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• 基于哨兵二号卫星多光谱遥感图像的细小水体提取方法研究
• 吴庆双,汪明秀,申茜,李俊生,张方方,姚月

• 摘要：基于卫星遥感的水体提取算法主要针对大中型湖库或者是大型河流，应用于细小水体时容易出现误判。哨兵二号卫星多光谱遥感数据空间分辨率为10、20、60米，双星时间分辨率5天，时间和空间分辨率较高，因此本文采用了哨兵2绿光波段（560nm）、红边波段（705nm）、近红外波段（842nm、865nm）和短波红外波段（2190nm）的遥感反射率，提出了一种新的水体指数算法（Vegetation Red Edge based Water Index，简称RWI）。对比分析了植被、阴影、建筑物、混合像元、裸土、水体6种地物的归一化遥感反射率，从机理上解释了为什么RWI比其他水体指数具有更好的提取细小水体的效果。本文对比了常用的几种水体提取算法，包括改进的归一化差异水体指数MNDWI（Modified Normalized Difference Water Index）、多波段水体指数MBWI（Multi-Band Water Index）、自动水提取指数AWEI（Automated Water Extraction Index），以人工目视解译的水体结果为准，对比以上几种算法得到的水体提取结果，得出RWI、MNDWI、MBWI、AWEIsh、AWEInsh的误差分别为3.6%, 4.2%、12.2%、8.8%、19.8%。从结果可以看出RWI算法精度最高。从影像提取结果来看，本文提出的RWI算法提取的水体边界效果更佳，而且能够一定程度上消除山体和建筑物阴影、云阴影以及混合像元的影响。同时，在2016年1月~2018年12月时间范围内筛选选取了共43景无云的哨兵2影像，利用本文提出的算法对雄安新区、神东矿区、永城矿区三个区域的细小水体分布开展了多时相分析。观察后发现每个时相的结果均十分良好，细小水体的边界区分度较高，基本没有错提、漏提，算法具有良好的适用性和稳定性。
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  摘要(1056)

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• 智慧遥感制图(iMap)
• 宫鹏

• 摘要：本文基于地图制图发展趋势,提出智慧遥感制图的概念(iMap)。旨在梳理遥感制图未来的努力方向。iMap应从制图目的灵活性、制图知识可迁移性、数据多源性、多算法集成性和制图系统易用性等方面深入利用大数据和人工智能技术,创新遥感制图理论和技术。
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  摘要(1)

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• 基于时空大数据的粤港澳大湾区城镇群结构研究
• 吴冠秋,党安荣,田颖,阚长城

• 摘要：粤港澳大湾区是我国重点建设的战略区域，其协同结构的有效认知是打造世界级湾区的核心研究内容。作为一种重要的城镇群发展模式，大湾区内部具有复杂的城镇协同关系，这一关系充分体现在城镇间的人群流动特性上，而跨城职住迁徙是区域人口流动的一种直观、稳定的表现,基于高精度跨城职住迁徙数据开展湾区协同结构的认知意义显著。文章在总结归纳国内外湾区协调发展研究、跨城职住综合应用研究的基础上，基于百度地图所识别的跨城职住时空大数据开展了粤港澳大湾区协同认知方法的研究与实践。研究构建了跨城职住交换网络，以统计单元为网络节点、以交换流量为连接权重，从加权连入连出度占比、加权中心度、迁徙平均距离三个方面认知跨城职住关系。研究进一步结合经济数据展开城镇群协同关系的聚类分析，将大湾区内各空间单元归纳为交流中心单元、优势单元及其特例、待发展单元、输出型单元、输入型单元六类。研究结果发现，当下粤港澳大湾区构建了广州-佛山、中山-珠海、深-莞-惠三处交换结构异质性组团，多中心发展结构明显。同时湾区协同不均衡的问题仍然存在，各类协同特征单元呈显著的圈层结构分布,东西岸城镇交换关系差异明显。最后，本文结合大湾区区域综合结构特征以及大湾区相关规划政策空间布局特征，阐述了大湾区内城镇群结构的发展状态、发展问题以及未来方向。指出未来粤港澳大湾区的发展需要进一步加强多中心协调机制优势，解决区域内东强西弱、周边滞后、核心北移等结构问题。梳理各类单元间的合作模式，强化协同网络中优势空间单元的贡献程度，巩固交流中心单元的参与程度，避免极核同周边形成单向的输入输出，充分利用广阔的湾区腹地促进区域功能的循环与互补，以期为粤港澳大湾区的协同发展提供支持。
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  摘要(1)

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• 白龙江流域潜在滑坡InSAR识别与发育特征研究
• 李媛茜,张毅,苏晓军,赵富萌,梁懿文,孟兴民,贾俊

• 摘要：白龙江流域地处甘肃省东南部，位于青藏高原、黄土高原和四川盆地的交汇处。区内断裂构造发育、新构造运动活跃、地震频繁，加之多见的暴雨和持续降雨天气，使得流域内地质灾害频发，且分布范围广泛，其中以滑坡、泥石流灾害较为显著。本研究基于合成孔径雷达干涉测量技术，对白龙江流域进行区域尺度上的时序地表变形监测，得出2018年至2019年雷达视线方向的形变速率范围为 -158 - 110 mm/yr，并在人口分布集中的河谷区圈定出潜在滑坡点共计114处，并进行野外验证。统计发现研究区潜在滑坡多集中分布于两岸坡度20°- 40°、坡向135°- 270°、高差小于150 m、面积小于5×104 m2 的千枚岩等软弱岩层中。牙豁口滑坡发生破坏前，滑坡中上部变形剧烈，变形速率达38 mm/yr，于7月19日在该区域剪出并不断向下推移，最终进入岷江。结合滑前的变形特征和滑坡地貌，将牙豁口滑坡分为搬运区、流通区和堆积区。该滑坡事件证明了InSAR技术在潜在滑坡早期识别中的有效性和可靠性。本研究可为白龙江流域的滑坡调查、综合治理和防灾减灾提供科学依据和参考。
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  摘要(8)

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• 面向对象与卷积神经网络模型的GF-6 WFV 影像作物分类方法研究
• 李前景,刘珺,米晓飞

• 摘要：GF-6 WFV影像是国内首颗带有红边波段的中高分辨率8波段多光谱卫星的遥感影像，对于其影像及红边波段对作物分类影响的研究利用亟待展开。本文结合面向对象和深度学习提出一种适用于GF-6 WFV红边波段的卷积神经网络（RE-CNN）遥感影像作物分类方法。首先采用多尺度分割和ESP工具选择最佳分割参数完成影像分割，通过面向对象的CART决策树消除椒盐现象的同时提取植被区域，并转化为卷积神经网络的输入数据，最后基于Python和Numpy库构建的卷积神经网络模型（RE-CNN）用于影像作物分类及精度验证。有无红边波段的两组分类实验结果表明：在红边波段组，卷积神经网络（RE-CNN）作物分类识别取得了较好的效果，总体精度高达94.38%，相比无红边波段组分类精度提高了2.83%，验证了GF-6 WFV红边波段对作物分类的有效性。为GF-6 WFV红边波段影像用于作物的分类研究提供技术参考和借鉴价值。
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  摘要(150)

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• 高分6号宽幅多光谱数据人工林类型分类—以广西高峰林场为例
• 黄建文,陈尔学,李增元,赵磊,莫冰萍

• 摘要：摘要：高分6号（GF-6）卫星发射成功不到一年，卫星影像的应用刚投入正式运行。由于GF-6宽幅相机的WFV（Wide Field of View）影像较GF-1的同类影像新增2个红边波段，将会提高对农业、林业、草原等资源监测能力。为了分析GF-6的WFV影像在人工林分类方面的能力, 促进高分数据在林业领域的应用，本文选取广西高峰林场为研究区，以最新的GF-6 WFV影像为数据源，结合地面实测类型数据，进行广西南宁高峰林场的桉树，杉木等人工林类型提取。主要运用随机森林(random forests)的分层分类法：首先计算6种植被指数，并利用随机森林法进行植被指数的特征优选，然后确定4种波段组合数据集的分类方案，4种数据集分别为（1）无红边的前4个波段 (2)有红边的8个波段 (3) 8个波段加上未优化的植被指数特征组合 (4) 8个波段加上优化的植被指数特征组合。再进行WFV影像4种数据集的随机森林分类，随机森林采用分类回归树(CART)算法来生成分类树，结合了bagging和随机选择特征变量的优点，是一种有效的分类方法。最后比较4个方案的分类结果并进行精度验证。结果表明：方案2比方案1精度提高了4.99%，Kappa系数提高了0.058。说明包含红边的8波段数据比4个波段数据精度有大幅提升。方案4的8波段加上优化植被指数特征组合的分类精度最高，达到了85.38%，比方案2包含红边波段组和方案1无红边波段组的精度分别提高了3.98%，8.97%，Kappa系数分别提高了0.046，0.104。说明WFV影像加入红边波段比无红边波段精度明显增高。由结果可知，红边指数的引入，增强了植被信息，能够较准确地反映人工林类型特征差异，明显提升了人工林的分类精度。本研究方法可以有效改善广西人工林类型信息提取效果，为GF-6影像质量的评价及其在林业应用潜力提供科学参考依据。
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  摘要(81)

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• GF-1卫星数据的藏东南雅弄冰川运动速度提取
• 周建民,张鑫,刘志平,李震

• 摘要：近年来，国产高分辨率光学遥感卫星数据逐渐增多，但在山地冰川运动速度参数监测中国产卫星遥感数据使用不多，针对此现状，本研究尝试将国产“高分一号”卫星数据（GF-1）应用于藏东南雅弄冰川运动速度的提取。对比同分辨率、同时段的Landsat-8数据，从非冰川稳定区域的残余位移和冰川主冰流线剖面运动速度两方面，来评估GF-1数据提取的冰川运动速度的精度。结果表明：GF-1数据在非冰川稳定区域的平均偏移量为7.48 ，虽较Landsat-8数据的高（平均偏移量4.58 ），但小于冰川平均运动速度的5 % ；GF-1数据与Landsat-8数据在2015—2016年时段内的冰川主冰流线运动速度变化趋势一致，两者的偏差均方根为7.41 m，小于冰川平均运动速度的5 % 。研究结果证明了国产高分一号卫星遥感数据在青藏高原山地冰川运动速度监测应用中的可行性。
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  摘要(152)

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• 星载红外高光谱传感器温度廓线反演综述
• 曹西凤,李小英,罗琪,刘双慧,李鹏,刘欣

• 摘要：全球变暖是当前国际社会的热点话题，温度廓线是大气热力状态的重要参数，准确高效地获取其时空分布信息是天气预报和气候变化研究的前提。与传统的地面观测方式相比，卫星探测数据具有高空间、时间分辨率的优势，为气象观测提供了数据支持。本文分别针对星载红外高光谱传感器3种常见观测模式（天底、掩星及临边观测模式）下的国外7个传感器代表（IMG、AIRS、IASI、HALOE、TES、MIPAS、ACE-FTS）及国内大气探测卫星（风云系列和高分系列）在参数、性能和用途三个方面进行介绍，当前国际上天底观测可提供垂直方向1km内温度产品精度小于1K，TES临边观测模式可提供的对流层温度廓线产品精度最高可达0.5K，均满足NWP精度要求，可有效的用于天气预报及气候变化研究，国内风云系列气温产品与国际天底观测精度相近，空间、时间分辨率有待进一步提高。由辐射传输方程出发，对气温廓线反演的3种常用方法（统计回归、物理及人工神经网络反演）的基本原理、特点及发展历程进行了对比分析。同时，就温度廓线反演算法的关键问题及可能的解决方案进行了阐述；并对误差（平滑、模型参数及测量误差）产生及其传播原理进行系统地归纳总结。最后，提出现阶段气温探测过程中存在的问题。
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  摘要(19)

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• 光学遥感三维计算机模拟模型的研究进展与应用
• 卞尊健,漆建波,吴胜标,王雨生,刘守阳,徐保东,杜永明,曹彪,历华,黄华国,肖青,柳钦火

• 摘要：三维计算机模型是遥感辐射传输机理研究的重要内容，在复杂地表正向模拟和遥感反演中扮演着重要角色。经过最近20年的发展，三维计算机建模研究取得了显著进展，在地表辐射传输过程分析、模型和算法的验证及遥感反演等方面应用广泛。为了更加充分理解三维模型的发展和模型间的差异，及探讨如何将其更好的应用于生活、生产，本文对三维计算机模型在光学遥感的研究进行了综述。本文从模型的原理、应用和发展趋势三个方面展开了论述。首先简要介绍了光线追踪方法和辐射度方法的原理及现有的模型，随后对三维计算机模型在遥感的主要应用进行了总结。最后对模型未来的发展趋势展开了讨论，从运行效率、模拟精度和功能集成等方面存在的问题和需求出发，分析了三维计算机模型发展和遥感应用的趋势。随着复杂地表遥感建模研究的深入，计算机技术的发展和多源遥感数据特别是高时空分辨率数据的应用，三维计算机模型将在遥感理论研究和应用发挥更加重要的作用。
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  摘要(115)

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• 基于光流校正的复杂地形区多时相遥感影像配准
• 冯蕊涛,杜清运,罗恒,沈焕锋,李星华,刘波

• 摘要：几何配准是影像后续处理的重要前提，是遥感信息处理领域研究的热点之一。复杂地形区多时相遥感影像的高精度配准一直是难以突破的难题，光流估计法通过逐像素位移增量解算为此提供了可行的解决思路，但光流法对地物变化异常敏感，经常导致计算的光流场及配准影像存在异常。为此，本文提出一种基于光流校正的复杂地形区多时相遥感影像配准方法，采用亮度和梯度双重约束获取光流场初值，在此基础上使用高斯拉普拉斯算子对异常光流进行检测，然后通过Delaunay三角形曲面插值对异常光流进行校正处理，从而得到各像素精准位移。实验表明，本文提出方法对存在地物变化的复杂地形区多时相遥感影像，可实现高保真、高精度的配准。
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  摘要(323)

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• 超像元尺度下的多光谱图像超分辨率洪水淹没制图
• 王鹏,姚红雨,张弓

• 摘要：超分辨率制图（Super-resolution Mapping, SRM）技术可以有效地处理遥感图像中的混合像元，获得准确的地物类别分布信息。目前，SRM技术已经成功地应用于多光谱图像洪水淹没定位中，称为超分辨率洪水淹没制图（Super-resolution Flood Inundation Mapping, SRFIM）。然而，现有的SRFIM方法往往基于像元尺度空间相关性，这种空间相关性考虑设定的矩形窗内的像元之间的空间关系，但实际情况下淹没区域与非淹没区域的形状是不规则的，因此这种像元尺度空间相关性不够准确，影响最终的洪水淹没制图精度。为了解决这一问题，提出了超像元尺度空间相关性下的多光谱图像超分辨率洪水淹没制图（Super-resolution Flood Inundation Mapping for Multispectral Image Based on Super-pixel Scale Spatial Correlation, SSSC-SRFIM）。在SSSC-SRFIM中，首先利用双立方插值改善原始粗糙多光谱图像，获得改善后的图像，并利用光谱解混方法对改善后的图像进行光谱解混，获得具有每个亚像元属于淹没类别概率值的丰度图像；然后利用主成分分析法提取改善后图像的第一主成分，并利用基于多分辨率的图像分割算法分割第一主成分，获得不规则形状的超像元；再者将丰度图像与超像元进行整合计算，并引入随机游走算法计算各个超像元之间的空间相关性；最后，依据超像元空间相关性，利用基于类别单元的类别方法将淹没区域或非淹没区域标签分配给每个亚像元中，得到最终的洪水淹没制图结果。利用两个Landsat 8 OLI多光谱图像对该方法进行了评价。结果表明，与传统的SRFIM方法相比，本文提出的SSSC-SRFIM方法具有更好的效果。
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  摘要(26)

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• 面向我国深空探测任务的行星数据系统的设计与实现
• 李晨帆,姚佩雯,刘翔,陈冰玉,邹鸿博,王彪,张江,李勃,凌宗成,陈圣波

• 摘要：行星数据系统是归档和发布深空探测任务获得数据的在线平台，也是开展行星学科研究的基础。不同的深空探测任务，包括中国的“嫦娥计划”和即将开展的“天问系列”，都存在数据格式转换复杂、数据处理不便、专业性强等缺点，使其难以面向公众。为了有效管理、存档和分析这些数据并发挥其应用潜力，本文基于WebGIS三层分布结构，采用面向对象的时空数据模型，设计并开发了山东大学威海行星数据系统（SDU-PDS）。该系统分为网页版和移动版两个版本。网页版是一个能有效存储、管理、分析和发布我国深空探测数据的在线系统；移动版则是一个集行星数据浏览、叠加和探测任务三维可视化于一体的行星可视化系统。SDU-PDS不仅能为科研工作人员提供数据服务和分析功能，还具有为大众普及行星科学知识和提高公众基本科学素养的科普功能。通过对SDU-PDS基本功能进行组合和优化，该系统实现了行星数据融合和挖掘等关键技术，开展了月球地质图绘制和“嫦娥四号”安全着陆区预选等科学任务和研究，从而服务于我国后续的深空探测任务。
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  摘要(14)

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• InSAR技术在滑坡灾害中的应用研究进展
• 李晓恩,周亮,苏奋振,吴文周

• 摘要：InSAR技术作为目前重要的空间对地观测核心技术之一,已在城市、矿山、地质灾害等地表形变监测领域得到广泛应用与研究,特别是在滑坡灾害形变监测中具有很强的实用性。为全面、准确及深入掌握InSAR技术在滑坡灾害应用中的前沿科学问题、局限性与挑战及未来发展趋势。研究以InSAR技术滑坡灾害应用研究为主要脉络,系统阐述了其研究进展：(1)以滑坡监测中应用的主要InSAR方法概述为切入点,全面梳理了各类方法的适用范围、优缺点及内在关系；(2)基于早期识别探测、不同量级形变监测、活动模式及三维信息获取、多元/源遥感融合、灾害制图、形变与诱因耦合分析6个方向,系统探析了InSAR技术在滑坡应用中的最新进展、趋势及目前应用中存在的关键问题；(3)针对InSAR技术系统的局限性、滑坡灾害特点,剖析了InSAR滑坡监测中存在的几何畸变、失相干、三维形变信息获取、精度评定、滑坡形变复杂性非线性等问题；(4)基于InSAR滑坡行业体系构建的视角,结合人工智能(AI)、机器学习、无人机遥感及地学领域地震台网等其它观测技术,对未来InSAR在滑坡应用研究从数据处理、其它新型技术融合进行了总结和展望。
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  摘要(321)

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• 结合PCA、多尺度分割及SVM的ASTER遥感蚀变信息提取
• 唐淑兰,曹建农,王凯

• 摘要：本文选择新疆东天山尾亚地区ASTER数据进行矿化蚀变信息提取。为了更加快速准确地提取蚀变信息，本文提出了结合主成分分析（PCA）、多尺度分割和SVM的遥感矿化蚀变信息提取方法。首先，分析ASTER数据的特征，选取各矿化蚀变信息的特征波段，对组合波段进行主成分分析，获得主分量图像；然后，对各主分量图像进行多尺度分割，并获得分割之后的均值图像；接着，提取训练样本，利用SVM对训练样本进行训练，采用试验方法求得最优核参数和松弛变量，构造最优SVM模型；最后，运用最优SVM模型完成矿化蚀变信息的提取。进行主成分分析时，铁染蚀变信息选择Band 1、2、3、4组合，Al-OH基团的蚀变信息选择Band 1、4、6、7组合，OH和CO32-基团的蚀变信息采用Band 1、2、8、9组合。在运行SVM时采用了序列最小优化算法（SMO）进行寻优，求解速度提高了12%。实验结果表明，与波段比值法、主成分分析法及基于光谱角和SVM的方法等3种方法相比，本文方法提取铁染信息、含Al-OH基团蚀变信息及含OH和CO32-基团蚀变信息的总体精度可达到87.98%、 90.01%及88.93%，Kappa系数分别为0.8011、0.8134及0.8023，与成矿区带、已知矿点和已有不同地质背景成矿特征相关性更好。
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  摘要(58)

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• 多角度光学定量遥感
• 阎广建,姜海兰,闫凯,程诗宇,宋婉娟,童依依,刘雅楠,漆建波,穆西晗,张吴明,谢东辉,周红敏

• 摘要：随着遥感技术的发展，出现了从两个或两个以上的方向对同一目标进行观测的方式，即多角度遥感。多角度遥感有助于提高植被生物物理参数的反演精度，可为生态环境和气候变化研究提供更好的数据支持。本文围绕多角度光学遥感，总结了多角度遥感的发展、特点与优势，回顾了相关概念，系统总结了从地面到航空、航天的多角度观测手段，以及辐射传输模型、几何光学模型、混合模型、计算机模拟模型等多角度遥感模型的发展。在此基础上，梳理了多角度遥感在反照率、植被参数、气溶胶反演及冰冻圈遥感中的应用。最后，对多角度光学定量遥感的发展趋势及研究方向进行了展望。与单一角度遥感相比，多角度遥感提供了角度维信息，提高了遥感对地球表层参数的获取能力。随着星机地不同平台的多角度遥感观测手段越来越丰富，未来多角度遥感的主要研究方向集中在发展复杂地表多角度反射/辐射模型，增强多角度遥感数据预处理能力和提高多源数据综合应用能力等方面。
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  摘要(3)

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• 海洋涡旋遥感：进展与挑战
• 陈戈,杨杰,田丰林,陈树果,赵朝方,唐军武,刘颖洁,王祎诺,苑忠浩,何遒,曹川川

• 摘要：海洋涡旋数量大、分布广、含能高、裹挟强，是研究物质循环、能量级联和圈层耦合的理想载体。对涡旋的全生命周期追踪观测成为本世纪以来海洋遥感领域最重要的进展之一，并引发了新一轮涡旋研究的热潮。本文从涡旋的温度异常、物质示踪、旋转流场和闭合拓扑等特征出发，简述了红外辐射计、可见光扫描仪、微波高度计、合成孔径雷达等遥感技术在涡旋观测中的机理和方法，重点阐述了卫星高度计涡旋识别与追踪算法及其在涡旋形态学、运动学和动力学中的应用。基于虚拟星座下的多参数遥感，介绍了涡旋在海洋、大气、生态等交叉学科领域的前沿应用和最新进展。指出当前涡旋遥感发展面临的亚中尺度、垂直结构、跨学科研究等三大挑战，展望了新一代遥感技术在未来海洋科学特别是涡旋海洋学研究中的应用前景。
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  摘要(2)

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• 对地观测高光谱激光雷达发展及展望
• 龚威,史硕,陈必武,宋沙磊,牛铮,王成,管海燕,孙嘉,杨健,杜霖

• 摘要：对目标空间三维-光谱信息的高分辨一体化获取与应用,是对地观测技术发展的前沿科学问题。结合高光谱成像与激光雷达测距的技术优势,对地观测多光谱/高光谱激光雷达遥感技术手段应运而生,并成为遥感技术未来发展的重要方向。本文分三个阶段详细回顾了对地观测高光谱激光雷达系统的发展历程,并针对其独有数据类型阐述了数据处理研究方面的探索研究。最后,重点分析了高光谱激光雷达在测绘领域、农林业领域的重大应用潜力,展望了未来对地观测高光谱激光雷达发展面临的机遇和挑战。
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  摘要(16)

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• 温室气体的卫星遥感-进展与趋势
• 刘 毅,王婧,车 轲,蔡兆男,杨东旭,吴林

• 摘要：二氧化碳和甲烷减排是控制全球增温最核心的手段，传统的人为碳排放计算主要依赖于在线监测和清单算法，2019年第49届IPCC全会明确了利用大气观测通过“自上而下”通量计算对排放清单进行支撑和验证，因此了解大气碳监测遥感发展趋势以及同化反演技术方法成为了我国应对国际气候变化事务亟待探明的重要问题。根据卫星遥感技术发展进程和监测需求，将碳监测遥感的发展划分为三个阶段（1999-2008，2009-2019，2019-），前两个阶段和第三阶段对应卫星分别为第一代和第二代温室气体监测卫星。本文在分析日本、美国、欧洲和我国第一代段碳监测卫星遥感探测技术发展进程的基础上，重点介绍了第二代卫星遥感探测技术的创新及其在探测精度、分辨率和覆盖率等方面提升。为了满足全球和区域人为碳排放监测的重大需求，需要优化反演算法提高精度、科学规划卫星的组网观测提升监测效率。同时也进一步阐述了如何依据组网观测的全球高精度、高时空分辨率的卫星数据，利用“自上而下”数据同化方法获得独立源汇信息来补充和验证清单。最后，指出了卫星高光谱遥感和新一代碳监测卫星的未来发展趋势及估算人为碳排放的潜力。
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  摘要(17)

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• 面向实时应用的遥感服务技术
• 李德仁,丁霖,邵振峰

• 摘要：当前我国卫星事业正面临着难得的发展机遇，以应用需求为牵引，着力提升卫星遥感的服务能力，充分发挥卫星的应用效益，突破通信、导航、遥感卫星的系统壁垒，构建通导遥一体化的天基信息实时服务系统，提供全天时、全天候、全地域的面向实时应用的服务。本文首先分析了天空地海对地观测传感网实时服务能力，接着阐述了遥感技术实时应用服务需求（抗震救灾遥感高时效性服务需求、地表形变遥感监测需求、大众实景服务需求等），剖析了基于人工智能的遥感在轨处理技术，最后论述了遥感技术从最初提供数据和信息向提供实时服务的转变趋势。
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  摘要(4)

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• 雷达遥感滑坡隐患识别与形变监测
• 廖明生,董杰,李梦华,敖萌,张路,史绪国

• 摘要：滑坡是全球发生最为频繁、造成损失最严重的自然灾害之一,滑坡表面形变测量对于滑坡的早期识别、监测和预警具有重要意义。雷达遥感具有非接触式大范围空间连续覆盖和高精度形变测量等优势,在滑坡地质灾害领域中取得了广泛的应用。本文概述武汉大学干涉雷达遥感团队近几年在利用雷达遥感监测滑坡形变方面的研究内容,包括：雷达遥感在滑坡形变监测中的可行性和适用性分析、大范围滑坡隐患识别、复杂山区滑坡形变测量、大梯度滑坡形变测量、滑坡三维形变提取等。
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  摘要(18)

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• 高分辨率遥感影像解译中的机器学习范式
• 周培诚,程塨,姚西文,韩军伟

• 摘要：高分辨率遥感影像解译是遥感信息处理领域的研究热点之一，在遥感大数据知识挖掘与智能化分析中起着至关重要的作用，具有重要的民用和军事应用价值。传统的高分辨率遥感影像解译通常采用人工目视解译方式，费时费力且精度低。所以，如何自动、高效地实现高分辨率遥感影像解译是亟待解决的问题。近年来，随着人工智能技术的飞速发展，采用机器学习方法实现高分辨率遥感影像解译已成为主流的研究方向。本文结合高分辨率遥感影像解译的典型任务，如目标检测、场景分类、语义分割、高光谱图像分类等，系统综述了五种代表性的机器学习范式。具体来说，我们分别介绍了不同机器学习范式的定义、常用方法以及代表性应用，包括全监督学习（如支持向量机、k-最近邻、决策树、随机森林、概率图模型）、半监督学习（如纯半监督学习、直推学习、主动学习）、弱监督学习（如多示例学习）、无监督学习（如聚类、主成分分析、稀疏表达）和深度学习（如堆栈自编码机、深度信念网络、卷积神经网络、生成对抗网络）。其次，深入分析了五种机器学习范式的优缺点，并总结了它们在遥感影像解译中的典型应用。最后，展望了高分辨率遥感影像解译的机器学习发展方向，如小样本学习、无监督深度学习、强化学习等。
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  摘要(26)

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• 作物病虫害高光谱遥感进展与展望
• 张凝,杨贵军,赵春江,张竞成,杨小冬,潘瑜春,黄文江,徐波,李明,朱西存,李振海

• 摘要：作物病虫害作为影响农作物品质、产量及威胁粮食安全的主要因素，仅依靠人工田间调查对其进行监测已不能满足当下农业生产精准高效的需求。高光谱遥感作为能够获取地表物体连续波谱信息的遥感技术，已经成为当下作物病虫害监测识别的重要手段。本文对作物病虫害高光谱遥感监测识别的研究进展进行综述，通过对该领域发表文献的统计以及对主要机构、团队、数据源的分析，明确了病虫害高光谱遥感监测的研究热点和趋势；在此基础上，分析高光谱技术及其作物病虫害的监测识别机理，从病虫害胁迫探测、分类识别、危害严重度定量分析及早期检测四个方面综述相关技术及研究现状；通过探讨当下高光谱遥感病虫害监测识别面临的挑战，提出作物病虫害标准图谱库的建立、星载高光谱传感器的完善以及星空地一体化监测平台的搭建是当前作物病虫害高光谱遥感监测识别技术落到实处的关键，也是未来发展的重点方向。
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  摘要(4)

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• 全球数字高程产品概述
• 唐新明,李世金,李涛,高延东,张书毕,陈乾福,张祥

• 摘要：随着世界各国乃至全球信息化和数字化的发展以及全球化热点问题的研究，高精度、高分辨率全球数字高程产品在广泛的应用领域中扮演着越来越重要的角色。为了方便不同用户根据个人需求选择合适的数据产品，本文首先论述了数字高程产品的精度衡量指标，并对其常用的指标进行等价描述，以便不同数字产品之间的比较分析；然后从全球化高程数据的获取方式出发，经由最初的多源数据融合，到后续基于光学立体摄影测量及合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR）的全球测图，对其发展的ETOPO、GTOPO30、GMTED2010、ASTER GDEM、AW3D30、SRTM及TanDEM-X DEM全球化数据产品的主要性质和特点进行详细介绍，并简单概括了不同数字产品的发展历程。在此基础上，本文以宁夏回族自治区吴忠市一座山脉为例，通过定性及定量对比的方式详细分析了1″及3″经纬度格网分辨率下的数字高程产品。分析表明，对于采用同一种技术手段生产的数字高程产品，AW3D30及ASTER GDEM均展现出相对丰富的地貌细节特征，均优于SRTM及TanDEM-X DEM产品，但ASTER GDEM产品颗粒效应明显，且产品精度较低；而TanDEM-X DEM是从更高分辨率产品重采样获取，因此相对平滑；就数字高程产品的高程精度而言，TanDEM-X DEM产品精度最高，其次为AW3D30及SRTM产品，均远优于由多源数据融合获取的全球数字产品。
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  摘要(7)

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• 行星遥感影像目标识别与分类进展 (特刊)
• 邸凯昌,叶乐佳,王润之,王晔昕

• 摘要：从行星遥感海量数据中对地形地貌特征进行识别和分类，是行星科学研究中的一项重要基础工作。本文综述了自实施月球和深空探测任务以来，国际、国内采用行星影像数据进行地形地貌识别与分类技术的研究进展。首先，从月球、火星以及其它行星探测任务三个方面，对相关的探测任务和获取的影像数据进行简介。然后，在介绍通用目标识别与分类方法研究进展的基础上，分别详细阐述了月球、火星、其它行星影像数据的目标识别与分类研究进展，具体包括：（1）在月球影像目标识别与分类研究进展中，从月球表面环形构造识别，线性构造识别，以及地形分类几个方面展开详述；（2）在火星影像目标识别与分类研究进展中，从构造地貌，风成地貌，水成地貌，其它地貌的识别与地形分类几个方面的研究进展进行详述；（3）其它行星影像目标识别与分类研究进展中，从太阳系的其它类地行星和小行星的影像目标识别与地形分类研究进展进行阐述，其中针对小行星近距离飞越探测、绕飞探测、附着就位探测和表面采样返回等探测方式，分别介绍了对其影像数据的目标识别与地形分类的研究进展。最后，对行星遥感影像目标识别和分类技术的未来发展方向进行了展望和探讨。
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  摘要(7)

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• 热带与亚热带遥感：需求、挑战与机遇（特刊）
• 林珲,张鸿生

• 摘要：热带与亚热带拥有大量丰富的自然资源，同时也正在经历着快速的城市化进程，其资源、生态、环境等都面临着前所未有的挑战。同时，热带与亚热带地区存在着大量的自然灾害（如台风、干旱、地震等），威胁着该地区人类经济社会的可持续发展。应用遥感技术对热带与亚热带区域进行全面的监测，对于热带与亚热带区域甚至全球的可持续发展具有重要的意义。然而，由于热带与亚热带特殊的地理条件（如多云多雨等），遥感监测需要克服特殊的技术挑战。本文通过Web of Science核心数据库的7594篇研究论文进行分析，综述了热带与亚热带遥感的研究现状，分别从热带与亚热带遥感的需求、现状、挑战和机遇，通过共被引文献分析和主题词频率分析，建立共被引文献网络和主题词网络，并通过非监督机器学习进行聚类，分别识别出22个共被引文献聚类和6个主题词聚类。通过对这些共被引文献类别和主题词类别的深入分析，本文总结了：1）热带与亚热带遥感研究的主要监测对象，包括城市地表、热带雨林、红树林、珊瑚、热带草原、生物多样性和自然灾害；2）热带与亚热带遥感主要采用的遥感技术，包括：遥感数据的选择和使用、遥感数据分析的方法、多云多雨的问题应对以及多源遥感技术。最后，从现代遥感技术的快速发展，本文从八个方面讨论热带与亚热带遥感面临的挑战和未来发展的机遇。
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  摘要(14)

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• 多源遥感图像融合发展现状与未来展望
• 李树涛,李聪妤,康旭东

• 摘要：近年来,随着遥感技术的发展,高光谱、红外、雷达等多源遥感成像手段在精准农业、资源调查、环境监测、军事国防等重要领域发挥着越来越重要的作用。同一场景多源遥感图像观测的地物对象相同,但观测的维度不同,图像的空间、光谱与时间分辨率存在差异,提供的信息既具有冗余性,又具有互补性和合作性。多源遥感图像融合能够综合利用不同来源获取的遥感图像信息,实现更精准、更全面的对地观测,是遥感对地观测领域的核心关键技术。本文从多源遥感图像的数据来源出发,综述了多源遥感图像融合的研究现状与未来发展趋势：首先介绍了国内外现有多源遥感图像的主要来源、图像特性与典型应用；然后,对不同类型多源遥感图像融合的研究现状和挑战性难题进行了归纳和总结；最后,对多源遥感图像融合的未来发展趋势进行了展望。
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  摘要(5)

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• 高光谱成像遥感载荷技术的现状与发展-特刊
• 刘银年

• 摘要：高光谱成像技术可同时获取地物的几何、辐射和光谱信息，集相机、辐射计和光谱仪能力于一体，相比光学空间二维成像，可对地物进行空间和光谱三维成像，在一定的空间分辨率下，获取宽谱段范围内地物独特的连续特征光谱，对地物的精细分类和识别具有突出的优势，目前已成为对地遥感的重要前沿技术手段，在自然资源调查、生态环境监测、农林牧渔、海洋与海岸带监测等领域发挥着越来越重要的作用。随着高光谱遥感应用的深入研究，对高光谱成像遥感仪器的光谱范围、幅宽、光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率与定标精度等指标提出了新的要求。同时满足这些相互制约的参数指标，是国内外高光谱载荷研制中一直难以突破的技术难点。本文主要对国内外的高光谱成像遥感载荷技术进行了综述，介绍了国内外典型的机载、星载高光谱成像遥感仪器，以及近年来发射、正在研制和计划发展的星载高光谱成像载荷，并分析了这些载荷的技术方案、性能指标和应用效果；介绍了声光调谐（AOTF）、液晶调谐（LCTF）、法布里-珀罗调谐（FPTF），渐变式（LVF）和阶跃式（ISF）光楔滤光片，压缩感知光谱成像等新型分光技术，并分析了它们各自的技术优缺点以及应用于高光谱成像的可行性和现状；最后展望了高光谱成像载荷技术的发展趋势。
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  摘要(5)

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• 面向定量遥感的高分辨遥感综合定标场及其应用
• 李传荣,马灵玲,唐伶俐,高彩霞,钱永刚,王宁,王新鸿

• 摘要：蓬勃发展的信息化时代对于稳定精准的定量遥感信息获取提出了迫切需求。遥感对地物目标信息的精准获取，从根本上取决于对遥感载荷性能及其长期业务运行期间状态变化的综合定标。“十一五”以来，中国科学院定量遥感信息技术重点实验室牵头国内优势单位，系统性设计实现了面向定量遥感的高分辨遥感综合定标技术体系，研建形成“包头高分辨遥感综合定标场”（简称“包头场”）。该定标场具有集载荷严格航空校飞、卫星在轨定标与性能检测、产品真实性检验功能于一体的空天高分辨遥感载荷外场综合定标能力，所展现的综合定标与测试功能得到国际对地观测领域的广泛认可，并被科技部授牌为“国家高分辨遥感综合定标场”。本文从高分辨遥感发展趋势下的定标技术需求出发，阐述了包头场的系统构成和各项功能，及其在高分辨率遥感载荷定标和性能评价中的成功应用，以期为遥感科研人员提供参考。
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  摘要(8)

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• 基于激光雷达的自然资源三维动态监测现状与展望
• 李玉美,郭庆华,万波,秦宏楠,王德智,徐可心,宋诗琳,孙千惠,赵晓霞,杨默含,吴晓永,魏邓杰,胡天宇,苏艳军

• 摘要：激光雷达作为一种主动的三维遥感观测技术,在不同尺度的土地、矿产、森林、草原、湿地、水、海洋等自然资源的三维动态监测中发挥着越来越重要的作用。本文将在简要介绍激光雷达技术发展现状的基础上,重点阐述激光雷达技术在各类自然资源三维动态监测中的应用现状,同时对激光雷达在自然资源调查中的应用潜力和局限性进行综合分析,最后探讨以激光雷达技术为基础的自然资源三维动态监测的未来发展趋势和方向。随着激光雷达技术和平台的不断发展以及激光雷达信息的深入挖掘,将不断促进激光雷达技术在自然资源三维动态监测应用中的纵深发展。然而单一激光雷达数据由于其本身存在的局限性,难以满足自然资源全要素、全流程、全覆盖、高精度、高效率的现代化动态监测的要求,如何将多源、多尺度、多平台遥感数据与人工智能相结合,构建“天-空-地”一体化的自然资源调查监测技术体系,是未来自然资源三维动态监测的发展方向。
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  摘要(5)

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• 基于地表温度-植被指数三角/梯形特征空间的地表蒸散发遥感反演研究综述
• 唐荣林,王晟力,姜亚珍,李召良,刘萌,唐伯惠,吴骅

• 摘要：地表蒸散发是地表水分循环和能量平衡的重要组成成分，其准确估算对农业灌溉与干旱监测、水资源管理、气候变化预估等研究至关重要。基于地表温度-植被指数三角/梯形特征空间开展地表蒸散发遥感反演及土壤蒸发/植被蒸腾分离是地表蒸散发定量遥感研究的国际热点与前沿课题之一。本文全面、系统、深入地综述了地表温度-植被指数三角/梯形空间反演地表蒸散发和分离土壤蒸发与植被蒸腾的国内外研究进展，详尽阐述了各干湿边确定方法和蒸散发反演建模方法的基本原理、优势与不足等，明晰了各方法的适用条件并梳理了待进一步解决的问题，最后指明了三角/梯形特征空间蒸散发遥感反演研究的未来发展方向。通过本文，有助于深化认识基于三角/梯形特征空间反演地表蒸散发的机理，为遥感反演地表蒸散发及分离土壤蒸发/植被蒸腾新方法的创立提供启迪，推动我国蒸散发定量遥感研究水平迈上新台阶。
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  摘要(18)

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• 遥感云计算平台发展及地球科学应用
• 付东杰,肖寒,苏奋振,周成虎,董金玮,曾也鲁,闫凯,李世卫,吴进,吴文周,颜凤芹

• 摘要：人类已有半个多世纪的全球历史遥感数据积累,这些不断涌现的海量遥感数据形成的遥感大数据为地球科学研究提供了丰富的数据支持；对遥感大数据快速处理、分析和挖掘是一个新的挑战。遥感云计算平台的出现为遥感大数据挖掘提供了前所未有的机遇,并彻底改变了传统遥感数据处理和分析的模式,使得全球尺度的长时间序列快速分析和应用成为可能。本文系统梳理了国内外遥感云计算平台发展现状,归纳了截止目前遥感云计算平台在地球科学领域应用的主要方向。在此基础上讨论了目前遥感云计算平台的局限性,并展望了未来需要解决的关键技术和核心问题,提出了我国遥感云计算平台发展的建议。随着人类对地球的认识需求提升,遥感云计算平台将会在地学研究中发挥更大的作用,服务于地学知识的深入及人类社会可持续发展。
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  摘要(8)

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• 中国遥感卫星地面站卫星地面系统的发展
• 李安,黄鹏,石璐,何国金,冯旭祥,吴业炜,张箐,马广彬,冯柯,杨进,李景山

• 摘要：成立于1986年的中国遥感卫星地面站是我国重大科技基础设施，也是国际资源卫星地面站网的重要成员。历经30余年的建设和运行，中国遥感卫星地面站形成了以北京总部为中心，拥有密云、喀什、三亚、昆明、北极5个卫星接收站的体系，实时数据接收覆盖我国全部领土和亚洲70%陆地区域，并初步具备了全球数据的快速获取能力。2020年，地面站实现了32颗国内外陆地观测卫星和我国空间科学卫星的全自动化业务运行，是我国兼容和扩展能力最强的卫星数据地面接收系统，总体指标达到国际先进水平，部分指标达到国际领先水平。 近年来，地面站在技术上不断取得突破性进展，包括Ka频段数据接收、VCM模式数据接收、面向快速应用的卫星数据记录与快视平台、超远距离数据网络传输、数据接收任务自动规划等。同时，以国际先进遥感卫星数据处理产品、对地观测数据共享计划、虚拟地面站、RTU等新型数据产品为代表，为我国空间对地观测提供了有力的数据保障，为国家经济建设、社会发展、科学研究都做出了突出的贡献。
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  摘要(2)

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• 一种基于空间像元分解的时空遥感影像融合算法
• 黄波,姜晓璐

• 摘要：高空间、高时间分辨率的遥感影像对地表与大气环境的实时精细监测具有重要作用,但单一卫星传感器获取的遥感影像存在空间与时间分辨率相互制约的问题,时空融合技术发展成为了低成本、高效生成满足不同应用需求的高时空分辨率遥感影像的有效手段。近年来,国内外学者提出了大量的时空融合算法,但对于复杂的地物类型变化的空间细节修复仍存在挑战,融合影像精度有待提高。对此,本文提出了一种改进空间像元分解的时空遥感影像融合算法(EUSTFM),采用变化检测识别并修复地物类型改变的像元,使空间像元分解过程可同时在已知时相与未知时相进行,以生成空间细节信息准确的中间分辨率影像对,用于最终的邻域相似像元计算,实现了对季节性变化(如植被自然生长)、有形变(如城市土地扩张)及无形变的地物类型变化(如农作物的成熟与收割)等复杂地表变化的一致性预测,提高了融合精度。实验采用两对Landsat-MODIS遥感影像数据集,对比STARFM与FSDAF两种广泛应用的时空融合算法,测试了该算法的影像融合效果。结果表明,本文提出的EUSTFM能够同时实现对季节性变化及复杂的地物类型变化的稳定预测,可生成具有更高精度的融合影像,将有效推动时空影像融合的实际遥感应用。
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  摘要(2)

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• 海洋三维遥感与海洋剖面激光雷达
• 唐军武,陈戈,陈卫标,赵朝方,贺岩,吴松华,刘秉义,吴东,毛志华,何惠馨,杨杰,陈树果,胡连波,何兴道,史久林,刘东,梁琨,郑永超,田兆硕,华灯鑫,刘建强,林明森,潘德炉,蒋兴伟,顾逸东,郭华东,吴立新

• 摘要：本文从海洋与气候变化等重大前沿科学与应用对空间海洋观测系统的需求出发,基于当前国内外空间激光技术水平与前期海洋激光遥感的探索,提出了海洋遥感从二维向三维发展的紧迫性,并将海洋剖面探测激光雷达作为未来“海洋三维遥感”的主要技术手段。本文对近50年国内外激光海洋剖面探测技术的理论与应用、基础性关键探测机理问题,尤其是近10年来的试验性探索及其在多个海洋科学问题中的应用进行了综述。结合我国自主“观澜号”海洋科学卫星计划中海洋剖面探测激光雷达的系统论证与指标要求,提出了未来海洋剖面探测激光雷达发展路线图建议以及我国有望率先在空间海洋剖面激光探测领域取得突破的设想。
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  摘要(2)

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• 遥感在森林精准培育中的应用现状与展望
• 周凯,曹林

• 摘要：随着社会经济快发展及人口增长,我国木材供需矛盾仍然突出,对外依存度高。面对有限的土地资源,迫切需要更为高效、高质量地培育森林资源,在定向培育和集约经营等的各个环节实现培育技术的精准化。现代遥感技术所构建的多平台、多角度、多模式立体观测体系及定量分析方法是森林精准培育的关键技术。以遥感技术为核心所构建的从土壤类型分析、土地适应性评价、生态环境模拟到林木育种、灌溉施肥、林木长势监测、病虫害防治等一体化、精准化的森林精准培育新体系,将全面支撑现代林业的整体提质增效和森林质量精准提升。本文首先介绍了RGB相机、多光谱、高光谱、激光雷达、热红外和荧光传感器在森林精准培育中应用现状,并对其应用特性及测量指标进行了综合比较；然后,重点介绍了遥感在林木良种选育、营养胁迫监测诊断及水肥精准喷灌这三个森林精准培育重要方向上的应用,并分析了各应用方向的共性需求；最后,从三个方面,即多源遥感信息融合,人工智能、物联网及3S技术集成以及遥感数据与生理生态模型和辐射传输模型等的集成应用,分析了未来遥感技术在森林精准培育中的发展趋势及应用前景。
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• 点云深度学习基准数据集
• 杨必胜,韩旭,董震

• 摘要：为推进深度学习方法在点云配准、语义分割、实例分割等领域的发展,武汉大学联合国内外多家高等院校和研究机构发布了包含多类型场景的地面站点云配准基准数据集WHU-TLS和包含语义、实例的城市级车载点云基准数据集WHU-MLS。其中,WHU-TLS基准数据集涵盖了地铁站、高铁站、山地、公园、校园、住宅、河岸、文化遗产建筑、地下矿道、隧道等10种不同的环境,共包含115个测站、17.4亿个三维点以及点云之间的真实转换矩阵,为点云配准提供了迄今为止最大规模的基准数据集。WHU-MLS基准数据集涵盖了地面特征(机动车道、道路标线、井盖、非机动车道),动态目标(行人、车辆),植被(树木、树丛、低矮植被),杆状地物及其附属结构(电线杆、独立提示牌、路灯、信号灯、独立探头等),建筑和结构设施(房屋、道路隔离结构、围墙和栅栏)以及其它公共和便利设施(垃圾桶、邮筒、消防栓、街头座椅、电力线等)等六大类三十余小类地物要素,共包含2亿多个点和超过5000个实例对象,为语义分割、实例分割点云深度学习网络的训练、测试和性能评估提供了当前最为丰富的基准数据集。
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  摘要(2)

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• 长时序大范围内陆水体光学遥感研究进展
• 张兵,李俊生,吴艳红,申茜,张方方,王胜蕾,姚月,郭立男,殷子瑶

• 摘要：地球表面的江河、湖泊和水库等内陆水体是水资源的主要组成部分，由气候变化和人类活动所引起的内陆水体分布和水质时空变化等问题已成为各国科学家和政府关注的热点。相比常规实地采样监测手段，卫星遥感在长时序、大范围内陆水体监测方面具有重要优势。受到海洋水色遥感理论和方法的推动，同时也得益于内陆水体光学特性数据的不断积累，近年来内陆水体光学遥感研究取得了很大的进展，已经从典型研究区的典型算法实验性研究，拓展到长时序、大范围水体产品生产；从水色遥感算法的科学研究，发展到内陆水体参量时空变化分析和水环境监管决策支持方面。尤其是在水体分布提取、水体遥感数据大气校正、叶绿素a浓度反演、水体颜色监测、浑浊程度监测、营养状态评价、黑臭水体监测、湖冰监测等方面都已经取得了重要进展，形成了一些面向长时序、大范围内陆水体的光学遥感产品。未来，为了进一步提高内陆水体光学遥感的应用效果，需要进一步加强不同类型内陆水体光学特性数据获取和分析工作，完善面向长时序、大范围内陆水体的水色遥感算法。此外，有必要发射面向内陆水体监测的卫星星座，或者在通用陆地卫星星座遥感器设计中兼顾内陆水体的应用需求，从数据源上解决内陆水体光学遥感面临的问题。
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• 中国环境遥感监测技术进展及若干前沿问题
• 边钊

• 摘要：新时期中国环境污染防治和生态文明建设的迫切需求催生了环境遥感监测技术的迅速发展，20多年来， 中国环境遥感监测从无到有，从弱到强，逐渐进入到国家生态环境保护的主战场，并成为国家环境管理决策不 可或缺的重要技术手段，发挥了关键性支撑作用。面对实行最严格的生态环境保护制度、科学治污、精准治污、 依法治污的新形势和新要求，中国环境遥感监测面临前所未有的机遇和挑战。本文首先以环境监测卫星建设和 应用为主线，回顾了中国环境遥感监测工作历程；然后从典型关键技术研究概况入手，总结了水环境遥感监测、 大气环境监测、生态环境监测关键技术的进展；最后，结合高性能对地观测、大数据等先进技术的发展，对后 续环境卫星、生态环境问题遥感主动发现、环境遥感监测大数据、基于深度学习的环境遥感反演等前沿问题进 行了探讨，指出了中国环境遥感急需解决的问题和发展方向，并对相关技术的发展和应用前景进行了分析和展 望。可以看到，在国家有关部门的高度重视和作者所带领团队及大量相关研究人员的共同努力下，中国已初步 建立了环境遥感监测技术体系，并形成了业务化应用能力，以高分辨率探测为核心的新一代环境监测卫星正在 得到快速发展，环境专用卫星载荷的技术性能将得到大幅提升，同时，环境遥感机理研究正得到进一步加强， 环境遥感监测的精度和效率将得到进一步提升，中国环境遥感监测正在与人工智能、大数据等新技术加速融合， 从以数理建模为核心的模型驱动时代进入到以智能感知为特征的数据驱动时代，由此将催生新的环境遥感应用 场景和大数据产品不断涌现，推动环境遥感监测向智能感知、智能预警、智能决策、智能服务的方向发展。
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  摘要(3)

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• 面向星载CMOS相机的超时相工作方式研究
• 李峰,杨雪,鲁啸天,辛蕾,鹿明,张南

• 摘要：随着星载面阵CMOS探测器的广泛使用,使得获取超时相数据成为可能,这为新型对地遥感工作模式带来新的发展机遇。本文不再局限于采用单一技术解决单一技术指标的传统解决问题的方式,系统性地提出一种面向星载面阵CMOS相机的新型成像方式,利用面阵CMOS相机连续快速曝光在极短的时间内获取同一观测区域的超时相序列数据,通过图像重建的方式,实现一揽子的图像质量提升,即同时实现虚拟数字时间延迟积分TDI(Time Delay Integration)、调制传输函数MTF (Modulation Transfer Function)补偿和空间分辨率GSD(Ground Sampling Distance)提升。这种新型成像方式的优点是,可以改善星载光学相机是探测器受限系统的窘境,进而在不改变光学系统的情况下,通过求解一个病态方程,实现对地遥感图像空间分辨率与成像质量的综合提升。基于实验室的靶标仿真实验数据、基于低轨光学遥感卫星OVS-1A、吉林一号视频03卫星和高分四号卫星的真实数据实验结果表明,无论是信噪比,图像清晰度还是空间分辨率都有明显提升。这种新型成像方式已被中国后续某地球同步轨道光学成像卫星所采用,可以预见的是,这种成像方式不仅可以使得在轨卫星发布更高分辨率与更好图像质量的产品,盘活在轨卫星的探测资源；在实现同样空间分辨率与图像质量的前提下,可以有效降低光学相机载荷的体积与重量,进而可以有效降低未来光学卫星的研制成本。
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• 中国林业遥感发展历程
• 李增元,陈尔学

• 摘要：根据林业遥感科研项目成果和行业应用表现出的阶段性特点,将中国林业遥感发展历程划分为三个阶段： 1951-1980年为以航空遥感像片为主的目视解译应用阶段,建立了航空摄影和地面综合调查相结合的森林调查技术体系；1981-2000年为卫星遥感开拓创新阶段, 首次研发了针对森林资源调查的卫星遥感数字图像处理系统,在可再生资源遥感调查、遥感系列制图、生态效益评价等关键技术领域均取得了重大突破,并将应用领域扩展到湿地资源、荒漠化和沙化土地、林业灾害等遥感调查、监测领域；2001-2020为定量遥感发展与综合应用服务平台形成阶段,通过深入开展林业遥感应用基础理论和定量遥感技术与方法研究,促进了定量遥感技术的快速发展和林业综合监测技术体系的形成,并构建了林业遥感综合应用服务平台；最后就林草部门在新时期所面对的新要求、新任务,给出了未来林草遥感科研和应用发展建议。
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• 中国对地观测20年(民口)科技进步和发展
• 廖小罕

• 摘要：2000年以来,中国对地观测领域在国家科技计划的支持下,积累了系列关键技术和核心成果。以此为重要引领,支撑形成了气象、海洋、陆地业务化遥感卫星系列和多类别遥感科学实验卫星系列,建立了较为完善的卫星遥感和灵活多样的航空遥感数据获取体系。同时,构建了数据获取、处理和产品服务体系和面向不同需要的应用系统,较大程度上满足主要行业常态化和应急应用需求。特别是国家高技术研究发展计划(863计划)地球观测与导航领域的设立和国家重大科技专项“高分辨率对地观测系统”的实施,系统加强了中国综合对地观测技术和能力。在此基础上通过多边和双边合作,中国对地观测领域在国际上取得了参与全球对地观测进程的主导地位,发展巩固了中欧和中美等重要国际合作渠道。科技人才队伍日益壮大,产学研合作推动遥感科技成果商业化培育环境不断完善,多元化商业遥感卫星初见规模,多类别遥感产品蓬勃发展,涌现出一批代表性企业。面向未来,空天地一体化观测能力、定量化信息获取技术和智能化观测等方面将会得到进一步发展,遥感大数据管理技术和共享服务机制等也将会有新的突破。
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  摘要(2)

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• 夜间灯光遥感与城市问题研究：数据、方法、应用和展望
• 余柏蒗,王丛笑,宫文康,陈佐旗,施开放,吴宾,洪宇辰,李乔玄,吴健平

• 摘要：夜间灯光遥感是能够探测夜间微光的光学遥感技术,可获取白天遥感无法获取的信息。由于城市区域的人造光源是夜间稳定亮光的主要来源,夜间灯光遥感影像已被证明可以更直观地反映夜间人类活动差异,同时具有覆盖范围大、时效快和易获取等优势,可广泛应用于多尺度长时序的城市问题研究。目前,基于夜间灯光遥感数据的应用研究成果较为丰富,不少学者对夜间灯光遥感数据的数据预处理以及应用潜力等方面进行了归纳。但基于夜间灯光遥感与城市问题研究的整理和总结还有待进一步加强。基于此,本文通过对近几十年来有关夜间灯光遥感数据的研究成果进行了详细梳理,从多尺度城市空间结构分析、城市社会经济指标估算以及城市公共安全领域研究三方面入手,系统梳理夜间灯光遥感数据的应用能力。进一步根据数据应用过程中出现的问题,从夜间灯光遥感日数据应用、长时间序列数据集生产以及定量验证等角度探讨了夜间灯光遥感所面临的挑战与前景。
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  摘要(2)

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• 与遥感发展同行
• 边钊

• 摘要：本文首先回顾了《环境遥感》更名为《遥感学报》的历史背景和重大意义，在1996年，《遥感学报》正式面世。总结了此后25年我国经济社会的巨大发展和科技创新巨轮破浪前行的辉煌进程；国际遥感技术方向上的重大转变：由资源探测到地球环境探测；以及我国遥感技术的重大进展：已形成完备的气象、海洋、环境减灾、陆地资源及民营商业遥感等卫星系列，建设了最为完整的空天地一体化遥感技术与应用体系。在此期间，《遥感学报》一直担负着促进遥感科技交流和传播遥感技术进步的重要作用，她已经成为我国遥感科技成就与进步的缩影和结晶。
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  摘要(10)

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• 21世纪逐日无缝数据立方体构建方法及逐年逐季节土地覆盖和土地利用动态制图—中国智慧遥感制图iMap (China) 1.0
• 刘涵,宫鹏

• 摘要：粮食安全、高质量人居环境建设、生物多样性保护、星球健康等社会可持续发展目标和对地球系统的理解、模拟与管理都迫切需要多尺度、长时序、辐射和几何精度高且一致性强的遥感观测数据集和针对用户需求的、信息主题灵活的制图产品。但是由于技术和成本限制,传统的遥感卫星难以提供同时具有高空间分辨率、高时间频率和高质量的观测数据。现有的制图和反演方案多是针对于单一传感器系列,难以充分挖掘和联合利用多源异构遥感大数据的信息潜力,造成观测时段和分辨率有限、时空一致性和可比性较差。因此,遥感领域迫切需要新的技术范式。本文基于前沿的云计算、人工智能、虚拟星座、时空融合重建等技术,针对现有遥感大数据特别是国产卫星数据,提出一套智慧遥感制图(iMap)框架。该框架从用户需求出发、问题驱动,能够大大改善当前遥感数据产品难以满足农林管理、国情监测、生态环境保护、防灾减灾、城市建设等用户的多样化、高精度地表监测需求的现状。在该框架的指导下,我们基于亚马逊云计算(AWS)高性能、高弹性、可扩展的分布式计算资源,搭建了在线实时、自动化、无服务器、端到端的遥感大数据生产链和并行制图系统,并生产了首套21世纪中国全境逐日无缝数据立方体(SDC)及逐年逐季节土地覆盖和土地利用制图产品。逐日SDC综合利用Landsat和MODIS卫星数据构建虚拟星座,并通过多源时空数据融合重建技术研制得到无云无缝、高精度的反射率产品,作为分析就绪数据(ARD),为高精度定量遥感反演和制图打下根基。基于这一SDC,完成了逐年逐季节地表制图。逐年平均精度超过80%。我们在制图过程中,基于多套多层土地覆盖和土地利用分类体系,运用有限样本稳定分类理论,迁移使用全季节普适样本库,采用自动机器学习(AutoML)策略集成优化多种分类器,并结合时空一致性变化检测和后处理技术。这两套制图产品证明了本文提出的智慧遥感制图框架的可行性和有效性。我们将进一步完善和发展该框架,以开放和灵活的理念,为促进中国遥感进一步发展提供新的思路。
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  摘要(27)

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• 微波土壤湿度降尺度：一种耦合MOD16和SMAP的方法
• 孙灏,周柏池

• 摘要：提升微波土壤湿度的空间分辨率具有重要意义也面临诸多困难，“光学/热红外与微波数据融合”的降尺度方法虽展现出了较大的应用潜力，但大多依赖于遥感地表温度（LST）或由LST分解得到的土壤湿度指数。为规避LST参与降尺度进程而产生的“云污染”问题、LST分解不确定性问题和LST解耦效应问题，本文提出了一种耦合MOD16和SMAP的微波土壤湿度空间降尺度算法，通过构建三种地表蒸散效率（LEE）与土壤湿度（SM）的降尺度函数关系（指数、余弦、余弦平方），利用MOD16A2产品计算得到的LEE（空间分辨率500m）弥补SMAP土壤湿度产品（空间分辨率36km）无法捕捉到的空间细节，并从动态范围、能量守恒、SM地面稀疏验证站、SM地面核心验证站等角度对降尺度算法进行评价分析。结果表明，本算法（利用余弦平方）有效增加了原土壤湿度的空间细节特征、保持了原土壤湿度的动态范围并且降尺度前后能量守恒；与地面验证数据的对比分析表明，降尺度结果有效保持了原土壤湿度与地面实测数据的良好一致性；敏感性分析表明，余弦平方对MOD16产品误差的敏感性相对最小。
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  摘要(147)

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• IEU-Net高分辨率遥感影像房屋建筑物提取
• 王振庆,周艺

• 摘要：房屋建筑物作为人类活动的主要场所，快速准确地将其从高分辨率遥感影像中提取出来，对促进遥感信息在防灾减灾、城镇管理等方面的应用具有重要的意义。本文基于深度学习，提出了高分辨率遥感影像房屋建筑物像素级精确提取方法。首先，针对样本图像边缘像素特征不足现象，以U-Net模型为基础提出IEU-Net模型，设计了全新的忽略边缘交叉熵函数IELoss并将其作为损失函数，另外添加Dropout和BN层在避免过拟合的同时提高模型训练速度和鲁棒性。其次，为解决模型特征丰富度有限的问题，引入形态学建筑物指数MBI，与遥感影像RGB波段一同参与到模型的分类过程。最后，在模型预测时与IELoss相对应采用忽略边缘预测策略从而获得最佳建筑物提取结果。实验对比分析表明：本文方法能有效克服样本边缘像素特征不足问题并抑制道路、建筑物阴影对结果的影响，提升高分辨率遥感影像中房屋建筑物的提取精度。
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  摘要(378)

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• 结合E-YOLO和水体指数约束的大面幅影像水利设施检测
• 许泽宇,沈占峰,李杨,李均力,李硕,王浩宇,焦淑慧,李苓苓

• 摘要：水利设施对水资源与水量调度、自然湿地生态保护与修复、资源和生态功能的利用及经济效益发展有重要作用，传统方法统计水利设施位置、数量等依赖于汇编资料，存在耗时长、资料更新不够及时以及具体地理位置不详等缺点，遥感为大规模监测水利设施提供了新的可能。本文以YOLO v3网络为基础，结合水利设施的特点，提出了一种基于大面幅影像快速检测水利设施的算法，主要分为2个方面：1）改进的YOLO算法（E-YOLO）。E-YOLO提出PPA特征融合方法和等比预测框与四特征图交叉预测方法，对小样本等问题进行优化；改进损失函数，突出置信度损失；同时使用迁移学习的方法，读取特征提取部分的预训练模型参数。2）基于E-YOLO算法和水体指数约束的大面幅水利设施检测算法。通过水体指数约束滑动步幅来解决影像面幅大、目标尺度小的问题，同时降低漏检率和误检率，再结合轮廓合并方法，优化检测结果。本研究中采用高分二号影像数据实现大面幅影像水利设施检测，实验结果表明：E-YOLO算法可以明显提高水利设施检测效果，相比平均F2精度相比YOLO v3提高了1.25%。且有更好的稳定性；水体指数约束的大面幅检测方法可以在保证效率的情况下提高检测精度，其F2精度相比大步幅和小步幅方法分别提高了3.72%和2.70%，为遥感水利设施检测提供了良好方案。
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  PDF(183)

  摘要(126)

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• 基于增强型DeepLab算法和自适应损失函数的高分辨率遥感影像分类
• 许泽宇,沈占锋,赵丽芳,柯映明,李苓苓,温奇

• 摘要：高分辨率遥感影像地物复杂，分类难度大，而深度学习方法可以提取地物更多更深层次的特征信息，适用于高分辨率遥感影像的地物分类。本文研究对高分辨率影像中不透水地面、建筑、低矮植被、树、车辆等地物的高精度分类。结合遥感多地物分类的特点，以DeepLab v3+网络模型为基础，提出E-DeepLab网络模型。主要改进为：（1）改进编码器和解码器的结合方式，使用简洁有效的加成连接方式。（2）缩小单次上采样倍数，增加上采样层，提高编码器与解码器连接的紧密性。（3）使用改进的自适应权重损失函数，自动调节地物损失权重。同时根据数据特点，提出结合DSM、NDVI数据等多通道训练方式。使用两个地区数据进行实验，结果表明，两地区精度均明显优于原始DeepLab v3+模型和其他相关模型，Potsdam地区总体提取精度达到93.2%，建筑物提取精度达到97.8%，Vaihingen地区总体提取精度达到90.7%，建筑物提取精度达到96.3%。目视对比分类图和标准标记图，两者具有高度的一致性。本文所提出的E-DeepLab网络在高分辨率遥感影像地物高精度提取和分类中有较好的应用价值。
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  摘要(163)

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• 基于Google Earth Engine与多源遥感数据的黑龙江流域（中国境内）沼泽湿地信息提取
• 宁晓刚,常文涛,王 浩,张翰超,朱乾德

• 摘要：湿地是地球上最重要的生态系统之一，在维持全球生态环境安全等方面发挥着举足轻重的作用。由于湿地独特的水文特征，传统的湿地监测需要耗费大量的人力和财力，对于大尺度的湿地信息提取更是困难重重。随着大数据和云计算的兴起，为大尺度和长时间序列的空间数据处理提供了契机。本文基于Google Earth Engine（GEE）云平台，使用Sentinel-1合成孔径雷达（SAR）数据和Sentinel-2光学数据以及地形数据利用JM距离进行特征优选，结合随机森林算法对2018年黑龙江流域沼泽湿地进行提取。研究表明：（1）Sentinel-2红边波段和Sentinel-1雷达波段以及地形数据有利于沼泽湿地信息提取，相比植被指数和水体指数沼泽的制图精度分别提高了7.56%，5.04%，4.48%；（2）利用JM距离得到的分离度表明，红边特征>其他光学特征>地形特征>雷达特征。进行特征优选后沼泽湿地的制图和用户精度分别提高了1.45%和3.02%，最终结合随机森林算法的总体精度为91.54%，沼泽的提取精度为88.55%。本研究利用GEE云平台和多源遥感数据以及机器学习算法，能够准确、快速、高效地提取大尺度范围沼泽湿地信息，具有较大的应用潜力。
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  摘要(156)

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• 利用POLDER多角度偏振数据反演陆上气溶胶光学厚度的群组残差最优方法
• 高鑫,胡秀清,方伟,张鹏

• 摘要：陆上气溶胶光学厚度（AOD）反演一直是环境气候领域的重要研究课题，多角度偏振遥感在这个课题上有其独特的优势。本研究利用法国POLDER (Polarization and Directionality of Earth"s Reflectance) Level 1多角度偏振资料，提出了一种面向气溶胶的群组残差最优反演方法，反演了其光学厚度。首先，模拟了大气分子、气溶胶和地表的多角度偏振反射率；然后，通过辐射传输关系，由此三者获得卫星观测表观偏振反射率的若干组模拟值；最后，利用群组残差最优方法，获得气溶胶的光学厚度。通过和MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)气溶胶产品MYD04的精确地理匹配和定量对比，验证了此方法的反演结果与精度，结果表明：本文得到的AOD与MYD04建立的回归分析的R2能够达到0.68以上，斜率接近于1，即此方法获得的反演结果与MYD04具有良好的一致性；与AERONET(Aerosol Robotic Network)的光学厚度数据也进行了北京站、坎普尔站上的统计对比，光学厚度的变化趋势上有较好的一致性。本文方法能够应用于包括POLDER在内的多角度偏振卫星数据，获得可靠的陆上气溶胶光学厚度产品。
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  摘要(132)

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• 基于地球静止气象卫星的地表参数遥感研究进展
• 方红亮

• 摘要：地表参数定量遥感反演是遥感科学研究的重要环节。本世纪以来，地球静止气象卫星数据在地表参数遥感反演中受到越来越多的重视。本文对利用地球静止气象卫星进行地表参数遥感反演研究的进展进行了综述。文章首先简单介绍了当前正在运行的欧盟Meteosat、美国GOES-R、日本葵花和中国风云静止卫星系统，随后详细总结了不同卫星系统估算各种地表参数的方法。在此基础上，文章对进一步利用静止卫星估算地表参数的研究展开讨论。文章指出，未来的研究应重点关注几个方面：（1）探索和运用新技术提高静止卫星数据获取和处理的效率和精度；（2）融合全球多颗静止气象卫星，同时与极轨卫星融合，生产覆盖全球的长时序地表参数产品；（3）探索地表参数的自动获取方法，对静止气象卫星地表参数产品开展真实性检验，满足地表过程研究和资源环境动态监测对高质量地表参数产品的需求。
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  摘要(184)

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• 微波目标散射特性全要素测量试验
• 邵芸,宫华泽,田维,张庆君,王国军,卞小林,张婷婷,张风丽,李坤,刘致曲,倪崇

• 摘要：合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）以其全天时全天候的观测能力在地表目标识别、灾害监测等领域得到了越来越多的重视，高分辨率、全极化等各类先进SAR载荷卫星的发展日新月异。相对而言，微波与地物目标的相互作用机理仍有待深入研究。在可控无电磁干扰的测试环境下开展典型目标得微波特性测量实验，可以再现SAR卫星电磁波与地物目标的相互作用过程，有效提升微波电磁波与典型地物目标相互作用机理的认知水平。本文基于“陆地目标微波特性测量与仿真成像科学实验平台”，在可控环境下对两种典型的人工目标（金属球与四旋翼植保无人机）以及典型自然地物（水稻）目标分别开展了全频段微波散射特性测量与多波段、多极化、多入射角、多方位角成像实验。实验结果表明，金属球的雷达散射截面积（Radar Cross Section, RCS）测量值精度较高，在2.5GHz以上与Mie级数模拟值的均方根误差分别为1.09dBsm（HH极化）与1.00dBsm（VV极化）；同时实验平台能够较好地呈现无干扰环境下目标多入射角、多方位角的散射特性。此外，由于结构特征的不规则性和介电特征的不连续性，水稻的0.8-18GHz连续微波波谱曲线起伏变化较大，这也是导致对自然地物目标的SAR图像解译困难的主要原因之一。
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  摘要(120)

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• 风云三号D星MERSI-II陆地气溶胶反演定量能力初测
• 杨磊库,胡秀清,王涵,何兴伟,刘培,徐娜,杨忠东,张鹏

• 摘要：我国风云三号卫星搭载的中分辨率光谱成像仪(MEdium-Resolution Spectral Imager，MERSI)与NASA的MODIS属于同类型传感器，大多数通道设计相似，具备气溶胶反演的能力，但目前还没有精度可靠、稳定且全球适用的业务化气溶胶产品可供使用。本文借鉴MODIS暗目标(Dark target, DT)算法思想，针对新发射的风云三号D星搭载的升级版MERSI-II传感器，构建全球适用的陆地气溶胶反演算法。为测试MERSI-II传感器气溶胶反演的定量能力，并与MODIS气溶胶产品具有可对比性，本文算法设计尽可能与DT算法在各方面处理相一致，主要在两个方面进行了改进与优化：1）考虑到传感器波段设置差异，给出了针对MERSI-II的地表反射率估计模型；2）改进内陆水体判别方法，解决DT算法雾霾漏反演的缺陷。通过将单景反演结果通过与MODIS气溶胶产品对比，反演结果的空间分布和值域大小均具有较好的一致性，相关系数达到0.9以上；有效地实现雾霾高值区反演，而MODIS产品在该区域漏反演。通过对三个月份全球数据反演试验，利用AERONET地基站网观测数据对结果进行验证，落入期望误差EE=±(0.05+0.15τ)范围的点数达到65.14%，接近2/3的要求，相关系数达到0.866，整体具有较高的验证精度；MERSI幅宽大于MODIS，加之本文像元掩膜的改进，使得MERSI反演像元数增加更多，匹配的验证点比例较MODIS高出20%左右。进一步将月平均结果与MODIS进行对比，空间分布一致性较好，反演结果大小对比相关性较好，相关系数达到0.93左右。表明本文针对MERSI-II气溶胶反演算法结果已接近国际同类型产品的精度要求，将对全球长时间序列气溶胶观测有提供要补充。从而印证了MERSI观测数据已具有较好的定量应用能力，传感器性能、定标等正在逐渐走向成熟。
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  摘要(912)

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• FY-3C/VIRR中红外图像太阳光污染订正方法研究
• 朱吉彪,胡秀清,杨磊库,徐寒列,徐娜

• 摘要：风云三号C星(FY-3C)上搭载的可见光红外扫描辐射计(Visible and Infra-Red Radiometer, VIRR)是继承风云一号卫星光学成像仪器，它在高纬度昼夜交替区域附近由于地平线附近太阳光照射，导致仪器扫描镜和其它部件产生杂散光，导致对地观测图像被污染，尤其VIRR中红外第3通道(3.7μm)图像产生了严重条带噪声，影响了后续产品的质量精度和数据应用。本文根据图像条带噪声各向异性的特点，利用单向变分条带去除模型，对VIRR第3通道图像进行条带噪声去除研究，采用噪声去除前后图像行均值曲线与定量评价指标辐射质量改进因子(Improvement Factors of Radiometric Quality, IF)和逆变异系数(Inverse Coefficient of Variation, ICV)等进行去除结果评价。结果表明，单向变分模型对FY-3C VIRR第3通道观测数据太阳污染条带噪声具有较好的订正效果，实验中，PSNR提升到32.77dB；在真实数据实验中，IF提升到16.99dB。
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  摘要(170)

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• 基于无人机平台的沙漠场地BRDF特征观测方法及建模
• 陶炳成,胡秀清,杨磊库,张璐,陈林,徐娜,王玲,吴瑞强,张督锋,张鹏

• 摘要：目标双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance distribution function，BRDF）不仅是陆面遥感的关键地球物理参数，也是星载光学遥感仪器基于地面目标的场地辐射校正重要参量，是影响定标精度的关键要素。传统野外地物多角度测量使用的观测设备，一般其结构较为复杂，重量体积较大，而且运输和组装过程繁琐，观测目标时容易受地形和交通限制，难以进行高效快速精确的野外测量。近年来，无人机由于其设备操作简便、运输和观测方式灵活等方面的优点，可作为新的观测平台应用于当前遥感试验中。本文设计了一种基于无人机平台的地表BRDF测量装置、观测方案和数据处理流程。利用多旋翼低空无人机和云台的组合，搭载野外地物光谱仪和跟拍相机，通过对地面目标多角度观测和高精度定位及角度控制，实现针对固定目标的多方位角和天顶角观测。本文采用上述设计方案和观测流程，在敦煌辐射校正场开展多次稳定均匀沙漠目标的多角度光谱观测试验，并利用实验观测数据，基于Ross-Li核驱动模型推算了场地BRDF模型参数，并与MODIS的陆表BRDF产品（MCD43C1）及反射率产品（MOD/MYD09）进行对比验证。通过开展野外实验，核验了这种新的BRDF观测手段的可靠性，获取的敦煌地表BRDF参数与MODIS遥感产品有良好的一致性，各波段的相对偏差在5%以内。本研究表明，基于多旋翼无人机的BRDF观测系统，提供了一种全新的地物目标方向反射特性观测方法，可用于自动化高频次场地特性观测以及卫星同步定标等野外实验活动。在保证观测精度的同时，极大地减轻人力物力的投入，值得广泛推广应用。
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  PDF(192)

  摘要(169)

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• 参数敏感性分析在遥感领域中的研究进展
• 马瀚青,张琨,马春锋,王琛,郑艺,朱高峰,袁文平,李新

• 摘要：参数敏感性分析(Sensitivity Analysis, SA)是遥感散射/辐射模型、生态模型、水文模型不确定性研究的重要工具。本文梳理了遥感领域的生态、水文模型研究中,常用的敏感性分析方法,并总结了各方法的优缺点和适用条件。从识别关键参数、不确定性分析和参数优化三个方面,回顾了在遥感领域中参数敏感性分析的应用现状和研究进展。通过分析该阶段的研究现状,指出应该把参数敏感性,作为模型先验的知识并不断积累,未来研究中应该关注尺度效应、时空差异对敏感性的影响,同时,提高敏感性分析的计算效率,来适应未来的更加复杂的模型和迅速增长的数据量。
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  PDF(196)

  摘要(150)

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• ICESat-2植被冠层高度和地表高程数据产品用于森林高度提取的效果评价
• 董佳臣,倪文俭,张志玉,孙国清

• 摘要：由美国宇航局(NASA)研制的新一代冰、云和陆地高程卫星(ICESat-2)于2018年9月15日发射成功，其搭载的先进地形激光测高系统(ATLAS)采用微脉冲多波束光子计数激光雷达技术，可用于全球高程线采样数据的获取。目前公开发布了9种数据产品，其中包括植被冠层高度和地表高程数据产品(ATL08)，为全球森林结构参数的估算提供了新的契机。本文以美国宾夕法尼亚州斯奈德县和印度尼西亚西加里曼丹吉打邦为研究区，在温带森林和热带雨林两种不同的生态系统立地条件下，对 ICESat-2的ATL08数据产品用于森林高度估算的效果进行评价。首先建立了地形高程数据产品(ATL03)与ATL08数据产品的关联规则，以获取分别记录在这两种产品中的光子空间分布信息和分类信息；进而以机载小光斑激光雷达数据为参考，对ATL08数据产品的光子分类可靠性及其用于森林高度估算的准确性进行了分析评价。结果表明：(1)在温带森林情况下，ATL08数据产品提供的平均冠层高度和最大冠层高度与参考数据的相关系数(R2)分别为0.54和0.61，相对误差分别为16.78%和10.71%，表明ATL08数据产品的光子分类结果能够用于刻画森林冠层结构和林下地形；(2)在热带雨林情况下，到达地面的光子数量相较于温带森林明显减少，地面光子类型识别的可靠性低，ATL08数据产品提供的平均冠层高度和最大冠层高度与参考数据的相关系数(R2)分别为0.21和0.19；(3)森林覆盖度的增大会导致ATL08计算的冠层高度误差增大，热带雨林平均冠层高度的误差随着坡度增大有增大趋势，在坡度为0°-10°、10°-20°和20°-30°三组情况下，误差分别为5.7 m、6.6 m和9.3 m。因此，在高森林覆盖度情况下，现有的ATL08数据产品难以直接用于森林高度的提取。
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  摘要(882)

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• 中亚地区植被对气候变化的响应机制初探
• 吴林霖,王思远,马元旭,杨瑞霞,官云兰,海凯,刘卫华

• 摘要：为了解气候变化对中亚干旱地区植被的潜在影响以及分析不同典型植被对气候因子的时间响应，应用2000-2013年的MODIS-NDVI时间序列数据集与CHELSA气候再分析数据进行回归分析和时间序列相关分析提取植被/降水/温度的空间格局及变化趋势、NDVI与降水/温度的线性相关关系与时间响应模式，再结合土地覆盖/利用类型与陆地生态分区在像元尺度上分析不同典型植被对气候变化的相关性以及不同生态分区对气候响应的差异性，进而探讨中亚地区植被对气候变化的响应机制。研究结果表明：1）中亚地区NDVI值普遍偏低，总体呈现出高海拔向低海拔减小趋势，降水分布在空间上由中亚东部到西部递减，且随着海拔降低降水量随之下降，温度由西部到东部递减，新疆则是由中部向外部递减；2000-2013年间，中亚地区东北部NDVI呈下降趋势，南部呈上升趋势，降水与温度变化趋势在不同地域存在显著差异。2）植被与降水呈正相关关系的像元主要分布在海拔较高的地区，负相关的像元主要分布在相对湿润的地区以及河流、湖泊沿岸；植被与温度的线性相关性为东部较湿润地区相关关系显著，西部干旱与半干旱地区相关性较低甚至为负相关。3）中亚大部分地区植被与降水之间存在0-32d的滞后时长以及16-96d不等的累积时长，但对当期的温度相关性较高，存在16-48d的累积时长；不同典型植被对降水的响应差异明显，对温度的响应除裸地外，其他植被类型对温度的时间响应基本一致。4）不同生态分区对降水/温度的响应具有差异，森林区植被对降水的滞后时长与累积时长较长，高寒草甸区植被对降水滞后和累积时间长，对温度的累积与滞后时长短。
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  PDF(238)

  摘要(294)

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• 结合无人机航空摄影测量的河道流量估算
• 杨胜天,王鹏飞,王娟,娄和震,巩同梁

• 摘要：河道流量的获取是水资源开发及生态保护的基础。但在缺少资料地区，如何方便、准确的获取流量资料仍然是一个难题。随着无人机航空摄影测量的发展，为解决该问题提供了新的数据源和思路。本研究利用无人机航空摄影获取的高精度正射影像(Digital Orthophoto Map, DOM)与数字表面模型(Digital Surface Model，DSM)，结合经典曼宁公式河道流量算法，深度挖掘航测数据记录的地表高程信息，提出了一种河道流量估算的新方法。研究计算了中国西北典型无资料区准格尔盆地的卡赞营、博尔通古、安集海、大河沿子和二叉河五个典型断面的流量。与实测流量对比分析得出如下结论：5个计算断面流量平均相对误差为10.74%，最小相对误差为1.43%，均方根误差(Root Mean Squared Error, RMSE)为4.82(m3/s)，平均百分比误差(Mean Percentage Error, MPE)为0.065，证明了将无人机数据与曼宁公式相结合的方法在径流估算上的可行性。本研究发挥了无人机航空摄影快速、便捷、高精度获取河道基础信息的优势，论证无人机航空摄影测量数据与经典流量公式相结合的可行性，为缺少资料地区径流资料的获取提供新思路。研究结果为缺少资料区水资源开发和生态保护提供了重要数据，同时为复杂水文模式的简化处理在缺少资料地区模拟计算提供了重要的验证数据。
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  PDF(288)

  摘要(348)

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• 基于密集卷积残差网络的遥感图像融合
• 陈毛毛,郭擎,刘明亮,李安

• 摘要：针对传统的遥感图像融合方法通常会引起光谱失真的问题和大多数基于深度学习的融合方法忽略充分利用每个卷积层信息的不足，本文结合密集连接卷积网络和残差网络的特性，提出了一个新的融合网络。该网络通过建立多个密集卷积块来充分利用卷积层的分级特征，同时块与块之间通过过渡层加快信息流动，从而最大程度地对特征进行极致利用并提取到丰富的特征。该网络应用残差学习拟合深层特征与浅层特征之间的残差，加快网络的收敛速度。实验中利用GaoFen-1(GF-1)和WorldView-2/3（WV-2/3）的多光谱图像(Multispectral Image, MS)和全色图像(Panchromatic Image, PAN) (MS与PAN的空间分辨率之比为4)评估本文提出方法的有效性。从视觉效果和定量评估结果两个方面来看，本文方法得到的融合结果要优于所对比的传统方法和深度学习方法，并且该网络具有鲁棒性，能够泛化到不需要预训练的其它卫星图像。本文方法通过特征的重复利用实现了光谱信息的高保真并提高了空间细节分辨能力，有利于遥感图像的应用研究。
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  PDF(265)

  摘要(245)

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• ROC曲线定量筛选永久散射体识别的最佳阈值
• 王彦兵,王聪,赵亚丽,李小娟,余洁,朱琳

• 摘要：永久散射体识别是用PS-InSAR方法获取地面沉降数据的关键环节之一，其最佳阈值的设定直接影响PS点的精度和密度。本文基于大数据统计的分析方法——ROC曲线法定量分析和确定PS点识别的最佳阈值。选择3种典型的PS识别方法，绘制每种方法在不同阈值条件下的ROC曲线图，当ROC曲线下面积越大，方法越优。依据最佳阈值位于ROC曲线左上部位的特征，采用敏感度与特异度之和（Se+Sp）最大的方法可定量判定出最佳阈值的取值。在最佳阈值条件下，识别的PS点具有正选率足够高、误选率足够小，PS点的密度足够大的特性。为进一步验证该方法的可行性，本文以北京龙潭公园地区为PS识别的实验区，用振幅离差指数法、相关系数法，以及两种阈值相结合的双阈值法3种方法进行实验识别PS点，并根据ROC曲线判得3种方法的最佳阈值。研究结果发现：（1）振幅离差TD识别PS点的最佳阈值为0.45；相干系数Tγ识别PS点的最佳阈值为0.45；振幅离差TD、相干系数Tγ双重阈值识别PS点的最佳阈值（TD，Tγ）为（0.50, 0.50）。（2）用振幅离差TD和相干系数Tγ双阈值法识别PS点，得到的ROC曲线下面积AUC=0.762，高于单阈值法，表明双重阈值法识别PS点优于单一阈值的PS点识别方法。研究表明ROC曲线可定量化确定PS点的最佳阈值，而且该方法可进一步推广于GIS空间分析、遥感解译过程中阈值的定量化筛选。
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  PDF(258)

  摘要(344)

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• HY-1C星光学载荷对海面溢油的识别能力初探——以中国南海溢油为例
• 沈亚峰,刘建强,丁静,焦俊男,孙绍杰,陆应诚

• 摘要：中国首颗海洋水色业务卫星(HY-1C)搭载有水色水温扫描仪(COCTS)、海岸带成像仪(CZI)、紫外成像仪等多套光学载荷，已于2019年6月开展业务化运行。溢油是海洋环境监测的重要目标之一。近年来，光学遥感对海面溢油不同污染类型的识别、分类与估算原理得以阐明，其技术优势获得认可，能有效促进海面溢油污染的精细化定量探测。本研究以中国近海，主要以2019年2月20日中国南海东沙岛附近海域一次溢油事件为例，收集了HY-1C星COCTS和CZI数据，并获取了同一天的VIIRS、MODIS Terra & Aqua遥感数据，开展了海面溢油的识别分类及其对比分析，重点评估COCTS与CZI光学载荷对海面溢油识别的效能。结果表明：在弱耀光对比条件下，COCTS、CZI、VIIRS均能有效识别此次东沙岛溢油，且COCTS对溢油的识别能力不弱于VIIRS数据；CZI不仅能识别此次溢油，还能区分此次溢油污染形成的海面油膜与溢油乳化物，从而提供更多的鉴别信息；CZI数据中，不同溢油污染类型的光谱信号离散度大于清洁海水平均噪声，展现了溢油量估算的潜力。HY-1C星光学载荷展现了优良的辐射分辨率、高信噪比等性能，随着HY-1D星的发射，双星组网观测还能提供更佳的时相分辨率数据，未来会在海洋溢油污染的实时、定量、精细化观测中提供丰富的数据支撑。
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• 顾及城区形态特征的太阳辐射传输模型及其遥感应用初探
• 胡德勇,张亚妮,刘曼晴,于琛,曹诗颂

• 摘要：准确量化地表太阳辐射量是反射率遥感反演之基础，开展城区表面辐射研究具有重要意义。本文选择天空视域因子(V)表征城区下垫面形态特征，并区分太阳直接辐射、天空漫辐射以及环境辐射的不同影响，构建了城区表面太阳辐射模型(Urban Surface Solar Radiative, USSR)；然后，以Landsat 8可见光和近红外波段遥感数据为例，分析了USSR模型对于量化城区表面太阳辐射的应用前景。研究结论为：(1) USSR模型以天空视域为核心要素，清楚量化了城区表面各辐射分量，有效模拟了城区表面太阳辐射传输过程，能够较好地表达城区下垫面形态结构对入射辐射的影响；(2) 将USSR模型应用于Landsat 8遥感数据可见光和近红外波段时，基于USSR模型估算得到的城区表面太阳辐射，与不考虑下垫面形态特征影响相比，前者可以较好地表达城区下垫面对入射辐射的“截留”作用；(3) USSR模型估算结果与TEB模型相比，二者具有较高的相关性，间接验证了USSR模型的可用性；(4) 对USSR模型的V和下垫面反射率两变量进行敏感性分析，显示随着V值的增加，结果呈递增趋势；通常情况下的参数设置值，相对于参数V的影响要弱，呈现不敏感性。本文提出的USSR模型可订正城区表面太阳辐射值，从而拓展城市遥感的应用深度和广度。
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  摘要(478)

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• 植被光能利用率遥感估算
• 朱安然,孙睿,王梦佳

• 摘要：光能利用率表征植被通过光合作用将所截获/吸收的能量转化为有机碳的效率，是遥感估算植被生产力的关键参数。由于植被分布和气候环境的综合影响，光能利用率表现出显著的空间异质性和时间动态性，光能利用率的不确定性成为后续生产力模型估算精度不高的重要原因。本文以Fluxnet全球通量站点数据和MODIS LAI/fPAR产品为数据源，比较了5种遥感植被生产力模型中的光能利用率估算方法，并在此基础上考虑光照散射条件对光能利用率的影响，结合晴空指数，利用逐步线性回归方法和参数优化方法建立不同植被类型的光能利用率估算模型。验证结果表明，考虑晴空指数可提高光能利用率估算精度，两种方法估算得到的光能利用率值RMSE均低于0.5 gC MJ-1，逐步线性回归法尽管机理欠缺，但由于选择因子较多，光能利用率估算精度较高(R2=0.461，RMSE=0.403 gC MJ-1)；广泛应用的参数化方法由于考虑的因子较少、模型形式较固定，光能利用率估算精度稍低(R2=0.306，RMSE=0.489 gC MJ-1)。本文所建立的光能利用率估算模型可应用于区域或全球植被光能利用率及生产力的估算。
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  摘要(458)

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• 高斯混合模型自动阈值法遥感冰川信息提取研究
• 王亚利,都伟冰,王双亭

• 摘要：利用阈值法进行遥感地物提取效率高、准确率高，但是在阈值的选取方面，传统的手动选取阈值，自动化低，需反复试操作，且易受主观因素影响。文中通过期望最大算法对局部冰川区域归一化雪覆盖指数建立高斯混合模型，去除区域内的混合像元类,再利用高斯混合模型模拟纯净化后的冰川类、非冰川类的NDSI分布情况，根据改进后的高斯混合模型分布情况，自动计算出区域内的冰川提取阈值。本文对不同海拔的三个区域进行算法实验，然后将新疆哈密的哈尔里克山冰川提取边界与冰川编目数据进行对比验证。研究结果表明，该方法自动计算的冰川提取阈值结果可靠、精度高，在差异较大区域仍较稳定，有一定的应用价值。
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  摘要(679)

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• 玉米大豆生长中后期遥感辨识的指示性特征研究
• 沈宇,李强子,杜鑫,王红岩,张源

• 摘要：玉米和大豆是两种主要的粮食作物，及时准确的监测两者的种植面积对于产量预测和市场价格的制定具有重要的意义。利用遥感技术探究在生长季中后期能有效区分玉米和大豆的指示性特征集，为在不同实验区进行推广应用和提前玉米和大豆种植面积信息发布的时间提供技术支撑。文章以玉米和大豆为研究对象，以黑龙江和安徽省两个典型种植区为实验区，以GF-1号影像为数据源，计算多种植被指数特征和两种纹理特征，同时利用特征优选方法评价特征间的相对重要性，并结合随机森林分类算法分析特征个数对精度的影响，得到不同试验区区分两者的最佳特征子集。随后根据不同实验区最佳特征子集的共同点和差异，遴选出对玉米和大豆中后期区分的遥感指示性识别特征集，并设计实验方案验证其有效性和稳定性。实验表明（1）在玉米和大豆生长中后期存在具有高效辨识两者的遥感特征集，能有效和稳定地增强两者的遥感识别能力；（2）在不同实验区，基于特征优选方法可以选择出区分玉米和大豆的最佳分类特征子集，得到两者最优的识别效果，比仅仅使用原始波段特征的分类精度提升了近10个百分点，总体分类精度能够平均达到97%，kappa系数0.96，玉米和大豆的单类分类精度平均超过95%；（3）在不同的种植区，利用玉米和大豆的指示性特征集可以得到几乎与优选出的最佳特征子集同样的分类精度和制图效果，且具有稳定性和有效性，较最佳特征集更具推广使用意义。指示性特征集包含6种：植被指数中的比值植被指数（RVI），差值植被指数（DVI），转换型植被指数（TVI），改进型叶绿素吸收比率指数（MCARI）和灰度共生矩阵（GLCM）纹理特征中的二阶矩（the Second Moment）和熵（Entropy）。
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  摘要(586)

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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(742)

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• 地形校正对U_Net深度神经网络分类器分类精度的影响研究
• 贾莉,郑柯,唐娉,霍连志

• 摘要：在国土资源监测、森林资源调查等多个领域中，基于遥感影像的分类技术受到了广泛应用。在利用传统分类器对地表覆盖分类提取中，地形效应是制约分类精度提升的一种因素，其影响可通过适当的校正模型减弱，且已证明地形校正能够对分类精度的提升起到积极作用。相比于传统分类器，基于深度学习理论的深度神经网络分类器具有深层特征学习和表达的优势，在图像分类领域兴起并逐渐用于土地覆盖分类且取得了不错的精度提升。本文初步探究了地形校正在利用深度神经网络分类器U-Net进行地表覆盖分类时对分类精度的影响情况。以Landsat 8 OLI 30 m影像为数据源，结合GDEM_V2 30 m地形数据，在GlobeLand30和全国30 m森林分类结果的基础上，利用U-Net深度神经网络分类器实现了山区地表覆盖分类提取，并就不同训练样本获取方式及不同精细程度分类体系下地形校正前后的分类精度做了对比分析。分类结果表明：(1)规则网格裁切和坡向辅助裁切这两种训练样本获取方式下，地形校正后的分类精度较校正前不变或有极小幅度的降低，降低范围在0.9%~1.39%之间；(2)在对更精细的森林类型分类中，地形校正后的分类精度较校正前下降了1.66%。本文初步探究得到：在规则网格裁切和坡向辅助裁切这两种训练样本获取方式及不同精细程度的分类体系下，地形校正均未能提高U-Net深度神经网络分类器的分类精度。
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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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• 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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• 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(939)

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