随机森林（Spatial Random Forest, SRF）方法（SRF-SRF）。以四川省2015年—2019年GPM（Global Precipitation Measurement Mission）月降水数据为例，借助SRF-SRF对其质量提升，并将计算结果与现有七种方法比较，包括地理加权回归（GWR）、反向传播神经网络（BPNN）、随机森林（RF）、站点降水Kriging插值（Kriging）、经SRF降尺度后的地理差异分析校正（SRF-GDA）、经双线性插值降尺度后的SRF校正（Bi-SRF）以及年降水经SRF降尺度后按月比例分解并利用SRF校正（SRFdis）等。实验分析表明：（1）在月尺度上，与原始GPM相比，SRF-SRF的平均绝对误差（MAE）降低了19.51%，中误差（RMSE）降低了16.35%，而且精度优于其他方法；在季尺度上， SRF-SRF在冬季误差最小，在夏季误差最大，但其计算精度均优于其他方法；在年尺度上，基于SRF的四种方法（包括SRF-SRF、SRF-GDA、Bi-SRF和SRFdis）优于GWR、BPNN、RF，并且SRF-SRF计算精度优于单阶段的Bi-SRF和SRF-GDA。（2）SRF-SRF降水产品空间分布连续性较好，且局部降水细节得到明显提升。（3）借助RF对各自变量重要性分析得出，降水空间相关性对卫星遥感降水质量提升具有重要作用。（4）基于月尺度的SRF-SRF融合校正效果优于基于年尺度的SRFdis，表明NDVI可用于该区域月尺度降水质量提升。
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  PDF(483)

  摘要(487)

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• 我国卫星遥感地表水资源监测能力分析与展望
• 李欢,万玮,冀锐,李国元,陈晓娜,朱思宇,刘宝剑,徐玥,罗增良,王胜蕾,崔要奎

• 摘要：在我国自然资源部水资源调查与确权登记的职能需求之下,面向我国“十四五”及二〇三五年远景卫星发展规划,亟需厘清水资源属性卫星遥感监测国内外发展现状,并进一步剖析我国卫星地表水资源监测能力。本文在对国内外多种类型卫星(包括光学、激光、雷达、重力、GNSS-R等)水资源监测能力及属性反演前沿技术(以地表固液态水的面积、水位、体积变化为主)进行总结分析的基础上,针对我国地表水资源卫星遥感监测的现状和不足,从观测体系、技术体系、产品体系和服务体系四个方面提出未来卫星遥感地表水资源监测规划设计建议。
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  PDF(408)

  摘要(408)

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• 体散射函数测量技术定标方法研究进展
• 刘聪,李彩

• 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三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，上述三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。
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  PDF(307)

  摘要(405)

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• FY-3D星微波湿温探测仪通道响应函数的影响分析
• 王振占,许皓文,段永强,王文煜,丁甲,何文明,张升伟

• 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118GHz各通道不同场景的亮温谱，并输入至我们前期建立的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3dB时，亮温偏差可以达到0.2–0.5K。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1.8km时，误差最大可以达到0.8–0.9K，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。
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  PDF(326)

  摘要(267)

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• 基于深度学习的高分辨率卫星遥感影像条带噪声去除-高分遥感共性产品与真实性检验专刊
• 高浩博,卜桐,李欣,陆世东,钟慧敏,崔林

• 摘要：受到成像环境、硬件条件等因素的限制，高分辨率卫星遥感影像上普遍存在条带噪声的现象，其严重影响了影像的辐射质量和可用性。本文针对传统条带去除方法存在的适应性差、去噪效率低、依靠先验知识等不足，提出了一种基于深度学习卷积神经网络的条带噪声去除方法。本方法首先利用不同尺度的卷积层进行特征提取，然后对多尺度的特征图进行特征融合得到去噪底图，通过残差学习的方法在底图上预测存在的噪声分量，最后用噪声影像减去条带噪声分量实现噪声的去除。以模拟和真实获取的噪声影像为实验数据，将本文提出的方法与一些经典的去噪方法进行实验结果对比分析，实验结果表明本文提出的基于深度学习的条带噪声去除方法能够在保留影像地物细节的情况下，能以优异的速度达到最高的定量指标和最好的视觉效果，充分证明了本文方法的优越性。
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  PDF(400)

  摘要(351)

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• 星载主动遥感测云现状与展望
• 寇蕾蕾,郜海阳,林正建,廖淑君,丁丕满,朱维,商建,胡秀清

• 摘要：云是表征天气和气候变化的重要指标,在大气的能量分配、辐射传输等中起着重要作用。卫星遥感探测以其覆盖范围广、信息量大、重复频率高等诸多优势,成为研究云的主要手段。目前星载测云主动遥感技术主要包括毫米波雷达和激光雷达技术。本文介绍了星载毫米波雷达和激光雷达测云技术发展及数据应用研究现状,重点分析了CloudSat搭载的云廓线雷达CPR和CALIPSO搭载的云-气溶胶激光雷达CALIOP协同观测的成果和进一步发展需求。从全球云三维结构参数的需求分析,探讨了太赫兹雷达、高光谱激光雷达、多传感器数据融合等测云新技术发展和应用潜能,以及多星系统及单星多载荷等协同观测新模式的技术关键和轨道高度对探测性能的影响,提出多传感器共平台协同观测及数据融合研究三维云结构信息的设想。
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  PDF(496)

  摘要(235)

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• 黑河中游农作物MODIS叶面积指数产品时间序列精度验证与变化特征分析
• 王丹彤,屈永华

• 摘要：叶面积指数（Leaf Area Index，LAI）是表征植被生长状态的一个重要的冠层结构参数。MODIS LAI产品是全球常用的遥感LAI产品之一。然而，由于地表异质性、数据质量、模型精度等多方面的差异，MODIS LAI产品质量表现各有不同。基于无线传感器网络的LAINet仪器可以自动获取时间频率更密集的LAI实测数据，为验证卫星遥感LAI产品提供了有力支持。本文通过2018和2019年黑河中游时间序列地面实测LAI数据与高空间分辨率卫星遥感植被指数数据建立经验回归模型，反演高空间分辨率卫星遥感LAI作为参考LAI真值，对MODIS LAI产品进行了精度验证与稳定性评价，分析了MODIS LAI与LAINet地面测量的差异原因。结果表明，与Landsat 8参考真值相比，MODIS LAI生长季的质量（RMSE2018=1.17，RMSE2019=1.14）优于衰落季（RMSE2018=1.39，RMSE2019=1.84），MODIS LAI总体低估，尤其是生长季后期。时间序列上，MODIS LAI产品能够刻画植被生长和凋落的季节特征，但生长前期波动性要强于后期。与LAINet观测方式的差异是MODIS LAI低估的主要原因，即遥感传感器从太空平台向下观测，LAI值在生长季后期受到叶绿素降低的影响，而LAINet仪器从冠层下向上观测，主要受到冠层间隙率的影响，而对叶片内色素变化不敏感。对MODIS LAI产品的精度验证与稳定性评价结果表明，可以利用地面实测数据和卫星遥感数据反演时间序列LAI，但是，在使用类似玉米作物的生长季后期数据的时候，需要考虑到MODIS LAI与LAINet LAI观测对象与算法原理的差异。本文的分析结果能够为MODIS LAI产品的使用者和算法研究者提供参考依据。
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  PDF(358)

  摘要(333)

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• 星载成像高度计双侧独立交叉定标方法研究
• 白卓,张颢馨,马纯永,赵朝方,陈戈

• 摘要：为通过数据处理提高SWOT的观测精度，本文采用双侧刈幅独立交叉定标对相位误差和倾角误差复合输入的情况进行误差估计。本文选取横跨经度100°和纬度60°的南太平洋东部地区，以HYCOM数据作为海洋真值，根据AVISO官网提供的SWOT和Jason-2（2016年10月前）轨道参数利用SWOT simulator进行仿真采样，进行刈幅自交叉和星下点刈幅交叉实验。实验将90%的误差校正到4cm内，近75%的交叉点残差的标准差降到2cm内，较解算前提升一倍，表明在仪器精度较低时，双侧刈幅独立交叉定标的方法能够科学有效估计两种误差的复合输入值，显著降低了误差水平。
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  PDF(334)

  摘要(322)

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• 广西壮族自治区短轮伐期人工林时空分布信息提取
• 段文胜,王力,黄妮,贺原惠子,张昌赛,张阳坚,周泉,牛铮

• 摘要：短轮伐期人工林（Short-Rotation Plantations，SRPs）作为主要的经济型林类，对于生态环境保护以及社会经济发展都有着重要的影响，但精细的SRPs时空分布信息十分缺乏。本研究以中国SRPs种植最为广泛的广西壮族自治区为研究区域，基于Google Earth Engine云平台以及1986-2019年的Landsat影像数据，应用LandTrendr时间序列分割算法对SRPs的时空分布信息进行了提取。结果分析表明：（1）广西SRPs种植面积近30年呈逐年稳定快速增加的态势，1990年种植面积仅1.93×105ha，到2019年达到了4.04×106ha，年均增长速度达到1.33×105ha；（2）从空间分布来看，广西东部、南部SRPs分布较为集中，其主要分布在海拔500m以下的低海拔地区以及地表坡度在20°左右的坡地，且河池市是广西SRPs种植分布面积最大的地级市；（3）SRPs种植面积变化趋势与林业产值存在很强的相关性（r=0.83，p<0.001），表明SRPs是影响林业经济的重要因素。本文提出的基于长时序的SRPs时空变化信息的提取方法，可以为林业管理提供决策支持，并为森林碳循环的研究提供基础数据。
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  PDF(444)

  摘要(367)

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• 1984-2020年密云水库水面信息遥感监测与分析
• 刘畅,唐海蓉,计璐艳,赵永超

• 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。值此密云水库建成60周年之际，本文以密云水库为研究区域，收集了1984-2020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五个时期：“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。
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  PDF(442)

  摘要(344)

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• 应用于陆表物候监测的遥感指数多维度评估
• 孙莉昕,朱文泉,谢志英,詹培,李雪莹

• 摘要：针对陆表物候监测已发展了很多遥感指数，但不同遥感指数表征陆表植被季节性变化的能力存在差异，而目前有关陆表物候遥感指数的评估大多在不同标准下开展，导致研究结果间的可比性较差，致使无法根据不同区域选择出最佳的遥感指数，从而影响大尺度（如半球乃至全球）的陆表物候监测精度。本文在北半球中高纬度地区，以75个碳通量塔站点的406条记录和129个物候相机站点的482条记录为参考标准，对10种遥感指数应用于陆表物候监测的能力进行了系统性评估，并从两个精度评估视角（物候提取准确度、物候变化趋势一致性）、四个维度（植被类型、地理环境、物候类型、物候事件）对比分析了各种情况下的最佳遥感指数及其精度。虽然部分遥感指数在多数情况下均表现最佳，但不同植被类型、地理环境、物候类型（功能物候、结构物候）、物候事件（春季、秋季）的最佳遥感指数并不聚焦于少数几种，而是散布于各类遥感指数之中；即使是采用了最佳遥感指数，但在某些情况下，其用于陆表物候监测的误差仍较大；从不同的精度评估视角来看，物候提取准确度高的遥感指数并不一定与物候变化趋势一致性高的遥感指数相对应，说明应根据关注视角来选择最佳遥感指数。本文研究结果可为不同情况下的陆表物候监测提供最佳遥感指数选择依据，从而有利于提高大尺度的陆表物候监测精度以及评估其不确定性。
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  PDF(355)

  摘要(567)

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• GEE平台下基于多源遥感影像对洪灾的监测研究
• 刘小燕,崔耀平,史志方,闰亚迪,付一鸣,李梦迪,李 楠,刘素洁

• 摘要：受限于洪灾时期的天气，用于洪灾评估的遥感数据多为雷达影像或者航拍数据，而众多夜间灯光和光学影像数据在评估洪灾时发挥的作用亟待进一步挖掘。本研究以7-8月份的阜阳为研究对象，基于Sentinel-1、Sentinel-2及Landsat 8等卫星数据，借助遥感大数据平台(GEE，Google Earth Engine)提取水体信息，并利用夜间灯光数据建立的夜间灯光总强度(TNL，Total Night-time Light)和综合灯光指数(CNLI，Compounded Night Light Index)来探讨水体变化与夜间灯光之间的关系，从而监测和评估洪灾动态。结果显示：(1)阜阳7-8月南部水体分布变化明显，特别是蒙洼蓄洪区水体面积明显增加，7月31日水体面积达到最大值323 km2，比洪灾前水体面积多出6倍，随后水体覆盖范围呈下降趋势，该趋势与王家坝开闸蓄洪和泄洪的时间对应。(2)基于夜间灯光指数TNL指数和CNLI指数对阜阳夜间灯光变化进行结合分析，发现灯光指数的变化趋势与水体的变化趋势相反，说明夜间灯光指数可以有效地反映出洪灾的变化过程。(3)对数据较完整的阜阳东部的水体及夜间灯光指数进行结合分析，进一步说明夜间灯光与水体数据均可用来监测洪灾。本研究以阜阳市今年的洪灾为例，拓展了夜间灯光数据和光学影像的应用范围，同时也证实了在经过严格的数据处理后，基于Sentinel-1的雷达影像、Sentinel-2和Landsat 8的光学影像等多源遥感数据均可有效监测洪灾的变化情况，在以后的洪灾监测中发挥重要的作用。
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  PDF(793)

  摘要(939)

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• 基于形态学序列和多源先验信息的城市建筑物高分遥感提取
• 李治,隋正伟,傅俏燕,郑琎琎,卜桐

• 摘要：城市建筑物自动提取是高分辨率遥感影像理解的重要研究方向，其对于城市基础地理信息更新和城市生态保护均具有重要的应用价值和实际意义。然而由于城市场景的复杂性和建筑物形态的多样性降低了空间特征的综合表达能力，成为了制约城市建筑物自动提取的瓶颈问题。为此，本研究在综合分析城市建筑物不同模式空间特征的基础上，提出了一种多模式形态学序列特征和多源先验信息协同的城市建筑物高分遥感自动提取方法。该方法首先提取高分遥感多模式形态学序列特征，在此基础上，引入多源先验信息构建自适应分割模型对其进行自适应分割与信息融合，从而实现城市建筑物信息的自动提取。实验结果表明，本文方法能够准确且自动的提取城市建筑物信息，结果的准确性均优于DMPs和DAPs算法。
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  PDF(432)

  摘要(418)

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• 高分七号卫星几何处理及其精度验证
• 李对对,隋正伟,龙小祥,李庆鹏,乔志远,钟慧敏,王小燕

• 摘要：高分七号卫星于2019年11月在太原顺利发射，是我国首颗亚米级高分辨率立体测绘卫星。星上采用国内首套星图融合星敏传感器，双星敏夹角动态修正，可大幅度提高卫星姿态确定精度，同时给卫星地面系统建设带来了新的机遇和挑战。本文根据高分七号卫星的总体设计，分析高分七号双线阵相机几何处理的关键技术，并对高分七号卫星前视后视精度以及立体精度进行几何验证。结果表明，高分七号双线阵相机的前后视几何检校精度达到0.28个像素，相机的无控定位精度可以控制在6米左右，在引入少量地面控制点进行刚性平移后，平面几何残差在1.4米左右，高程残差在0.86米左右。总体而言，高分七号卫星双线阵相机几何精度有了明显的提高，为后续卫星几何处理具有重要意义。
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  PDF(482)

  摘要(605)

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• 高分七号星载激光定位模型构建与验证
• 陈新阳,乔志远,龙小祥,李庆鹏,刘啸添,钟慧敏,王小燕,王建华

• 摘要：高分七号卫星是我国第一颗搭载全波形激光测高仪的对地观测卫星，可满足立体测绘的需求。本文为了实现国内第一颗星载大光斑全波形激光测高仪数据高精度自主处理的要求，提出了高分七号星载激光定位和检校验证方法。首先，构建了高分七号卫星激光测高仪的严密几何定位模型，其次使用了移动重心和波形分解的峰值提取法，然后实现了基于地形匹配与红外探测器结合的激光测高仪指向角标定，最后建立了SRTM高程验证、湖面高程验证和野外定标场验证结合的激光测高仪综合高程验证方法。经验证激光测高数据在平地的测高精度优于0.15米，激光器1指向角误差约为0.15″，激光器2指向角误差约为0.38″。结果表明本文提出的高分七号星载激光定位方法定位精度高，可以满足后续高分七号数据科学研究和大规模业务化应用的要求。
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  PDF(320)

  摘要(480)

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• 近40年来中国草原区干旱指数时空变化特征
• 底凯,胡中民,郝珖存,曹若臣,梁敏琪,韩道瑞,吴戈男

• 摘要：在全球变暖影响下,由降水、蒸发等气象要素所主导的干湿条件在全球或区域上均发生了明显变化,中国草原区对气候变化敏感、具有明显的生态脆弱性,因此研究中国草原区的干湿变化趋势非常重要。本研究基于干旱指数和气象因子分析了1982—2018年中国草原区的干旱指数时空变化及其原因。结果表明,1982—2018年中国草原区的干旱指数呈不显著上升趋势,并于2005年发生趋势转变。1982—2005年中国草原区干旱指数呈显著下降趋势,2006—2018年呈显著上升趋势。分区域来看,1982—2005年内蒙古草原区干旱指数呈下降趋势,2006—2018年呈上升趋势；在1982—2005年和2006—2018年两个时间段新疆草原区和青藏草原区干旱指数都呈上升趋势。1982—2018年中国草原区干旱指数和年降水的空间变化趋势分布一致,呈强正相关关系。
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  PDF(455)

  摘要(367)

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• 去除土壤后向散射影响的SAR数据玉米留茬方式识别
• 李俐,谢小曼,朱德海,蒋朝为,许佳薇

• 摘要：作物留茬覆盖作为保护性耕作的重要方式之一，快速、准确地获取其不同方式的分布情况对保护性耕作的实施现状监测及效果评估具有重要意义。现有的留茬监测方法主要集中于留茬覆盖度估算，而对不同留茬方式识别的研究较少。本文以Sentinel-1 SAR数据为主数据源，尝试探究其对玉米留茬方式的识别能力。利用留茬后向散射模型分离土壤散射贡献和留茬散射贡献，以消除土壤散射贡献干扰。提出融合留茬指数（Fusion residue index，FRI），结合雷达指数与SAR纹理，分析不同特征组合对留茬方式的识别能力。采用最优特征集进行玉米留茬方式的识别，完成实验区的不同玉米留茬方式制图。结果表明：采用消除土壤影响后的VH极化后向散射系数、FRI和SAR纹理等8个特征的识别表现最好，OA和Kappa系数分别为89.28%、0.84。相比采用消除土壤散射影响前，识别精度和Kappa系数提高了5.44%和0.09。研究结果为Sentinel-1 SAR 影像在留茬研究的广泛应用提供一种新的思路。
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  PDF(476)

  摘要(455)

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• 适应复杂区域的时序SAR影像洪水监测与分析
• 李聪妤,刘家奇,刘欣鑫,李树涛,康旭东

• 摘要：洪涝灾害对我国沿湖沿江地带的国家经济和人民财产威胁巨大。针对洪涝灾害期间光学影像质量低，单幅SAR(Synthetic Aperture Radar)影像水体提取多依赖经验阈值且可靠性不足等问题，本文提出了一种适应复杂区域的时序SAR影像洪水监测方法。为获取完整的洪水淹没区域，首先结合影像序列的统计分析结果，设计了两个归一化差异指数——突出临时洪水的淹没范围提取指数(SREI，Submerged Range Extraction Index)和突出矮植被覆盖的植被区淹没范围提取指数(SRVEI，Submerged Range in Vegetation area Extraction Index)；然后，根据同一区域植被季候性分布较为稳定的前提，给出了阈值的自适应选取方式；最后，考虑我国湖泊周围地物特点，构建了适应的后处理过程，优化提取区域，形成了洪水淹没区域提取与监测的详细流程和通用框架。本文以东洞庭湖流域为主要研究区域验证了方法的提取精度，并在此基础上进行了2020年东洞庭湖流域洪涝灾害态势分析和洪水淹没地物分析，展示了方法在洪涝灾害监测评估上的应用性能。另外，本文还将该方法应用于东洞庭湖流域往年数据，进行了汛期洪水淹没范围年际分析，并添加了同年鄱阳湖洪水淹没区域的实验，验证了方法时空应用的稳定性。相关实验结果表明，本文方法对洪水淹没区域的提取精度高，用户依赖性低，可跨越时空地应用于不同洪水淹没区域监测场景，且可以初步区分不同属性的洪水淹没范围，能够为本文涉及区域及其他区域的洪涝灾害监测、评估和预警提供一定的参考。
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  PDF(994)

  摘要(696)

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• 资源一号02D卫星高光谱数据黄河三角洲湿地景观分类
• 韩月,柯樱海,王展鹏,梁德印,周德民

• 摘要：资源一号02D卫星（ZY1-02D）于2019年成功发射， 2020年10月正式投入使用，是我国自主建造并成功运行的首颗民用高光谱业务卫星，具有广泛的应用前景。本研究以黄河三角洲湿地为研究区，以ZY1-02D 高光谱（AHSI）影像为数据源，结合无人机和地面调查数据，开展湿地景观分类研究。首先通过ZY1-02D AHSI获取地物反射率波谱曲线，分析不同地物波谱曲线的差异，作为地物识别和分类的依据；充分考虑研究区植被覆盖度的差异，结合无人机影像制定研究区7类基本地物和9类精细地物两种湿地景观分类体系；利用随机森林算法进行分类，并引入Tree SHAP方法进行波段重要性排序和选择；探究影响ZY1-02D AHSI分类的重要波段，选取与Landsat 8 OLI多光谱波段相重叠的波段进行分类，并与Landsat 8 OLI分类结果进行比较。结果表明：1）ZY1-02D AHSI数据能够较好地反映不同地物类型光谱曲线的差异；2）对于两种分类体系，仅用前40个重要波段的总体分类精度达到最高，7类基本地物分类和9类精细地物分类的分类精度分别为92.18%和90.76%，这40个波段大多位于可见光、近红外波段；3）对于两种分类体系，分别选取与Landsat 8 OLI多光谱波段重叠的24个和29个波段进行分类，分类精度达到90.01%和89.76%，均明显高于Landsat 8 OLI的分类精度；4）蓝、绿波段对于识别高、低密度互花米草和芦苇较为重要，短波红外波段对于芦苇的识别较为重要，红波段对于识别高、低密度碱蓬较为重要。ZY1-02D AHSI数据的波谱范围较窄，波谱连续，能够较好地体现地物光谱曲线的细微变化，在区分不同地物以及植被覆盖度差异上具有明显优势。本研究有利于及时有效地监测黄河三角洲湿地资源现状，为ZY1-02D高光谱数据在湿地生态监测应用提供科学参考依据。
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  PDF(626)

  摘要(862)

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• 温室气体星载被动遥感探测载荷研究进展
• 汪钱盛,罗海燕,李志伟,施海亮,丁毅,熊伟

• 摘要：应对CO2和CH4等温室气体含量增加导致的全球气候变暖问题，促进碳减排已成为全球共识。建立完善的碳监测体系，利用星载平台进行被动遥感探测是当前温室气体观测的主要手段之一。本文以在轨成功应用的星载被动遥感探测载荷三种技术体制为基线，介绍了有效载荷的仪器指标，分析比较了各种技术的优缺点，结合未来温室气体探测计划，总结了温室气体星载被动遥感探测的发展趋势。将高分五号卫星大气主要温室气体监测仪在轨表现与新型干涉成像光谱技术相结合，分析其在高光谱分辨、高信噪比基础上进一步实现高空间分辨率的可行性，为研制具有实时动态、不同细分程度区域的碳监测能力的下一代温室气体载荷提供可能。
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  PDF(513)

  摘要(454)

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• 基于IGGIII模型的多模多频GNSS-MR潮位反演融合研究
• 陈殊,何秀凤,王笑蕾,宋敏峰

• 摘要：潮位是保证沿海安全、监测海洋气候、维持高程基准的重要参数。近年来基于地基Global Navigation Satellite Systems (GNSS)反射信号的遥感方法被证实可以用于潮位监测。相较于传统的潮位测量方法，GNSS-multipath reflectometry (GNSS-MR)技术有成本低、连续跟踪、全天候等优势；但是目前技术的精度不高、时间分辨率较低。通过获取更多GNSS卫星系统的观测数据可以提高潮位监测结果的时间分辨率，本文利用GPS、GLONASS、Galileo和BeiDou的观测数据，采用基于IGGIII模型的稳健回归方法对四系统的潮位反演数据进行融合研究。测站选取BRST站和HKQT站，这两个测站均可接收四系统数据；实验结果表明，利用多模多频GNSS-MR进行潮位反演，二个测站的反演精度分别优于13cm和 8cm，相比于单系统单频精度有40%-70%的提升，而且能够大大提高时间分辨率。
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  PDF(466)

  摘要(415)

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• 结合多源专题数据和目视解译的大区域密集湿地样本数据生产
• 彭凯锋,蒋卫国,侯鹏,凌子燕,牛振国,毛德华,黄卓

• 摘要：样本数据是开展湿地制图的研究基础之一，对于数据生产和精度验证具有重要作用。针对湿地生态系统类型多样，大区域的全湿地类型样本生产困难的问题，本研究提出了一种准确、高效的大区域密集湿地样本生产框架。该框架主要包括两部分：首先，基于已有的湿地数据产品，使用规则筛选的方法直接生产稳定的湿地样本点，能够得到河流、湖泊、水库、滨海木本沼泽（红树林）、滩涂的5种湿地类型样本点；其次，基于多源专题数据进行规则筛选，生产潜在湿地样本点，并利用Google Earth Engine大数据云平台、Google Earth平台和Collect Earth平台进行目视解译，以确定潜在湿地样本点的类型属性。本文开展大洲尺度的全湿地类型样本生产，结果表明：本研究共生产了150 688个湿地样本点，其中内陆湿地样本点为121 412个，滨海湿地样本点为11 563个，人工湿地样本点为17 693个。13种湿地类型中，湖泊样本点占比最大（39.22%），潟湖样本点占比最小（0.19%）。本文生产了稳定、高质量的湿地样本点，样本数量充足，空间分布合理，能够为湿地分类器的训练和分类结果精度验证提供可靠的数据基础。
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  PDF(598)

  摘要(438)

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• 多源遥感影像深度识别模型对抗攻击鲁棒性评估
• 孙浩,徐延杰,陈进,雷琳,计科峰,匡纲要

• 摘要：基于深度神经网络的多源遥感影像目标识别系统已逐步在空天遥感情报侦察、无人作战自主环境认知、多模复合末制导等多个军事场景中广泛应用。然而，由于深度学习理论上的不完备性、深度神经网络结构设计工程上的强复用性、以及多源成像识别系统在复杂电磁环境中易受到各类干扰等多因素的影响，使得现有识别系统在对抗攻击鲁棒性方面评估不足，存在极大安全隐患。本文首先从深度学习理论不完备性和识别系统攻击样式两个方面分析了潜在安全风险，并重点介绍了深度识别模型对抗样本攻击基本原理和典型方法。其次，针对光学遥感影像和SAR遥感影像两类典型数据形式，从鲁棒正确识别率和对抗攻击可解释性两个方面开展多源遥感影像深度识别模型对抗攻击鲁棒性评估，覆盖了9类常见深度识别网络架构和7类典型对抗样本攻击方法，验证了现有深度识别模型对抗攻击鲁棒性普遍不足的问题，分析了对抗样本与正常样本的多隐层特征激活差异，为下一步设计对抗样本检测算法和提升模型对抗鲁棒性提供参考。
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  PDF(731)

  摘要(470)

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• Landsat-5 TM沙丘迁移场的误差消除与时序反演：以毛乌素沙地西北部沙丘为例
• 杨定江,冯光财,冯志雄,李国帅,张洁

• 摘要：通过COSI-Corr软件处理Landsat-5 TM可以较好地量化沙丘的迁移模式和大小，为防沙治沙工程的实施提供具体的指导和建议。目前关于Landsat-5 TM迁移场误差源分析和时序反演研究仍然较少。所以，本文以毛乌素沙地西北部为研究区域获取了1991~2000年的沙丘迁移时间序列和年平均速度场，发现Landsat-5 TM迁移场的主要误差为轨道误差、姿态角误差和失相关噪声，这些误差消除后，精度相继提升23~34%、4~20%、2~5%，再利用最小二乘法反演后可提升13~14%。监测结果表明，1991~2000年毛乌素沙地西北沙丘向东南方向持续推进，最大速度可超过6 m/yr ，但受到西北-东南向的风力作用下，沿西北-东南向存在周期性往返运动；研究区域速度为0~1 m/yr的占63.9%，大于3 m/yr的则只有4.2%。Landsat-5 TM的误差消除和时序反演能有效地提高迁移场精度，进而获取更加准确可靠的时间序列，与以往研究不同的是，沙丘迁移场的误差消除和时序反演可以更细致地反映出地表沙丘的实际风能环境。
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  PDF(622)

  摘要(359)

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• 基于GF1-WFV数据的16 m分辨率反照率产品算法与验证
• 陆彦蓉,李霞,杨凯祥,刘强,闻建光,李秀红

• 摘要：地表反照率在陆面气候和生物圈模型中起着至关重要的作用,为了更好地满足多领域研究的要求,拓宽定量遥感参数的应用,许多研究学者及团队正在利用不同的算法开发高分辨率地表反照率产品。本文提出的算法基于我国高分一号卫星WFV传感器数据和500 m分辨率的GLASS反照率产品生成高空间分辨率的反照率产品。算法思路首先用直接反演算法反演GF1-WFV数据得到16 m分辨率初级反照率产品,再将500 m分辨率的GLASS反照率产品与16 m分辨率初级产品的纹理信息进行降尺度融合,最终得到16 m分辨率的融合反照率产品。16 m分辨率反照率产品在平均值与500 m分辨率的GLASS反照率产品一致的前提下丰富了空间纹理信息,能够更好的支持在区域尺度研究人类活动对环境的影响。以2016~2017年黑河实验区的八个站点的地面观测值对算法结果进行验证,表明融合后的16 m分辨率反照率与实测值一致性较好,比初级反照率更接近实测值。
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  PDF(652)

  摘要(431)

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• 玉米低温冷害遥感监测方法研究
• 黄然,黄健熙,张超,郭春明,庄立伟,吴开华,张竞成,张垚

• 摘要：低温冷害是影响东北玉米生长发育及产量形成的主要气象灾害。以东北地区为研究区，利用2003到2015年的MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)陆地表面温度(land surface temperature，简称LST)数据产品、植被指数（vegetation index, 简称VI）数据产品与气象站点观测的日平均气温数据，构建以LST、VI和太阳赤纬（Ds）为自变量的日平均气温估算模型；并结合时空数据融合方法，完成覆盖研究区的逐日的1km空间分辨率的日平均气温数据集；逐年计算≥10℃的积温；结合玉米障碍型低温冷害指标和延迟型冷害指标，开展研究区2003年到2015年研究区玉米低温冷害遥感监测。监测结果显示，本研究区在2003年、2005年、2006年、2009年和2011年遭受大范围的延迟型低温冷害，与相关文献和农业农村部种植业司玉米单产数据分析对比结果表明，玉米障碍型低温冷害和延迟型低温冷害遥感监测结果与实际情况相符。
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  PDF(510)

  摘要(482)

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• Res_ASPP_UNet++：结合分离卷积与空洞金字塔的遥感影像建筑物提取网络
• 吕少云,李佳田,阿晓荟,杨超,杨汝春,尚晓梅

• 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。
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  PDF(1467)

  摘要(3289)

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• 超光谱热红外数据通道选择方法在O₃和CH₄廓线反演中的应用
• 姚微源,张贝贝,王宁,马灵玲,钱永刚,王新鸿,李传荣,唐伶俐

• 摘要：与高光谱热红外数据相比，超光谱热红外数据中包含了臭氧（O₃）和甲烷（CH₄）在大气垂直剖面上更多的状态信息，为提升O₃和CH₄廓线的反演精度提供了可能。然而，超光谱热红外数据通道之间的间隔较窄，这在给数据引入一些特有可反演信息的同时还引入了大量的相似信息，这些特征均无法被现有的基于高光谱热红外数据的通道选择方法识别。为了保证超光谱热红外数据反演O3和CH4廓线的效率和精度，我们提出了一种基于大气灵敏度和雅可比剖面的通道优选方法（OWSP法）。该方法首先通过分析通道对不同气体的灵敏度情况，优选出受其他气体干扰较小的通道为初选通道；其次，深度分析通道雅可比特征后提出了优化雅可比矩阵的策略，具体为将通道雅可比量化为表征通道信息容量的因素，并采用迭代的方法获取最终的通道选择结果。本文将OWSP方法应用在阿拉善、北京-天津、长江三角洲和珠江三角洲四个典型地区的冬夏季大气条件下，与常用的最佳灵敏度法（OSP法）相比，OWSP方法所选的通道集合中冗余信息少，同时也可以识别一些具有特殊有效信息但灵敏度相对较低且受其他干扰因素干扰较大的通道。反演结果进一步表明，在多数情况下，OWSP方法可以有效提升廓线的反演精度，O₃廓线的平均反演精度提高了9.30%，CH₄廓线的平均反演精度提高了4.90%。本文能为我国超光谱热红外载荷开发以及数据应用提供必要的技术支撑，具有重要的理论和应用价值。
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  PDF(512)

  摘要(363)

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• 遥感影像深度学习配准方法综述
• 李星华,艾文浩,冯蕊涛,罗少杰

• 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特征的配准方法、基于区域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。
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  PDF(1527)

  摘要(1938)

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• Sentinel-1和Sentinel-2协同反演稀疏非光合植被覆盖度方法研究
• 姬翠翠,骆义峡,李晓松,徐金鸿,杨雪梅,陈茂霖

• 摘要：精精准定量反演光合植被(PV)和非光合植被(NPV)覆盖度对了解植被碳循环过程起着至关重要的作用,同时非光合植被覆盖度信息获取为土地沙漠化及植被转化机制研究提供重要信息。本文以甘肃省民勤县为研究区, 以Sentinel- 1B IW GRD和Sentinel-2A为数据源, 采用线性指数模型和随机森林回归模型(RFM), 基于控制变量法开展微波与光学遥感数据协同反演NPV覆盖度的方法研究, 参考野外获取样地真实性检验数据, 将均方根误差(RMSE)和相对均方根误差(RMSE(%))作为指标评价反演结果精度。结果表明: (1) Sentinel-1和Sentinel-2协同反演NPV比仅采用sentinel-2光学遥感数据能够明显提高NPV覆盖度估算精度; (2) 由Sentinel-1和Sentinel-2获取植被指数构建的随机森林模型在NPV覆盖度估算上较线性指数模型精度更高, 随机森林模型和线性指数模型估算NPV的RMSE分别为0.0149和0.0153, 估算精度提高了1.4%; (3) VH、VV两种极化方式参与建立随机森林模型可有效提高NPV覆盖度的估算精度, 尤其VH极化对非光合植被信息探测更为敏感, 较VV模型估算精度提高了5.1%。(4) 加入表征土壤信息的比值土壤指数（RSI）有效减少土壤对在NPV覆盖度估算影响，提高NPV覆盖度估算精度。由此可见, 微波和光学遥感数据结合是提高NPV覆盖度估算精度的有效方法，同时土壤作为独立重要指标参与模型计算对提高NPV覆盖度估算具有重要意义。
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  PDF(655)

  摘要(922)

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• 结合影像和DEM的撞击坑检测方法综述
• 刘慧珍,李大刚,徐懿

• 摘要：撞击坑在月球及类地行星表面普遍存在，是开展天体研究的重要数据来源。目前已有很多种撞击坑检测的方法，主要基于撞击坑的影像数据或者DEM（Digital Elevation Model）；而随着数据的不断丰富，近年来也有综合使用这两类数据的趋势出现。本文聚焦并全面梳理了现有综合使用影像和DEM的这部分撞击坑检测方法并将之分为四类：第一类是以影像数据为主DEM为辅的方法；第二类是DEM为主辅以影像信息的方法；第三类是组合使用两类数据的方法，该类方法从影像数据和DEM中分别检测撞击坑，然后将两者的结果对照合并从而得到最终的结果；最后一类我们称为融合的方法，用覆盖同一区域的影像和DEM收集训练样本，将两类样本先融合再作为撞击坑检测算法的输入，从而得到统一的检测模型。本文整理了这四类方法的代表性工作，分析总结了不同方法的优势和适用范围，最后指出了该领域的研究热点及未来的发展方向。
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  PDF(665)

  摘要(542)

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• 基于特征注意力金字塔的单阶段遥感图像目标检测方法
• 汪西莉,梁正印,刘涛

• 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,更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单阶段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。
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  PDF(566)

  摘要(634)

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• 高分遥感共性产品生产系统关键设计
• 张正,李宏益,胡昌苗,唐娉

• 摘要：以众多遥感卫星的发射与行业应用系统为代表，遥感应用技术在近年间取得了快速发展，国产高分系列卫星等平台所提供的数据越来越丰富，以遥感共性产品作为信息源的应用系统也已经覆盖了多个行业。然而这两者之间的桥梁，即由国产卫星数据生产标准化系列遥感共性产品的能力，仍显得相对薄弱，极大限制了国产遥感数据的使用率与影响力。这一能力的改善需要从产品体系、产品算法与生产系统等多方面共同推进。本文从高分遥感共性产品生产系统的角度，针对系统所面对的来自数据集成、算法集成、生产编排与云计算等方面的诸多挑战，提出了一套完整的系统关键设计。系统在容器化集成运行的基础上，涵盖了集群、数据、算法、权限、参数、工作流、生产等一系列关键环节的关键技术。系统研发与生产实践表明，本系统可以流畅的集成各类共性产品算法，实现稳定高效的业务化生产平台，助力于国产卫星产品服务能力的有效提高。
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  PDF(819)

  摘要(502)

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• 参数缺失下的多光谱卫星影像云与云影检测
• 胡昌苗,张正,唐娉

• 摘要：云与云影降低了遥感数据的应用价值，对多光谱卫星影像进行精确、自动的云与云影检测与标记有利于遥感影像的后续应用。中国目前有海量的高分辨率多光谱卫星影像，但卫星数据产品中很少包含逐像素的云与云影标记数据。高质量的云检测算法通常需要卫星成像几何、时间与定标系数等参数，但很多国产数据在多次产品迭代过程中丢失了参数辅助文件，本文研究在参数缺失情况下的GF-1 WFV影像云与云影检测方法，以经典光谱阈值云与阴影检测算法为基础，利用图像处理与形态学算法改善精度，并对于缺失参数的数据提出了一种基于形态学的云影相对云区方位与距离的估算方法。实验数据利用包含高亮地表与雪山的中国甘肃敦煌区域86景高分一号卫星图像，结果表明在缺失参数的情况下本文算法检测结果依然能达到与常用算法相近的精度，同时本文也对算法存在的误检情况进行了分析，明确后续研究的挑战。
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  PDF(767)

  摘要(532)

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• MPSPNet和UNet网络下山东省高分辨耕地遥感提取
• 李倩楠,张杜娟,潘耀忠,代佳佳

• 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米分辨率数据为数据源，采用改进的金字塔场景解析网络(Modified Pyramid Scene Parsing Network，MPSPNet)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。
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  PDF(978)

  摘要(569)

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• 北极海域SAR海浪方向谱反演及其与中法海洋卫星CFOSAT/SWIM数据的比较（中国卫星海洋遥感应用）
• 黄冰清,李晓明,蔡琼琼

• 摘要：北极海域的海浪与海冰相互作用是目前北极海冰变化研究的一个前沿问题。但观测数据的缺失，限制了对于该问题的深入研究。星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）具有独特的海面二维成像能力，是极地边缘区海浪-海冰相互作用研究重要的遥感手段。本文基于哨兵1号干涉宽幅模式（Interferometric Wide Swath，IW）数据，利用SAR海浪非线性反演方法在格陵兰海及挪威海开展了海浪方向谱的反演实验，进而使用中法海洋卫星CFOSAT搭载的SWIM波谱仪的海浪谱数据和星下点有效波高数据对SAR反演结果进行了验证。结果表明，无论是海浪方向谱的结构、能量分布特征还是海浪方向谱的积分参数，SAR的反演结果都与SWIM的测量结果具有良好的一致性。其中，SAR海浪方向谱和SWIM斜率谱积分计算的有效波高的偏差和均方根误差为0.11 m和0.71 m，平均波周期的偏差和均方根误差分别为-1.02 s和1.08 s，谱峰传播方向与波长的绝对偏差分别为13.16 °和32.48 m， 均方根误差分别为19.10°和44.10 m。SAR反演的有效波高与SWIM星下点测量的有效波高之间偏差为0.03 m，均方根误差为0.48 m，二者相关系数为0.95。本研究验证了利用SAR海浪非线性反演方法进行北极海域海浪方向谱及海浪参数反演的可行性，为后续的海浪向冰传播衰减过程研究奠定了数据基础和方法基础。
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  PDF(998)

  摘要(652)

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• 高光谱遥感技术在植物多样性研究的应用
• 张艺伟,郭焱培,唐志尧

• 摘要：研究表明植物多样性与生态系统生产力、稳定性、资源利用效率等方面有密切联系。人类活动、极端气候、物种入侵等事件导致植物的生物多样性丧失速率逐年加快，生物多样性保护迫切需要对陆地植物多样性信息进行快速精确的收集。高光谱遥感的出现，为大空间尺度上的植物多样性研究提供了技术基础，为群落和景观水平的生物多样性相关理论的验证提供了契机。本文对于近年来高光谱遥感技术的发展及其在植物多样性研究中的应用进行了简要回顾。重点介绍了两类高光谱遥感反演多样性的手段，即直接反演和间接反演。直接反演手段从光谱曲线特征切入，以光谱变异假说为理论基础，以期直接建立光谱信息与植物多样性的关系；间接反演手段则通过植被指数将光谱信息关联植物多样性，或通过定量反演功能性状计算功能多样性指标，进而实现植物多样性的间接估测。本文结合现有实例，论述了高光谱遥感技术在大尺度生物多样性相关研究中的应用，如物种入侵监测、物种分布及多样性格局制图、生物多样性与生态系统功能（biodiversity and ecosystem functioning，BEF）关系研究。最后，我们对高光谱遥感技术在生态研究应用中的局限性进行了分析。我们认为，随着多源遥感技术的发展日渐成熟，高光谱遥感技术与地面通量监测、激光雷达、计算机可视化等其他技术的协同应用可能是在生物多样性研究领域中一个新的发展方向。
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  PDF(1031)

  摘要(717)

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• 基于深度学习的像素级全色图像锐化研究综述
• 杨勇,苏昭,黄淑英,万伟国,涂伟,卢航远

• 摘要：全色图像锐化是遥感数据处理领域的一个基础性问题，在物体分类、目标识别等方面具有重要的研究意义和应用价值。 近年来, 深度学习在自然语言处理、计算机视觉等领域取得了巨大进展, 也推动了像素级全色图像锐化技术的发展。 本文提出从经典方式和协同方式两个方面对深度学习在全色图像锐化中的研究进行系统的综述，并在此基础上进行前景展望。首先，给出全色图像锐化常用的数据集和全色图像锐化的质量评价指标。接着，从经典方式与协同方式两个方面对基于深度学习的全色图像锐化最新研究成果进行分门别类的介绍，并进行算法性能的对比、分析和归纳。然后，对全色图像锐化的三个主要应用领域进行分析。最后，本文探讨了基于深度学习的全色图像锐化的五个未来研究方向。
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  PDF(1010)

  摘要(941)

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• 一种新的基于特征值分解和自适应滤波的极化相位优化方法
• 姜修成,张正加,王猛猛,刘修国,陈启浩

• 摘要：相干目标点稀疏与斑点噪声阻碍了InSAR技术在形变监测中的应用。为了解决这一问题，本文提出了一种新的基于特征值分解和自适应滤波的极化相位优化方法（EVD-FPO）。该方法利用Sentinel-1A双极化数据幅度信息识别DS与PS目标，并基于时空间相干矩阵，利用特征值分解极化相位优化技术和自适应均值滤波技术提高相位质量。为了证明本文方法的可行性与有效性，17景Sentinel-1A双极化（VV-VH）SAR数据用于评估本文方法的性能。结果表明，EVD-FPO方法能够有效提高相干目标点的密度和改善相位质量，相较于单极化振幅离差法（VV- ）和振幅离差极化相位优化方法（ESM- ）相干点目标分别增加了9.06倍和1.64倍，相较于单极化CAESAR方法提取的PS目标更加完整。EVD-FPO方法能够在保护PS目标相位的条件下抑制DS目标相位噪声，相位质量优于ESM- 方法和CAESAR方法。
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  PDF(735)

  摘要(532)

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• 全天候地表温度遥感获取：进展与挑战
• 丁利荣,周纪,张晓东,王韶飞,唐文彬,王子卫,马晋,艾丽皎,李明松,王伟

• 摘要：如何获取全天候地表温度对促进相关研究具有十分重要的意义。卫星热红外遥感地表温度虽然在反演理论方法和科学数据产品等方面已较为成熟，但热红外难以穿透云雾的特点导致反演得到的地表温度在云下有大量缺失；被动微波遥感虽能获取云下地表温度，但由于物理机制和成像方式的限制，存在空间分辨率不足、精度较低、有较大轨道间隙等问题。通过卫星单源遥感难以直接获取中等空间分辨率、不受云雾影响的全天候地表温度。从原理、方法、产品和应用方面回顾并归纳了当前全天候地表温度的研究进展和面临的主要问题。基于有效观测重构和多源数据集成是获取全天候地表温度的两种基本途径，前者可分为时空插值和基于能量平衡方程插值两类，后者则可分为热红外与被动微波遥感集成、热红外与再分析资料集成两类。多源数据集成可以整合热红外遥感、被动微波遥感、再分析资料各自的优势，具有较大的研究价值和潜力。在产品方面，分析了当前学术界已公开发布的五种全天候地表温度产品。文献梳理发现，目前尚未有在全球尺度上时空连续、1 km空间分辨率的全天候地表温度产品。在应用方面，虽然部分全天候地表温度产品已在土壤湿度、地表蒸散发估算与同化方面取得了一些应用成果，但其在其他领域的应用亟待挖掘。此外，对全天候地表温度的未来研究方向和重点进行了讨论和展望。
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  PDF(2047)

  摘要(855)

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• 基于升降轨Sentinel-1影像的格陵兰后向散射系数入射角归一化方法研究
• 陈晓,李刚,陈卓奇,鞠琦,郑雷,程晓

• 摘要：合成孔径雷达（SAR）影像的后向散射系数与电磁波入射角以及地表特性密切相关，因此应用宽幅SAR影像对格陵兰冰盖开展研究分析时，应订正入射角对后向散射回波信号的影响。目前主流的针对冰盖表面入射角改正算法为余弦平方法，该方法假设冰雪表面为朗伯体对SAR影像后向散射系数进行改正，但将冰体假设为朗伯体存在明显不合理之处。本文提出了一种基于线性回归的后向散射系数改正算法，该方法假设近同时获取的格陵兰冰盖Sentinel-1双极化SAR影像后向散射特性保持不变，后向散射系数的差异仅与入射角差异相关。通过寻找后向散射系数与入射角之间的定量关系，获得归一化的双极化SAR影像后向散射系数。考虑到在不同季节和海拔的格陵兰冰盖冰雪表面后向散射特性不同，本文引入了海拔和季节两个参数，估算了不同季节与海拔条件下的归一化改正系数。将本文提出的后向散射系数改正方法应用于格陵兰Sentinel-1影像，结果表明本文提出的方法对于同极化影像的改正优于余弦平方法，而交叉极化影像改正效果与余弦平方法相近。本研究提出的改正方法可以更好地改正格陵兰冰盖的Sentinel-1宽幅SAR影像的后向散射系数，降低后续应用的不确定性。
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  PDF(1269)

  摘要(880)

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• 顾及斑块面积比的国产卫星土地覆盖产品尺度效应研究
• 耿云龙,汤玉奇,尹芝勇,邹滨,冯徽徽

• 摘要：尺度转换可获取不同应用需求下的土地覆盖产品最优表达尺度。但现有针对尺度转换伴随的尺度效应斑块级模型研究通常易受斑块分类的影响。因此，本文通过构建跨类型斑块面积比尺度效应模型，进一步探索斑块形态指标在尺度转换中的作用机制，实现对特定尺度土地覆盖产品中各地类面积的预测，为尺度转换方案提供合理性评价。首先利用信息度量技术定义斑块形态指标集，并通过数学变换将尺度纳入形态指标；然后联合斑块形态指标集和尺度转换前后的斑块面积比构建跨类型斑块面积比尺度效应模型。本文利用国家重点研发计划专项项目生产的国产卫星30 m土地覆盖产品对提出的斑块级尺度效应模型进行构建与验证。结果显示，该模型对林地、耕地、草地和不透水面四种地类在90-750 m共12个目标尺度（以60m为间隔）上的平均预测误差分别为0.036、0.033、0.034和0.035，对目标尺度土地覆盖产品各地类面积具有较好的预测精度，可为国产土地覆盖产品尺度转换提供理论依据，为高精度产品生产提供技术支持。
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  PDF(1046)

  摘要(559)

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• 生成对抗网络的无监督高光谱解混
• 靳淇文,马泳,樊凡,黄珺,李皞,梅晓光

• 摘要：近年来，基于深度学习中自编码器（AE）的方法在无监督的高光谱解混中受到了广泛的关注。由于AE的学习过程可以表述为通过训练找出一组低维的隐藏层（丰度），并用其对应的权重（端元）进行组合来减少重构误差，因而这种框架被广泛迁移并应用于高光谱的解混算法之中。然而，现有基于AE的框架虽然能有效地处理无监督的解混场景，却都存在着对噪声和初始化条件不鲁棒的问题，且解混精度也有待进一步提升。针对以上问题本文提出了一种全新的基于对抗性自编码网络（AAE）的无监督解混网络框架。首先，我们在网络的生成器中根据丰度和为一（ASC）及非负性（ANC）的物理意义，设计了一个基于AE的端到端解混框架。然后，在网络的判决器中本文采用初始化的丰度图作为真实值，将生成器的隐藏层（丰度）与初始化的丰度进行对抗训练，在重构误差与对抗误差的同步优化中提升框架解混性能。与传统的AE方法相比，该方法通过引入对抗性过程，在判决器中加入丰度的先验知识，可以大大提高框架的性能和鲁棒性。仿真和真实的高光谱数据的实验表明，该算法较现有方法相比具有更高的解混精度。
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  PDF(998)

  摘要(726)

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• 基于集合卡尔曼滤波方法的高时空分辨率山区地表反照率反演
• 郑凯旋,林兴稳,闻建光,郝大磊

• 摘要：高分辨率地表反照率遥感产品以其空间分辨率高的优点,目前正成为区域能量平衡和气候变化研究的主要数据源。现行的高分辨率地表反照率遥感反演算法及数据产品均假设地表平坦且均一,缺乏对地表异质性和地形复杂性的考虑,将适用于平坦地表的反演算法应用于山区将存在一定的误差。改进的直接算法为反演山区高分辨率地表反照率提供了可能,将直接反演算法与山地辐射传输模型结合,可以反演山区地表反照率产品。但该算法受到下垫面积雪、云污染等影响,反演的影像时域不连续,且存在着较多的缺失值,无法构建时空连续的地表反照率产品来支撑山区地表能量平衡相关研究。针对这一问题,本文以高分四号(GF-4)卫星数据为例,首先基于改进的直接反演算法反演山区地表反照率,利用地面辐射通量站点观测数据和MODIS BRDF/Albedo产品构建先验知识背景场,采用集合卡尔曼滤波方法对反演的山区地表反照率进行时空填补,构建了时空连续的地表反照率反演方法,并生产了2016-2017年的山区地表反照率产品。研究结果表明,反演的时空连续高分辨率地表反照率产品与地面站点观测数据的一致性较好。不同坡度地面站点的验证结果显示,反演的时空连续地表反照率产品在平坦地表下RMSE小于0.01,坡度较大的站点下RMSE为0.0163。本文描述的山区地表反照率时空填补技术也可以应用到其他定量遥感产品,为这些产品在山区地表下的填补技术提供有效参考。
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  PDF(699)

  摘要(454)

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• 从无人机到卫星——基于机器学习的温带疏林草原木本和草本植被盖度估算
• 李晓雅,田昕,段涛,曹晓明,杨凯捷,卢琦,王锋

• 摘要：分布于我国半干旱区的温带疏林草原生态系统，是森林到草原之间过渡的一种生态系统类型，是在独特的气候和地形条件下发育于沙地的地带性顶级植被群落。疏林草原具有乔木、灌木和草本植被混合生长的特点、空间异质性高。植被遥感监测难度大，至今仍是全球范围内最不精确的土地覆盖类型。如何兼顾精度和范围，实现温带疏林草原区域尺度不同类型植物生长状态监测是当前干旱区植被遥感的热点和难点。本研究基于机器学习算法，通过近地面无人机遥感观测平台获取地表植被类型信息构建训练数据集，结合高分辨率卫星影像，建立疏林草原木本、草本植物覆盖度估算模型，实现了由无人机到卫星的温带疏林草原木本和草本植物覆盖度的同步估算，并比较了两种高分辨率卫星影像对疏林草原木本和草本植被覆盖度估算的差异。研究结果表明：（1）利用无人机近地遥感影像能够准确分类地表覆盖类型，为区域温带疏林草原木本、草本植物覆盖度估算模型提供大量精确的训练样本数据；（2）基于机器学习算法，利用高分六号（GF-6）和哨兵二号（Sentinel-2）两种高分辨率卫星影像建立的疏林草原覆盖度模型均可较好的实现木本、草本植物覆盖度的估算。其中，基于GF-6的疏林草原木本、草本覆盖度估计结果与无人机观测值的决定系数分别为0.72和0.66，均方根误差分别为6.76%和10.69%，估算精度分别为46.31%和77.88%；基于Sentinel-2的疏林草原木本、草本覆盖度估计结果与无人机观测值的决定系数分别为0.72和0.81，均方根误差分别为6.53%和8.20%，估算精度分别为54.30%和83.17%；（3）基于Sentinel-2卫星影像的疏林草原木本和草本植物覆盖度估算精度稍高于GF-6卫星，基于两个卫星影像的草本植物覆盖度的估算精度都要显著高于木本植物。本研究为实现疏林草原木本植物和草本植物覆盖度由景观尺度扩展到区域尺度的估测提供了新的思路，从无人机到卫星跨尺度协同观测的方法能够为区域温带疏林草原不同生活型植物生长状况监测提供有效的方法支撑，未来基于多时相的高分辨率卫星数据可进一步实现区域尺度温带疏林草原木本植物和草本植物的动态监测。
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  PDF(767)

  摘要(728)

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• 遥感知识图谱创建及其典型场景应用技术研究
• 张永军,王飞,李彦胜,欧阳松,魏东,刘晓建,孔德宇,陈瑞贤,张斌

• 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。
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  PDF(2554)

  摘要(1135)

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• 迁移学习方法提取高分1号影像汶川地震震后滑坡
• 李震,李山山,葛小青

• 摘要：2008年汶川8.0级地震触发了大量的崩塌滑坡地质灾害,导致强震区震后地质灾害频发，因其对生命和财产的巨大威胁而广泛关注,利用遥感等技术快速提取滑坡信息,对于减少灾害造成的损失具有重要的现实意义。本文提出一种迁移学习方法，从自然场景数据集中学习特征，迁移到滑坡提取中。该方法首先在ImageNet上预训练ResNet网络，然后输入滑坡区影像样本，将预训练网络及参数迁移至LinkNet上，最终实现滑坡提取。通过对2013-2015年三景影像的汶川地震震后滑坡提取实验进行分析及验证，结果显示，相较于传统支持向量机和其他深度学习方法，本文提出的迁移学习方法有较优的提取精度，有利于后续研判及决策。
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  PDF(844)

  摘要(466)

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• 1990-2020年粤港澳大湾区红树林动态变化遥感监测
• 袁艺馨,温庆可,徐进勇,王晨,赵晓丽,刘朔,解睿

• 摘要：粤港澳大湾区规划建设成为国际竞争力一流湾区和世界级城市群,资源集约利用、生态环境优美是国际湾区全面建成的重要方面之一。粤港澳大湾区拥有丰富的滨海红树林湿地,在消浪减风、保护生物多样性、净化海水及固碳等方面发挥重要生态作用。湾区红树林经历过人类开发活动的破坏,也受到了湿地保护政策指引下的良好恢复,但由于调查手段不一及监测时效性限制,目前仍缺乏标准一致的数据以科学客观地阐明粤港澳大湾区红树林湿地的历史变化与最新现状。本文利用现状监测和动态更新相结合的方法,构建了1990-2020年期间共计4个时段标准一致、前后可比的红树林分布与变化数据库；利用高性能云计算Google Earth Engine平台(GEE),提出了一种红树林现状快速更新方法。研究表明：(1)利用GEE平台可快速提取红树林初步分类结果作为动态更新的参考底图,大大提高了目视解译动态更新方法的速度,为红树林高效管理提供及时的数据支持。(2)粤港澳大湾区过去三十年的红树林面积净增长10.21km_²,红树林总体得到了较好的恢复和保护, 但是在1990-2000年期间,红树林是净减少的时期,净减少4.60km_²,主要是被新增养殖坑塘、人工用地占用；2000年以来,粤港澳大湾区红树林面积持续增加,红树林公园和自然保护区的建设对红树林存量面积起到了积极作用。(3)虽然红树林自然分布多见于潮间带,但是粤港澳大湾区2010年之后通过建设红树林公园恢复的红树林,有向内陆方向延伸建设的态势。
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  PDF(1897)

  摘要(690)

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• 3D点云震害建筑物深度学习样本增强方法
• 崔驿宁,窦爱霞,杨慎宁

• 摘要：摘要：针对震后复杂场景LiDAR点云建筑物破坏类型的自动识别问题，为满足应急救援时效性、准确性需求，告别传统人工震害特征提取，充分挖掘点云数据中灾区建筑物震害信息，进一步实现建筑物自动化智能化识别。本文将3D点云深度学习方法应用于建筑物震害识别，构建了包含倒塌、局部倒塌、未倒塌三种建筑物破坏类型的点云数据集。基于PointNet++网络探究了各类别样本量及其均衡性对识别精度的影响，并提出破坏建筑物样本增强方法，丰富了各类别样本点云形态。利用2010年海地7.0级地震后机载LiDAR数据，在PointNet++网络中进行了样本增强前后分类精度比较、样本量以及均衡性分析实验，样本增强后倒塌和局部倒塌的分类精度分别提高近27%和17%，模型整体平均分类精度、Kappa系数均有近15%的提升。实验结果表明三维建筑物震害深度学习模型在各类别样本量足够且均衡时，才能取得较好的分类识别效果。
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  PDF(747)

  摘要(583)

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• 融合周期递增余弦退火与空洞卷积的遥感影像语义分割方法
• 唐振超,韦蔚,罗蔚然,胡洁,张东映

• 摘要：高分辨率遥感影像语义分割是全要素地物特征自动提取和智能解译的研究热点。近年来,深度卷积神经网络在语义分割方向取得了大量成果,但遥感影像地物信息本身的复杂性限制了网络发挥。本文引入多尺度并行的空洞卷积帮助网络更大范围捕捉上下文信息,在不增加参数的情况下,网络对小目标和大目标对象均表现出较好的辨识能力。语义级特征的提取必然会导致空间分辨率损失,本文方法丢弃池化操作,并利用空洞卷积保持空间分辨率,对输出的分割结果使用全连接条件随机场融合图像级特征,弥补细节的位置信息,以此提高网络在遥感影像上的语义分割能力。网络的学习策略采用余弦退火方法调整学习率,本文引入周期递增的余弦退火策略可以让网络学习过程稳定,并获得合适数量的局部最优解,集成局部最优解进一步提升网络的像素分类能力。在Gaofen Image Dataset数据集上的实验结果表明本文方法能有效辨识复杂结构的对象,其总体精度与kappa系数均优于目前主流的语义分割模型。
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  PDF(998)

  摘要(447)

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• 卫星高度计融合产品的研发综述
• 刘磊,李志锦,费建芳,王辉赞,叶芳,张福颖,蒋星亮,史文丽

• 摘要：卫星高度计融合产品广泛应用于海洋环境监测、海洋中尺度系统研究和海洋数值预报等业务领域，具有极高的科学和社会价值。当前同时在轨运行并发布沿轨数据的高度计卫星维持在5~6颗，为了立足现有数量的观测卫星，最大程度地提取有效观测信息，本文以改进融合产品的有效分辨率并提升高度计产品质量为主线，详细介绍了现有卫星高度计融合产品的研发现状。前人的研究结果表明：卫星高度计融合产品的质量主要三个方面的影响：1. 制作产品所选择的卫星种类：因不同种类卫星的轨道高度、周期差异，导致获取的海表高度时空精度也存在不同；2. 高度计标准的选择：资料处理中的仪器参数、地球物理参数、环境校正、平均海面的构造等；3. 融合处理资料的方法：不同融合方法在背景场的选择、背景误差相关系数尺度的差异以及观测误差的处理等。针对众多学者关注的热点和亟需解决的难点问题，本文系统地介绍了当前卫星高度计融合产品的种类，对比分析产品质量。同时针对卫星高度计的融合方法，着重介绍了卫星高度计融合产品质量的提升途径。文中进一步强调了融合方法与有效分辨率的关系，为提升卫星高度计融合产品质量，提高融合产品的有效分辨率，扩大卫星高度计融合产品的应用范围提供参考。
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  PDF(1125)

  摘要(772)

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• 基于光谱库优化学习的光谱超分与分类精度提升
• 韩晓琳,张欢,孙卫东

• 摘要：光谱库优化学习是指依据日臻完善的光谱库可以涵盖高光谱图像中所有地物类别光谱信息的这一基本特性，将光谱库中的光谱数据作为训练样本，在严格理论推导下构建字典优化学习过程，使高光谱图像中的光谱能够在该字典下进行稀疏表示。本文提出了一种基于光谱库优化学习的光谱超分辨率重建方法，该方法在稀疏表示框架下，通过波段匹配，将光谱库映射为与待重建高光谱图像波段相对应的特定光谱库；利用映射后的特定光谱库与高分多光谱图像，从理论上推导、并构建了基于ADMM算法的光谱字典与稀疏系数优化学习过程；进而，实现了仅由一幅高分多光谱图像到高分高光谱图像的高质量光谱超分辨率重建。多种数据集上的对比分析表明，即使仅使用一幅高分多光谱图像，本文方法仍能恢复重建出高质量的高分高光谱图像，同时光谱超分辨率重建后的高分高光谱图像可显著提升地物分类精度。
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  PDF(9885)

  摘要(653)

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• 移动地理信息系统技术发展的三个时代
• 乔彦友,常原飞

• 摘要：为了明晰的理清移动地理信息系统技术发展脉络，本文简述了信息技术变革是如何推动该技术向嵌入式时代、移动互联网时代、智能物联网时代不断演变，并依次分析了每个时代的技术架构及其典型应用，在此基础上提出了集成全球导航定位、5G、人工智能和计算机视觉等信息技术于一体的新一代移动地理信息系统概念，分析了其具备的泛在化、实时化、智能化特征，论述了支撑三大特征的跨平台内核、同步定位与全息高精度导航地图、语义地图和智能决策三种核心技术，总结其发展和应用的变化趋势，并对其前景进行了展望，对后续移动GIS的发展有一定的指导意义。
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  PDF(819)

  摘要(440)

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• 考虑地物类型的Minnaert地形校正模型优化方法
• 林英豪,金燕,沈夏炯,周黎鸣

• 摘要：地形校正可以削弱地势复杂区域由于地形起伏导致的地表接收太阳辐射不均匀和地表反射率失真的问题, 从而提升遥感影像质量和遥感信息提取的精度。但是, 现有地形校正模型存在过校正、波段间校正效果不稳定以及校正效果不理想等问题。本文根据Minnaert地形校正模型系数k和地物二向性反射特性的相关性, 对Minnaert模型进行改进, 提出了一种考虑地物类型的Minnaert地形校正模型（CMinnaert校正模型）, 并在地物预分类中采用地物一级分类和分植被疏密程度分类两种方式, 用以验证CMinnaert模型的稳定性并提出最佳地物类型划分方案。首先对待校正影像进行地物类型预分类, 其次逐波段针对各地物类型分别进行系数k的拟合求解, 然后使用各波段各地物类型的系数k对该范围的遥感数据进行Minnaert地形校正。以河南省商城县的Landsat 8/OLI影像为实验数据, 分别利用余弦校正模型、SCS校正模型、Minnaert校正模型、分坡度的Minnaert校正模型和CMinnaert校正模型对研究区影像进行地形校正, 通过目视对比和统计数据分析的方式, 评估各算法性能及地形校正效果。研究结果表明, 本文提出的CMinnaert校正模型有效地削弱了地形效应对遥感影像辐射亮度值的影响:与原始影像和其他四种地形校正结果相比, 进行地物一级分类的CMinnaert校正模型有效降低了各波段辐亮度与太阳入射角余弦的线性拟合R2,未出现过校正现象; 分植被疏密程度分类的CMinnaert模型在第1、5波段有效削弱了其他校正模型的过校正问题, 其余波段辐亮度与太阳入射角余弦的线性拟合R2是六种模型中最低的两种地物预分类方式的CMinnaert模型校正效果都较稳定且明显优于其他四种地形校正模型; 地物一级分类的CMinnaert模型与分植被疏密程度的CMinnaert模型目视比较、太阳入射角余弦相关性分析、辐亮度直方图和阴阳坡光谱特征分析结果基本一致, 考虑到CMinnaert模型的算法效率和实际应用能力, 本文建议在进行CMinnaert地形校正应用时采用地物一级分类的方式。
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  PDF(813)

  摘要(518)

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• 一种新型语义分割的建筑物提取方法
• 龙丽红,朱宇霆,闫敬文,刘敬瑾,王宗跃

• 摘要：高分辨率遥感图像语义分割在航空图像分析领域具有重要的理论和应用价值。但由于高分辨率遥感图像中楼房语义的丰富性和图像背景的复杂性,以往的分割方法往往容易产生边缘模糊、细节信息丢失和分辨率低等缺点。为了解决高分辨率卫星图像语义分割边界模糊和信息丢失的问题,本文提出一种端到端的卷积神经网络Dilated-UNet(D-UNet)。首先通过改进U-Net网络结构,采用Dilation技术拓展四通道的多尺度空洞卷积模块,每个通道采用不同的卷积扩张率来识别多尺度语义信息,从而提取更丰富的细节信息。其次设计了一种交叉熵和Dice系数的联合损失函数,更好的训练模型以达到预期分割效果。最后,在Inria航空图像数据集上进行综合评估与检验,实验结果表明提出的遥感图像分割方法能够有效地从高分辨率遥感图像中进行像素级城市建筑物分割,分割精度更高,优于其它方法,具有较高的实际应用价值。
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  PDF(1411)

  摘要(843)

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• 基于MAX-DOAS和TROPOMI对北京冬季对流层NO2污染监测和对比分析
• 杨东上,罗宇涵,曾议,周海金,司福祺,窦科,詹锴,刘文清

• 摘要：利用不同监测平台对大气环境污染进行监测时，不同遥感数据之间的对比验证以及协同观测是准确评估大气污染变化的关键。本文利用北京站点布置的多轴差分吸收光谱仪（MAX-DOAS）光谱仪，反演了2018年11月至2019年2月北京站点冬季的对流层NO2垂直柱浓度，总结了北京冬季NO2的日变化和月变化规律。研究中首先利用MAX-DOAS测量光谱结合DOAS反演算法获取不同时刻对流层NO2垂直柱浓度，与TROPOMI过境时刻的NO2遥测数据的变化趋势和相关性进行比较，并对卫星过境时地基站点不同的数据平均时间，和星-地间平均采样距离进行敏感性分析，同时将双因素方差分析方法（Two-way ANOVA）应用于评估风场对区域NO2浓度变化的影响。结果显示北京地区11月的对流层NO2平均浓度高于冬季其他月份，最大时均浓度可达到4.04×1016 molec.cm-2，且冬季各月份下午对流层平均NO2浓度明显高于上午。利用TROPOMI和MAX-DOAS获得的对流层NO2具有较好的相关性（r=0.88），其中2018年12月星-地观测相关性可达到0.96，但TROPOMI的NO2浓度结果相对于地基MAX-DOAS观测结果均有不同程度的高估。同时星-地对比敏感性表明，在一定的采样范围内，随着平均时间和平均距离的增大，星-地NO2浓度检测相关性均表现为明显的增高，其中相关性对采样距离的敏感性较大，而浓度相对偏差对采样时间敏感性较大，这为数据对比时的合理采样间隔选择提供参考。此外，风场分析发现风速及风速和风向的交互作用是导致北京地区NO2浓度变化的重要因素之一。
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  PDF(1043)

  摘要(620)

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• 2005-2016年南极冰盖物质平衡精细评估
• 林依静,程晓,刘岩,于志同,沈强,赵励耘

• 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2005-2016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。2005-2016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 yr-1，年际间波动为±84.1 Gt yr-1。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。
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  PDF(754)

  摘要(689)

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• 一种基于深度学习与随机森林的PM_2.5浓度预测模型
• 彭豪杰,周 杨,胡校飞,张 龙,彭杨钊,蔡心悦

• 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2018~2019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近邻回归等三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。
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  PDF(1521)

  摘要(579)

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• 基于CYGNSS数据的土壤盐分反演方法研究：以黄河三角洲为例
• 王俊栋,孙志刚,杨婷,朱康莹,邵长秀,彭金榜,李仕冀,王玮莹,高祎男,岳焕印

• 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0.94、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。
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  PDF(1120)

  摘要(852)

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• MODIS NDSI产品去云算法及最优阈值选择研究
• 王晓艳,陈思勇,郭慧,谢佩瑶,王建

• 摘要：归一化差值积雪指数NDSI是积雪识别中最常用的指数，但由于云的遮挡限制了MODIS NDSI产品的应用。本文提出了一种基于邻近相似像元的MODIS NDSI产品去云方法，并分析了无云NDSI序列在积雪识别中的最优阈值。对于NDSI影像上某一个云遮挡的目标像元，选取目标像元的n个邻近相似像元进行加权平均来预测该目标像元的NDSI值。以东北积雪区2017年10月1日至2018年4月31日一个积雪季的NDSI产品进行去云实验，并采用“云假设”的方法进行了检验，所预测到的云覆盖像元NDSI值与实际值的相关系数达到0.95，均方根误差为0.08。将逐日无云NDSI序列与气象站点测量的雪深序列进行对比，二者具有很好的一致性。气象站点的测量雪深大于等于1cm时，假定该站点所在的像元为有雪像元，并以此为真值，分析无云NDSI序列在积雪识别中的最优阈值。结果表明，非森林地区NDSI阈值为0.1时积雪提取的精度最高，可以达到95.6%；森林地区的NDSI最优阈值为0，对应的积雪提取精度为93.5%。
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  PDF(1035)

  摘要(566)

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• 面向地球固体潮宏观观测的空间技术发展综合分析
• 吴凯,纪策,骆磊,王心源

• 摘要：地球固体潮的观测和研究一直是地球科学研究的重点内容。地面台站存在其固有的局限性,而空间技术的发展使得固体潮现象的宏观观测成为可能。本文通过理论模型模拟得到了固体潮全球尺度下的时空分布特征,并从这些特征出发探讨了与固体潮宏观观测相匹配的空间技术发展潜能。主要包括InSAR技术与GNSS、VLBI、SLR等测距技术相结合的广域地面点位移监测能力以及重力卫星数据解算时变地球重力场的能力。然后就InSAR技术在时间基线和测绘带宽度上的需求,对低轨、倾斜同步卫星轨道、月基三种空间平台进行模拟,并分析了各平台的优势与不足。结果表明,新一代重力卫星组网和新的遥感对地观测概念平台均具备固体潮宏观观测潜力,其中月基InSAR或可发展成为最理想手段,其他空间技术的发展可以为月基平台失相干时段提供一定补充,实现优势互补。
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  PDF(627)

  摘要(563)

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• 日食对我国大气边界层热力状态的影响分析
• 雷连发,王振会,马盈盈,李成伟,刘晓璐,曹江平,白水成,朱磊,卢建平

• 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，为我们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，在我国境内出现了一次日环食，除日环食带以外我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、南宁和宜宾四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。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,四个站点温度变化最大约4℃，相对湿度变化超过10%，各个高度层温湿度变化明显滞后日食过程约15～20分钟。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。在有云层和降雨情况下，日食对边界层大气温湿廓线的影响将会减弱。
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  PDF(692)

  摘要(522)

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• 考虑植被端元变异性的光谱解混方法
• 韦钦桦,罗文斐,唐凯丰

• 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。
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  PDF(862)

  摘要(561)

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• 基于时序自注意力机制的遥感数据时间序列分类
• 张伟雄,唐娉,张正

• 摘要：遥感影像时间序列为土地覆盖分类研究提供了重要的数据基础，利用深度学习提取时序分类特征一直是研究的热点，而基于循环网络和卷积网络的深度学习模型在训练样本不均衡时往往难以在小样本地类上取得高精度分类结果，针对这一问题，本文引入自然语言处理领域最新的自注意力机制方法用于多光谱遥感时序数据分类。通过对Transformer编码器进行两点改进：(1) 在多头注意力前添加特征升维层，提升数据的光谱信息；(2) 使用拉伸后降维取代全局最大值池化(Global Maximum Pooling, GMP)作为特征维度降维策略。构建基于时序自注意力机制的特征提取网络，与循环网络和卷积网络进行对比，利用公开的多光谱遥感时序数据集评估本文所用方法对于小样本类别精度提高的有效性。实验结果表明本文基于时序自注意力机制构建的特征提取网络能够有效应用于多光谱遥感时序数据分类问题，并对小样本地类分类精度提升有所帮助。
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  PDF(1494)

  摘要(1022)

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• 基于高分五号痕量气体差分吸收光谱仪的地表UV-B辐照度初步反演
• 麻文杰,赵欣,周海金,司福祺,罗宇涵,杨东上,杨太平,钱园园,汤付颖

• 摘要：地表UV-B辐照度会对地球生态系统产生非常重要的影响。利用卫星遥感探测，可实现全球地表UV-B辐照度的长期探测，对于生态系统评估和大气科学研究等具有重要意义。目前基于国产卫星的地表UV-B辐照度产品较少，因此本文开展了高分五号卫星大气痕量气体差分吸收光谱仪（EMI）的地表UV-B辐照度的初步反演。首先基于地表UV-B辐照度的敏感性分析结果，建立无气溶胶情况下晴空地表UV-B辐照度查找表，随后提出了云、气溶胶场景下的校正方法，实现了全球地表UV-B辐照度的反演。最后，为验证该算法的准确性，将EMI结果分别与欧洲OMI卫星数据、WOUDC地面站点数据进行了对比，其中与OMI数据的相关系数大于0.9，与WOUDC地面站点数据的相关系数达到0.97。研究结果表明EMI载荷的地表UV-B辐照度产品准确性高，为后续地表UV-B辐照度等相关产品的发布提供研究基础，也证明了该载荷在全球地表紫外辐射时空分布监测应用中的能力。
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  PDF(750)

  摘要(450)

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• 核电温排水基准温度星地协同提取与分析-以宁德为例
• 王雅萍,马秀秀,李家国,朱利,李凯云

• 摘要：核电在我国正式进入积极推进建设时期，而核电温排水对周边水域环境的影响监测与评估不仅为核电机组的规划、建设、运行等过程提供重要决策依据，同时也对海域水质和生态保护具有重要价值。客观精准的基准温度提取是温排水热污染遥感监测与评估的基础，本文以宁德核电站星地同步监测为例，通过对72个离散测量点位温度垂直剖面特征进行分析，将其划分为7种不同剖面形态，从中归纳出稳定温度点，并据此构建基准温度星地协同提取“实测稳定温度法”，解决以往地面测量监测和热红外遥感监测在实施过程中基准温度计算相互独立、未进行星地协同处理，致使监测结果可比较性相对较弱等问题。研究结果表明，基于实测稳定温度法提取得到的温排水星地同步监测结果从分布范围、强度到扩散趋势最为一致，提取效果明显优于其他基准温度提取方法；实测稳定温度法监测星地面积差异最小，为1.53 km2，相对于其它方法精度提高了4~10倍，而多点平均温度法(近岸多点)、取水口温度法、邻近区域温度替代法、校正的海湾平均法、半径区域平均温度法(5 km半径)、温升混合区最低温度法的星地面积差异分别为11.95 km2、11.12 km2、7.69 km2、6.61 km2、8.46 km2和14.93 km2。实测稳定温度法能够更客观、准确的提取核电站温排水热污染分布范围和大小，在核电温排水热污染监测中具有重要的应用价值。
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  PDF(874)

  摘要(541)

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• 白洋淀水体总磷总氮高光谱反演模型比较研究
• 陈洁,张立福,张红明,张琳珊,岑奕,童庆禧

• 摘要：总磷（TP）、总氮（TN）是水质富营养化的重要指标，亦是水质监测的主要参数。光谱法水质监测因其快速高效、无二次污染等特点，成为当前遥感水环境研究的热点。通常的TP、TN反演模型或是基于实验室配置标准液进行光谱测量而建立的，或是基于采集的全样本进行建模，这种方式构建的模型虽具有较好的回归效果，但水体中由于各种水质参数的相互影响，TP、TN的浓度分布不均匀，预测值存在高于或低于建模样本浓度的可能，使得实际的预测效果并不理想。鉴于此，本文以白洋淀实验区的实际水体样本为反演模型的输入值，在确定最优相关波段和最佳反演模型的基础上，讨论了不同浓度范围的样本建模对反演模型的影响，确定了模型对超出建模浓度值样本的预测能力。通过5种不同方式的建模和预测分析，其结果表明：建模样本浓度覆盖预测样本时，反演模型决定系数R2＞0.6，TP、TN浓度预测值的平均偏离度ARE＜20%；建模浓度高于预测样本时，R2在0.6左右，对超过建模浓度范围12%以内的预测值，其ARE＜25%；建模浓度低于预测值时，R2介于0.4~0.5，预测值超过建模样本浓度一倍时，ARE≤30%；建模样本浓度位于预测值两侧时，R2可达0.8，ARE＜25%；建模样本浓度值介于预测值之间时， 0.45＜R2＜0.55，ARE＞35%。通过本文的研究与讨论，可为水质参数监测的实际工程应用提供科学依据和参考。
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  PDF(942)

  摘要(626)

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• 基于光谱-空间注意力双边网络的高光谱图像分类
• 杨星,池越,周亚同,王杨

• 摘要：在过去几年里,卷积神经网络已经在高光谱图像分类上取得良好的效果,然而高光谱图像的高维性和卷积神经网络对所有波段的平等处理,限制了这些方法性能。本文提出了一种端到端的光谱空间注意力双边网络(SSABN),直接将原始图像3D块作为输入数据,而不需要进行预处理。首先,通过光谱空间注意力模块从原始数据中增强有用波段,抑制无效波段。然后设计双边网络两条路径。其中,空间路径用于提取空间信息,上下文路径用于提供更大的感受野,并通过特征融合模块有效的结合特征。实验结果表明,SSABN在三个公开数据集上取得了更高的分类精度,同时有效的减少训练时间。
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  PDF(1263)

  摘要(1024)

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• 基于加权融合TIR数据LST反演与硅化蚀变信息提取——以广东仁差盆地铀多金属矿区为例
• 曹海玲,王正海,秦昊洋,孙袁超,尹国盼

• 摘要：硅化蚀变带是多种金属热液矿床的重要找矿标志之一,利用遥感技术实现快速大范围识别硅化蚀变信息具有重要意义,但硅化蚀变通常为弱信息,目前常规的遥感方法难以有效识别。本文以广东省仁差盆地铀矿区为例,以PAN图像高频分量图与TIR图像进行加权融合并进行地温反演,分析硅化蚀变带与地温异常的关系,建立遥感硅化蚀变弱信息增强识别模型。结果表明：采用PAN图像高频分量图像与TIR图像进行加权融合,可提高TIR图像的空间分辨率,较好保存热目标光谱特征；融合前后数据反演的LST图变化不大,后者提高了对地物热异常识别能力；硅化蚀变带在近似LST图中表现为较断裂带更为细小的高温异常带,并以此为依据进行预测识别。经验证,已知硅化带与识别硅化带较为吻合。
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  摘要(521)

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• 利用日光诱导叶绿素荧光数据分析2007-2018年北半球植被物候特征空间格局及其变化趋势
• 周浩然,孙华,史振伟,彭飞,林沂

• 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我们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，基于三种SIF数据（GOME-2,GOSIF和CSIF）计算了北半球地区2007-2018年的物候特征，并与两种GPP数据和五种植被指数（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，最后计算了三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2007-2018年平均生长季始期（SOS）主要（>90%）集中在100-170 天，平均生长季末期（EOS）则主要集中在220-270 天。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。③2007-2018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。
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  PDF(936)

  摘要(761)

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• 基于吸收系数的近海水体硅藻浓度反演模型研究
• 樊杰,孙德勇,王胜强,张海龙,环宇,何宜军

• 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。
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  PDF(842)

  摘要(531)

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• 一种基于奇异值分解的DS-InSAR技术分布式散射体相位优化方法
• 彭锴,赵峰,汪云甲,闫世勇,冯瀚

• 摘要：分布式散射体(Distributed Scatters, DS)相位优化是DS-InSAR技术关键,本文提出一种新的基于奇异值分解的DS相位优化方法。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。结果表明,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技术形变监测结果,本文方法高质量监测点密度提高了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,该方法可服务于基于DS-InSAR技术的地表形变监测。
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  PDF(683)

  摘要(750)

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• 智能手机农作物叶面积指数测量算法改进
• 汪梓鑫,屈永华

• 摘要：叶面积指数(leaf are index, LAI)是表征植被冠层结构特征点的一个重要参数，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叶面积指数测量仪器的新选择。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)。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和LAItru的RMSE为分别为0.58和0.56。新算法得到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叶面积指数测量方法，为从智能手机影像中快速、准确提取植被叶面积指数提供了可能。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。
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  PDF(946)

  摘要(508)

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• 双极化Sentinel-1数据极化时序InSAR技术地表形变监测——以上海市浦东机场为例
• 冯瀚,赵峰,汪云甲,闫世勇,彭锴,王腾,张念斌,徐东彪

• 摘要：合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)不同极化通道数据对地物具有不同响应，利用多极化信息可提升单极化SAR数据地表形变监测能力。针对免费双极化Sentinel-1数据，已有研究对比了不同极化(VV-VH)地表形变监测能力，或基于单一相位质量评价准则对某种散射目标进行极化优化，未能充分挖掘双极化Sentinel-1数据地表形变监测潜力。为此，本文提出一种基于双极化Sentinel-1数据的自适应极化时序InSAR技术方法(Polarimetric Persistent Scatterer Interferometry，PolPSI)。以上海市浦东国际机场为研究区，基于34景双极化(VV-VH)Sentinel-1影像，利用提出PolPSI技术对研究区稳定散射目标(PS，Persistent Scatterer)与分布式散射目标(DS，Distributed Scatterer)分别进行自适应极化优化，随后基于极化优化干涉图进行地表形变监测。结果表明，采用本文PolPSI算法能有效提升干涉图相位质量，增加高质量监测像元密度，相较于常规时序PS与DS技术，提出PolPSI技术获取的监测像元密度分别提高了103%和30.8%，可较好反演机场区域形变。本文提出的基于双极化Sentinel-1数据PolPSI方法通过对极化信息的利用与挖掘，可一定程度上提高Sentinel-1数据在地表形变监测应用中的能力。
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  PDF(751)

  摘要(617)

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• 近20年（2002~2020）渤黄海真光层深度的时空变化遥感分析
• 吕军,王胜强,孙德勇,聂君伟,焦红波,张海龙,梁涵玮

• 摘要：真光层深度（Euphotic zone depth, Zeu）是指光合有效辐照度衰减为水体表面处1%时所对应的深度。它是描述水质特性的重要参数，对浮游植物光合作用，全球碳循环以及海洋环境变化的研究具有重要意义。本文基于多年在渤黄海现场实测数据，建立了针对MODIS（Moderate resolution imaging spectroradiometer）传感器的Zeu遥感估算模型，该模型表现出良好的估算精度。在此基础上，利用2002~2020年MODIS长时序卫星遥感数据，研究揭示了渤黄海Zeu的时空变化规律，结果显示：渤黄海Zeu具有近岸低、外海高的特点，并且明显表现出夏深冬浅的季节变化特征；长江口北舌状低值区夏季时往东北方向伸展，而在秋初时转向东南；在2002~2020年间，渤海、北黄海以及苏北浅滩的Zeu单调变化，而南黄海、济州岛南及长江口北的Zeu呈现波动式的变化趋势。此外，本文结合多源卫星遥感数据资料分析了Zeu时空变化的驱动因素，结果显示：在渤海、南黄海、北黄海及苏北浅滩，Zeu的时空变异受多种驱动因素的综合影响，其中海表面温度和光合有效辐射对Zeu的变化呈正向驱动，而风速和总悬浮颗粒物浓度呈负向驱动；此外，长江径流量对长江口北Zeu的变化也起着负向驱动作用（相关系数R = -0.55）。
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  PDF(1371)

  摘要(597)

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• 基于GPS-R的双基地SAR移动目标成像方法研究
• 何振宇,杨扬,陈武,翁多杰

• 摘要：全球导航卫星系统反射 (global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)做双基地合成孔径雷达(简称GNSS-SAR)是近年来的新兴研究方向。当前GNSS-SAR成像的主要对象是地表静态目标,关于动目标成像的研究非常少。为了扩大GNSS-SAR的应用范围,本文以全球定位系统(global positioning system, GPS)卫星作为照射源,提出一种基于频域的动目标成像方法应用于海面移动船只成像。本文首先构建了双基地几何模型,然后推导了一种近似的双基地距离历程用于描述目标回波的方位向相位变化。采用Keystone变换校正由目标运动导致的未知距离单元徙动,采用基于短时傅里叶(short time Fourier transform,STFT)+随机抽样一致性(random sample consensus,RANSAC)的方法估计目标的移动速度。最后,推导了方位向匹配压缩以实现动目标成像。采集的现场实验数据用于验证本文的方法。实验结果分别从速度估计、垂直距离估计、船长度估计和判断目标移动方向四个方面验证了本文方法的有效性。
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  PDF(771)

  摘要(596)

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• 基于点的多尺度形态学重建滤波方法
• 常兵涛,陈传法,郭娇娇,武慧明,贝祎轩,李琳叶

• 摘要：针对现有机载激光雷达(LiDAR)点云滤波算法难以准确分离复杂地形中地面点与非地面点问题,本文提出了一种基于点的多尺度形态学重建滤波方法(Point-based Multi-scale Morphological reconstruction Filter, PMMF)。在初始尺度层次下,PMMF主要通过构建一种基于点的形态学重建对原始点云进行滤波,即先在掩膜点云约束下借助k邻域结构元素和自适应高程缓冲区反复膨胀标记点云,获取潜在地面点；然后通过自适应坡度剔除潜在地面点中的非地面点,其中,坡度阈值可随地形复杂度自适应变化。在上层次尺度滤波结果基础上,PMMF提升种子点选择的网格尺度,重复上层次滤波过程,直至结果收敛。以国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)发布的15组基准数据为研究对象,将PMMF滤波结果与近五年(2016-2020)提出的15种滤波算法比较。结果分析表明,PMMF有8组数据滤波效果占优,15组数据平均总误差和Kappa系数分别为2.71%和91.08%。使用四种不同地形特征的高密度机载LiDAR点云数据进一步验证PMMF的滤波效果,并将计算结果与渐进形态学滤波(PMF)、布料模拟滤波(CSF)、渐进加密三角网滤波(PTD)和多分辨率层次滤波(CSF)比较。结果表明,PMMF滤波性能最优,平均总误差为3.24%,较其它四种滤波方法分别减小了12.0%、59.1%、70.1%和53.2%。
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  PDF(770)

  摘要(630)

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• 遥感地表温度产品时空融合方法研究综述
• 李冉,王猛猛,张正加,刘修国,胡添

• 摘要：受传感器性能的制约，利用单一卫星热红外遥感数据反演到的地表温度产品难以兼顾时间分辨率和空间分辨率, 而时空融合技术能够发挥多传感器互补的优势, 获得时间密集度高、空间细节丰富的地表温度产品，从而在算法层面上解决这一矛盾。随着时空融合研究的深入，地表温度开始显露出与其他产品有着明显区别的融合特性，而内在机理和应用潜力都有待被整理和挖掘。本文就立足于地表温度与时空融合的交叠区，对两者结合而生的研究成果进行收集、分析和总结，系统地概述了该领域的研究背景、原理、方法和应用，并重点突出与泛在时空融合技术的之间的联系与区别。最后，基于地表温度数据的特点和时空融合的局限性，总结了该领域所面临的主要挑战，并对可行的解决方法和发展方向进行了展望。
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  PDF(1155)

  摘要(770)

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• 基于细节关注的高光谱和多光谱图像融合算法
• 方帅,闫明畅,张晶,曹洋

• 摘要：低分辨率高光谱图像（LR-HSI）与高分辨率多光谱图像（HR-MSI）融合技术，广泛用于解决图像空间分辨率与光谱分辨率无法同时保持高水平的矛盾。从融合效果上分析，现有算法的空间重建误差与光谱重建误差都主要体现在边缘和细节区域。因此，本文提出了基于细节关注的字典构建和图像重建的融合算法。在光谱特性保持方面，由于图像邻近效应导致在细节区域光谱分布复杂多样，本文提出对图像层和细节层分别进行字典学习。在空间特性增强方面，提出了细节感知误差和边缘方向自适应全变分约束，并将其与局部低秩约束结合在同一个融合框架用来估计稀疏系数。通过实验对比，本文提出算法的融合结果在空间特性与光谱特性方面较其他算法有明显提升。
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  PDF(993)

  摘要(778)

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• 机载LiDAR测深中海底地形坡度的影响及改正
• 亓超,宿殿鹏,阳凡林,马跃,王贤昆,杨安秀

• 摘要：机载LiDAR测深(Airborne LiDAR Bathymetry, ALB)是测量沿海地区地形图和水深图的最有效的技术之一，其通常是利用ALB海面和海底反射回波的峰值位置来计算水深值。然而，当蓝绿激光光束到达海底时，光斑范围内的具有坡度的海底地形会导致海底反射回波波形展宽及其峰值位置的偏移，从而产生海底位置的不确定性，进而直接影响海底地形测量的准确性。为了减小这种影响，本文提出了一种机载LiDAR测深的海底地形坡度影响改正方法。基于ALB激光光斑范围内局部地形参数模型(Footprint-scale Topography Parameters Model, FTPM)构建ALB海底反射回波模型，通过定量分析不同水深、不同海底地形坡度所引起的海底反射回波峰值位置变化，得出海底地形坡度对ALB测深的影响规律，进而得到ALB误差修正方程。文中采用中国南海甘泉岛附近海域所测ALB和多波束测深数据对本文方法进行了验证。结果表明，海底地形坡度影响改正后，平均绝对误差(Mean Absolute Error, MAE)和中误差(Root Mean Square Error, RMSE)分别减小到9.4 cm和12.3 cm；较改正前分别降低了35.6%和33.5%，对ALB测深数据处理具有参考意义。
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  PDF(1037)

  摘要(620)

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• 气溶胶细粒子比偏振遥感最优化反演方法研究
• 郑逢勋,李正强,侯伟真,董晓刚,周志远

• 摘要：针对PM2.5遥感模型对气溶胶细粒子比（Fine mode fraction，FMF）参数的需求，结合多光谱偏振传感器对大气探测的优势，基于最优估计（Optimal Estimation，OE）反演框架，提出了一种基于线偏振度（Degree of Linear Polarization）测量的FMF参数反演方法。采用矢量化的辐射传输模式进行地基天空光的线偏振度观测模拟，分析了线偏振度对FMF参数的波段敏感性，并基于仿真数据开展了算法的反演测试。研究结果表明，偏振测量在长波近红外波段对FMF的敏感性高于可见光波段，基于OE框架的FMF反演算法具有良好的自洽性，在地基天顶观测模式下，反演误差从1.4%下降到了0.8%，表明引入线偏振度测量能够有效提高FMF反演精度。
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  PDF(1240)

  摘要(838)

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• FY-2G卫星红外遥感图像中的震前异常统计分析
• 乐应波,陈福春,陈桂林

• 摘要：红外遥感图像异常是一种重要的地震前兆，需要稳定且有效的提取算法才能发现地震前兆。然而，许多算法只是在少数地震中有验证，数据样本少，不能进行异常信号的统计分析。本文提出了一种方法，对中国及周边地区的红外遥感图像的功率谱异常信号进行统计，以评估算法的准确性和普适性。该方法还分析异常信号的幅度、空间范围和相关的地震信息，将时间和空间上连续的异常点视为一个样本，以计算不同参数条件下异常信号的阳性预测值和地震的真阳性率。本文提取了FY-2G卫星的红外遥感图像中的地震异常信号，并进行统计，得到20.37%的阳性预测值和65.96%的真阳性率。高幅度大范围的异常信号可以达到80%的阳性预测值。对于大于5.4级的地震，真阳性率可以达到81.82%。该方法可以用于分析异常信号的特征和评估异常信号与地震的相关性，有利于算法的对比和改进。
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  PDF(852)

  摘要(534)

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• 无人机激光雷达人工林林分平均高估测模型分析
• 李梅,刘清旺,冯益明,李增元

• 摘要：我国人工林面积居世界第一，精确地对人工林结构进行监测具有重要意义。本研究以内蒙古自治区赤峰市旺业甸林场内的落叶松和油松人工林为研究对象，利用无人机激光雷达（Light Detection And Ranging, LiDAR）点云数据和样地地面调查数据来分析人工林林分平均高估测模型，通过点云特征变量与样地实测的6种林分平均高（包括：Lorey`s高、算术平均高、最大高、优势树高、中位数高和冠幅面积加权高）间的Pearson`s相关性实现变量筛选，然后利用全子集回归和多元线性回归方法构建不同林分平均高的预测模型，并采用交叉验证进行精度验证。结果表明：激光雷达点云高度百分位数与林分平均高具有较强相关性，通过一元线性回归模型可以得到高精度的林分平均高， Lorey`s高（R2为0.91 ~ 0.97，RMSE为0.47~0.48m）、优势树高（R2为0.86 ~ 0.97，RMSE为0.53~0.72m）和冠幅面积加权高（R2为0.86 ~ 0.96，RMSE为0.57~0.66m）估测精度最高，算术平均高（R2为0.85 ~ 0.94，RMSE为0.68~0.86m）和中位数高（R2为0.80 ~ 0.95，RMSE为0.64~1.07m）次之，最大高（R2为0.69 ~ 0.87，RMSE为1.30~1.40 m）最低。针对不同森林类型，区分和未区分森林类型的不同林分平均高模型的估测精度均较高，且预测精度没有明显差异（未区分R2 为0.87 ~ 0.97，RMSE为0.49~1.40m，区分R2为0.69 ~ 0.97，RMSE为0.47~1.30m）。无人机激光雷达可以用于估测北方温带针叶林的林分平均高，能够满足人工林资源调查快速、精确的要求。
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  PDF(578)

  摘要(514)

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• 山地森林叶面积指数遥感估算研究进展
• 贺敏,闻建光

• 摘要：叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)是表征植被几何结构及生长状态的重要生物物理参数，也是陆表过程模型的重要输入参数，如何获取高精度LAI一直备受关注。近年来，随着遥感数据的不断丰富， LAI遥感估算算法得到了快速发展，全球尺度的LAI产品已被广泛应用于气候与生态环境变化研究。然而，当前主流的LAI遥感产品生成算法基本上基于平坦地表假设而忽略了地形的影响。但实际上山地中地表反射失真现象严重，尤其是森林多样的冠层结构和山地复杂地形的相互影响给LAI遥感反演带来了较大的不确定性。山地作为一种特殊的地貌，约占全球陆地表面的1/4，在我国占了近2/3，在这些复杂区域中估算LAI考虑地形因素十分必要。本文在总结分析现有LAI反演算法以及主要产品基础上，分析了山地LAI反演中存在的主要问题，系统性综述了当前山地LAI遥感估算在模型、算法、验证等方面的研究进展，为山地LAI等地表植被参数定量化高精度反演提供参考。
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  PDF(1119)

  摘要(504)

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• 基于植被二向性反射统一模型的高分五号FAPAR遥感反演算法
• 田定方,杨斯棋,徐大伟,任华忠,范闻捷,刘镕源

• 摘要：植被光合有效辐射吸收比率（FAPAR）是描述植被光合作用能量交换过程的重要参数，广泛应用于植被长势监测、植被生产力估算、全球变化等研究领域，遥感是大范围获取FAPAR的唯一途径。与多光谱传感器相比，高光谱传感器能更加精确、细致地观测植被的光谱特征，有利于分析植被冠层反射、吸收特性，进而反演植被冠层FAPAR。为利用高光谱反射率数据实现FAPAR定量反演，本文首先在植被BRDF统一模型和FAPAR-P模型的基础上，构建了BRDF-FAPAR统一模型UBFM（Unified BRDF-FAPAR Model）；进而基于高分五号高光谱传感器特征模拟了不同情况下植被冠层反射率和相应的FAPAR；然后运用改进的最佳指数法选择FAPAR反演的特征波段组合；在此基础上，将特征波段组合反射率与FAPAR模拟结果作为神经网络的输入参数，构建FAPAR神经网络反演算法。研究结果表明，改进的最佳指数法能有效地筛选出FAPAR估算的敏感波段，随着输入波段数的增加，神经网络估算的精度逐渐提高，综合考虑波段信息量和实际影像数据噪声影响，本研究针对高分五号高光谱传感器选择8个波段作为FAPAR反演特征波段，基于UBFM模型构建的神经网络反演精度较好，模拟实验算法误差约为0.014。选择内蒙古呼伦贝尔是谢尔塔拉草原为主要研究区，从高分五号高光谱影像中反演了研究区的FAPAR，并利用同步地面实测数据验证，反演误差为0.048。该算法简化了传统模型机理方法的中间环节和多个参数设置，有较好的可行性、稳定性和精度，为国产卫星高光谱传感器地表植被参数定量反演提供了新途径。
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  PDF(542)

  摘要(727)

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• 基于Poly-FPN神经网络模型的化工厂智能检测
• 昝露洋,李柏鹏,卢凯旋,陈正超,张兵

• 摘要：化工厂安全事故频发，国家对化工企业进行大力度整治排查。相比较小范围、低效率的人工排查而言，卫星遥感可以在大范围内高效的对化工厂进行监测，对我国化工行业生产安全监管、事故防范等极为重要。由于化工厂形状不规则、语义信息强，分布散乱，导致现有检测模型精度低，难以用于应用。本文提出Poly-FPN目标检测模型，该模型采用特征金字塔结构，在充分考虑模型感受野、多尺度融合等因素的前提下，提高了对复杂语义目标的处理能力，同时通过本文提出的任意四边形检测头替代传统的正矩形检测头，实现了不规则目标的精准检测。最后，本研究基于Poly-FPN对长江下游大范围地区进行预测，实现高精度的化工厂检测工作。
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  PDF(837)

  摘要(580)

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• 地基LiDAR林木点云估算枝干材积研究
• 靳双娜,张吴明,蔡尚书,邵杰,程顺,谢东辉,阎广建

• 摘要：材积是森林清查工作的一个重要参数，基于地基激光雷达点云的树木定量结构模型（QSM）重建方法能够实现林木材积的非破坏性获取，解决了传统森林原位调查方式耗时耗力的问题。但由于伐木材积真值的获取较难实现，使得量化结构模型方法的材积获取能力在树干及各级树枝水平上尚未开展研究，且仅应用于单木尺度地基激光雷达点云中，缺乏基于样方尺度扫描点云进行材积获取的探究。因此本文分别在单木及样方尺度完成QSM重建方法在树干及各级枝材积估算结果评估。实验结果表明，基于单木及样方尺度地基激光雷达点云均能有效地获取树干和一级枝的材积，而次级枝的材积估算存在明显的偏差：样方扫描尺度点云的树干及全树材积估算精度与单木尺度相当，估算偏差均为5%及10%左右，而一级枝材积估算偏差略大，其中单木尺度一级枝估算偏差在10%左右，样方尺度一级枝材积估算偏差在15%左右；此外，林分密度与样方尺度枝干材积估算精度呈负相关关系，在较低林分密度（425、625和925株/公顷）的样方中树干材积估算误差均在5%以内，一级枝材积估算误差在15%左右，另外受树干及一级枝材积低估与各次级枝材积高估的部分中和效应影响，样方内总蓄积量估算偏差均在10%左右，因此在较低林分密度的森林中，样方尺度扫描数据能够很好地估算树干、一级枝及全树材积。
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  PDF(1179)

  摘要(595)

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• 辐射传输：从唯象到第一性原理
• 吴自华,秦其明

• 摘要：在回顾经典辐射传输理论的发展历程的基础上，本文对辐射传输理论与经典电磁理论的联系方面的研究工作进行了系统综述：从十九世纪八十年代提出至今???，辐射传输理论已经过了一百多年的发展，并在诸多领域，尤其是定量遥感中得到了广泛的应用。经典辐射传输理论是一种唯象的近似理论，虽然描述的是电磁辐射的传播过程，但却长期被视为与经典电磁学相独立的一座“孤岛”。为了建立起辐射传输理论和经典电磁学间的联系，从二十世纪六十年代开始，众多研究者从第一性原理（也即Maxwell方程组）出发，从理论推导、数值模拟和受控实验三个角度展开了一系列研究，据此进一步明确了辐射传输理论的适用范围和条件，并针对相干后向散射和密集介质等情形提出了一些改进的辐射传输方法。展望未来，这一探索仍将继续，并将促进辐射传输理论与电磁理论的进一步结合，从而更好地服务于定量遥感的应用需求。
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  PDF(223)

  摘要(343)

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• 2002—2022年渤黄东海浮游植物粒径等级月平均遥感数据集
• 孙德勇,环宇,王胜强,李正浩,张海龙,齐琳,刘建强,何宜军

• 摘要：浮游植物是海洋生态环境中不可或缺的一部分,其粒径等级(PSC)是描述浮游植物在不同地球生物化学循环过程中重要作用的关键参量。黄海、渤海和东海整体位于中国东部,呈现半封闭特征,PSC现场测量数据集主要来自于近几年开展的航次观测实验,采样点在空间和时间上分布稀疏不均,因此需要结合高频次、覆盖范围广的遥感反演技术来填补现场实测数据的不足。本文基于MODIS/Aqua传感器在2002.08—2021.07期间的海表遥感反射率产品,应用Sun等(2019)构建的PSC遥感反演模型,生产PSC长时序数据集。数据集以Matlab标准格式存储,共包含228个文件,便于各软件读取（下载方式：DOI: 10.17632/mjg5s9p4wp.3）。产品精度验证结果显示：卫星反演与现场测量结果较为一致(小型、微型和微微型浮游植物的平均绝对百分比误差分别为22.9%、11.4%和35.0%)。同时不同海域的空间分布对比验证发现,经叶绿素a重构之后的PSC反演模型效果更贴近于现场测量值。基于本数据集的PSC长时序分布统计结果显示：近岸海域主要以小型浮游植物富集,离岸水域主要以微型浮游植物为主。从典型区域的多年月平均曲线来看,以小型浮游植物为例,渤海中心和长江口区域都存在春(5月)、夏季(7月)“双峰”特征,而北黄海区域则呈现春(4月)、秋季(10月)“双峰”特征。同时南黄海和东海离岸海域的春季峰值更显著,分别位于4月和3月。本数据集有助于精细化分析理解黄海、渤海和东海浮游植物各项生理、生态功能的时空变化规律,同时又可以作为水体环境监测常规项目,值得推广使用。
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  摘要(7)

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• 知识图谱嵌入的光谱解混算法
• 吴瑞,罗文斐,陈江浩

• 摘要：在光谱解混过程中，在端元集合中选择有效的端元子集进行解混是至关重要的，但端元子集选择会受到端元光谱变异性的影响，导致选择的结果以及解混精度具有一定的不确定性。本文提出了一种知识图谱嵌入的光谱解混算法KGESU(Knowledge Graph Embedding Spectral Unmixing)，在利用光谱特征进行解混的同时，引入一定的先验知识来进一步提高端元选择的可靠性，从而提升解混的精度。主要涉及两个核心问题：一是地学知识图谱的嵌入，二是引入先验的光谱解混。前者借助了TransE模型来实现对地学知识图谱的图嵌入训练；后者则在知识图谱嵌入的基础上进行知识推理，并把推理结果融入到光谱解混的过程，从而实现了一个引入先验知识的光谱解混算法。为了验证算法的有效性，通过高分五号高光谱相机所采集的真实图像进行实验，与其他经典算法作对比，结果表明本文的算法具有更好的解混效果，证明了在光谱解混过程中使用一定的地学先验知识有助于提升解混精度，KGESU算法具有一定的应用前景。
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  摘要(86)

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• 利用GF-1 WFV影像和FY-3D MERSI火点产品提取过火区的方法
• 单天婵,郑伟,陈洁

• 摘要：利用遥感技术获取过火区信息对生态环境监测具有重要意义，其中高分辨率数据更适合提取小范围过火区。目前已有多种利用国外火点产品结合遥感影像提取过火区的研究。为了增强国产遥感数据火情监测能力，提高小范围过火区的提取效率和精度，基于过火前后两幅GF-1 WFV影像和多时相FY-3D MERSI火点产品开展过火区提取研究。两处研究区分别位于四川省凉山彝族自治州木里藏族自治县和西昌市。根据火点与过火区形成的关系，结合火点的时间、空间和光谱特征，筛选并扩充火点像元，确定过火区粗略范围；确定每种地表类型的分割阈值，分类过火像元和非过火像元；剔除周边小斑块，得到过火区提取结果。以人机交互方式获得的过火区参考真值作验证，并与神经网络分类法提取过火区的结果作对比。结果表明，本文方法的过火区提取结果精度要明显高于神经网络分类法，Kappa系数达到0.82。该方法可以充分结合GF-1 WFV影像和FY-3D MERSI火点产品数据的优势，降低样本像元选择时间成本和不确定性，快速准确地提取小范围过火区。未来可考虑通过选择更高精度的火点产品，结合实地考察验证对该方法改进完善。
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  摘要(140)

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• 一种多尺度特征和多模型相融合的草原区牧畜遥感监测方法

• 摘要：超载过牧是我国草原退化的主要原因之一，而载畜情况是评估草畜平衡的关键。面向牧畜高效、精准监管工作需求，针对牧畜“小（微）目标”监测的痛点难点，基于亚米级卫星遥感数据，综合利用牧畜“点”特征、“群”特征、“移动不固定”特征等多种特征，融合深度学习、面向对象等多种识别技术方法，构建了一种多尺度特征和多模型方法相融合的牧畜高分卫星遥感监测技术方法。该方法通过对牧畜弱信号的有效增强、“牧畜群”和“牧畜斑点”的分阶段检测与相互融合增强，实现了对牧畜群分布、牧畜斑点分布和牧畜群规模的监测提取，推动牧畜卫星遥感监测向“点数”式精细化监测迈进。锡林郭勒草原区域监测实验数据显示，模型检出率约0.802，误检率约0.244，具有较好效果。该方法的应用，可为草原区载畜情况的监测监管提供支撑，也可为其他“小（微）目标”的遥感监测提供借鉴；无论是在技术创新还是业务应用方面都具有十分重要的意义。
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  摘要(22)

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• 1998年-2020年渤海、黄海和东海月平均典型浮游植物色素浓度遥感数据集
• 孙德勇,李正浩,王胜强,环宇,张海龙,齐琳,刘建强,何宜军

• 摘要：海洋浮游植物群落结构信息对了解和研究碳循环和气候变化至关重要。浮游植物中含有的多种色素能够用于描述浮游植物群落结构特征和生理状态，浮游植物色素浓度的检测具有重要意义。本研究基于2016–2018年渤海、黄海和东海7次航次调查实验中采集的实测数据（包括浮游植物吸收系数、16种典型色素浓度和遥感反射率），利用高斯分解法开发了一种基于浮游植物吸收的色素浓度遥感模型，并使用原位观测数据集进行评估，得到的结果的误差可接受（例如，大部分色素模型的平均绝对百分比误差MAPE小于60%）。卫星匹配验证也表明反演结果与实测数据的一致性（大部分色素模型的MAPE范围在40%–60%之间）。将开发的模型应用于SeaWiFS和MODIS-Aqua遥感反射率月平均产品（1998–2020年），获得了渤海、黄海和东海区域16种色素浓度23年的时空变化数据记录。浮游植物色素浓度遥感数据集可以从https://doi.org/10.17632/bhcznf2m7v.1下载获得。本研究从遥感反射率卫星数据中得到复杂浑浊沿海水域中的浮游植物色素浓度，从而为渤海、黄海和东海精细化的海洋浮游植物群落结构研究提供数据支撑。
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  摘要(96)

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• 基于自注意力的超时相遥感图像超分辨率重建
• 唐晓天,杨雪,李峰,马骏,梁亮

• 摘要：针对视频卫星超时相数据高时间分辨率的特点，单帧超分辨率重建算法无法充分利用其信息，提出一种基于自注意力的超时相遥感图像超分辨率重建方法。对超时相序列帧先依据帧速率划分为多个时间组，利用3D卷积对空间及时间同时建模的特点提取不同时间组下的时空信息，之后通过改进的广泛自注意力残差块增加注意力计算范围并完成高动态映射，在实现超时相序列帧建模的同时提取丰富的空间细节信息，最后将多个时间组的特征融合，送入亚像素卷积提升分辨率完成重建。所提算法的优点在于，对超时相数据的多时间组处理充分利用了其丰富的时空信息，改进的自注意力块可在无配准情况下完成序列帧建模并提高空间细节信息的提取能力。在高分四号数据集上的实验表明，算法的主观视觉效果及客观评价指标均优于对比算法，在高分四号数据2倍上采样重建时，较双三次插值算法在PSNR值上提升了2.49dB以上，且在4倍重建时依然有很强的重建性能，较双三次插值算法有巨大提升。实验结果表明，该方法拥有较好的超分辨率重建效果，有利于超时相数据在各领域的应用。
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  摘要(170)

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• 结合深度学习和植被指数的滨海湿地高分辨率遥感影像信息提取方法
• 崔宾阁,吴景,李心慧,任广波,路燕

• 摘要：针对滨海湿地植被光谱特征相似而易被混淆分类的问题,本文提出了结合深度学习和植被指数的滨海湿地信息提取网络MFVNet。该网络以高分辨率遥感影像特征和典型植被指数为输入,将UNet中的双卷积操作替换为本文提出的增强多尺度特征提取模块,用于捕获不同尺度的上下文特征,并在解码器中将不同分辨率的语义特征图和细节特征图进行融合,增强了滨海湿地地物的特征表示。在黄河口滨海湿地高分二号遥感影像上进行了实验,结果表明：(1)深度学习方法的信息提取精度普遍优于传统的机器学习分类方法SVM；相比HRNet等深度语义分割网络,MFVNet在滨海湿地所有植被类型上都能取得更好的信息提取结果；(2)将修正土壤调节植被指数MSAVI、差值植被指数DVI和比值植被指数RVI与高分二号影像拼接对滨海湿地信息提取贡献较大。
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  摘要(507)

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• 面向精细化多尺度特征的遥感图像目标检测
• 张省,李山山,魏国芳,张新耐,高建威

• 摘要：遥感图像目标检测是对目标视觉特征的描述与图像先验知识的表达，解译得到的信息无论在军事领域还是在民用领域都有着广泛的应用。针对复杂场景下遥感图像目标特征提取能力不足，目标尺度差异较大、方向任意且紧密排列，传统目标检测所使用的水平框难以准确定向等问题，提出了一种精细化多尺度特征的遥感图像定向目标检测算法。首先，设计了一种基于空洞卷积的上下文注意力网络，能够利用不同空洞率的卷积核捕获局部和全局语义信息，并利用注意力机制将语义信息整合到原始特征上，提升目标特征提取能力；其次，提出了一个精细化的特征金字塔网络，通过像素混洗的方式减少特征金字塔中的通道信息损失，强化网络对差异性大的多尺度目标特征信息的理解能力；最后，研究利用滑动顶点的方式回归定向的矩形框，更好地表示遥感图像内有向目标的位置。本文以Fast R-CNN OBB为基准，通过在目标检测公开数据集DOTA和HRSC2016上验证了算法的有效性，结果显示本文算法在DOTA数据集上与基准算法比较，平均精度（mAP）提升了22.65%，最终检测精度mAP达到了76.78%。在HRSC2016数据集上，最终检测精度mAP达到了89.95%。此外，本文算法较多种先进算法相比均有具有较好的提升。
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  摘要(193)

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• 结合多模态数据的滨海湿地碱蓬叶面积指数无人机高光谱反演
• 何爽,张森,田家,卢霞

• 摘要：盐沼植被是蓝碳生态系统的重要组成部分,具有很强的固碳、储碳能力,叶面积指数决定了其生长、光合有效辐射的吸收比例和生物量。为准确、快速地提高叶面积指数估算精度,选取黄河三角洲碱蓬滩湿地,以我国土著植物碱蓬为研究对象,获取无人机高光谱遥感影像和测定地面光谱,结合区域土壤因子、植被光谱特征、高光谱影像纹理特征和植被覆盖度构建多模态数据,发展双优化策略的RF-PSO-DELM算法构建滨海湿地碱蓬叶面积指数反演模型,决定系数( )和均方根误差(RMSE)分别为0.9546,0.1341。与基于SVM、BP、ELM、DELM、PSO-DELM五种算法构建的碱蓬叶面积指数反演模型精度相比,决定系数 最高提高了0.2654,均方根误差RMSE最大降低了0.0828。与传统的反演模型SVM相比,RF-PSO-DELM模型具有更好的泛化性,融合多模态数据则可以有效提高反演模型精度。该研究进一步丰富了基于无人机高光谱遥感技术实现盐沼植被精准监测的理论和技术。
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  摘要(206)

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• 方差分析引导的高阶超体素马尔可夫网络及其在ALS点云建筑物提取中的应用
• 郝娇娇,倪欢,管海燕

• 摘要：以ALS(Airborne Laser Scanning)系统为代表的三维点云获取技术为建筑物重建提供了一条高效便捷途径。本文基于ALS点云超体素，提出了一种方差分析引导的高阶马尔可夫网络，并用以提取建筑物。该方法以超体素作为无向图模型节点，根据三维邻域特有的局部几何属性，结合方差分析原理，生成高阶因子，并将特征转化为表达能力更强的节点和边势函数；再采用信念传播算法，对高阶马尔可夫网络进行推理，形成了一种非监督的建筑物识别框架。此外，本文采用由粗到精的识别策略，首先在独立假设前提下，利用贝叶斯高斯混合模型实现节点初始状态捕捉，再采用高阶马尔可夫网络对三维邻域的相关性建模，以提高建筑物提取精度。本文引入两组具备人工标记真值的开放ALS点云数据集进行实验，利用四种国际通用指标对建筑物提取结果进行精度评价。可视化分析表明，本文方法提取的建筑物内部完整，且边界清晰，为建筑物三维重建提供了可靠信息。定量化分析表明，在低层建筑主导的住宅区,本文方法的建筑物提取精度（基于投影面积和对象的F1指数）为95.4%和91.5%，均高于现有监督和非监督识别方法；在高层建筑主导的商业区，本文方法基于对象的F1指数取得93.5%，高于现有方法，基于投影面积的F1指数为92.9%，仍处于较高水平。
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  摘要(216)

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• （雷达水文遥感专刊）基于宽度学习系统的SAR影像海面强降雨智能检测
• 夏静,汪胜,杨晓峰,张阳,阮家荣,杜延磊

• 摘要：合成孔径雷达以高空间分辨率进行大范围观测的能力使其成为10~30千米尺度大小的强降雨团的有效观测手段之一。针对Sentinel-1波模式获取的9种海面现象的SAR影像组成的数据集，本文使用融合特征的宽度学习系统（Broad Learning System，BLS）进行了海面强降雨团的智能检测研究。结果表明强降雨团的检测精度为98.51%，召回率为95.24%，该结果与ResNet50预训练模型的结果相当，但是同等计算条件下后者的模型训练时间却是前者的20倍。此外，与传统深度学习网络相比，BLS的结构是灵活的，即可以通过增加节点或者是增加数据集来优化、更新模型。对于BLS的节点增量学习功能，本文实验证实其可以在无需重训练整个模型的前提下更新模型。针对训练数据集增广导致的模型更新任务，本文综合利用增量学习方案和重训练方案的优点提出了模型的混合更新方案，新方案既能保证模型的高精度又能显著降低模型更新所需时间。
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  PDF(313)

  摘要(260)

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• 微波湿度计条带噪声的分析与抑制方法研究（“国产遥感卫星历史数据再定标共性技术”专刊）
• 刘明绪,张升伟,何杰颖

• 摘要：本文基于主成分分析（Principal Components Analysis, PCA）和集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD）降噪的基本思想，利用改进的自适应噪声总体集合经验模态分解（Improved Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition With Adaptive Noise, ICEEMDAN）对原EEMD的条带降噪方法进行了修改，并利用该方法对风云三号C星、D星(FY-3C、3D)微波湿度计(MWHS-2)实际观测亮温中的条带噪声进行了分析。其中主成分分析对数据进行降维，得到各扫描线的主成分分量，模态分解方法分解对应分量，利用各模态能量密度的差异提取出其中的噪声并去除，随后组合剩余模态重构出观测亮温，实现噪声的抑制。通过对原始算法和各类改进后的模态分解方法降噪效果的对比，结果表明使用ICEEMDAN可有效避免EEMD中残余噪声等问题，减少重构误差。数值分析结果表明，改进后的方法使方差进一步降低0.020K2，信噪比提升0.031dB，进一步提升了算法的降噪能力。
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  PDF(415)

  摘要(218)

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• 联合目标分割和关键点检测的飞机型号识别方法
• 刘思婷,王庆栋,张力,韩晓霞,王保前,刘玉贤

• 摘要：目前，受限于数据集精细度与网络结构，深度学习技术仍难以应对飞机目标型号识别这类精细化识别任务。本文针对遥感影像中飞机目标型号识别问题，提出一种融合目标检测与关键点检测的飞机型号识别方法。该方法有机地结合多任务深度神经网络与条件随机场和模板匹配算法，利用“预训练+微调+后处理”的方式实现飞机型号的高精度识别。首先，基于多任务深度神经网络迁移学习技术实现飞机目标物位置、掩膜与关键点信息识别。其次，为了便于后期高精度模板匹配，利用本文提出的融合条件随机场的飞机目标掩膜精化算法和基于关键点的姿态调整算法，实现识别目标的边界精细化与机体姿态调整；最后，在本文构建的飞机型号模板库基础上，将经过精化后处理的飞机掩膜信息与模板库进行匹配，实现飞机目标的型号识别。为了验证所提方法的有效性，本文进行了相关实验，并与传统算法及完全端到端深度学习方法进行了对比，结果表明，本文所提方法具有更高准确率，并且在实用性方面更具优势。
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  PDF(344)

  摘要(395)

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• 时序InSAR对流层大气延迟改正的相位堆叠方法
• 李思慧,董杰,张路,廖明生

• 摘要：对流层大气延迟一直是限制合成孔径雷达干涉测量（Synthetic Aperture Radar Interferometry，InSAR）技术形变测量精度的主要因素之一。基于含有共同日期的干涉相位也包含相同的大气延迟相位分量这一事实，相位堆叠（Common Scene Stacking，CSS）方法采用叠加求和的方式来估计共有日期的大气延迟相位，并通过迭代运算提高估计精度，具有实现简单、计算效率高的优势。本文对CSS方法估算出的大气延迟相位进行空间低通滤波，并将相位解缠与CSS大气延迟相位估计进行迭代运算，改善形变估计结果。首先，基于模拟数据分析了迭代次数和时间窗口尺寸对CSS方法对流层大气延迟改正效果的影响；然后，将本文方法应用于真实SAR数据，分析了不同大小的时间窗口对改正结果的影响，并与其它方法进行对比，结果表明该方法可以获得较好的大气延迟改正结果，改正后空间相位标准差平均降低了62%，稳定点的时间序列标准差平均降低了58%。在此基础上，对目前存在的问题进行了分析和讨论。
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  PDF(515)

  摘要(346)

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• 基于典型相关分析的遥感影像非监督超像素级变化检测
• 赵元昊,孙根云,张爱竹,矫志军,孙超

• 摘要：变化检测是指利用多时相特征检测地表覆盖类型发生变化的区域,目前的检测方法易受噪声以及特殊地物等影响,使得检测结果斑点现象严重,检测精度低。针对这一问题,本文结合典型相关分析和直方图规定化提出一种非监督的超像素级变化检测方法。首先,对两时刻的遥感影像进行预处理以及超像素分割；其次,基于S-IR-MAD方法和超像素大小等因素计算每个超像素的权重；然后以超像素为分析对象基于典型相关分析(CCA)计算特征影像,并对特征影像进行直方图规定化来减弱特殊地物的影响；最后,结合权重影像与检测结果进行决策融合。本文在三个高光谱测试数据集和一个多光谱测试数据集上进行实验验证。结果表明,本文方法在四个测试数据集上的整体检测精度均为最优,且都达到了90%以上,在Barbara数据集和Bay Area数据集上的提升效果最为明显,精度分别提高了3.43%和5.35%,对噪声具有良好的鲁棒性,对实际应用具有一定的参考价值。
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  PDF(424)

  摘要(358)

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• 特征图强化网络：一种利用特征图强化船舶检测模型训练的网络结构
• 张泽琨,谭震彪,余坤,方斌,黄骁,马杰

• 摘要：随着人工智能技术的进一步发展，深度学习方法在船舶检测领域发挥着重要作用。然而，深度学习算法出现的虚警和漏检，对船舶检测领域技术的应用存在一定的阻碍。虽然经典的深度学习方法能够有效处理单一背景的海面，但是当面对复杂背景之下的数据时，经典模型很容易得出岸上的虚警。并且在常规训练中，模型常常对一些显著特征过于关注，出现特征过拟合现象，当这些显著特征发生改变时极易出现漏检。在模型对输入进行前向传播的过程中，模型中不同网络层会对输入生成对应的映射，也就是特征图。充分利用特征图的语义信息和空间信息是一种有效减少虚警和漏检的方法。与传统模型相比，我们提出的特征图强化网络可以充分利用特征图生成自适应特征图掩码与水陆分割掩码，避免模型的特征过拟合与削弱复杂背景造成的影响，最终达到减少虚警与漏检的目的。在现有公共数据集上与算法模型的对比实验结果表明，本文所提出的方法的性能更为出色，超过了其他SOTA算法。
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  摘要(249)

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• 基于方向相位稠密特征的多传感器遥感影像配准方法和系统（首届《遥感学报》青年学术论坛）
• 王蒙蒙,叶沅鑫,杨超,喻智睿,葛旭明

• 摘要：针对多传感器遥感影像间显著几何畸变和灰度差异造成的配准困难问题，本文提出了一种基于结构相似性的快速精确配准方法。为了构建多传感器影像间的稳健结构特征，引入光照和对比度不变性的相位一致性模型，利用相位一致性特征值和特征方向构建了一种逐像素的三维结构特征描述符—方向相位稠密特征(Dense Feature of Orientated Phase, DFOP)，该特征描述符通过捕捉影像的几何结构分布，能够有效抵抗多传感器影像间的灰度差异。然后，基于模板匹配的策略，将DFOP描述符变换到频率域，并进行快速子像素精度匹配。此外，在DFOP的基础上，本文研制了一种快速鲁棒的多传感器遥感影像配准系统。通过利用多种地貌类型的多传感器遥感影像对所提出的方法进行测试，实验结果表明，相较于其它基于灰度或结构特征的匹配方法，DFOP能够获得更高的匹配正确率，且所开发的配准系统(下载链接 )也优于商业软件ENVI以及ERDAS中配准模块的配准精度。
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  PDF(242)

  摘要(258)

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• 弱监督尺度自适应增强的高分辨率遥感影像场景分类
• 王梨名,祁昆仑,杨超,吴华意

• 摘要：遥感图像中同一种地物可能对应不同大小尺寸，而卷积核感受野大小固定严重影响了卷积神经网络在遥感场景分类中的性能。针对上述尺度效应问题，本文提出了一种面向高分辨率遥感影像场景分类的弱监督尺度自适应增强网络（Weakly-supervised Scale Adaptation Data Augmentation Network, WSADAN），主要包括尺度生成和尺度融合两个模块。尺度生成模块利用卷积神经网络提取的原图像高层特征学习出适合于不同样本实例的最佳尺度参数；而尺度融合模块通过融合原尺度图像和最佳尺度图像的高层特征进行精化去除冗余，挖掘出不同尺度下特征间的关联信息。最后，联合多尺度特征表达输入到全连接层实现场景类别的预测。本文采用RSSCN7、AID和NWPU三个遥感场景分类数据集验证方法的有效性，结果表明所提出的网络模型优于传统卷积神经网络，尤其对于尺度变化较大的类别性能提升最为明显。
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  PDF(337)

  摘要(247)

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• 顾及时变特性的时序极化SAR图像自适应超像素生成方法
• 叶家伟,汪长城,高晗,沈鹏,宋天祎,胡驰浩

• 摘要：超像素生成是对象级数据处理体系的重要预处理步骤，这对于拥有大数据量的多时相、多极化SAR数据的高效处理和应用具有很大的现实意义。针对单时相超像素分割方法没有充分利用地物在时序上完整散射信息的问题，本文综合利用时序极化SAR数据观测充分、可描述时变特性等优势，提出了一种基于简单线性迭代聚类(SLIC)模型的多时相极化SAR影像自适应协同分割方法。该方法联合多个时相的极化协方差矩阵，基于Wishart分布计算时序极化SAR相似性距离，并提出一种基于多时相极化SAR边缘检测的同质性测度因子，用于自适应平衡极化距离和空间距离的权重关系。本文使用8景Radarsat-2全极化SAR影像，从可视化效果和定量精度两个方面评价方法有效性。相关结果表明，本文方法优于单时相极化SAR超像素生成方法和现有的多时相极化SAR超像素方法，超像素能够有效贴合研究区域地块边界，是一种有效的超像素生成方法。
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  PDF(323)

  摘要(380)

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• 联合超像素降维和后处理优化的高光谱图像分类方法
• 黄媛,贺新光,万义良

• 摘要：针对高光谱图像样本标签量少且空间-光谱信息利用不充分而导致图像分类精度较低的问题，本文提出一种联合超像素降维和后验概率优化的高光谱图像分类方法。该方法首先基于高光谱图像的空间-光谱信息为每个样本构建局部邻域集合，并从局部邻域集合中提取超像素稀疏混合特征来充分表征图像的空谱信息和相关变化信息，然后将全局稀疏混合特征输入支持向量机分类器中生成像素的类别概率向量，最后采用后验概率模型优化类别概率向量，并依据概率最大值得到分类标签图。在三组常用的小规模数据集Indian Pines、Pavia University和Salinas，以及一组大规模数据集HoustonU上的实验结果表明：所提出的分类方法能够自适应地充分提取高光谱图像的高判别性特征信息，且在少量样本标签情形下，该方法在四组实验数据集上分别获得了98.58%、96.88%、98.54%和91.01%的总体分类精度，并优于目前几种先进的分类方法。
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  PDF(377)

  摘要(345)

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• 面向森林高度提取的光学多角度立体观测影像模拟
• 姚远,倪文俭,张志玉

• 摘要：森林冠层高度是森林生态系统植被碳储量的重要指示因子之一。已有研究表明光学多角度立体观测(即摄影测量)数据具备森林冠层高度提取的潜力，然而光学影像容易受到云、雨等天气因素的影响，区域高精度森林冠层高度制图必需依靠多星多时相数据融合才能实现。现有星载摄影测量系统获取的影像分辨率和观测角度差异较大，系统研究影像分辨率和观测角度变化对多角度立体观测点云垂直分布的影响规律，是实现多星多时相数据融合的前提。森林光学多角度立体观测模型是开展该研究的有效理论工具，但现有“森林光学多角度立体观测模型(LandStereo)” 仅具备沿轨前后视立体观测影像模拟能力，无法用于WorldView等侧视立体观测影像的模拟分析。因此，本文对LandStereo模型进行了改进，使模型具备林区任意指定观测角度的影像模拟能力，进而利用改进后的模型对正视、正侧视和斜侧视等典型观测角度影像进行了模拟，并对不同观测角度组合构成的立体像对森林高度的提取精度进行了分析。结果表明，改进后的模型能够用于刻画森林冠层多角度立体特征，观测角度的变化是利用立体像对提取森林冠层高度精度的重要影响因素。本文为系统研究林区任意角度组合的多角度立体观测点云随影像分辨率和观测角度的变化规律提供了理论工具。
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  摘要(396)

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• 融合Sentinel-2数据的高分五号高光谱数据降尺度
• 王群明,张智昊,张成媛

• 摘要：高分五号(GF-5)是我国首颗实现对大气和陆地综合观测的全谱段高光谱卫星，其搭载的可见短波红外高光谱相机(AHSI)提供的遥感数据拥有极高的光谱分辨率。然而，AHSI数据的空间分辨率为30 m，较低的空间分辨率限制了应用场景。为实现GF-5数据的降尺度，本文通过融合10 m哨兵二号(Sentinel-2)多光谱数据，生成10 m GF-5高光谱数据。在方法上，针对现有先进的信息损失引导的图像融合方法(information loss-guided image fusion, ILGIF)在高光谱图像降尺度中计算时间成本高的问题，本文提出了其快速版本(Fast ILGIF, FILGIF)。另一方面，在降尺度过程中，本文考虑并估计了30 m GF-5高光谱数据和10 m Sentinel-2数据之间的尺度转换点扩散函数(point spread function, PSF)，提高融合数据质量。实验结果验证了融合Sentinel-2数据用于GF-5高光谱数据降尺度的可行性。同时，结果表明：在获得与ILGIF相当精度的前提下，FILGIF大幅提高了运行效率；尺度转换PSF对降尺度过程有着重要影响，其准确的估计有助于获得更高精度的降尺度结果。
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  PDF(553)

  摘要(753)

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• 一种改进的针阔混交林植被聚集指数估算方法(备注：定量遥感专刊)
• 谢蕊,焦子锑,董亚冬,崔磊,尹思阳,张小宁,常雅轩,郭静

• 摘要：聚集指数(Clumping Index, CI)是植被冠层的一个重要结构参数,对植被冠层的辐射截获,以及全球碳、水循环的研究均有重要作用。现有星载CI产品的估算主要是基于CI-NDHD (Normalized Difference between Hotspot and Dark spot, NDHD) 线性模型方法,由于针叶林和阔叶林在叶片尺度上存在聚集层级的差异,该模型对它们分别采用了不同的模型系数。但是,该模型对中粗分辨率的针阔混交林像元通常采用阔叶林的CI反演系数,因此,理论上会导致该类型CI的高估。为此,本文提出了一种动态选取混交林像元端元CI组分的方法,以改进针阔混交林植被聚集指数的估算精度。首先,通过国际地圈-生物圈计划(IGBP)的地表类型和描述二向性反射分布函数(BRDF)特征的地表各向异性平整指数(AFX)进行双重约束,逐像元地计算端元CI值；然后,结合高分辨率的土地覆盖分类数据确定端元在像元中的面积比例,并估算MODIS针阔混交林像元的聚集指数(Mixed Forest CI, MFCI) ；最后,将方法应用于研究区MODIS数据的MF