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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(1269)

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• 基于机载高光谱热红外数据的地表温度和发射率反演与应用（综合试验）
• 聂婧,任华忠,郑逸童,刘洪成,朱金顺

• 摘要：机载高分辨率遥感是高分对地观测的重要部分，其中高分辨率高光谱热红外数据的光谱发射率可以用于矿物识别，是对可见光遥感地物识别的有效补充。机载高光谱热红外传感器（TASI，Thermal Airborne Hyperspectral Imager）在8-11.5μm范围内设置了32个波段，在国内外常被用于地表热辐射信息、矿产资源探测等领域。本文利用2018年10月在新疆富蕴县研究区的TASI航空飞行数据，首先基于再分析大气廓线NCEP数据与MODTRAN实现了TASI高光谱热红外数据的大气校正，并在基础上发展了温度与发射率分离方法（TES，temperature and emissivity separation method）反演研究区地表温度与发射率，采用多波段热辐射计CE312测量的地面发射率对反演结果进行了有效验证，结果表明波长大于9.6 μm的波段的发射率误差约为0.01。最后，结合反演的TASI发射率光谱曲线，采用光谱角度匹配方法提取了研究区高岭石的空间分布。研究工作涉及的相关算法与应用成果为高分辨率热红外载荷数据的应用提供了相关参考。
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  摘要(149)

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• Sentinel-1时序后向散射特征的海岸带盐沼植被分类
• 赵欣怡,田波,牛莹,陈春鹏,周云轩

• 摘要：盐沼是中高纬度海岸带区域生产力极高的生态系统，不同种类盐沼植被提供的生态服务功能具有明显差异。围垦、互花米草入侵、海平面上升等人类活动和自然要素复合作用，导致中国海岸带盐沼植被结构和空间分布快速变化。现有光学遥感方法在海岸带区域受潮汐、云雾干扰严重；高光谱、LiDAR等数据方法难以大范围高时效获取盐沼植被信息。本文以长江河口为研究区域，提出了基于植被物候期多时相雷达后向散射特征优选的海岸带盐沼植被分类方法。采用Sentinel-1雷达数据，分析盐沼、潮间森林沼泽、光滩和水体的雷达后向散射全年时序特征。结合盐沼植被物候特点，基于分离阈值法计算典型盐沼植被月际后向散射特征间分离度。根据最优时序雷达分类特征，采用随机森林方法获取盐沼植被种类、结构和空间分布。结果表明：(1)全年VH极化后向散射均值能较好将水体、光滩、潮间森林沼泽与盐沼区分。(2)4月VV极化、11月VH极化与3月VV极化后向散射均值分别为海三棱藨草/藨草、互花米草与芦苇的最优分类特征。(3)基于年际和月际时序雷达最优特征和随机森林分类算法获得的盐沼植被总体分类精度达到85%，Kappa系数为0.80。相较光学遥感，雷达遥感影像可有效获取盐沼植被年际、月际时序雷达后向散射特征，准确得到海岸带盐沼植被空间动态，在海岸带研究中具有较好的应用潜力，可为海岸带生物多样性保护、湿地生态系统功能提升与生态环境管理等提供重要技术手段和数据支撑。
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  摘要(116)

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• 耦合MODIS数据的SMAP被动微波土壤水分空间降尺度研究——以闪电河流域为例
• 文凤平,赵伟,赵天杰,胡路,徐红新,崔倩

• 摘要：土壤水分不仅是陆面过程中重要的变量，同时也是全球水循环中的关键参数。为了获得高分辨率的土壤水分数据，本文将基于自适应窗口的土壤水分降尺度方法应用在闪电河流域，以1 km MODIS产品（地表温度和归一化植被指数）作为辅助数据，对9 km的SMAP被动微波土壤水分（SMAP土壤水分）数据进行降尺度，得到了研究区1 km的降尺度土壤水分数据。利用了地面站点实测土壤水分和机载被动微波土壤水分（机载土壤水分）对降尺度土壤水分和SMAP土壤水分进行了验证，并对辅助数据和降尺度方法本身展开分析以探讨降尺度过程中的不确定性来源。结果表明：（1）本文使用的基于自适应窗口的土壤水分降尺度方法能够有效地提高SMAP土壤水分的空间分辨率，在进一步丰富土壤水分分布细节变化信息的同时，还能够保留SMAP土壤水分的空间变化特征并与其保持值域一致。（2）三种基于像元尺度的土壤水分数据（机载土壤水分、SMAP土壤水分和降尺度土壤水分）与站点实测土壤水分之间的相关性并不高，这主要与点、面数据之间的空间匹配不一致、空间代表性不同以及有效验证的数据量有限有关。而与站点数据验证相比，降尺度土壤水分和SMAP土壤水分均和机载土壤水分数据相关性较好。（3）SMAP土壤水分与辅助数据之间的相关性比机载土壤水分与辅助数据之间的较高，而这两种土壤水分数据之间存在的这种偏差主要受到空间尺度、观测配置、参数反演算法和选用的辅助数据等因素的影响。（4）针对验证结果的不确定性，通过增加辅助数据或改变土壤水分估算模型结构进而修改降尺度模型的方式在本研究中并不能显著提高降尺度结果的精度，如何进一步提高降尺度精度仍是未来需要研究的重点。
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  摘要(59)

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• 基于极端随机树的闪电河流域土壤水分反演研究(综合实验)
• 程渊,李玉霞,李凡,何磊

• 摘要：土壤水分在大气-地表间的能量、物质循环中承担着重要的角色,对土壤水分的大面积监测具有重要的意义。本文以闪电河流域为例,利用MODIS卫星反射率数据和地面实测温度(LST)数据,提出了一种基于极端随机树的土壤水分反演方法。考虑到地表温度的不易测量性以及对区域土壤湿度监测的需求,使用短波红外转换反射率(STR)代替LST训练建立极端随机树模型,反演了闪电河流域附近区域的土壤湿度图。实验结果表明：(1)基于极端随机树的土壤湿度反演模型表现较好,其均方根误差为0.054,相关系数为0.69,预测精度优于其他模型(支持向量机、随机森林)；(2)使用STR代替LST进行大面积土壤湿度预测具有可行性,预测结果的均方根误差为0.061,相关系数为0.79,土壤水分的空间分布与实际情况基本一致,能够满足一般的应用需求。
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  摘要(29)

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• 闪电河流域水循环和能量平衡遥感综合试验（综合试验）
• 赵天杰,施建成,吕利清,徐红新,陈德清,崔倩,阎广建,贾立,陈良富,赵凯,郑兴明,赵利民,郑超磊,姬大彬,熊川,王天星,李睿,潘金梅,闻建光,余超,郑姚闽,蒋玲梅,柴琳娜,卢麾,姚盼盼,马建威,吕海深,武建军,赵伟,杨娜,郭鹏,李玉霞,胡路,耿德源,张子谦,胡建峰,杜爱萍

• 摘要：遥感试验是进行遥感原理的验证、遥感模型与反演方法的发展、遥感产品的真实性检验，推动卫星计划的论证实施及其观测在地球系统科学中应用的重要途径。闪电河流域水循环和能量平衡遥感综合试验以滦河上游闪电河流域为核心试验区，以地球表层系统的水循环过程和能量平衡为研究对象，旨在通过天-空-地一体化的观测手段，针对不同典型地表类型开展全波段主被动协同遥感观测，研究异质地表和山地条件下像元尺度遥感关键参量的观测方案，研究重要水热参量的遥感方法及其同陆面/水文过程模型的结合，支撑国家民用空间基础设施和空间科学先导专项相关卫星计划的论证实施。其中，航空飞行遥感试验搭载L波段主被动一体化微波载荷、双角度热红外相机、四波段多光谱相机和高光谱成像仪进行协同观测，实现了土壤水分、组分温度、植被含水量、叶面积指数等地表参数以及湖泊、水库、湿地等的遥感监测；地面同步观测试验利用车载微波辐射计、地基雷达和光谱仪进行了典型地物如裸土、植被、水体、人工目标等的遥感观测，并按照样区-样方-样点的多尺度嵌套方案进行了地表参数的同步采样，获取了该地区关键地表参数的短时期时空变化特征；同时配合卫星和机载观测，在闪电河流域完成了土壤温湿度、地表水热通量、地表辐射四分量、降水等气象要素的地面观测网络的建设，为验证地表辐射/散射遥感模型，发展、优化和验证水热参量遥感反演算法，研究地表水热参量尺度效应与尺度转化问题提供了重要平台，将促进陆表能量与水分交换过程的理解及其对全球变化的作用和反馈机制的研究。
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  摘要(41)

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• 变角度下主被动微波遥感联合降尺度方法研究（综合试验）
• 郭鹏,赵天杰,施建成,孙彦龙,黄硕,牛升达

• 摘要：被动微波遥感土壤水分空间分辨率低,无法满足干旱监测、洪水预测以及灌溉管理等区域水利和农业等行业应用需求。我国在民用空间基础设施中规划论证的“陆地水资源卫星”搭载了雷达和辐射计主被动一体化微波载荷,通过主被动联合降尺度可以获取高分辨率(~5km)土壤水分,但其采用的一维合成孔径技术造成仪器观测的地面入射角是变化的,给土壤水分反演及降尺度带来诸多挑战。本文从主被动微波遥感的物理机理和谱分析两种角度出发,利用闪电河流域的航空飞行试验数据,分析研究了基于时间序列回归分析的降尺度算法和基于谱分析的降尺度算法在辐射计和雷达入射角不同时的适用性。结果表明,基于主被动微波观测时间序列回归分析方法在辐射计入射角度为27.5°,时降尺度的结果最好,V极化和H极化的RMSE分别为7.57K和7.46K。基于谱分析方法在辐射计入射角度为22.5°和25°时得到的降尺度结果较好,V极化和H极化的最小RMSE分别为7.13K和6.61K,比基于主被动微波观测时间序列回归分析方法分别降低了0.44K和0.85K。基于主被动时间序列观测回归分析的降尺度方法,依赖于主被动微波观测的时间序列观测,当时序观测较短时,可能会因为回归分析的不稳定对降尺度结果造成较大的影响,而基于谱分析的降尺度方法则不需要依赖于长时间的时序观测。
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  摘要(35)

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• 塞罕坝地区高空间分辨率叶面积指数时序估算与变化检测
• 周红敏,张国东,王昶景,王锦地,程顺,薛华住,万华伟,张磊

• 摘要：叶面积指数（Leaf area index, LAI）是调节植被冠层生理过程的最重要的生物物理变量之一，高空间分辨率时间序列LAI对于植被生长检测、地表过程模拟与区域和全球变化研究至关重要，但是由于数据缺失和反演方法限制，目前还没有时空连续的高分辨率LAI数据产品。本研究提出了一种生成时间连续的高空间分辨率LAI数据的算法，首先对MODIS LAI产品滤波平滑，生成时间序列LAI的上包络曲线，根据上包络曲线提供的变化信息构建LAI动态模型。然后利用地面实测的LAI数据与Landsat反射率数据构建LAI反演的BP (Back Propagation)神经网络模型。将反演得到的高分辨率LAI数据作为LAI观测数据，利用集合卡尔曼滤波（Ensemble Kalman Filter, EnKF）方法实时更新动态模型，生成时间连续得30米空间分辨率LAI数据集。基于该算法生成了塞罕坝地区2000-2018年长时间序列LAI数据集，利用Prophet深度学习模型进行模拟和预测，根据预测和原始LAI差异，利用支持向量机（Support Vector Machine, SVM）方法检测植被干扰状况。结果表明：EnKF算法能够生成时空连续的高空间分辨率LAI数据，估算结果与地面测量值一致性较高，R2为0.9498，RMSE为0.1577，在区域尺度上与Landsat LAI参考值较为吻合，R2高于0.87，RMSE低于0.61。Prophet与SVM模型检测到研究区2009,2010,2013,2014, 2015年植被受干扰较为严重，主要由于年降水量偏少和林区作业砍伐造成，检测结果与当地降水量与砍伐数据吻合。本文提出的算法可用于大范围高时空LAI数据反演和植被变化检测，对塞罕坝乃至全国林区规划管理具有重要的参考价值。
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  摘要(65)

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• 空间地球科学视角下的全球水循环研究（综合试验）
• 施建成,赵天杰

• 摘要：空间地球科学是利用空间观测的手段，研究地球系统、各子系统之间以及各要素和过程之间的相互作用、变化机制及其发展演化的一门综合性、交叉性学科，为科学家开展地球系统科学研究提供新手段、新思路和全新视角。空间地球科学的发展推动航天技术、遥感和测绘科学、地球系统科学包括气象、海洋、水文、生态等一系列学科的发展，是全球变化背景下促进全球治理和“人类命运共同体”构建的重要基石。本文主要回顾空间地球科学的产生和发展历程，以全球水循环为例阐述空间观测在地球系统关键循环过程研究中的作用，并对我国未来空间地球观测进行展望，以期盼我国空间地球科学事业迈向新篇章。
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  摘要(34)

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• 闪电河流域农牧交错带微波遥感土壤水分产品评价研究（碳循环、水循环和能量平衡遥感综合试验）
• 谢秋霞,贾立,赵天杰,陈琪婷,尹燕旻,Massimo Menenti

• 摘要：空间网格分辨率为9km的SMAP(Soil Moisture Active and Passive)、 0.1D(Degree)的ASCAT(The Advanced Scatterometer)、 25km的FY3-B(Feng Yun 3-B)以及25km ESA-CCI(European Space Agency -Climate Change Initiative)是较为广泛应用的卫星遥感土壤水分产品，对数据质量的评价是进一步应用于旱情监测、蒸散发估算等研究的前提。本研究基于2018年9月在闪电河流域内蒙古农牧交错带区域开展的水循环与能量平衡遥感综合试验，采用近似同步的两种尺度观测数据即点尺度地面实测土壤水分数据以及面尺度(1km×1km)机载土壤水分数据，利用RMSE(Root Mean Square Error), MAE(Mean Absolute Error), R(Correlation Coefficient), Bias以及ubRMSE(unbiased Root Mean Square Error)等评价指标分别对SMAP, ASCAT, FY3-B, ESA-CCI土壤水分卫星遥感产品进行了评价。本研究利用机载土壤水分数据作为桥梁，实现了从点尺度地面实测土壤水分数据、至面尺度(1km×1km)机载土壤水分数据、再至粗格网面尺度(9km×9km、0.1D×0.1D、25km×25km)卫星遥感土壤水分产品的对比分析过程。首先利用地面观测值对机载观测土壤水分开展评价分析，发现在裸土区域，机载土壤水分数据与地面实测数据较为一致，RMSE, MAE, Bias, ubRMSE 以及R值分别为0.033 cm3/cm3, 0.030 cm3/cm3, -0.004 cm3/cm3, 0.033 cm3/cm3, 0.474。对卫星土壤水分产品的评价结果显示，SMAP的9km土壤水分卫星产品与地面观测更为一致，其RMSE, MAE, Bias, ubRMSE以及R值分别为0.037 cm3/cm3, 0.032 cm3/cm3, -0.008 cm3/cm3, 0.036 cm3/cm3, 0.507。SMAP, ASCAT, FY3-B以及ESA-CCI与机载土壤水分数据有更高的相关性，R值分别为0.735, 0.558, 0.558, 0.575。综上，闪电河流域实验区内的四种卫星遥感土壤水分产品中，SMAP产品与地面土壤水分、机载土壤水分数据均较为一致，其次是FY3-B与ESA-CCI。
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  摘要(54)

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• 遥感土壤水分对蒸散发估算的影响研究
• 郑超磊,胡光成,陈琪婷,贾立

• 摘要：地表实际蒸散发是联系陆表水循环、能量平衡和碳收支等物理过程的重要生态水文变量，同时也是目前水循环研究中的薄弱点，定量化土壤水分对蒸散发的胁迫作用是估算地表蒸散发的一个关键过程和难点。本研究基于2018年9月闪电河流域水循环与能量平衡遥感综合试验星-机-地联合观测数据，采用机载观测和卫星遥感反演土壤水分输入到ETMonitor模型估算地表实际蒸散发，在时间和空间两个维度上评估不同土壤水分产品对蒸散发估算的影响。从时间变化上来说，与地面观测蒸散发时间序列相比，基于ESA CCI (European Space Agency Climate Change Initiative)融合土壤水分产品、SMAP (Soil Moisture Active and Passive)土壤水分产品和国产风云三号气象卫星FY3-C土壤水分产品估算的蒸散发最接近地面站点观测蒸散发，而基于ASCAT(The Advanced Scatterometer)和SMOS (Soil Moisture Ocean Salinity) 土壤水分估算蒸散发分别明显的高于和低于地面观测蒸散发。从空间分布上来说，利用卫星反演土壤水分估算的蒸散发与基于机载观测土壤水分估算蒸散发具有一致的空间分布，能较好地反映该区域地表蒸散的空间分布格局，其中基于SMAP和SMOS土壤水分估算蒸散发与基于机载观测土壤水分估算蒸散发空间一致性最好。本研究评估遥感反演土壤水分对蒸散发影响，对区域及全球遥感蒸散发估算和土壤水分产品评估具有一定的指导意义。
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  摘要(26)

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• 基于计算机模拟模型的落叶松林木质元素影响分析
• 许月,谢东辉,漆建波,阎广建,穆西晗,张吴明

• 摘要：目前大部分植被辐射传输模型在模拟太阳辐射与植被之间的相互作用过程时，将植物结构进行了简化，只保留了叶片的结构和空间分布特征，而忽略了木质元素（枝干等）对冠层反射特性的影响。计算机模拟模型能够充分考虑植被的多种组分光谱和结构特征，精确模拟植被冠层内部的光散射和辐射过程。本文以地面实测数据为基础，发展了以单木为基本单元的复杂森林三维场景重建基本流程；并在重建森林场景基础上，利用计算机模拟模型LESS模拟森林三维场景反射率，对比分析了森林木质元素对冠层反射率的影响。结果表明，忽略木质元素会引起植被冠层反射率模拟的偏差，特别是在近红外波段，在不同叶面积指数（LAI）下，其相对偏差都在40%以上。高空间分辨率是一个会突出木质元素影响的重要因素，随着空间分辨率提高，偏差也随之增大。不同等级枝干结构均对冠层反射率产生影响，即使忽略最小分枝也会引起17.7%（近红外）的估计误差。因此，在进行定量遥感研究中，必须考虑到忽略木质元素引起的偏差，即使是高LAI森林也无法忽视木质元素的影响。特别是在高分辨率遥感图像中，传统的以统计特征代替三维结构分布的辐射传输模型已经无法满足精度的要求。
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  摘要(30)

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• 塞罕坝林场机载综合遥感实验
• 庞勇,梁晓军,荚文,斯林,阎广建,施建成

• 摘要：【目的】本文介绍了 “碳循环、水循环和能量平衡遥感综合试验”中“碳循环航空试验”的小滦河流域塞罕坝森林机载综合遥感实验。【方法】阐述了森林机载遥感实验的目的、实验设计方案，观测实施过程以及数据的处理和产品生产等方面内容。实验利用中国林业科学研究院机载遥感系统CAF-LiCHy（Chinese Academy of Forestry’s LiDAR，CCD and Hyperspectral airborne observation system）于2018年8月31至9月20日在河北承德塞罕坝机械林场开展，共飞行10架次。【结果】获取了高精度、高空间分辨率的机载数据共1568 GB，POS位置误差2 cm，激光雷达点云密度每平方米4个以上，点云水平与垂直方向差均在0.2 m之内，数字高程模型产品空间分辨率2 m；高光谱数据的光谱分辨率优于10 nm，空间分辨率优于1 m；CCD影像空间分辨率优于0.2 m；三种传感器数据产品间的几何位置差在1 m内。【结论】本实验为碳水循环及森林资源监测提供了高质量的遥感数据集，体现出主、被动集成观测系统同步信息获取在森林资源监测中的优势。
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  摘要(46)

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• 小滦河流域复杂地表碳循环遥感综合试验
• 穆西晗,阎广建

• 摘要：目的：遥感综合试验对于遥感科学技术的发展起到重要作用，无论是基础研究还是遥感应用都需要试验提供支撑。从2018年开始，遥感科学国家重点实验室针对遥感自身发展和遥感面向地表圈层深化应用面临的科学问题，在滦河上游流域组织了小滦河流域复杂地表碳循环遥感综合观测试验，本文旨在介绍该试验的目标、区域、观测参数、观测方法以及对未来研究的展望，以期望为今后开展其他遥感试验及相关研究提供有益的参考和帮助。 方法：该试验采用星机地协同综合观测的方式，选择主要的在轨运行卫星数据及覆盖此流域的遥感产品作为主要数据；针对典型区域开展航空及无人机遥感试验，搭载光学传感器设备，获取典型区域水热循环、碳循环等关键参数；并同步开展地面观测试验，在典型实验区开展大气、植被和土壤关键参数的精细观测。 结果：目前已系统的开展了地面测量试验、无人机遥感试验及航空遥感试验，并同步收集了卫星遥感数据，形成了一套丰富的星-机-地配套遥感实测数据集。在试验的推动下，遥感科学国家重点实验室于2020年在试验区架设了多座综合观测塔，并配置了多种观测设备，开启了长时间序列观测任务，虚拟试验场的构建和机理生态模型的运行也在同步开展。 结论：小滦河流域复杂地表碳循环遥感综合试验利用星-机-地一体化的监测方法有效获取了地表水、能量和碳循环的关键参数，为遥感机理模型发展、反演方法检验和尺度转换研究提供了关键的基础数据。目前已用来建立遥感机理模型的综合检验平台，分析和改进传统模型和遥感产品在复杂地表的适用性，阐明流域尺度碳水耦合的物理过程。
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  摘要(35)

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• 滦河流域碳、水循环和能量平衡遥感综合试验 总体设计
• 阎广建

• 摘要：始于上世纪80年代的系列大型遥感试验开始系统研究地表物质和能量交换过程，对遥感与地球系统科学研究的结合起到重要作用，但是尚无综合利用多源遥感数据解决碳、水、能量循环问题的有效方案。遥感科学国家重点实验室于滦河上游地区组织开展基础性、多学科、多尺度的“碳、水循环和能量平衡遥感综合试验”。本次试验面向地球系统科学对遥感观测的最新要求，以遥感如何服务地-气过程研究为关键科学问题，开展星-机-地多尺度遥感综合观测和地面测量，论证我国自主设计的碳、水、能量相关卫星的技术指标，基于大场景真实结构模拟和多尺度综合观测构建虚拟遥感试验场，验证全波段遥感机理模型和复杂地表辐射传输机理。核心试验区位于地势较为平坦的闪电河流域和地形复杂的小滦河流域。闪电河流域主要地类为农田和草地，开展的试验以水循环和能量平衡遥感综合观测为主。小滦河流域主要地类为森林和草地，以碳循环遥感综合观测为主。两个试验区都开展了系统性的多架次飞行试验，并同步开展地面全波段、主被动协同观测。特别设计了一次长达165km的大跨度飞行试验，横跨两个试验区，包含了地表类型和海拔高度的逐渐过渡。从2017年的预实验开始，整个试验为期5年。基于科学目标驱动、开放、协作、共享的原则，本次试验吸引了10个大型国家科研项目，4个卫星计划团队，19家单位200人次参加，是我国主导的又一次具有明确科学目标的大型多学科交叉遥感综合试验。
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  摘要(34)

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• 机载L波段主被动一体化微波探测仪辐射计的定标（综合试验）
• 孙彦龙,赵天杰,栾英宏,李恩晨,万国愚,徐红新,赵锋,姚崇斌,吕利清,胡路,耿德源

• 摘要：遥感试验是进行遥感原理的验证、遥感模型与反演方法的发展、遥感产品的真实性检验,推动卫星计划的论证实施及其观测在地球系统科学中应用的重要途径。在闪电河流域水循环与能量平衡遥感综合试验中,利用机载L波段主被动一体化微波探测仪开展了以土壤水分为首要目标的大型航空遥感试验。其中,被动探测部分即微波辐射计采用微带天线,辅以机械扫描方式进行多角度成像观测。为有效支撑微波辐射计数据的处理及定量反演,必须对机载微波辐射计进行实时定标。本文采用分步定标法进行辐射亮温的定标,即：在实验室对定标链路中的噪声源及匹配负载进行定标,得出对应的辐射亮温；飞行试验中,利用该两个参考点得到辐射计输出电压和亮温的关系,同时选取试验区域附近的水体作为外定标参考点,进行定标方程的修正。结果表明,机载辐射亮温与地面参考点(草地)模拟亮温比较吻合,二者对比结果显示均方根误差最小为0.93K(2018年9月26日,H极化),无偏均方根误差最小为0.96K(2018年9月24日,V极化),有效支撑了国产L波段微波辐射计相关卫星计划的论证以及后续的定量反演与降尺度等相关研究工作的开展。
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  摘要(27)

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• 针叶林冠层热点及多角度无人机遥感观测及特征分析
• 邱凤,霍婧雯,张乾,陈兴海,张永光

• 摘要：多角度遥感观测是研究植被冠层BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function）特性的重要手段，但目前对森林冠层进行连续间隔采样的多角度遥感观测及数据较少，热点方向的观测尤为缺乏。本研究基于无人机多角度高光谱成像系统，在主平面上对针叶林冠层以等角度连续间隔采样进行多角度观测，获取了主平面上多角度（包括热点和暗点）高光谱影像，并将观测结果与四尺度几何光学模型模拟结果进行对比分析。多角度观测获取的植被冠层反射率呈现出典型的植被方向反射特征，后向大部分角度观测的冠层反射率高于前向，在热点处出现峰值，在暗点附近方向出现最低值，观测天顶角（View Zenith Angle, VZA）较大时表现出明显的“碗边效应”。结果表明：（1）观测的针叶林冠层反射率及BRDF特性与四尺度模型模拟基本一致，但红光波段模拟的热点反射率稍低于观测，前向观测VZA较大时模拟与观测结果差异稍大；（2）冠层结构及叶片光学特性的差异会导致观测到的BRDF特征不同；（3）观测的针叶林冠层BRDF呈现明显的光谱效应，不同波段呈现的各向异性特性不同，红光波段各向异性最强，近红外波段最弱；（4）BRDF的光谱效应差异导致观测到的植被指数也表现出各向异性，NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）、PRI（Photochemical Reflectance Index）和MTCI（MERIS Terrestrial Chlorophyll Index）在热点方向最低，EVI（Enhanced Vegetation Index）在热点方向最高。本研究中无人机多角度成像观测提供的角度和高光谱信息，尤其是热点和暗点信息，在地物识别及分类、植被冠层结构反演及碳循环关键参数获取等研究方面具有较好的应用前景，在其它地物反射或热辐射等方向性特性研究中也具有较大的潜力。
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  摘要(156)

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• 陆表植被生态遥感参数定量反演研究方法进展
• 赵燕红,侯鹏,蒋金豹,姜赟

• 摘要：为了能够更详细的了解国内外陆表植被生态遥感参数定量反演方法,根据国内外近10年的发表的中、英文论文,对陆表植被生态遥感参数的反演方法进行了总结,涉及到植被物理类、生化组分类、植被的能量与生产力共三个方面的参数的反演方法总结、方法优缺点以及适用性分析。由于陆表植被生态遥感参数较多,针对植被物理类参数主要介绍植被覆盖度、生物量、叶面积指数和树高；生化组分类参数主要介绍植被含水量、叶绿素含量和叶片氮含量。在植被能量和生产力参数方面主要介绍植被有光合有效辐射(PAR)、吸收光合有效辐射(APAR)和光合有效辐射吸收比例(FPAR/ FAPAR)表征植被能量参数,植被总初级生产力(GPP/GEP)、植被净初级生产力(NPP)、净生态系统生产力(NEP)、净生态群系生产力(NBP)、总生态系统碳交换量(GEE)和 净生态系统碳交换量(NEE)表示植被的生产力参数。
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  摘要(40)

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• 具备过拟合抑制的生成式对抗网络模型构建及遥感分类应用
• 张健,保文星

• 摘要：针对基于深度学习的分类模型在训练样本较少时所遭受的潜在过拟合问题，提出一种具备过拟合抑制的生成式对抗网络分类算法，并应用于高光谱图像分类。该算法在每次迭代时，首先依据训练样本的标签信息使判别器网络拟合训练样本的数据分布；然后对训练样本的高维特征进行均值最小化，该过程会重新更新判别器网络参数，减小参数的值和方差，以抑制过拟合；最后，将本算法应用于针对高光谱图像所设计的光谱空间分类模型进行分类。实验结果表明，在标准数据集Indian Pines和Pavia University中随机选取1%标记样本进行训练，总体分类精度分别达到了89.61%和98.79%，相比于其它现有算法有明显的提高，较表现最好的分类方法，总体分类精度分别提升了5.17%和1.38%。在Indian Pines数据集取1%标记样本，Pavia University数据集取0.1%标记样本的情况下，本文算法对过拟合的抑制效果优于几种常用的过拟合抑制算法，较表现最好的Dropout算法，总体分类精度分别提升了5.60%和3.20%。
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  摘要(175)

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• 基于SAR与光学遥感影像的玉米秸秆覆盖度估算研究
• 刘之榆,刘忠,万炜,黄晋宇,王佳莹,郑曼迪

• 摘要：秸秆是农田生态系统的重要组成部分。秸秆覆盖度(CRC)的遥感估算可以大范围、快速地获取地面秸秆覆盖信息，对保护性耕作的推广具有十分重要的意义。基于Sentinel-1 SAR影像和Sentinel-2光学影像分别构建了雷达指数与光学遥感指数，结合吉林省梨树县春秋两期实地采样数据，探究遥感指数与玉米秸秆覆盖度的相关性。为了进一步提升玉米秸秆覆盖度的估算精度，结合雷达指数与光学遥感指数，采用最优子集回归的方法建立玉米秸秆覆盖度的估算模型，完成研究区的玉米秸秆覆盖度估算制图。结果发现：土壤质地分区建模可以有效解决土壤异质性问题，提升反演精度。各遥感指数在秋季高覆盖时期的表现均优于春季低覆盖时期。STI(R2=0.7007)、NDTI(R2=0.6966)指数在光学遥感指数中表现最好，而在雷达指数中，基于余弦矫正法的γ0 VH(R2=0.5641)指数与实测CRC的相关性最高。结合雷达指数与光学遥感指数能够有效地提高秸秆覆盖度估算精度，在最优子集回归法下基于结合指数构建的回归模型最优，R2为0.7985，RMSE为13.67%，达到了一定的精度。为秸秆覆盖度估算的精度提升提供了一种新思路。
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  PDF(126)

  摘要(96)

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• 遥感大数据条件下多星一体化处理与分析方法
• 付琨,孙显,仇晓兰,刁文辉,闫志远,黄丽佳,于泓峰

• 摘要：我国对地观测数据获取量持续增加，已步入遥感大数据时代，开展多星一体化数据处理与应用已成为发展趋势。文章从成像处理与信息提取两个方面系统回顾了技术发展过程，剖析了现有前沿方法的优势和特点，指出成像处理领域建立统一处理模型、信息提取领域建立高效学习模型面临的主要挑战。在此基础上，结合实际应用需求，提出了遥感大数据条件下多星一体化处理与分析的新思路，重点阐述了多星一体化处理与分析的基本概念、科学问题与解决方案，通过构建基于生成对抗网络的多星一体化成像处理模型与记忆保持的多任务特征共享与小样本增量学习模型，综合利用不同卫星和载荷间、不同任务和目标间信息，实现高质量图像产品的生成与高精度标注结果的提取。文末给出了技术途径和初步试验验证，并展望后续技术攻关方向。
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  摘要(197)

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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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  PDF(163)

  摘要(91)

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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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  PDF(814)

  摘要(398)

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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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  PDF(399)

  摘要(393)

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• 针对不同遥感产品数据集的时-空融合质量评价
• 雷晨阳,孟祥超,邵枫

• 摘要：时-空融合可集成多源遥感影像高空间分辨率和高时间分辨率互补优势，生成时间连续的高空间分辨率影像，在遥感影像动态监测等方面具有重要应用价值。本文基于TM和MODIS影像，建立了时-空融合系列数据集，包括地表反射率、植被指数和地表温度，并在此基础上对四种典型融合算法从单时相（“点”）和时间序列（“线”）的角度进行定性和定量的综合评价。结果表明，基于不同产品类型的数据集更能充分验证算法性能，且结合单点时刻和时间序列的评价更加客观。
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  PDF(177)

  摘要(88)

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• 中分辨率成像光谱仪的 海冰密集度遥感反演
• 史凯琦,邹斌,陈树果,薛程,石立坚,张亭禄

• 摘要：海冰信息在船舶运输、天气预报和全球气候预测等领域都起着重要作用。一直以来微波遥感是卫星监测海冰密集度的主要手段，目前基于可见光遥感的中分辨率海冰密集度产品还较少，其中只有NOAA发布了相关业务化产品，但其所采用的算法对低密集度海冰反演准确性仍存在提升空间。本文在Liu提出的算法基础上进行改进,提出了最邻近像素法确定纯冰典型反射率的改进算法，使用MODIS数据作为数据源计算海冰密集度，并使用30m空间分辨率的OLI-Landsat8数据作为验证数据进行对比验证。结果表明改进算法可以提高低密集度海冰的反演准确性，改善Liu算法存在过高估计的不足，在海冰密集度0-50%的情况下，Liu算法的平均偏差为13%，标准偏差为38%，改进算法的平均偏差为5%，标准偏差为32%；在海冰密集度0-100%的情况下，Liu算法的平均偏差为4%，标准偏差为32%，改进算法的平均偏差为-3%，标准偏差为28%。针对冰水过渡、碎冰覆盖等低密集度海冰区域，改进算法准确性更高。
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  PDF(99)

  摘要(103)

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• 轻小型无人机测绘遥感系统研究进展
• 张继贤,刘飞,王坚

• 摘要：地球空间信息是人工智能、大数据时代的重要数据基础,轻小型无人机测绘遥感技术作为我国当前和未来获取厘米级分辨率、实时响应遥感数据的主要手段,必将发挥更加重要的作用。本文围绕轻小型无人机测绘遥感系统发展状况,研究了无人机飞行平台、地面监控系统、遥控遥测链路以及遥感载荷等方面的发展现状；总结了无人机测绘遥感系统产业发展的4个问题；面向人工智能、大数据、物联网、云计算等技术背景给出了轻小型无人机测绘遥感系统技术挑战与展望。
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  PDF(130)

  摘要(81)

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• 基于超轻量网络的SAR图像舰船目标在轨提取方法
• 李宗凌,汪路元,蒋帅,吴雨航,张庆君

• 摘要：目的：为了解决遥感卫星信息获取实效性差，严重依赖数据传输通信带宽，难以满足卫星在轨实时提取感兴趣目标需求等问题，方法：本文设计了一种以全局统计为基础的高效舰船目标检测算法和超轻量化疑似目标真伪鉴别网络，实现舰船目标快速提取。采用传统图像处理方法快速检测目标，获取疑似目标切片，大幅降低数据量，采用自主设计改进的基于深度学习的超轻量鉴别网络实现疑似目标二次筛查，进一步提升目标提取精度。在算法模型实时实现过程中，合理优化算法流程和计算方法，建立计算精度误差分析模型，使得算法实时处理的精度、速度、硬件规模以及热耗等方面达到良好平衡。结果：利用GF-3卫星数据对算法进行测试，试验表明该方法对复杂海洋背景环境、斑点噪声高、信噪比低的SAR遥感图像，舰船目标提取的准确性提升20%，达到98%，计算量降低90%，实时性提升50%。结论：该方法兼顾了算法的有效性及在轨实时处理的可行性，可以在当前的星载嵌入式电路中实现并将在某新体制雷达试验卫星上在轨应用，具有良好的应用前景。
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  PDF(104)

  摘要(84)

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• 基于Landsat和Sentinel-2时间序列影像的海南西部橡胶林龙卷风灾情评估研究
• 陈帮乾,云挺,安锋,寇卫利,李海亮,罗红霞,杨川,王琴飞,孙瑞,吴志祥

• 摘要：风害是影响我国然橡胶产业发展最严重的自然灾害之一，它短时间内对橡胶林造成严重的物理伤害（大量落叶、枝条和主干折断等），严重影响后期生长和产量。传统地面调查虽然精度高，但耗时费力、经济成本高，利用遥感快速评估对指导灾后生产恢复、保险赔付和科学研究等具有重要意义。本研究以2019年8月1912号热带风暴杨柳在海南西部诱发的龙卷风为例，从影像数据覆盖的时效性、合成方法和灾害评估指标筛选等角度出发，探讨了联合Landsat 7/8和Sentinel-2时间序列遥感影像和影像差异法评估橡胶林风害损失的潜力。结果表明：1）无云的Landsat 7/8和Sentinel-2影像在灾害发生前后的20天内能对90%以上的研究区域实现至少一次覆盖，30天内基本实现完全覆盖，像元尺度平均覆盖3次，60天平均覆盖6次；2）风灾前采用最大值合成，灾后采用中值法合成，获得的影像差异显著且监测指标最为稳定；3）在时间窗口方面，灾害前后40天窗口内合成影像的监测效果趋于稳定，与90天窗口合成影像的结果差异不明显，保守的建议采用灾害前后60天窗口内的影像进行风灾监测；4）受损橡胶林风灾前后EVI数值变化最大，40天窗口之后平均下降超过0.5，NBR次之，其后是LSWI、NDVI、近红外（NIR）和短波红外（SWIR1和SWIR2）波段。从变化的百分比值看，风灾后LSWI和SWIR2的变化幅度最高，降幅超过120%，明显高于NBR、EVI、NIR和SWIR1。相比之下，LSWI的空间变异（60天合成时标准差约27%）明显低于SWIR2（60天合成标准差约83%）；5）此次龙卷风造成海南西部约645公顷的橡胶林报废，作为30年经济寿命周期的作物，损失非常严重。本研究展示了联合Landsat和Sentinel-2监测橡胶林风害损失的巨大潜力，为今后橡胶林和其它作物的台风灾害及时监测提供了重要的方法参考。
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  摘要(202)

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• 基于长时序Landsat的北极Lena河DOC浓度变化及驱动力分析
• 吴铭,黄珏,宫丽娇,江涛

• 摘要：北极Lena河是世界第十长河,也是北极地区第二大河,其年径流量约占北冰洋淡水总量的20％,同时将陆地生态系统上的大量有机物携带进海洋,并且在全球碳循环中起到非常重要的作用。卫星遥感数据是监测河流有机碳循环的重要数据源,特别是在无冰期的高纬度地区。本文构建了一种基于谷歌地球引擎的遥感反演算法,利用1999年至2018年的Landsat影像反演得到了北极Lena河的有色溶解有机物(Chromophoric Dissolved Organic Matter,CDOM)浓度。基于CDOM与溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)这两种水体成分的实地测量值之间的强相关性(R_²=0.873),本文将CDOM反演结果转换为DOC浓度。在此基础上,本文分析了近二十年的北极Lena河无冰期DOC的时空动态变化。反演算法所表现的性能证实了使用Landsat系列不同传感器长时间监测河流DOC变化的能力。利用增强回归树模型分析了北极Lena河的DOC变化的是土地覆盖变化、流域坡度、气象因子、人类活动以及纬度地带性等众多驱动因素的共同影响,而季节性,地域性和规模性也会影响DOC浓度与上述驱动因素之间的定量关系。本文的结果可以提高监测北极地区不同河流中DOC变化及其通量的能力,并加深对北极碳循环的了解。
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  PDF(127)

  摘要(93)

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• 基于无人机遥感与XGBoost的红树林物种分类
• 徐逸,甄佳宁,蒋侠朋,王俊杰

• 摘要：无人机遥感数据会衍生大量的光谱、纹理与结构特征，如何提取优势特征是提高红树林物种分类效率和精度的关键问题。针对深圳福田红树林自然保护区缓冲区获取的无人机高光谱影像和LiDAR点云数据，本研究旨在利用极端梯度提升算法（XGBoost）的“特征重要性”属性筛选出适合红树林物种分类的8类优势特征：基于无人机高光谱影像的单一特征（光谱波段、植被指数和纹理特征：F1~F3）及其融合特征（F4）、基于LiDAR点云的单一特征（高度和强度特征：F5和F6）及其融合特征(F7)、高光谱影像与LiDAR点云的融合特征（F8）；基于以上优势特征构建8个XGBoost分类模型。结果表明：综合物种分类精度及其制图结果，基于F8特征的模型分类性能最佳（总体精度为96.41%，莫兰指数为0.5520）；基于单一数据源融合特征（总体精度，F4：96.74%；F7：90.64%）的分类性能优于基于单一特征（总体精度，F1~F3：90.31%、92.20%和91.96%；F5和F6：87.66%和81.99%）；基于融合特征（F4、F7和F8）和纹理特征（F3）分类图的莫兰指数比基于单一特征（F1、F2、F5和F6）的更大。本文论证了无人机遥感数据和XGBoost方法在基于像元的红树林物种精准分类上具备可行性，可为红树林生态系统健康、保护与恢复的立体监测提供科学依据和技术支撑。
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  摘要(355)

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• 大兴安岭林区无人机可见光影像散发枯立木识别算法
• 俞天宇,倪文俭,刘见礼,张志玉

• 摘要：枯立木识别对森林资源管理，生物多样性保护，以及森林碳储量变化评估具有重要价值。无人机高分辨率影像为枯立木调查提供了较为便捷的方式。现有枯立木识别算法多依靠拥有红边、近红外波段的多光谱影像来实现。相比于多光谱相机，消费级无人机通常搭载的是用于获取可见光（RGB）影像的普通数码相机，较少的波段信息为基于RGB影像的枯立木自动化精准识别带来很大的挑战。现有利用无人机可见光影像进行枯立木高精度识别多依赖于人工目视解译，自动化识别程度较低，且缺乏单木尺度的研究；此外，现有研究多集中在强扰动（如病虫害）引起的群发枯立木上，而对森林自然演替过程中产生的散发枯立木关注较少。为此，本研究提出了利用无人机可见光影像进行单木尺度的散发枯立木高精度自动化识别算法。在已有单木分割算法的基础上，发展了基于红绿波段比值（RGI）和蓝绿波段比值（BGI）光谱指数迭代统计分析的枯立木树冠自动化检测算法，提出了基于数字表面模型纹理特征的森林掩膜自动提取方法，实现了单木尺度的散发枯立木自动识别。经过实地调查和目视解译的枯立木参考数据的验证，结果表明枯立木查全率和精确率均接近95%，单木树冠分割结果中的欠分割和错分割是枯立木识别误差的主要来源，提高单木树冠提取精度是进一步完善单木尺度枯立木识别的关键。
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  PDF(188)

  摘要(382)

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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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  PDF(310)

  摘要(61)

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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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  PDF(101)

  摘要(58)

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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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  PDF(136)

  摘要(222)

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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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  PDF(115)

  摘要(145)

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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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  PDF(111)

  摘要(206)

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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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  PDF(269)

  摘要(84)

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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(196)

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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(90)

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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(85)

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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(114)

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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(253)

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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(619)

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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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  摘要(208)

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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(237)

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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(262)

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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(1090)

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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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  PDF(281)

  摘要(239)

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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(304)

  摘要(206)

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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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  PDF(596)

  摘要(1003)

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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(362)

  摘要(386)

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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(384)

  摘要(420)

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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(359)

  摘要(316)

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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(386)

  摘要(450)

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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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  PDF(322)

  摘要(337)

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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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  PDF(487)

  摘要(564)

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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(521)

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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(762)

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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(702)

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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(796)

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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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  摘要(816)

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• 中国东北植被生长幅度与长度对生产力长期趋势与变异影响分析
• 周玉科

• 摘要：在全球升温背景下,北半球中高纬度植被生产力呈现增强趋势。学界普遍认为植被生长季延长是促进植被生长的重要因素,而夏季植被生长幅度(最大生长能力)对生产力的影响尚不明确。本文基于长时序遥感NDVI数据,探讨生长季长度和幅度对植被生长力的长期趋势与变异的控制作用及差异。首先基于1982-2015年的GIMMS NDVI3g数据,利用曲率求导法确定关键物候参数-生长季开始点、结束点和夏季峰值点,通过曲线下积分方法获得生长季生产力(VIsum),然后在像元和植被覆盖区尺度上探索生长季长度(Length of Growing Season, LOS)、生长幅度(Growing Magnitude, MAG)、VIsum的长期变化趋势与变异,利用相对重要性分析方法,确定LOS和MAG对VIsum的影响。结果表明：研究区总体的LOS呈现微弱缩短趋势,MAG轻微增强,生产力变化趋势不显著。VIsum与LOS的波动性一致,与MAG振幅呈反相位,三个变量的趋势和变异都存在一个10年的周期。在像素尺度的空间分布上,VIsum主要在北部针叶林区、西部草原和南部针叶林区呈增长趋势,LOS和MAG趋势的空间分布基本相反,LOS在中部和东部的农作物区和少部分西部草原呈现缩短趋势(约占植被区81.5%),MAG在农作物区、大兴安岭部分针叶林区、西部草原区为增强趋势(约占植被区16.5%)。表明植被生长周期压缩促进了夏季生长幅度的提升(LOS与MAG负相关)。在各植被覆盖类型中仍然是LOS对VIsum趋势和变异的贡献最大(约为75%)。LOS和MAG对VIsum趋势及变异贡献作用的空间分布完全相反：LOS在北部针叶林和东部阔叶林区占主要控制作用,MAG主要影响西部草原和中-南部农作物区(贡献率27%),但是相对作用仍小于LOS。基于森林站点通量数据的验证表明地面物候和生产力变化趋势与卫星NDVI的发现一致。虽然研究区植被生长季长度仍然是控制生产力长期趋势和变异的主要因素,但是植被生长幅度呈现不断增强的趋势,未来有可能发生控制力的转变。
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  摘要(900)

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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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  摘要(1140)

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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(1003)

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