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• 珠海一号高光谱数据辐射质量评价
• 张立福,王飒,颜军,张强,刘少杰,纪婵,刘森,童庆禧

• 摘要：珠海一号-2和3高光谱卫星分别于2018年4月26日和2019年9月19日发射成功。数据辐射质量评价是遥感数据应用的基础之一，针对珠海一号高光谱数据，基于辐射精度、清晰度、信噪比和信息熵四个客观指标，对珠海高光谱 L1B级数据辐射质量进行评价，并与GF-5号高光谱遥感数据相同谱段（440-1000nm）数据辐射质量进行对比。结果表明：GF-5号高光谱数据的辐射精度和清晰度均优于珠海高光谱数据，并且珠海高光谱数据的清晰度为GF-5号数据清晰度的54.5%左右；在信息熵方面，两者能力近似，均在在6-10之间；在信噪比方面，珠海高光谱数据的信息熵为GF-5号数据信息熵的86.5%左右。因此，珠海和GF-5号高光谱数据在一定程度上可以补充使用，同时珠海高光谱数据可通过提高量化级数、降低光谱分辨率和优化传感器探元响应的方式提高数据辐射质量。

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  摘要(266)

• 陆表二向反射（BRDF）反演方法研究进展
• 韩源,闻建光,肖青,鲍云飞,陈曦,刘强,贺敏

• 摘要：陆表二向反射（BRDF）定量刻画了地表目标在不同太阳-目标-传感器方向上的反射能力，是光学定量遥感研究的基础参量。BRDF在地表三维结构表征上起着重要作用，对地表能量平衡研究有重要意义。经过近四十年的发展，BRDF在定义、反演、观测等方面的研究都取得了显著的进展。随着多角度卫星或拟多角度卫星的发射升空，其相应的BRDF产品得到了业务化的生产和发布，被广泛应用到了遥感多个领域。本文从BRDF反演的基本原理出发，分析了BRDF反演的主要问题，在此基础上重点介绍了BRDF反演方法的原理和特点，这些方法可有效缓解BRDF反演过程中的病态（ill-posed）问题，最后指出了未来提高BRDF反演精度的研究方向。

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  摘要(264)

综述

• 湖冰遥感研究进展
• 童洁,高永年,詹鹏飞,宋春桥

• 摘要：湖冰作为冰冻圈的重要组成部分，是反映全球气候变化最为直观的指示器之一。在气候变暖和人类活动加剧影响的背景下，全球湖泊冰情总体呈现冻结时间推迟、消融时间提前、冰期缩短、冰厚减薄等趋势特征。因此有必要对湖冰的时空变化特征进行精细化监测，为全球气候变化影响的规律分析和预警提供科学依据。由于现场勘测的局限性，遥感技术在湖冰监测中发挥了越来越重要的作用。已有大量研究利用不同的遥感传感器、从不同的湖冰参数与冰情物候特征对湖冰及其响应气候变化特征开展研究。本文结合国内外湖冰遥感监测现状，综述了湖冰监测常用的遥感数据源；再从湖冰范围识别方法、湖冰物候和冰厚参数遥感反演三个方面展开论述；并根据已有的相关文献报道，重点总结了当前湖冰研究热点区域及冰情变化趋势；最后，结合当前遥感技术的发展，探讨了未来多源遥感技术集成在湖冰监测中的应用潜力，以及对气候变化响应十分敏感的青藏高原地区湖冰研究的挑战。

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  摘要(48)

• 地理要素分类机器学习方法发展与前景
• 王卷乐,李凯,严欣荣,郑莉,韩雪华

• 摘要：地理要素一般包括自然和人文两类对象。日益增加的遥感大数据和泛在的社交媒体数据为这两类对象的要素分类提供了丰富的数据源。基于遥感影像分类为主的自然要素提取和基于网络文本和社交媒体的人文要素提取，是当前地理要素分类的两大主流。前者以图像处理技术为支撑，后者则以自然语言处理技术为核心。随着机器学习等人工智能分类方法的介入，两类要素分类呈现越来越多的共性相通特点。本文以机器学习方法的演变历程为媒介，剖析了其在自然地理要素遥感影像分类和人文社会要素网络文本分类方面的异同。以遥感单一对象、复合对象分类和微博社交媒体话题分类提取为实例，指出二者在机器学习分类方法上具有相通性。遥感大数据和网络文本大数据分类方法的相互借鉴能够促进自然与人文地理要素的智能分类应用。

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  摘要(46)

• 地震灾害损失评估与遥感技术：现状和展望
• 安立强,张景发,Ricardo Monteiro,张磊

• 摘要：地震灾害损失评估是地震震前应急准备、震后应急响应和恢复重建的重要工作内容。随着地震灾害风险的加剧以及对防灾减灾救灾工作需求的提升，近年来地震灾害损失评估技术得到较快的发展。同时，随着遥感技术进入大数据、智能化时代，遥感数据在地震灾害损失评估中也得到了广泛的应用。本文对地震灾害损失评估及其中遥感技术应用的发展进行了梳理：首先回顾了地震灾害损失评估的发展现状，对比分析了国内外地震灾害损失评估软件平台的异同点；归纳了人口和经济损失估计的典型方法；然后分别对震后遥感灾害损失评估以及基于遥感的震害预测方法现状进行了总结。最后本文讨论了目前地震灾害损失评估工作存在的一些问题并提出了相应的建议，在此基础上对遥感数据应用于地震灾害损害评估工作的趋势进行了展望。

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  摘要(79)

• 空气污染卫星遥感专刊 基于卫星数据的2000-2018年中国和印度的长期PM2.5污染暴露的疾病负担研究
• 朱玥,石玉胜,李正强

• 摘要：PM2.5作为空气污染物,对人体健康构成了潜在威胁。中国和印度是全球人口最多的两个发展中国家,PM2.5污染造成的疾病负担问题尤为严重。因此,本文基于长时间序列高分辨率(0.01°×0.01°)卫星反演的PM2.5浓度数据,分析了中国和印度19年(2000-2018年)的PM2.5时空格局变化和人口暴露情况；基于综合暴露响应模型全面评估了两个国家因PM2.5长期暴露导致的六种疾病(急性下呼吸道感染、慢性阻塞性肺病、二型糖尿病、缺血性心脏病、肺癌和中风)的过早死亡人数。结果表明,中国PM2.5浓度的高值区集中在新疆、四川盆地、华北平原以及长江经济带等地区,年人口加权浓度总体呈减少趋势(2000年为50 ug×m-3,2018年为40.8ug×m-3)；印度PM2.5浓度的高值区集中在北部,年人口加权浓度一直呈上升趋势(2000年为51.5 ug×m-3,2018年为76.4 ug×m-3)。对于中国而言,PM_2.5暴露造成的过早死亡人数从2000年的90.8万人增长至2018年的137.8万人,增长了47万人(34.1%)；中风是过早死亡主要原因,占总死亡人数的45.9%(56.3万人)。印度PM2.5造成的过早死亡人数从2000年的34.3万人增长至2018年的75万人,增长了40.7万人(54.2%)；缺血性心脏病和中风是过早死亡两大主要原因,分别占39.9%(20.2万人)和25.5%(12.9万人)。研究结果有望为决策者和污染控制机构提供参考,有助于制定空气污染治理政策。

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  摘要(48)

• 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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  摘要(831)

• 基于文献计量的遥感学科发展趋势分析
• 黄铭瑞,简洪登,徐琛,郝俊生,闫珺,刘良云,范湘涛,郭华东

• 摘要：遥感已成为支撑国家资源能源调查、粮食安全监测、生态环境保护、自然灾害评估、国防安全等的重要信息源。利用文献计量学方法定量分析遥感相关文献所承载知识的时空分布、数量关系和变化规律，梳理并提取遥感学科发展趋势及研究热点的时空演化特征，可为遥感学科的建设与发展提供重要科学支撑。对1962-2021年间发表并被SCI数据库收录的遥感相关文章进行文献计量研究，对比分析了国内外典型遥感卫星的文献发表及应用情况，系统剖析了1962-2021年间美国、欧洲、中国遥感研究热点及其变化过程，总结了美国、欧洲、中国学者在合成孔径雷达（SAR）、高光谱（Hyperspectral）及激光雷达（LiDAR）三大遥感前沿技术的研究特点。结果表明：（1）遥感学科SCI文章数自1998年起呈现快速增长、加速增长的趋势。1962-2012年全球累积发表遥感相关SCI文章69,666篇，2013-2021年全球累积发文100,131篇。2014年，中国（第一作者）年度发表遥感相关SCI文章2,048篇，首次超过美国（第一作者）年度1,454篇跃居全球第一，此后一直领先。2021年，中国（第一作者）年度发表遥感相关SCI文章8,063篇，占全球该年度遥感相关SCI文章19,121篇的42.17%；（2）在遥感技术方面，卫星遥感平台从单一卫星向专业小卫星、卫星星座方向发展；卫星传感器从全色、单波段起步，逐步向SAR、高光谱、LiDAR等前沿技术快速发展；（3）在遥感数据应用方面，Landsat、MODIS、Sentinel等国外数据自出现以来就一直被全球用户广泛使用，尤其是中国学者的遥感应用研究高度依赖这些国外卫星数据，近年来国产卫星的应用呈快速发展趋势；（4）当前中外遥感科学研究热点差异显著：美国遥感学者依托Landsat、MODIS、激光雷达等先进卫星和载荷技术，遥感已广泛深入各应用领域；欧洲遥感学者十分重视Sentinel系列卫星的科学研究和应用；中国遥感研究在所有领域和卫星应用方面都表现了突出的数量优势，且中国遥感学者更关注SAR、高光谱、LiDAR以及深度学习、神经网络、特征提取等前沿技术与算法研究。

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  摘要(86)

• 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(762)

  摘要(562)

• 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(1322)

  摘要(754)

• 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(495)

  摘要(407)

• 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(557)

  摘要(511)

• 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(928)

  摘要(1067)

• 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(779)

  摘要(538)

• 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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  PDF(429)

  摘要(222)

• 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,等

• 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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  PDF(382)

  摘要(226)

• 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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  PDF(206)

  摘要(217)

• 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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  PDF(374)

  摘要(299)

• 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(418)

  摘要(444)

• 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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  PDF(475)

  摘要(278)

• 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(568)

  摘要(426)

• 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(830)

  摘要(512)

• 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(572)

  摘要(501)

• 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(723)

  摘要(411)

• 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(605)

  摘要(384)

• 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(626)

  摘要(674)

• 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,等

• 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(600)

  摘要(514)

• 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(671)

  摘要(319)

• 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(439)

  摘要(484)

• 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(609)

  摘要(468)

• 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(433)

  摘要(679)

• 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(1081)

  摘要(1060)

• 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(673)

  摘要(736)

• 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(428)

  摘要(570)

• 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(662)

  摘要(544)

• 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(1292)

  摘要(818)

• 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(605)

  摘要(481)

• 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(944)

  摘要(588)

• 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(813)

  摘要(433)

• 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(923)

  摘要(549)

• 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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  摘要(604)

• 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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  摘要(444)

• 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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  摘要(1207)

• 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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  摘要(619)

• 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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  摘要(925)

• 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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  摘要(647)

• 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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  摘要(1099)

• 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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  摘要(1149)

• 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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  摘要(930)

• 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(920)

  摘要(832)

• 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(1036)

  摘要(573)

• 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(933)

  摘要(665)

• 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(1114)

  摘要(522)

• 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(10080)

  摘要(767)

• 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(1710)

  摘要(995)

• 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(1322)

  摘要(725)

• 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(818)

  摘要(643)

• 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(1894)

  摘要(1292)

• 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(904)

  摘要(509)

• 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(1091)

  摘要(624)

• 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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  摘要(729)

• 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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  摘要(1156)

• 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(601)

• 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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  摘要(662)

• 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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  摘要(736)

基础理论

• CARE产品：云微物理和短波辐射强迫算法及应用
• 马润,胡斯勒图

• 摘要：云微物理参数的准确获取对辐射收支计算具有重要的研究意义。本研究首先基于新一代静止气象卫星葵花-8（Himawari-8）数据，结合辐射传输理论与最优化反演方法反演获得了水云和冰云的光学厚度和粒子有效半径，并将反演结果与MODIS二级云产品进行了对比，发现两者具有较好的一致性。之后，利用反演获得的云光学厚度和粒子有效半径进一步计算获得了地表和大气层顶的短波辐射强迫，并将结果与CERES三级辐射产品进行了对比，发现本研究计算得到的结果与CERES产品均具有较高的相关性，地表和大气层顶短波辐射强迫相关系数R分别高达0.97和0.98，均方根误差RMSE分别为15 Wm-2和15.6Wm-2，表明具有较高的精度。本文在以往地表短波辐射估算研究基础上，首次将非球形冰晶模型Voronoi拓展至卫星的地表以及大气层顶短波辐射强迫的估算，并通过CERES辐射产品证实了其有效性，该研究可为后续完整辐射收支（短波、长波）估算提供重要参考。相关产品详见CARE主页（http://www.slrss.cn/care/）。

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  摘要(103)

• 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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  摘要(547)

技术方法

• 面向季节性水体的湖盆地形多源遥感协同定量估算研究
• 陈闯,吴桂平,牛汇林,范兴旺,谭志强

• 摘要：季节性水体是地表水的重要组成单元，在调蓄区域洪水、维持生物多样性等方面具有重要作用。如何获取高精度水深信息，是有效支撑季节性水体水储量和碳通量估算的关键，对于深入理解区域水文过程及物质能量平衡等问题具有重要意义。针对季节性水体下垫面条件的复杂性及传统测深技术的局限性，本文基于GEE云平台，联合激光雷达和光学传感器数据，提出了一种面向季节性水体的湖盆地形定量估算方法，并以鄱阳湖典型碟形子湖为研究对象，开展了该方法的精度评价及适用性分析。研究结果表明，以ICESat-2/ATLAS剖面光子高程为基础，协同Sentinel-2获取的淹没频率信息，实现季节性水体湖盆地形“由点及面”的定量估算方法切实可行，估算值和实测值相关性较好，决定系数（R2）优于0.7，均方根误差（RMSE）控制在1m内；随着湖泊面积的增大，地形估算的精度总体呈上升趋势，同时受淹没频率范围及光子轨迹分布的影响，不同区域及下垫面条件上的子湖，其估算精度也存在着差异性。本文提出的方法可实现面向季节性水体大范围、低成本、长时序的水下地形定量估算，有望为全球范围内季节性水体水深数据的获取提供新思路。

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  摘要(40)

• 基于多尺度注意力机制的 PolSAR深度学习超分辨率模型
• 林镠鹏,李杰,沈焕锋

• 摘要：全极化合成孔径雷达影像(PolSAR)可提供丰富的极化信息，但成像系统限制使其空间分辨率受到制约。为此，本文基于深度学习框架，提出一种基于多尺度注意力机制的超分辨率重建网络(MS-PSRN)，通过对低分辨率PolSAR影像进行分辨率增强，生成高分辨率的PolSAR影像。在该模型框架下，采用多尺度注意力模块对不同尺度下的地物目标进行特征提取；提出联合式与分离式两种内嵌方式，在模型中嵌入通道注意力与空间注意力，利用注意力机制的权值重校准特性，增强PolSAR影像的极化信息与空间信息；引入残差信息蒸馏机制，提取判别性特征并对模型参数进行压缩；提出自适应损失函数对网络训练过程进行约束以提升模型的数值拟合能力以及边缘信息保持能力。本文采用RADARSAT-2卫星的模拟数据与真实数据两个数据集对提出的方法进行验证。空间信息实验结果表明，本文方法在目视结果与定量指标中均优于对比算法，具有更高的空间纹理细节重建精度与较低的重建误差。极化信息保持测试表明，本文方法可在提升空间分辨率的同时，有效保持PolSAR影像的极化信息。

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  摘要(39)

• 基于Landsat像元级时间序列的海岸带盐沼植被分类
• 郑嘉豪,孙超,林昀,李璐,刘永超

• 摘要：盐沼是最具生态价值且最为脆弱的生态系统之一，及时、精确地监测盐沼植被分布对于海岸带生态管理和保护尤为重要。随着多源遥感数据不断积累，时间序列方法日益成为海岸带资源监测的重要手段。然而，由于云雨天气频发，海岸带影像可用性较差，如何有效构建时间序列仍存在较大挑战。本研究耦合多源Landsat影像，以长三角典型滨海湿地为研究区，构建像元级时间序列的XGBoost分类模型，探讨盐沼植被精细识别的可行性与稳定性。研究结果表明：（1）通过相互定标耦合多源影像成效显著，不但提高了影像可用性，还减小了不同传感器之间的光谱反射率差异。（2）基于像元级时间序列方法的盐沼植被分类效果较好，研究区内盐沼植被平均总体分类精度可达81.50%，平均Kappa系数为0.758，对于长三角区域分布广泛的海三棱藨草和互花米草尤为优良。（3）相较于单一时相分类方法，像元级时间序列分类方法的年际绝对均值误差保持小于3.88%，稳定性较好，有望应用在盐沼植被动态变化监测中，为我国海岸带资源高效管理提供遥感技术支持。

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  摘要(36)

• 多特征约束的输电通道杆塔点云提取研究
• 王濮,王成,习晓环,聂胜,杜蒙

• 摘要：杆塔自动识别是机载LiDAR（Light Detection and Ranging）电力巡检应用的重要内容，特别是长距离、规模化应用时，高效高精度的杆塔点云提取尤为重要。针对复杂地形环境下输电通道杆塔点云快速精准识别难的问题，本文提出了一种基于多特征约束的杆塔自动识别方法。首先，基于输电通道地物空间分布特点，设计了离地高度、垂直最大间隙等特征；其次，对输电通道机载LiDAR点云进行去噪、滤波等一系列预处理；然后，对非地面点云进行网格化，基于离地高差、线性度等多特征约束快速定位杆塔区域，并利用分层密度法和杆塔塔体结构对称性提取杆塔中心坐标；最后，对杆塔区域点云垂直分层切片，逐层剔除非杆塔点云。采用三种不同场景的机载点云数据进行算法验证，结果表明本文所提方法可从原始点云中快速自动识别杆塔，其中查准率、召回率、F1值可达0.916、0.960、0.935，杆塔定位精度保持在分米级甚至厘米级。

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  摘要(68)

• HY-1C/D海岸带成像仪全视场整体相对辐射校正方法研究
• 戴荣凡,韩静雨,王密,陈儒,彭涛,张昊楠

• 摘要：海洋一号C/D卫星(HY-1C/D)海岸带成像仪(Coastal Zone Image, CZI)搭载有2个相机4片CCD，幅宽为950km，在0级原始影像中存在渐晕和片间色差等辐射问题。本文针对海岸带成像仪载荷结构特点，提出了一种针对多片原始CCD影像片间自适应均衡的相对辐射校正方法。首先，采用在轨统计方法对单片CCD影像进行片内辐射校正，明显改善了渐晕问题。然后，通过大视场虚拟重成像方法对多片CCD影像进行高精度几何拼接，在此基础上，统计重叠区域色彩信息。最后，根据相邻片左右重叠区在片间色彩校正前后具有色彩一致性的约束，实现全局多片CCD影像色彩参数解算和片间影像均衡校正。从实验结果来看，经过全视场相对辐射校正处理后，平均行标准差、广义噪声和条纹噪声均优于路径传递法，相对辐射质量优于3%，有效提高了海洋一号C/D卫星海岸带成像仪影像相对辐射质量。

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  PDF(59)

  摘要(68)

• 千岛湖水体表层温度遥感估算方法对比研究
• 张琳敏,梅格致,刘明亮,李渊,施坤,朱梦圆,李慧赟,郭宇龙,王嘉诚

• 摘要：湖泊水体表层温度是气候和环境变化的重要指示因子，遥感技术是水体表层温度监测的重要手段。温度反演算法在不同湖库水体的适用性各异，针对清洁型深水湖库的水体表层温度反演算法适用性仍有待进一步研究。本研究以千岛湖为研究区，利用Landsat 8卫星数据，对比了基于辐射传输方程的算法（RTE）、单窗算法（MWA）、普适性单通道算法（GSCA）、实用单通道算法（PSCA）、劈窗算法（SWA_D和SWA_G）和Landsat 8 Collection 2 Level-2（C2L2）温度产品的精度，探究了各算法中相关参数的适用性和敏感性，刻画了千岛湖2013-2021年水体表层温度时空分布特征。研究结果表明：（1）针对Landsat 8数据的第10和11波段，千岛湖最适宜的水体比辐射率分别为0.9926和0.9877；（2）整体上，劈窗算法的精度优于单通道算法，Landsat温度产品的估算精度适中。其中，劈窗算法SWA_G精度最优，平均相对误差（MAPE）为7.61%，均方根误差（RMSE）为2.0 ℃；（3）千岛湖水体表层温度具有显著的时空分异特征。季节上，千岛湖水体表层温度冬季最低（14.2 ± 0.6 ℃），夏季最高（31.0 ± 0.5 ℃）。空间上，西北库区（23.0 ± 0.3 ℃）和西南库区（22.8 ± 0.2 ℃）水体表层温度最高，东北库区（22.2 ± 0.3 ℃）水体表层温度最低。本研究验证了不同温度反演算法在清洁型深水湖库的适用性，为清洁型深水湖库水体表层温度反演提供了经验借鉴。

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  PDF(117)

  摘要(98)

• 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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  PDF(521)

  摘要(487)

• 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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  PDF(372)

  摘要(288)

• 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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  PDF(443)

  摘要(291)

• 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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  PDF(451)

  摘要(618)

• 基于稳定场地的太阳反射波段基准传递定标及其不确定性评估方法
• 胡奇,何玉青,徐娜,何兴伟,王玲,王倩,胡秀清,胡滨,徐寒列

• 摘要：空间辐射测量基准作为未来卫星定标的重要标准，为卫星数据的定量化应用提供了重要保障。通过传递定标方法实现辐射基准的传递可以提高卫星遥感器观测数据的整体精度。基于稳定场地的交叉定标作为太阳反射波段传递定标的一种主要方法，因其选定了目标均匀且反射特性较稳定的场地作为辐射基准传递对象，具有可靠性高、稳定性好、传递链条可追溯等优点。以利比亚场地为传递目标，提出一套适合于太阳反射波段的传递定标方法及其不确定性分析方案，系统分析传递定标方法的不确定性，并通过不确定性的敏感性分析给出最优的场地交叉定标的匹配方案。以气象卫星中分辨率光谱成像仪为例，以FY-3D MERSI-II和AQUA MODIS为代理数据，针对引入不确定性的主要来源：几何、时间、空间、光谱，利用大气辐射传输模型与双向反射分布函数构建不确定性分析模型，并通过蒙特卡罗方法多次模拟分析出各匹配条件对不确定性影响的敏感性，以利比亚场地为例，以各项不确定性小于1%作为约束，确定场地交叉定标匹配阈值：两遥感器观测天顶角之差应小于±7°，太阳天顶角之差小于±6°，相对方位角之差小于±15°，气溶胶厚度小于0.39，观测场地均匀性小于0.02，此条件下各通道总传递定标不确定性控制在1.5%，定标频次平均一月一次。

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  PDF(164)

  摘要(135)

• 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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  PDF(104)

  摘要(78)

• 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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  PDF(312)

  摘要(160)

• 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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  PDF(230)

  摘要(209)

• 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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  PDF(303)

  摘要(81)

• 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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  PDF(220)

  摘要(166)

• 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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  PDF(382)

  摘要(295)

• （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(434)

  摘要(357)

• 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(503)

  摘要(301)

• 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(570)

  摘要(530)

• 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(738)

  摘要(600)

• 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(508)

  摘要(463)

• 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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  PDF(450)

  摘要(329)

• 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(317)

  摘要(348)

• 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(486)

  摘要(324)

• 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(438)

  摘要(496)

• 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(494)

  摘要(428)

• 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(793)

  摘要(927)

• 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MFCI估算,并通过地面实测数据进行精度评价。结果表明：目前的MODIS产品算法高估了针阔混交林像元的CI值,而MFCI估算方法在CI-NDHD算法的基础上,可以显著改善该类型聚集指数的估算精度,当针叶林树种成数达到60%时,精度改善可达28.03%,其中,改进结果的均方根误差(RMSE)和偏差(Bias)各降低约84%和175%。研究表明,MFCI方法对针阔混合像元的端元组份的变化敏感,在高分辨率地表分类已知的条件下,MFCI方法为针阔混交林CI产品生产和精度提高提供了可行的解决方案。

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  PDF(657)

  摘要(422)

• Grid A*：面向野外空地协同应急处置的快速路径规划算法
• 王修远,孙敏,李修贤,周航,赵仁亮

• 摘要：在野外应急救援活动中，灾害现场或事故区域通常缺乏地面交通工具可直达的现成道路，但该区域地表环境仍可满足部分越野车辆的通行。在空地协同系统中，无人机可提供行进路径周边环境的影像，地面终端可快速提取影像中地表类型以及地形起伏等特征信息，通过分析计算便可为车辆提供通往救援目标点的导航路径。本文针对这一应用需求，对现有A*算法进行了改进，主要有三个方面的创新：其一、针对户外地表环境的应用特点，提出一种综合地表类型与地表高程信息的通行性代价函数；其二、针对无人机影像分辨率与实际车辆通行路径之间的尺度关系，提出一种基于格网单元的路径快速搜索算法；其三、在顾及格网单元内部地表类型连通分布特点的基础上，选择格网边缘特征点用于通行性路径规划，在提高算法搜索效率的同时，兼顾了格网单元内部的地形信息，从而使算法在优化计算的同时，能充分利用到无人机影像的细节信息。实验表明，算法搜索得到的可通行路径具有较高的可靠性，从路径三维可视化结果来看，符合越野车辆通行的需要。此外，同等情况下，本算法的运行时间降至传统A*算法的15%，提高了野外应急救援应用的时效性。

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  PDF(670)

  摘要(567)

• 遥感图像小样本舰船识别跨域迁移学习算法
• 陈华杰,吕丹妮,周枭,刘俊

• 摘要：跨域迁移学习旨在利用现有公开数据集,突破源域和目标域样本类别空间须一致的约束,提升目标域样本的识别精度。针对现有跨域迁移学习算法应用于遥感图像小样本舰船目标识别时存在的迁移类别受限和负迁移问题,本文提出一种基于源域样本相关性排序的跨域迁移学习算法：首先将目标域样本逆向加入源域分类任务中,根据加入前后各类别源域样本的识别精度变化情况,对源域样本进行相关性排序,将其划分为强/弱/负相关样本；然后采取自监督联合学习策略,在目标域分类网络中引入自监督角度预测辅助分支,筛选出的强相关源域样本仅参与该辅助分支的训练,不改变目标域主分类网络的结构。算法通过相关性排序去除了弱/负相关源域样本,有效避免了负迁移；引入自监督角度预测辅助分支,在保持主分类网络结构完整性的同时,充分利用了强相关源域样本的有效信息,学习到更具泛化能力的目标特征。实验结果显示：在遥感舰船小样本目标数据集上,提出的算法优于跨域迁移学习中广泛使用的Finetune (微调)算法；与仅使用主分类网络的目标域识别算法相比,遥感舰船目标识别精度提升了17.59%。

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  PDF(696)

  摘要(618)

• 生成式知识迁移的SAR舰船检测
• 娄欣,王晗,卢昊,张文驰

• 摘要：为解决基于深度卷积神经网络进行SAR舰船检测网络训练过程中数据获取、数据标注等问题，本文提出一种生成式知识迁移的SAR舰船检测框架,该框架由生成式知识迁移网络和舰船检测网络两部分组成。通过知识迁移网络生成与有标注的光学遥感图像空间分布一致且包含SAR图像特征的带标注模拟图像；使用所生成的带标注模拟图像，进一步优化舰船检测网络，以提高基于深度卷积神经网络的舰船检测的泛化性能。SAR-Ship-Detection-Datasets (SSDD)和AIR-SARShip-1.0两个公开数据集上的实验结果表明，该框架有效提高了在仅包含少量标注SAR图像样本情况下的舰船目标检测效果，可显著降低舰船在复杂背景图像中漏检和误检的概率。

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  PDF(991)

  摘要(880)

• 多元信息监督的遥感图像有向目标检测
• 王家宝,程塨,谢星星,姚艳清,韩军伟

• 摘要：遥感图像有向目标检测是遥感图像解译中的一项基础任务，在许多领域有着广泛的应用。由于遥感图像目标尺度差异性大、方向任意且紧密排列，传统目标检测所使用的水平框无法准确的定位目标。因此，遥感图像有向目标检测成为目前遥感领域的研究热点。受益于深度学习的发展，遥感图像有向目标检测取得了突破性进展，但是大多数方法仅在检测头部加入角度预测参数，在训练过程中没有充分利用角度信息和语义信息。本文提出了一种多元信息监督的遥感图像有向目标检测方法。首先，在感兴趣区域提取阶段利用角度信息监督网络学习目标方向，从而使网络第一阶段生成更加贴近遥感图像目标的有向候选区域。其次，为了充分利用图像语义信息，本文在网络第二阶段增加语义分支，并使用图像语义标签进行监督学习。本文以Faster R-CNN OBB为基准，在DOTA数据集上验证所提方法的有效性。本文方法相比基准，平均精度（mAP）提升了2.8%，最终的检测精度（mAP）达到74.6%。

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  PDF(594)

  摘要(631)

遥感应用

• 中国近海绿潮生物量的卫星遥感估算方法研究
• 唐君,焦俊男,刘建强,胡连波,丁静,邢前国,王福涛,陈艳拢,田礼乔,王心源,等

• 摘要：绿潮生物量是精准量化海洋大型漂浮藻类的关键参数,是反映海洋生态环境变化的有效指标。卫星遥感技术是中国近海绿潮监测的有效技术支撑,光学遥感卫星能为绿潮的精细化定量监测与评估提供数据支持,能实现绿潮的精准识别与量化估算。针对中国海洋一号C/D卫星 (Haiyang-1C/D,HY-1C/D) 海岸带成像仪 (Coastal Zone Imager,CZI) 、美国中分辨率成像光谱仪 (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)、欧洲空间局哨兵2号卫星多光谱成像仪 (Multi Spectral Instrument,MSI)等光学遥感数据特点,基于绿潮生物量变化模拟与观测验证数据,本研究提出了适用于不同光学卫星数据的绿潮生物量估算模型与计算方法,实现了中国近海绿潮生物量光学遥感估算。研究表明：相较于绿潮像元面积和覆盖面积,绿潮生物量估算结果的不确定性最小,该参数能减少面积参数包含的尺度效应差异,能更准确地用于海洋生态环境的量化与评估。此外,基于CZI和MODIS数据开展2021年中国近海绿潮生物量协同监测应用,有效提高了绿潮生物量监测的精度,详细量化了2021年中国近海绿潮生物量的年内变化,展现了绿潮生物量的精细空间分布格局与变化趋势。多源光学遥感数据开展绿潮生物量遥感估算,对中国近海漂浮藻类的精准、定量、动态监测,具有重要的方法与数据支撑意义。

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  PDF(26)

  摘要(43)

• 全球10m土地覆盖数据在中国首批国际湿地城市的评价与融合
• 尹潇淦,蒋卫国,凌子燕,王晓雅,邓雅文

• 摘要：高精度的土地覆盖数据是生态系统监测评估与区域可持续发展的重要研究基础，然而目前较少有研究对较高分辨率土地覆盖数据（10m）在城市尺度的区域上进行研究。随着国际湿地城市的建立，也需要高质量高精度的土地覆盖数据为相关研究提供信息。本文以中国首批国际湿地城市为研究区，对三套全球10m土地覆盖数据（Dynamic World、ESA WorldCover、Esri Land Cover）选择2020年和2021年进行空间一致性分析和精度评价，最后基于空间一致性分析结果和精度评价结果进行土地覆盖数据集融合以重建生产一套新数据，提出了基于空间一致性分析与精度评价的融合方法。结果表明：（1）任何两个数据集之间，水体、林地、耕地、建设用地这些类型一致度比较高，而湿地、草地和裸地混淆度比较高。（2）ESRI与DW的空间一致性程度最高，全部一致区域占比最高（60%以上），全部不一致区域占比最低（6%以下）且多分布在沿海沿江，湿地广布的区域，这些区域异质性强，土地覆盖类型复杂。（3）ESA的总体精度最高，DW和ESRI的总体精度较为接近；ESA的湿地类型的精度和分类细节程度相对较高，更适用于城市湿地相关研究。（4）基于空间一致性分析与精度评价的融合方法可以有效融合多源土地覆盖数据，提高具有广泛异质区域数据的精度；本文融合结果的总体精度（80%以上）和Kappa系数比三个原数据都要高，可以为国际湿地城市认证及相关研究提供数据支撑。

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  PDF(48)

  摘要(54)

• 垂直与倾斜相机观测对遥感物候参数验证影响的对比研究
• 许丽娜,屈永华,孙晨曦,万华伟,阿斯娅.曼力克,刘绍民

• 摘要：基于卫星遥感的大尺度植被物候监测对于农业生产管理、气候变化响应等领域具有重要意义。卫星遥感提取的物候参数真实性检验常以近地面数字相机观测为数据源。以往的验证研究中,大多关注观测尺度的差异造成的影响,却忽略了地面相机与卫星观测天顶角的不一致性。本文获取了垂直(PhotoNet)与倾斜(PhenoCam)物候相机在相近纬度、同种植被类型的观测站点数据,分别与Sentinel-2卫星提取的物候参数进行对比,系统性地评估两种地面相机观测角度对卫星物候期验证结果的影响。结果表明,相机的观测角度是卫星遥感物候验证研究中的不确定性原因之一。在多数情况下,相机垂直观测时与卫星遥感提取的物候期表现出更好的一致性,平均相差9天,而倾斜相机与卫星的物候期平均相差可以达到19天。然而,该偏差还与植被类型和植被生长阶段有关,在玉米的凋落期至休眠期,垂直观测的偏差要高于倾斜观测。植被冠层的方向反射特性和相机视场范围内的目标组分差异是引起这种现象的主要原因。本研究证实了地面相机观测角度是卫星物候真实性检验中不可忽视的影响因素。因此,相机野外布设时应充分考虑角度效应带来的验证误差,从而为卫星遥感物候监测提供更可靠的验证数据。

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  PDF(55)

  摘要(39)

• 简缩极化SAR数据支持的森林地上生物量反演
• 赵 含,张王菲,姬永杰,韩宗涛

• 摘要：目前国内外都正积极的进行基于简缩极化(Compact Polarimetry, CP)SAR的多方面研究,但鲜有研究将其应用在森林地上生物量(Above Ground Biomass, AGB)方面。为探究CP SAR数据在森林AGB反演中的可行性,以宜良小哨林场为研究区,提取水平线性CP Stokes1模式、垂直线性CP Stokes2模式、π/4线性模式(π/4 Transmit and Orthogonal Linear Receive)及CTLR(Circular Transmit and Dual Orthogonal Linear Receive)模式的4种CP SAR数据,并基于波的二分性原理,分别提取了各种模式的若干SAR参数,利用基于快速迭代特征选择的k最近邻(KNN-FIFS)算法开展了研究。研究结果表明：基于CTLR模式的森林AGB反演结果最优,R_²=0.52,RMSE=13.02 t/hm_²；此外,联合4组CP SAR数据的森林AGB反演结果精度有明显提升：R_²=0.58,RMSE=12.16 t/hm_²。KNN-FIFS适合于采用CP SAR参数进行森林AGB反演,其反演结果与采用全极化SAR数据进行反演的差别并不明显。提取的CP SAR参数中,线极化度m_l ,倾斜角45度或-45度时的线极化分量功率值g₂等特征在森林AGB反演中表现出较高的适用性,说明其能更好的表征森林信息。

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  摘要(83)

• 多源植被遥感产品应用于干旱监测的不确定性分析
• 刘轩,周杰,卢静,贾立,熊旭倩,崔祎霖

• 摘要：在全球气候持续变暖的背景下,干旱风险持续增大,对自然生态系统和社会经济系统的可持续发展带来巨大威胁。植被遥感产品能够量化地表植被状况,表征生态系统对受气候及人类活动影响的响应。基于长时序植被遥感产品定义的植被状态指数(Vegetation Condition Index,VCI)被广泛应用于大尺度快速干旱监测。当前植被遥感产品众多,产品之间时空一致性各异,由此导致所表征的地表植被扰动特征的不一致性目前尚不明晰。本文以长江中游地区为例,考虑传感器(MODIS、AVHRR)、生物物理定义(NDVI、EVI、LAI、VOD)和时间跨度(5年、10年、20年)等产品特征因素的影响,定量分析了多源植被遥感产品应用于VCI计算的不确定性,并对产品之间存在的差异进行了归因分析。结果表明：(1)由传感器导致的差异较大,基于不同传感器的NDVI产品计算得到的VCI时间序列,在大部分区域上显示出显著的不一致性,二者计算所得的VCI时间序列之间存在微弱相关性、总体偏差较大；(2)不同的植被参数产品导致的差异远低于不同传感器导致的差异,但在特定区域上的差异仍然非常显著,基于NDVI和EVI产品、NDVI和LAI产品分别计算得到的VCI时间序列之间具有较强的相关性,而基于NDVI和VOD产品计算得到的VCI时间序列在大部分区域均呈现出显著性差异；(3)由时间跨度导致的差异较小,基于不同时间跨度计算所得的VCI时间序列之间具有较好的一致性,产品的时间跨度越大、VCI变化差异越小。总之,在使用植被遥感产品进行干旱监测时,需要全面地分析和评估多源植被遥感产品之间的不确定性特征,对监测结果作出合理性的解释,从而保证旱情评价结果的准确性和有效性。此外,对于短时的遥感干旱监测应用,建议先剔除产品中的长期趋势项再进行干旱指数计算。

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  PDF(179)

  摘要(82)

• 基于中高分辨率卫星影像的装置级别工业热源识别方法研究
• 孙爽,姜磊,刘保献,鹿海峰,任华忠,王新辉,李金香

• 摘要：针对精细化工业热源遥感监测困难与误差较大等问题,本文聚焦单个规模较大的工厂内部热场分布情况,提出一种基于中高分辨率卫星影像(Landsat -8)的装置级别工业热源的多层级识别方法。该方法基于双通道非线性劈窗算法反演的地表温度,利用多种空间统计分析方法分别对单期影像开展热源装置范围的识别检测,筛选出识别位置准确、边界清晰的方法,进而开展多时相热源装置识别分析,确定厂区范围内稳定出现的热源装置的位置,并结合高分辨率卫星影像进一步确定热源装置的边界范围。在某石油化工企业厂区的实验研究表明,聚类与异常值分析方法识别结果受季节变化影响较小,正确检出率在80%以上,适用于监测装置级别(主要包括生产装置、循环水、锅炉装置、储存库、火炬装置以及罐区)的工业生产活动变化情况,各类型装置与厂区平均温度的差值显示厂区内循环水装置、生产装置分布区为生产区内主要的发热区。研究结果还表明,中高分辨率卫星遥感影像数据源可以有效监测工业企业的精细尺度发热单元,为环境保护与管理、工业去产能监测提供技术支撑。

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  PDF(127)

  摘要(64)

• 大型煤炭基地生态系统服务功能遥感评估及演变分析 —以宁东为例
• 孙灏,高金华,崔希民,王国瑞,李培现

• 摘要：生态系统服务功能是人类从生态系统中获得的直接收益，因此从服务功能角度评估矿区生态系统状况具有重要意义。以大型煤炭基地宁东为例，在阐述矿区生态系统状况遥感监测研究现状和进展的基础上，设计了遥感数据驱动的气候调节、防风固沙、固碳释氧、水源涵养和土壤保持五项生态系统服务功能计算方案，利用长时间序列连续数据评估了上述功能的时空演变，衡量了矿区生产活动对地表生态系统的影响。应用Mann-Kendall非参数检验实现对研究区生态系统服务功能的时空动态评估。研究结果表明：(1) 从2001到2019年，宁东基地生态系统服务功能整体呈改善趋势，其中气候调节、固碳释氧、防风固沙改善趋势非常显著，水源涵养出现轻微下降现象，土壤保持处于基本不变的状态。(2) 空间分布上，远离采煤工作面的区域生态系统服务功能比较强，反之则比较弱。(3) 矿区与非矿区对照分析表明，矿区生产活动迟滞了生态系统服务功能的增加，其中非矿区的气候调节功能的上升速率约为矿区上升速率的2倍，非矿区防风固沙和固碳释氧功能的上升速率约为矿区上升速率的1.5倍。研究区生态系统服务功能的整体改善，可能是气候环境变化和人工修复活动的综合结果，但鉴于其整体改善速率明显低于非矿区，说明煤炭开采活动造成了一定的负面影响，仍然需要加大对生态系统保护和修复的力度。

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  PDF(842)

  摘要(575)

• 基于Sentinel-2/MSI数据的煤层气烃微渗漏植被异常区提取
• 韩谷怀,孙元亨,秦其明

• 摘要：地下油气（含煤层气）的烃微渗漏会引起地表土壤、植被的光谱变化。利用遥感技术探测烃微渗漏是覆盖范围大而成本低廉的煤层气前期探测新方法。然而，目前此类方法的研究主要针对裸土矿物，而对大面积植被覆盖区却研究甚少，其中重要原因便是烃微渗漏对植被根系毒害的生物物理过程复杂，可用于提取植被异常区的光谱特征含糊不清。而根据少量采样光谱选取的光谱特征也有偶然性，导致提取结果的精度较低。因此，本文首先探讨烃微渗漏对植被根系毒害的机理并基于PROSAIL模型优选光谱特征，然后利用实验区大量煤层气采集井统计最受烃微渗漏影响的异常植被光谱，并与对照区植被光谱对比，最后利用Sentinel-2/MSI数据以及合适的特征组合阈值提取烃微渗漏区并验证。在山林区能达到采集井60m缓冲区内植被样本80%召回率与对照区植被样本5%误分率左右的平衡，表明了本文方法的有效性。本文分析与优选烃微渗漏影响的植被光谱特征并利用多光谱数据构建光谱指数提取烃微渗漏植被异常的方法，可为遥感提取烃微渗漏植被异常研究提供参考。

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  PDF(78)

  摘要(108)

• 顾及潮汐影响的中国红树林高分辨率遥感制图
• 夏 清,李建华,代硕,张涵,邢学敏

• 摘要：遥感技术以实时、准确、多尺度、可重复等优点广泛应用于红树林遥感制图中。目前,我国空间分辨率最高的红树林遥感制图是基于Sentinel数据产生的10米数据集,此外,大多中国红树林遥感制图中忽略了潮汐的影响,导致红树林遥感制图结果不精准。本文利用国产高分二号数据源,顾及潮汐淹没的影响实现空间分辨率1米的2020年中国红树林遥感制图。具体地,选取覆盖中国海岸线具有红树林分布的高分二号影像312景,首先对影像进行面向对象多尺度分割,采用红树林淹没指数作为顾及潮汐影响的表征参数,结合随机森林分类方法完成中国红树林高分遥感制图。研究结果表明：2020年中国红树林面积为29576.48 ha,95%的红树林主要分布在广西、广东、海南三个省份,其总体分类精度为92%,Kappa系数为0.89,尚未顾及潮汐影响的结果比顾及潮汐影响的结果少2531.24 ha。本文生产的红树林高分数据集可为中国红树林生态系统的监测、管理及评估提供高精度的数据支持,具有重要的实际应用价值。

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  PDF(520)

  摘要(313)

• 川滇区域地震甲烷地震监测可行性探索——2021年9月四川泸县M6.0地震为例
• 王旭,崔静,王林,李晨曦,王钟浩,申旭辉,姜文亮,张景发

• 摘要：大量研究表明地震会引起大气中甲烷气体异常,本研究选取川滇一定区域,以2021年9月四川泸县地震为例,基于美国对地观测卫星AQUA/EOS上搭载的高光谱传感器大气红外探测仪(AIRS)获取的甲烷气体产品,采用成熟的RST算法开展地震前后甲烷异常信息提取,并对2008年以来区域内6级以上地震开展甲烷异常指数时序分析。研究结果表明：甲烷异常与地震有一定对应关系,主要表现为打破区域历史甲烷时空特征分布规律,随孕震过程总体呈现出一定的变化特征：起始增强-异常加强-高峰-衰减-平静。异常幅度与震级无明显的关系,但是异常持续时间可能与地震有关,即地震引起得甲烷异常并不是偶发的,具备一定异常持续时间。异常可能对应一定区域内的地震,后续需综合分析区域内构造地质情况、震级、不同研究区域半径对比,开展更深入的研究。川滇地区基于遥感手段开展甲烷气体地震异常监测具有一定的可行性,这与该区域本身富含大量烃类气体有关,地震的发生会促使地下海量烃类气体沿岩石裂隙、断裂带、不整合面等薄弱地带快速运移、扩散释放至大气中。本区域以外不具备油气田等条件是否可开展甲烷地震监测,监测效能等尚需通过大量工作开展深入分析。

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  PDF(252)

  摘要(190)

• 顾及特征优选的机载LiDAR测深海底点云底质分类
• 宿殿鹏,黄昱,阳凡林,赵荻能,杨安秀,刘骄阳

• 摘要：机载LiDAR测深(Airborne LiDAR Bathymetry, ALB)海底底质分类能够为海洋资源开发利用、海洋环境保护、海洋工程建设等领域提供基础数据,对海洋活动与海洋科学研究具有重要意义。针对ALB海底底质分类存在的特征冗余问题,本文提出了一种顾及波形和地形特征优选的底质分类算法。在提取波形和地形特征的基础上,构建Relief-F特征优选模型,通过计算各特征在底质分类中的贡献率,实现多元特征优选；然后,利用随机森林、支持向量机(Support Vector Machine, SVM)、BP神经网络三种分类器进行监督分类,提取珊瑚礁、砾石、砂、植被、海岸带五类底质。为验证所提分类方法的有效性,利用西沙甘泉岛实测ALB数据进行实验,结果表明：利用Relief-F算法进行特征优选后,随机森林、SVM与BP神经网络的分类精度分别提高了1.1%、1.1%和2.7%；其中,随机森林底质分类具有更高的分类精度,其总体分类精度和Kappa系数分别达到了95.36%和0.94。本文研究成果能够为海洋工程等领域对海底底质分类需求提供有效的技术支撑。

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  PDF(178)

  摘要(136)

• 基于特征匹配的采用Sentinel-1影像提取海冰漂移矢量算法研究
• 李超越,李刚,王雪,鞠琦,陈卓奇

• 摘要：海冰漂移对北极气候研究和人类活动保障有重要意义。对星载辐射计或散射计数据采用模板匹配法提取的海冰漂移矢量结果存在空间分辨率较低及精度不佳等问题。合成孔径雷达（SAR）影像具有更高的空间分辨率，结合特征匹配算法可用于提取高分辨率海冰漂移场。本文采用Sentinel-1影像为数据源，比较了四种常用的特征匹配算子SIFT、SURF、ORB、A-AKZE提取北极海冰漂移矢量的效果，并分析了HH与HV极化通道提取的漂移矢量提取的空间分布差异。针对特征匹配中不可避免的错误，结合既有算法的优势本研究提出了一套高效且准确的错误矢量滤除算法。本研究利用MOSAiC浮标定位数据验证了该方法提取的海冰漂移矢量的精度，并与基于Sentinel-1影像的既有海冰漂移产品进行了精度对比。实验结果表明基于A-KAZE算子的算法在提取结果的数量与分布上优于SIFT、SURF与ORB算子。HH与HV极化通道影像提取的海冰漂移矢量在数量与空间分布上有所差异，结合两者可有效扩大海冰监测范围。本文采用的错误矢量滤除算法能高效滤除错误匹配的同时保留更多正确漂移矢量。基于A-KAZE算子提取的海冰漂移矢量平均速度误差低于0.2 km/d，平均方向误差低于1°，与同样基于Sentinel-1 SAR影像但采用模板匹配法的DTU海冰漂移产品具有较高的一致性，但本方法提取的海冰漂移矢量具有更高的空间分辨率及更大的覆盖范围。

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  PDF(296)

  摘要(209)

• 深度学习作物分类模型空间泛化能力分析
• 盖爽,张锦水

• 摘要：大数据驱动训练的深度学习模型是当今农作物分类的最新方法，有越来越多的新的分类模型涌现。然而，当前研究仍然主要关注模型方法的创新性，其应用方式往往针对特定时间、特定地区，而作物分类模型的泛化能力分析经常被忽略。提高遥感分类模型在大尺度空间范围的有效迁移能力是遥感技术支撑地球系统科学研究和社会应用的关键。本研究通过设计实验分析了模型架构、作物物候特征、农区地块尺度、数据类型等因素对作物分类模型泛化能力的影响。结果表明当训练区和测试区地块大小发生明显变化时，MultiResUNet相对于SegNet,　DeepLab V3+和U-Net具有更好的泛化性能。然而，单纯依靠MultiResUNet的泛化能力依然无法完全克服地块空间形态的变化对模型迁移的不利影响，为获得更高精度的华北玉米分布信息，需要优先使用与华北地区农业景观更相似的东北作物分布数据产品进行深度学习模型训练。在另一方面，我们发现相对于TOA（top of atmosphere）数据，采用SR数据更有利于模型在跨洲际尺度进行空间迁移。因此，在大尺度作物制图研究中，应优先考虑使用SR（surface reflectance）数据。本研究从一定程度上验证了影响农作物分类模型迁移性能的内在因素，为大尺度作物制图提供了一定的实验基础。

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  PDF(442)

  摘要(226)

• 典型遥感降水产品的水文模拟性能评估
• 李艳忠

• 摘要：遥感降水具备大尺度、近实时、高精度等优点，现已被广泛应用于流域水资源评估和生态环境保护的研究。但遥感降水产品众多，性能差异较大，不同产品在特定流域的适用性需要进行综合评估。本研究以渭河流域的4个子流域为研究区，以国家气象局（CMA）逐日降水格点数据集为标准，借助ABCD水文模型，评估了5种典型的遥感降水产品（CHIRPS v2.0，CMORPH v1.0，PERSIANN-CDR，TRMM，MSWEP v2.0）对降水等级和水文过程模拟的性能。（1）在捕捉降水的时空变化格局方面，TRMM产品表现出较好的性能；（2）在基本统计指标和分类统计指标方面，多源集成产品MSWEP明显优于其他4种产品；但各遥感产品对中雨和大雨，尤其是大雨的预测效果欠佳；（3）在径流模拟方面，以TRMM降水作为输入时，ABCD模型模拟径流的效果明显优于其他遥感产品，其NSE在渭河上游、泾河上游、马莲河和北洛河分别达到了0.66、0.46、0.56和0.55。TRMM产品在捕捉降水空间格局和径流模拟方面优越，而MSWEP的统计性能较为优越。本文的研究结果，可为半干旱半湿润区域水文和气象等应用研究，在遥感降水数据源的选择方面提供科学参考依据，还可为黄河流域生态保护和高质量发展提供数据支撑。

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  PDF(368)

  摘要(222)

• CNN影像输入尺寸和分辨率对川西针叶林植被分类精度的影响分析
• 石伟博,廖小罕,王绍强,岳焕印,王东亮

• 摘要：川西亚高山针叶林位于中国西南地区,受多云、多雨、多雾的影响,难以通过卫星影像进行植被分类的研究。因此,本文选取川西亚高山针叶林的典型区域王朗自然保护区作为研究区,使用多旋翼无人机获取研究区域北部高分辨率RGB影像,结合卷积神经网络模型进行植被分类。为进一步探究卷积神经网络在无人机遥感影像上的潜力,本文选择语义分割方法(U-net)进行分类,还根据不同分辨率的无人机影像和不同尺寸下的样本集构建植被分类模型,并建立森林指纹库。结果表明：(1)结合无人机可见光影像和卷积神经网络模型进行分类能够获得高精度分类结果；在空间分辨率为5cm,尺寸大小为256×256的情况下达到最优,总体精度为92.35%,平均F1分数为91.99%,其中岷江冷杉的F1分数达到93.92%；(2)超高空间分辨率的升高对模型精度的提升是有限的。当空间分辨率从10cm升到5cm时,总体精度和平均F1分数仅提高了0.02,模型的分类精度并没有明显提升。(3)选择合适的尺寸大小能够提高模型的分类精度。在5cm的空间分辨率下,尺寸为128×128的模型总体精度仅为75.59%,尺寸为256×256的模型总体精度为92.35%。这说明较小的裁剪尺度会使模型精度有明显的下降；(4)对于代表性不足的植被类型来说,低空间分辨率对模型精度的影响最大,在20cm的空间分辨率下落叶灌木的F1得分仅为62.45%。该研究表明利用无人机高分辨率RGB影像结合卷积神经网络对川西亚高山针叶林的植被分类能够取得高精度分类结果,并探讨了无人机空间分辨率和裁剪尺寸对卷积神经网络模型精度的影响,进一步挖掘了卷积神经网络在无人机高分RGB影像上的应用潜力,为该区域植被分类提供一种自动、准确的研究方法。

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  PDF(317)

  摘要(202)

• 高亚洲冰川消融季遥感反照率与年际物质平衡相关性评估及分析
• 刘易,江利明,张志敏,李超

• 摘要：冰川消融季反照率是表征冰川年际物质平衡变化的重要参数之一。高海拔亚洲地区（以下简称高亚洲）冰川类型多样且变化机制复杂，冰面反照率对不同类型冰川的年际物质平衡的表征能力及其区域特征还有待进一步认识。本文基于2000-2019年MODIS冰雪反照率产品和物质平衡时间序列观测数据，分析了高亚洲23条冰川4种消融季反照率参数的变化特征，评估了不同反照率参数与年际物质平衡的相关性，并探讨了反照率变化对不同地区和不同类型冰川的年际物质平衡的影响。结果表明：近20年内，除喜马拉雅西段和祁连山地区的冰川外，其他冰川的反照率均呈下降趋势，消融季最小反照率波动大于平均反照率，后者在相同冰川子区内的年际变化和长期趋势较为一致；共计13条冰川的反照率与年际物质平衡呈现显著线性正相关关系（P<0.05），4种反照率参数中8天合成产品的平均反照率相关性最优；两者线性关系在不同冰川子区和冰川类型中均无明显的区域性分布规律。本文研究可为加深认识冰雪反照率对高亚洲冰川物质平衡的影响规律提供有益参考。

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  PDF(430)

  摘要(215)

• 精准扶贫背景下中国贫困县的夜间灯光时空变化分析
• 华婧,吴宾,陈佐旗,杨成术,唐曦,孙斐然,吴健平,余柏蒗

• 摘要：2020年是我国全面打赢脱贫攻坚战的收官之年。评估减贫效果是当前验收工作的重点，并对探索解决相对贫困的长效机制具有重要意义。本文通过生产精准扶贫阶段（2014-2020年NPP-VIIRS）夜间灯光遥感年合成数据，构建县域夜间灯光指数和夜间灯光变化指数，分别探讨了我国831个国家级贫困县和14个集中连片特困区的减贫效果。结果表明，2014年以来我国大部分贫困县的经济水平得到显著提高，减贫效果突出。然而，仍有108个贫困县夜间灯光强度呈现负增长趋势，主要位于西部地区的集中连片特困区交界处，西部地区内部出现南北发展不平衡现象。14个集中连片特困地区的夜间灯光亮度变化呈现出基数小增速快（I型）、基数大增速快（II型）、基数大增速慢（III型）和基数小增速慢（IV型）种类型，且在集中连片特困区交界处和省级行政边界交汇处呈现高高集聚和低低制约的空间分布格局，交界处的贫困县易被边缘化。进一步分析表明，实施基础设施扶贫、特色产业扶贫、资产收益扶贫（光伏扶贫）、易地搬迁扶贫这四类脱贫路径的贫困县夜间灯光变化明显。

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  PDF(365)

  摘要(383)

• 利用全局仿射模型进行卫星图像快速三维重建
• 陈豹,王品贺,董秋雷

• 摘要：基于多视角卫星遥感图像的三维场景重建是遥感领域中一项极具挑战性的任务。针对现有方法重建速度慢的问题，本文提出了一种利用全局式仿射模型进行卫星图像快速重建方法。该方法首先将多视角卫星图像裁剪成一组局部图像块并计算相应局部场景的三维仿射点云，然后引入一种基于局部点云的全局式仿射运动矩阵估计算法计算出每个视角对应的相机仿射运动矩阵，在此基础上利用少量地面控制点恢复出场景的三维欧氏结构。在两个公共数据集上的实验结果表明，本文方法的重建速度、精度和完整性在大多数情况下均优于三种主流文献方法。

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  PDF(343)

  摘要(399)

• 21世纪以来新疆城市化演化格局与过程：来自夜间灯光遥感的发现
• 刘少阳,陈佐旗,施开放,吴宾,魏冶,王丛笑,黎夏,吴健平,余柏蒗

• 摘要：新疆维吾尔自治区作为中国西部战略屏障和向西开放的重要窗口，评估其城市化发展状况对于全国改革发展大局和“一带一路”发展战略具有重要意义。相较于传统研究，夜间灯光遥感已被证明能够对人类活动强度和地区综合发展水平进行更客观、空间尺度更灵活、覆盖范围更广的监测。因此，本文利用2000~2020年长时序夜间灯光遥感数据，采用标准差椭圆、时间序列分解以及夜间灯光发展指数等方法，从空间格局与时序演化上综合分析了21世纪以来新疆城市化进程。结果显示，2000年至2020年新疆城市化发展整体呈现向西南方向扩张的趋势，南疆地区发展速度强劲；21世纪以来新疆城市化演化过程可分为缓慢发展期(2007年之前)、波动增长期(2008~2014年)和加速上升期(2015年之后)三个阶段；新疆城镇地区及大部分地市的社会发展愈趋均衡，而乡村地区仍处于快速发展的差异化阶段。总体而言，21世纪以来新疆城市化进程处于快速且均衡发展的状态。

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  PDF(460)

  摘要(399)

• 基于坐标-时间函数(CT-PIM)的矿区时序InSAR形变预计-以淮安盐矿为例
• 张腾飞,邢学敏,彭葳,朱珺,刘祥彬,葛家旺,雷敏超

• 摘要：对矿区开展长期形变监测和后续形变预计对于预防矿山开采所引发的潜在安全问题和矿山生态环境保护具有十分重要的意义。利用合成孔径雷达干涉测量技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)与概率积分法(Probability Integral Method, PIM)结合是较为有效的矿区形变预计方法。然而，目前矿区时序InSAR形变建模环节中大多数采用纯经验数学模型，未顾及开采沉陷机制，严重影响获取的形变观测值的精度；不准确的InSAR形变观测值将误差传递至后续形变预计，进而导致误差累积。本文将坐标-时间函数(Coordinate Time, CT)引入时序InSAR建模环节，构建了坐标-时间函数预计模型(CT-PIM)以取代传统纯经验数学模型；再基于InSAR相位观测值求解未知参数，将构建的CT-PIM直接用于矿区形变预计，避免了误差的传递，以改善形变预计精度。分别开展了模拟实验和真实实验对提出预计方法进行验证。模拟实验显示：模型预计获取的时序形变与模拟真值的均方根误差(RMSE)为±4.6 mm。真实实验利用覆盖淮安市一盐矿区的 35 景 Sentinel-1A SAR卫星影像开展，获取了研究区域2019年3月30日至2019年7月28日的预计结果，结果显示测区最大预计沉降量为152 mm。本文所提方法相比传统多速率模型，建模精度提升了38.2%；相比传统静态概率积分预计方法获取的形变结果，精度提升了39.1%。本文方法为预防盐矿区采矿引起的地质灾害问题提供了有力的工具，为盐矿区生产安全和生态环境保护提供参考。

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  PDF(384)

  摘要(264)

• 耦合温度特征的工业热源ANN遥感识别与时空演化分析
• 张钦挺,邹滨,刘宁,马绪瀛,李沈鑫,李梦涛

• 摘要：准确识别工业热源是我国大气污染防治的重要前提，然而因热源特征不明、类型判定不准等问题，工业热源遥感监测目前难以大范围推广应用。本文对此提出了一种耦合温度特征的工业热源人工神经网络遥感分类精准识别方法。该方法首先基于DBSCAN聚类算法和土地利用类型从Suomi-NPP VIIRS Nightfire数据中识别全部类型工业热源；其次利用频率统计方法分类建立工业热源温度特征模板；最后构建人工神经网络模型判别工业热源类型并由此分析了我国近年工业热源的时空动态演化特征。结果表明：（1）煤炭加工业、金属冶炼及压延加工业、水泥、石灰和石膏制造业、精炼石油产品制造业四类工业热源各级温度频率与分布形态、主次峰峰值均呈现明显类间差异，主峰温度分别为795 K、830 K、760 K、1725 K。（2）温度特征模板增强下的人工神经网络方法工业热源分类识别效果好，模型训练集与验证分类识别精度分别为99%和88.17%；（3）我国工业热源时空分布呈现出“地域集中”与“波动下降”双特征。工业热源空间上主要集中分布在北方地区，数量占比高达85.4%。煤炭加工业、金属冶炼及压延加工业、精炼石油产品制造业和水泥、石灰和石膏制造业的主要分布地分别为山西、河北、新疆以及安徽；以2015年和2018年为拐点，四类工业热源在2013-2020年间整体表现出先降后升再降的波动变化趋势。本研究提出的工业热源遥感识别方法可为基于卫星手段的大气工业污染源遥感监测提供技术支撑。

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  PDF(396)

  摘要(261)

• 联合ICESat-2和GEDI星载激光雷达数据的浙江省森林地上生物量估算
• 孟鸽,赵旦,许聪,陈俊华,李秀纹,郑朝菊,曾源

• 摘要：本研究重点对比分析ICESat-2和GEDI两种星载激光雷达数据用于森林地上生物量估算的适用性，首先在古田山典型研究区采用线性逐步回归方法分别构建基于ICESat-2的条带和基于GEDI的光斑尺度森林地上生物量估算模型，再结合MODIS光学遥感数据和ASTER GDEM地形数据，采用随机森林法在浙江省分森林类型构建逐像元尺度的森林地上生物量外推模型，根据40个森林地上生物量地面调查样点的精度验证探讨大区域尺度森林地上生物量的最优估算方法，实现了2020年浙江省森林地上生物量成图。研究结果表明：（1）在古田山典型研究区基于ICESat-2的条带尺度森林地上生物量估算模型精度（R2=0.7057，RMSE=0.3571 ln(t/ha)）高于基于GEDI的光斑尺度模型（R2=0.5186，RMSE=0.2805 ln(t/ha)）；（2）外推到浙江省的森林地上生物量估算结果表明基于ICESat-2的精度（R2=0.59，RMSE=31.2525 t/ha）明显优于GEDI（R2=0.4113,RMSE=39.2652 t/ha），且研究区的高程对两种数据的估算差异影响最大，仅采用高程在600m以下的GEDI光斑数据来构建外推模型，发现估算精度有显著提高（R2=0.5387,RMSE=25.4017 t/ha）；（3）将ICESat-2条带与高程在600m以下的GEDI光斑联合起来构建外推模型，是利用两种星载激光雷达数据进行浙江省森林地上生物量估算的最优方法（R2=0.678，RMSE=27.3592 t/ha）。该研究融合地面、机载与星载遥感数据，以浙江省为例开展森林地上生物量的区域尺度估算研究，可为森林碳储量的动态监测与固碳能力评估提供方法借鉴与应用示范。

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  PDF(536)

  摘要(560)

• 注意力机制下多尺度特征融合生成对抗网络的白天海雾监测方法
• 方旭源,金炜,符冉迪,李纲,何彩芬,尹曹谦

• 摘要：海雾是海上一种常见的天气现象，它使能见度降低，给海上交通和作业带来极大威胁。传统的卫星遥感海雾监测算法在准确率、可移植性及自动化程度等方面都有待改善。本文在注意力机制下，利用卫星遥感云图，提出一种多尺度特征融合生成对抗网络的白天海雾监测方法。该方法引入通道注意力机制，通过学习不同输入通道的权重，提升了网络对于重要通道云图的关注度；在此基础上，采用多尺度特征融合以获取海雾的多尺度信息，使提取的特征能兼顾海雾的整体及细节特性；为了进一步提高算法对于对海雾边缘的界定能力，本文引入对抗网络对海雾监测的生成网络进行监督，从而得到更精细的海雾区域。在测试云图的海雾监测实验中，命中率(POD)、临界成功指数(CSI)及误报率(FAR)分别为90.5%、81.28%和10.86%，均优于传统海雾监测方法以及其它基于深度学习的方法，这表明本文方法可以有效提升海雾监测的精度，研究成果对于海上船只航行、渔业生产、国防军事等具有重要意义。

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  摘要(370)

• 北极区域SMAP与SMOS亮度温度数据交叉对比与定标
• 黄森文,何连,何溪怡,惠凤鸣

• 摘要：SMAP和SMOS卫星均能提供L波段被动微波亮度温度观测数据，能够获取海冰厚度、海冰密集度和冰面积雪厚度等参数，在北极海冰监测中具有重要作用。本文以北极海洋区域为研究区域，选取2015 ~ 2020年SMAP L1B和SMOS L1C大气层顶表观亮度温度数据，研究SMAP固定入射角为40°的亮度温度和SMOS入射角为37.5° ~ 42.5°亮度温度均值之间的一致性，并分析了极化、海冰类型、季节对一致性的影响，以SMAP亮度温度为基准，采用线性公式逐月对SMOS数据进行定标并得到各月份交叉定标的斜率和截距，并对定标精度进行评估。研究结果表明：（1）SMAP亮度温度整体上低于SMOS亮度温度，水平和垂直极化分别低2.0 ~ 3.0 K和3.0 ~ 4.5 K，均方根误差分别为4.5 ~ 6.0 K和5.0 ~ 6.0 K；在冬季，多年冰区域的偏差和均方根误差最小，一年冰次之，开阔水域最大；在夏季，海冰的偏差和均方根误差与开阔水域相近。（2）交叉定标的斜率和截距具有明显的季节特征，且不同月份定标系数的年际变化较小，可以根据月份获取稳定的定标系数。（3）定标后SMOS的亮度温度与SMAP的亮度温度具有较好的一致性，水平和垂直极化均方根误差分别为4.4 K和3.8 K，较定标前显著下降；不同海冰类型的定标精度差异较大，多年冰定标精度最高，水平和垂直极化均方根误差分别为2.4 K和1.9 K，一年冰定标精度相对较低，水平和垂直极化均方根误差分别为4.5 K和3.9 K，并且海冰生长末期（1 ~ 4月）定标精度高于海冰生长初期（10 ~ 12月）。本文的结果可以用于SMAP和SMOS数据的交叉定标，获取长时间序列、辐射性能一致的亮度温度数据，用于北极海冰参数及其变化趋势的监测。

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  摘要(475)

• 基于GF-7卫星多角度特征进行作物识别
• 孙智虎,张锦水,洪友堂,杨珺雯,朱爽

• 摘要：多角度遥感对地观测能够提供更加丰富、多方向的遥感特征，提高地类之间的可区分性，为地物覆盖的精确识别打下坚实的数据基础。GF-7是我国继ZY-3号卫星后的首颗亚米级测绘卫星，这为利用多角度特性解决“异物同谱”的问题，提高作物的识别精度带来了机遇。本文利用GF-7号前视、后视全色及后视多光谱数据，各种特征组合输入到支撑向量机分类器进行分类，相对于光谱、纹理等特征，分析多角度特征对作物识别精度的作用。结果表明，较仅应用光谱特征，光谱与角差特征组合使用大蒜和冬小麦的制图精度分别提高了4.07%和3.15%，用户精度分别提高了6.73%和2.12%；较应用光谱与纹理特征，光谱、纹理与角差特征组合使用大蒜和冬小麦的制图精度分别提高了3.14%和1.01%，用户精度分别提高了5.11%和0.67%。通过McNemar检验分析，这种分类精度的提高是稳定的，角差特征使用能有效提高作物的识别精度。究其原因，多角度特征对不同作物类型在多角度观测时的光谱响应具备特有的差异性，这种差异提高了作物之间的可分性，从而保证作物遥感识别的精度。

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  摘要(301)

• 结合 RGB-DSM 图像和深度学习的城市樟树树冠检测 研究
• 王昊,夏凯,杨垠晖,冯海林

• 摘要：当前，结合遥感图像和深度学习进行单木树冠检测已经成为一种趋势。RGB图像是检测中最常用的数据类型，但由于树冠的颜色和纹理一般比较接近，在树冠密度较高的区域，仅使用RGB图像的颜色和纹理信息难以区分不同个体的树冠。对此，本研究在RGB图像的基础上，叠加了高程信息，以提高单木树冠检测的精度。实验采用RGB图像（彩色图像）和DSM（Digital Surface Model，数字表面模型）作为数据源，并分别利用波段组合和双源检测网络模型两种方法结合RGB和DSM进行单木树冠检测。在前一种方法中，对RGB和DSM进行波段组合，生成GBD、RGD和RBD三类图像，并使用这三类图像分别进行网络的训练和测试。在后一种方法中，将RGB和DSM输入双源检测网络模型，并得到检测结果。本文使用FPN-Faster-R-CNN和Yolov3进行实验，相比于RGB方案（仅使用地物的颜色和纹理信息进行单木树冠检测，是对照方案），FPN-Faster-R-CNN在GBD方案、RBD方案和双源检测网络方案中的平均精度分别上升了3.36%、2.45%和7.77%，在RGD方案中的平均精度下降了0.17%，Yolov3在GBD方案、RBD方案和双源检测网络方案中的平均精度分别上升了0.72%、0.14%和5.71%，在RGD方案中的平均精度下降了0.98%。在两个网络下，双源检测网络方案都在各方案中取得了最佳的检测结果。并且相对于RGB方案，双源检测网络方案在平均精度上的提升幅度随着树冠密度的上升呈现出上升的趋势。对比分析实验结果可知，在基于深度学习的城市单木树冠检测任务中，妥善结合并利用地物的颜色、纹理信息和高程信息有利于提高任务性能。

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  摘要(380)

• 多尺度地理加权回归模型支持下的汾河流域生态系统服务关系演化机理研究
• 刘珺,俞博云,杨文府

• 摘要：生态系统服务权衡协同关系是掌握区域生态演化机理的重要指标。大量研究以行政区作为整体，对区域内的生态系统服务权衡协同关系进行描述，但是有关区域内生态系统服务空间异质性及多种生态系统服务间影响差异性的研究尚缺乏。本文以汾河流域作为研究区，基于1986、1995、2005、2015四期影像解译得到的土地利用分类结果，以及统计和生态数据，利用多尺度地理加权回归模型（MGWR）对生态系统服务权衡协同关系进行分析，并通过与土地利用数据相结合，定量分析土地转移对生态系统服务权衡协同关系的影响，探究生态系统服务的演化机理。研究表明：多尺度地理加权回归模型能解决生态系统服务权衡协同关系存在的空间异质性，从而准确揭示多种生态系统服务之间的内在关系；利用多尺度地理加权回归模型获得最佳生态系统服务组合的方式能有效降低数据冗余，提高工作效率；土地利用类型的变化是生态系统服务权衡协同关系演化的主要驱动因素；流域内植被退化会使粮食生产和产水量之间的权衡关系下降，使生物多样性和产水量等其他生态服务之间的协同关系下降；1986~2015年间流域内单项生态系统服务间以协同关系为主导，且水源涵养与产水量间的协同关系最显著，平均协同率为75.6%。研究结果可为汾河流域土地利用优化和生态系统服务改善提供参考。

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  PDF(365)

  摘要(419)

• 利用无人机高分遥感图像检测震灾中损坏建筑物
• 王海峰,周成江,陈雪峰,杨扬

• 摘要：我国云南省自然灾害频发，给人们造成了巨大生命财产损失。为此本文基于无人机高分遥感图像和深度学习的目标检测技术快速定位自然灾害中损坏建筑物的位置，为救灾救援提供助力。然而，目前损坏建筑物检测领域仍存在一些挑战：如目前公开的震灾损坏建筑物的高分辨率数据较少或费用昂贵；待检测损坏建筑物与背景及其他目标特征差异小而错检的问题。针对以上问题，本文构建了基于无人机遥感图像的大规模高分辨率的震灾损坏建筑物数据集，其主要在云南省大理白族自治州漾濞彝族自治县灾区收集4598张遥感图像，并对目标建筑物进行了多种形式标注；在检测算法上，本文提出了震灾损坏建筑物实时检测模型，其中包含目标特征对齐模块，特征差异计算模块和目标边界约束的位置框检测模块。本文提出的模型在震灾建筑物检测数据集上达到了86%的精度，同时也在不同地点的实际场景下进行了验证并得到较好的效果。

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  PDF(689)

  摘要(590)

• 基于REMA数据的东南极达尔克冰川表面塌陷事件研究
• 刘婷婷,丁锐,艾松涛,张保军,王泽民

• 摘要：全球气候变暖严重影响冰川的稳定性，南极多条冰川表面发生塌陷。由于缺少高空间和高时间分辨率的南极地表高程模型（Digital Elevation Model，DEM），目前单支冰川表面时空变化的研究不充分。利用2011至2016年间11期南极参考高程模型（The Reference Elevation Model of Antarctica, REMA）数据，开展东南极达尔克冰川表面塌陷区域的高程变化监测，并利用Landsat 7、8和Worldview-2光学影像等数据分析塌陷过程和原因。结果表明，达尔克冰川在2013年发生了一起严重的塌陷事件，塌陷深度最大约45.29 m，造成了约26.29×10^6 m^3的水体损失；塌陷发生后，该区表面高程不断增加，于2016年恢复至塌陷前的高程。塌陷区具有明显的整体性沉降特征，并存在融水聚集，推测塌陷和达尔克冰川冰下湖的排水过程存在密切的联系。本研究证明达尔克冰川存在较大的不稳定性，同时验证了REMA数据监测冰川表面塌陷的可行性，为未来精细化监测南极冰盖/冰架响应气候变化提供技术参考。

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  PDF(461)

  摘要(299)

• 联合哨兵卫星系列雷达与光学影像的洞庭湖水域面积变化高时空分辨率监测
• 宋利娟,景海涛,徐嘉慧,陈探,张大鹏,宋春桥

• 摘要：洞庭湖是我国第二大淡水湖，干湿季节水体波动幅度大、频率高。卫星对洞庭湖水体变化的高频观测，对及时、准确地监测其水文动态变化具有重要意义。本研究的主要目标是利用Sentinel-1和Sentinel-2影像（10 m），在兼具高时频与空间分辨率条件下重建和分析2017-2020年间洞庭湖水域面积的精细时序信息。本文发展了一种基于湖区部分清晰影像来重建全湖水域面积的方法，该方法利用湖区某个区块面积与Sentinel-1全幅影像提取的湖泊面积构建的统计拟合关系建立经验模型，从而得到更密集的洞庭湖水域面积时间序列。拟合结果显示，每个区块的面积与总面积呈显著正相关，平均R2值为0.94。2017-2020年，获取119景Sentinel-1影像和38景Sentinel-2影像用于提取洞庭湖区块水体淹没范围，以重建整个湖区面积。结合所有Sentinel-1和Sentinel-2影像后，各月可获取的观测影像平均为6景，某些月内监测次数可达10次，时间间隔为3-6天。此外，本文重建的水域面积时间序列可以精确地刻画显著的季节波动和年际变化，水域面积在7月达到峰值，11月至2月达到谷值。一个月内最大面积与最小面积的平均比率为1.36。地表水域最剧烈的波动发生在11月份，比率为1.52。整合Sentinel-1/2影像观测，2017-2020年洞庭湖的平均水域面积约为1147.13 km2。与基于Sentinel-1/2影像构建的洞庭湖水域面积时间序列相比，结合Landsat-8影像的水体面积时间序列可在某些月份可以将水体观测的时间分辨率提高，但是对于水域面积的月均值和年均值影响较小。本研究联合高时空分辨率的哨兵系列雷达与光学影像发展高时频水域面积序列的精细提取方法，可为提升洞庭湖及长江中下游高动态湖泊水域遥感监测和水资源精细管理提供科技支撑。

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  PDF(527)

  摘要(480)

• 中巴经济走廊洪扎段潜在滑坡SBAS-InSAR早期识别及发育特征分析
• 苏晓军,张毅,孟兴民,Rehman Mohib Ur,Khalid Zainab,赵富萌,岳东霞,郭富赟,周自强

• 摘要：中巴经济走廊巴基斯坦境内洪扎河谷（Hunza Valley）段地形高差巨大、地质环境复杂、滑坡灾害多发，对河谷内村镇威胁极大，也严重制约中巴经济走廊安全建设与运行。为了加深对Hunza河谷滑坡灾害的认识，非常有必要进行滑坡识别编目和发育特征研究。本研究基于升、降轨获取的87景哨兵一号（Sentinel-1）数据，利用SBAS-InSAR技术获取了洪扎河谷地表形变，计算了地表斜坡向形变速率。并综合利用光学遥感影像解译和野外实地调查验证，成功识别了洪扎河谷53处潜在滑坡，并对滑坡识别效果、典型滑坡变形进行了分析。在此基础上，以11个地质环境因素作为影响滑坡发育的因子，分析了滑坡分布发育特征。结果表明，升轨和降轨数据监测到研究区内斜坡向最大形变速率分别为?311 mm /a和 ?490 mm /a，洪扎河谷区不稳定形变阈值为?20 mm/a。识别的潜在滑坡主要集中在河流两岸、公路上下边坡；潜在滑坡主要分布在风化堆积层以及千枚岩、板岩等变质岩区；高差200 - 1000 m、坡度30 - 40°和坡向南、南西向为滑坡发育的优势地形条件；斜坡地表裸露、植被稀疏地段物源充足，滑坡较为发育。研究结果可用于巴基斯坦洪扎河谷防灾减灾工作，保障中巴经济走廊畅通运营，为具有毁路与堵江风险的滑坡重点监测和评价研究提供科学参考和数据支持。

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  PDF(472)

  摘要(450)

• 融合特征优选与随机森林算法的 GF-6影像东北一季稻遥感提取
• 张悦琦,任鸿瑞

• 摘要：为寻求高效、高精度的东北一季稻种植面积提取方法，该研究以辽宁省盘锦市为研究区，利用覆盖水稻关键物候期的6景GF-6 WFV单时相影像和时序影像，构建光谱特征、植被指数、水体指数和红边指数4类特征变量，采用平均不纯度减少的方法进行重要性排序并通过袋外误差方法选择最优输入特征，建立基于特征优选的随机森林模型，对2020年盘锦市水稻种植分布进行提取。结果表明：（1）基于水稻不同物候期的单时相影像，总体分类精度均在94%以上，以处于水稻移栽期影像分类结果最佳，其总体精度、F1值（水稻）、Kappa系数与实地验证点精度分别为97.67%、98.84%、0.97和97.22%；（2）与单时相影像相比，利用时序影像进行土地覆被分类和水稻信息提取能够有效提高分类精度，其总体精度、F1值（水稻）、Kappa系数与实地验证点精度分别为99.33%、100.00%、0.99和97.22%；（3）对有无红边信息参与的水稻提取结果进行对比分析，红边波段和红边指数的引入可使分类精度有所提高；（4）引入紫边与黄边波段能够提高分类精度，但分类结果精度提高效果次于红边信息。该研究证明，基于特征优选的随机森林模型，利用水稻移栽期的单时相影像提取水稻种植分布可满足实际应用精度需求，但利用时序影像可进一步提高分类精度。此外，GF-6卫星的新增波段均能够提高水稻分类精度，显示出GF-6卫星在作物精细提取方面具有巨大应用潜力。

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  PDF(498)

  摘要(391)

• WRF-3DVAR逐小时雷达同化系统在华北地区降雨径流预报中的应用
• 刘昱辰,刘佳,李传哲,王维,田济扬

• 摘要：本研究从当前数值大气模式应用于水文预报的现状出发，分析了将数据同化技术融入到陆气耦合水文预报中的重要性，针对时空分辨率较高的天气雷达测雨数据，在WRF模式耦合WRF-Hydro陆面水文模式的基础上，构建了逐小时快速更新的WRF-3DVAR同化系统，并进一步验证了其在华北地区降雨径流预报中的应用效果。结果表明，同化天气雷达结合传统气象监测数据可以有效提高WRF模式的预报降雨精度，特别是针对时空分布均匀型的降雨，同化后预报降雨的CSI/RMSE指标提高了23.24%~50.00%。在径流预报中，经过数据同化后，更准确的预报降雨使径流预报结果也一定程度上得到了改善，洪峰流量和洪量误差均有所降低，Nash系数也所提高，整体上数据同化对预报水文过程的改进效果也较为明显。但对于时空分布不均匀型的降雨，洪峰流量和峰现时间的预报结果仍不理想，后续需要从陆面水文参数的精准率定、预报误差的实时校正等方面进行改进。

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  PDF(559)

  摘要(514)

• 基于贝叶斯模型的森林高度极化干涉SAR反演不确定性分析
• 张庭苇,张王菲,张永鑫,黄国然

• 摘要：极化干涉合成孔径雷达（Polarimetric Interferometry Synthetic Aperture Radar，PolInSAR）已被广泛用于森林高度的反演，正确评估模型输入参数、模型假设、林分结构、立地条件等引起的不确定性是提高基于PolInSAR技术森林高度反演精度及准确性的关键之一。本文以贝叶斯模型为基础，以模拟的L波段PolInSAR数据为数据源，首先基于贝叶斯模型确定了随机体散射（Random Volume over Ground，RVoG）模型输入参数引起的不确定性，在此基础上使用先验知识（成像中森林高度的值）对RVoG模型的消光系数进行“固定”，并反演了森林高度；然后基于RVoG模型反演结果及贝叶斯后验采样分析，讨论了树种、森林密度、地面粗糙度及土壤含水量四个因子变化引起的森林高度反演结果的不确定性。研究结果表明：对于L波段的PolInSAR模拟数据，采用RVoG模型进行森林高度反演时，使用先验知识对消光值进行固定可大大降低森林高度反演的不确定性；四个因子中，树种和森林密度引起的不确定性较显著，然后为地面粗糙度，最后为土壤含水量。阔叶林反演结果的不确定性明显高于针叶林；森林密度从150株/hm2增至1200株/hm2时，其标准误最高可下降67.5%；在针叶林纯林和阔叶林纯林中，地面粗糙度与反演结果的标准误呈现明显的正相关关系；土壤含水量引起的不确定性最小，几乎可以忽略不计。

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  PDF(806)

  摘要(397)

• 乌托邦平原祝融号火星车着陆区地质特征遥感分析
• 芶盛,岳宗玉,邸凯昌,牛胜利

• 摘要：我国首个火星探测任务天问一号探测器由环绕器、着陆器和巡视器(祝融号火星车)组成。祝融号火星车于2021年5月15日成功登陆火星北半球乌托邦平原南部的预选着陆区。乌托邦平原过去可能存在具备孕育生命的环境，祝融号火星车在该地区开展巡视探测，具有丰富的科学价值。为了给祝融号火星车和天问一号环绕器今后获取的就位和遥感探测数据的分析和解释提供有关着陆区的地质背景，本文利用已有的遥感影像和产品，详细分析了祝融号火星车着陆点周边50 km区域的地质特征，并制作了着陆区地质图。着陆区主要存在撞击坑、横向风成脊、槽沟和锥形丘等地貌。在200 m尺度上，整个着陆区地势南高北低，地形较为平缓，十分有利于后续巡视探测。着陆区热惯量相对较低，地表风化层仅存在少量呈半掩埋状的岩石，表明该区域的风化层易于受到热扰动的影响。受高光谱遥感影像分辨率和(或)矿物吸收特征的限制，着陆区的矿物类型和丰度暂时未知，急需火星车开展就位探测以填补目前的空缺。综合乌托邦平原的撞击成因和火星北半球可能存在的巨大古海洋及其后续演化，本文提出乌托邦平原在火星的各个地质时期主要经历了撞击盆地形成(前诺亚纪)、流水沉积物填充(诺亚纪)、撞击坑等典型地貌发育(西方纪)、火山物质部分覆盖(亚马逊纪)等较为复杂的地质改造和演化过程。结合着陆区的地质特征和祝融号火星车搭载的科学载荷，本文建议火星车将着陆区南部的横向风成脊、槽沟和锥形丘分别作为火星车的短期、中期和远期优先探测对象，从形貌学、矿物学、地层学和气候学等多方面对它们开展综合探测分析，确定它们的真正成因或归类。祝融号火星车的就位探测成果将极大的丰富行星科学领域对乌托邦平原地质演化过程的认识，甚至可以为过去可能存在的古海洋和生命宜居环境的综合评价提供支撑。

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  PDF(950)

  摘要(1004)

高光谱遥感专栏

• 联合空间信息的高光谱遥感协同表示动态集成分类算法
• 虞瑶,苏红军,陶旸

• 摘要：近年来，集成学习成为高光谱遥感影像分类的研究热点，尤其是动态集成算法根据测试样本的特征自适应地选择最佳分类器，其分类性能显著提升。然而现有的动态集成方法仅考虑测试样本与验证样本的光谱信息，忽略了高度规则化的高光谱遥感影像包含的丰富空间信息。为进一步提升高光谱遥感影像动态集成算法分类的准确性和可靠性，提出了联合空间信息的可变K邻域动态集成算法(Variable K-neighborhood and Spatial Information，VKS)和联合自适应邻域空间信息的可变K邻域动态集成算法(Variable K-neighborhood with Shape-Adaptive，VKSA)。两种算法第一阶段综合考虑分类器精度与相似度自适应地改变测试样本的K邻域，第二阶段分别设计固定窗口和自适应窗口的嵌入方式增加地物的局部空间近邻关系，充分利用高光谱遥感影像地物复杂的空间形态结构信息。实验部分采用三组通用的高光谱遥感影像数据对所提出算法的性能进行综合评价。结果表明相比于传统的动态集成算法，本文提出的联合空间信息的动态集成模型能显著提升分类精度，其中基于自适应窗口方式的VKSA算法明显优于基于固定窗口的VKS算法。

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  PDF(285)

  摘要(180)

• 基于机载高光谱影像的农田尺度土壤有机碳密度制图
• 刘潜,王梦迪,郭龙,王冉,贾中甫,胡献君,唐乾坤,石铁柱

• 摘要：准确监测土壤有机碳密度SOCD（Soil Organic Carbon Density）对调控土壤碳汇、合理利用土壤资源具有重要意义。机载高光谱影像为精细化SOCD制图提供了重要数据源。由于机载高光谱在数据收集过程中易受到外部因素的影响，光谱中存在噪声影响SOCD的估算精度。因此，本研究旨在探究基于机载高光谱影像估算SOCD的技术流程。对原始光谱进行预处理，包括一阶微分FD（First Derivative）和包络线去除CR（Continuum Removal）变换。采用遗传算法GA（Genetic Algorithm）选择特征波段，并结合不同回归方法，如偏最小二乘回归PLSR（Partial Least Square Regression）、多元线性回归MLR（Multiple Linear Regression）、支持向量机SVM（Support Vector Machine）和人工神经网络ANN（Artificial Neural Network）估算SOCD。结果表明，在经过GA特征波段选择后，原始光谱、FD光谱和CR光谱预测SOCD的精度均有所提高。使用原始光谱特征波段，PLSR、MLR、SVM和ANN四种模型预测SOCD的决定系数R2分别为0.672、0.721、0.551和0.678。使用FD与CR光谱特征波段的R2范围分别在0.452-0.593和0.332-0.602之间，具有较大的误差。利用原始光谱的特征波段进行SOCD数字制图，不同回归模型预测的SOCD在空间上具有较为相似的变化趋势，与SOCD测量值较为相近，绝对误差较大的点多出现在采样点边缘附近。

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  PDF(539)

  摘要(332)

• 不同种植设施背景蔬菜作物无人机高光谱精细分类
• 胡顺石,杨斌,黄英,岑奕,戚文超

• 摘要：我国蔬菜产业规模大、产值高，是促进农民增收和农村农业经济发展的支柱产业。快速准确地获取区域尺度蔬菜种植结构信息对于农业现代化、自动化和精细化等具有重要意义。无人机高光谱遥感技术具有快速机动灵活和“图谱合一”的优势，在作物精细分类中具有广泛应用前景。然而蔬菜作物种植规模差异大、农业景观破碎度高，同时还受地膜、大棚和防鸟网覆盖等影响，无人机高光谱图像易产生严重的混合光谱效应，给蔬菜作物精细分类带来了极大的挑战。针对此问题，本研究以湖南省农科院高桥科研基地蔬菜种植区为例，获取无人机高光谱图像，探索采用支持向量机和深度学习方法对不同蔬菜作物进行精细分类。研究结果表明：基于无人机高光谱遥感数据，可以实现不同覆盖背景下的蔬菜作物精细分类；两大分类方法的平均总体精度分别为78.03%和90.75%，平均Kappa系数分别为0.7359和0.8887，相较于支持向量机方法，基于深度学习的分类方法获得的精细分类效果更加理想，三维卷积神经网络和引入注意力机制的卷积神经网络可以有效提取图像中的光谱-空间特征信息，在蔬菜作物精细分类中体现出更好的分类效果；蔬菜作物在大尺度地块上空间纹理特征明显，而在小地块尺度上差异较大，宜采用不同深度学习方法对其进行精细分类；不同覆盖背景对蔬菜作物产生混合光谱效应，对作物精细分类效果影响显著。

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  PDF(406)

  摘要(311)

极地遥感专栏

• 基于深度学习的全极化SAR影像冰川边界识别
• 范吉延,柯长青,姚国慧,王梓霏

• 摘要：冰川识别对于周边地区水资源与气候变化监测具有重要意义。全极化SAR影像包含丰富的特征，而深度学习能够充分挖掘影像信息，因此使用全极化SAR影像结合深度学习能够得到良好的冰川识别效果。本文基于喜马拉雅山脉西端ALOS2-PALSAR全极化影像，使用VGG16特征提取网络与全卷积神经网络模型U-net相结合的VGG16-unet 对冰川进行识别。采用的特征包括极化相干矩阵对角线元素、Freeman-Durden、H/A/α、Pauli、VanZyl、Yamaguchi五种极化分解参数共计19种特征。为了充分利用影像信息，对这些特征进行分析与组合，并比较它们之间的冰川识别精度，以选取最佳特征。由于冰川与非冰川的地形具有明显差异，因此将DEM、坡度、局部入射角等作为辅助特征与极化特征结合。通过对比不同极化特征分类精度得出，基于物理特性的Pauli、Freeman-Durden、VanZyl、Yamaguchi特征分类的精度较高，其中Pauli特征分类的精度最高，整体精度(OA)达到92.54%，平均用户交并比(mIoU)达到78.78%。加入地形数据后整体精度(OA)提升至94.34%，平均用户交并比(mIoU)提升至82.35%。为了进一步提高冰川的识别精度，提出了一种基于单波段特征整体精度(OA)及召回率(Recall)筛选出的SDV特征交叉组合方式，结果显示，该组合整体精度(OA)达到94.98%，用户交并比(mIoU)达到85.67%，比Pauli特征分类精度分别高出0.64%和 3.32%。上述结果表明，选择最佳的特征组合方式并结合深度学习在提升冰川识别精度中具有重要的作用。

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  PDF(479)

  摘要(303)

卫星技术

• 基于IR-MAD不变像元的风云三号光学成像仪同平台交叉定标技术
• 李国荣,王俊伟,何玉青,胡秀清

• 摘要：现有基于稳定目标场的交叉定标方法受限于卫星同步过境人工选取定的伪不变目标且靶场光谱特性较为单一，难以进行多频次、高精度的交叉定标，而传感器的精确在轨校准对其数据产品的有效性至关重要。本文提出了一种基于迭代重加权多变量变化检测（IR-MAD）的交叉定标方法，以风云三号B星（FY-3B）光学成像仪的中分辨率成像光谱仪（MERSI）为参考基准，展开对同平台的可见光红外扫描辐射计（VIRR）的交叉定标研究。该方法通过IR-MAD算法自动识别两探测器同时相场景中的不变像元，基于不变像元的反射率信息，经过光谱匹配和正交回归获得交叉定标系数。本文以FY-3B/VIRR、MERSI中国西北地区和北非地区数据展开研究，获取长时间序列的定标斜率系数。结果表明，IR-MAD方法与业务定标、敦煌沙漠场地定标结果有很好的一致性，VIRR经定标校正后与MERSI的辐射信息相对偏差优于2%，中国西北地区和北非地区获取的IR-MAD交叉定标结果吻合（多数通道优于2%）。此方法可在卫星观测场景内自动高效的选取伪不变目标，并基于所选取的伪不变目标实现交叉定标。

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  摘要(294)

遥感在轨辐射定标及地基验证技术

• 航空滤光片阵列多光谱图像曲面拟合双阈值配准
• 李铜哨,孙文邦,岳广,张星铭,顾子侣

• 摘要：图像配准过程中,匹配点位置精度是决定图像配准精度的关键。本文针对航空滤光片阵列多光谱图像因各谱段间存在像点位移而使误匹配点剔除比较困难的问题,提出了一种基于匹配点位置差曲面拟合双阈值剔除方法。首先,选取多光谱图像中间波段图像作为基准图像,利用SIFT算法分别提取基准图像和待配准图像的匹配点；其次,在基准图像匹配点处逐点计算两波段图像匹配点的位置差,构建匹配点Delaunay三角网,利用IDW(反距离加权)算法拟合整幅图像位置差曲面；然后,对位置差曲面进行平滑处理,再分别向上向下平移一定容差范围,构成位置差三维阈值空间；最后,利用位置差三维阈值空间筛选出精确匹配点,并完成图像配准工作。理论分析与实验结果表明：该方法可以有效筛选出航空滤光片阵列多光谱图像高精度匹配点,进而有效提高图像配准的精度。

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  摘要(468)

激光雷达数据处理与应用专栏

• 基于多时相无人机LiDAR的杉木林地上生物量季节变化初探
• 熊景峰,曾宏达,谢锦升,李晓杰,陈镜明

• 摘要：伴随着全球变暖，极端降水格局变化显著，分布面积广且处于生长旺盛期的我国人工林将如何响应气候变化，其碳汇功能的趋势预测，以及相应的经营管理决策，迫切需要快速、准确监测森林生长的方法。本研究以17年生杉木中龄林为研究对象，采用无人机激光雷达（UAV-LiDAR）于2019年2月至2020年2进行了半年周期性监测。结合地面调查数据对比了3种基于UAV-LiDAR参数的单木地上生物量（AGB）估测方法，分别为树高冠幅回归法(HCD)、胸径-树高回归法(D-H)、胸径-树高冠幅回归法(D-HCD)，并进一步估测杉木林半年为周期的树高、胸径和AGB的干湿季节生长变化。结果表明，D-HCD法估测杉木单株AGB结果最优（R2为0.77，RMSE为15.99 kg），即采用UAV-LiDAR提取的树高与冠径估测胸径，并将其与树高代入异速生长方程计算AGB。单株年AGB变化量（ΔAGB）的实测与估测R2为0.64，RMSE为1.87 kg，相对误差rRMSE为29.74%；单木上推至样方尺度，单位面积ΔAGB估测相对误差有所降低，rRMSE从29.74%下降到17.10%。研究期间，春夏季的日均温比秋冬季高7°C，降雨量却超过秋冬季的3倍，降雨的季节分配严重不均。杉木生长也因此表现出十分明显的干湿季节差异，湿季和干季平均树高生长量分别为0.50 m和0.13 m，生物量增加量分别为5.12 kg和1.37 kg。随着径阶的增加，中龄杉木春夏季和年ΔAGB呈递增趋势，即个体越大，生长量越具有优势，而小于平均水平的个体，生长量则明显降低。

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  摘要(206)

大气遥感专栏

• 基于集成学习方法的中国近地面臭氧浓度时空分布研究
• 宋世鹏,范萌,陶金花,陈三明,顾坚斌,韩宗甫,梁晓霞,陆晓艳,王甜甜,张莹

• 摘要：自2013年大气污染防治行动以来，PM2.5、PM10、SO2、NO2等空气污染物浓度都有不同程度下降，但臭氧污染仍有上升趋势，臭氧污染已成为制约我国空气质量持续改善的关键问题。地基站点可以提供空间上特定点的臭氧浓度，但无法获得近地面臭氧连续的空间分布。由于臭氧大量分布于平流层，遥感卫星反演的臭氧柱浓度产品仅能反映整层臭氧柱浓度，但整层臭氧柱浓度与近地面浓度无明显相关性，因而无法体现近地面臭氧浓度。本文综合地基监测数据、再分析资料、卫星产品，采用不同的模型方法，得到近地面臭氧浓度的时空分布，结果表明集成学习方法可以准确估算近地面臭氧在空间上的分布状况和在时间上的变化趋势。本文对比了梯度提升回归树（GBRT）、极端随机树（ERT）、极端梯度提升器（XGBoost）三种不同的集成学习方法在近地面臭氧污染估算的效果表现，三种集成学习方法在2019-2020两年的十折交叉验证R2都在0.89以上，极端梯度提升器（XGBoost）方法在RMSE、MAE指标上有最好的表现,2019年-2020年两年的平均RMSE、MAE分别为15.77μg/m3、10.53μg/m3，且模型训练时间复杂度较低。由于中国政府实施积极的减排措施的及疫情影响，臭氧浓度多年来的上升趋势得到了逆转，2020年臭氧年均值为107.41±18.6μg/m3，较去年平均值109.26±19.71μg/m3，有所减少。时间上，每年的5-9月气温较高，光化学反应剧烈，因而臭氧高污染事件频繁发生。空间上，京津冀地区、长三角地区、珠三角地区、成渝地区等城市群显著高于周围其他区域，是臭氧污染防治的重点区域。

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  摘要(48)

• 利用MODIS多通道反照率产品估算OCO-2氧气A吸收带陆表反照率的方法研究
• 杨洁,李四维,王庆鑫

• 摘要：在基于OCO-2卫星氧气A吸收带观测的云反演中，陆表反射是重要的干扰因素，其强度主要由陆表反照率决定。然而，目前尚无卫星产品能提供OCO-2云反演所需的氧气A吸收带陆表反照率，为此本文提出基于MODIS多通道黑空/白空反照率的OCO-2氧气A吸收带陆表反照率估算方法。该方法顾及地表覆盖类型对波段间转换陆表反照率的影响，在不同时间和不同空间上测试的相关系数均超过0.93，均方根误差为0.026。其中，MODIS反照率数据的质量是决定多通道模型转换精度的最重要因素。当输入最佳质量的MODIS反照率时，OCO-2氧气A吸收带陆表反照率估值的均方根误差略优于0.02，随着MODIS反照率数据质量的下降，估值的均方根误差逐渐增大至超过0.05。

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  摘要(653)

论文

• 基于小目标弱关联的卫星视频多目标跟踪算法
• 崔浩文,许楚杰,郑向涛,卢孝强

• 摘要：遥感卫星视频中的目标小,场景变化多样,在遥感卫星视频上的进行多目标跟踪存在一定的困难。针对卫星视频中目标小的特点,提出了一种高分辨率遥感卫星视频的多目标跟踪算法,该算法先检测出疑似目标再进行轨迹关联。检测阶段构建小目标检测器,首先在骨干网络中通过Transformer捕获全局的上下文信息,然后利用注意力机制增强目标特征,最后添加了一个用于预测小目标的分支；为使检测出的小目标与已有轨迹匹配,轨迹关联阶段,采用关注低置信度检测的弱关联算法。本文选取高分辨率遥感卫星视频(Gaofen Challenge,2021)进行实验,实验结果表明,本文提出的方法在遥感卫星视频中的多目标跟踪数据集上的MOTA指标达到63.1%,相较于基准(baseline)模型提升13.5%,能够显著提升遥感卫星视频中多目标跟踪的性能。

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  摘要(176)

• 高光谱图像类别独立的域适应分类方法（卫星专刊）
• 余龙,李军,贺霖,李云飞

• 摘要：利用已有图像的标记样本对新的高光谱图像分类面临光谱偏移带来的分类性能差的问题。基于特征表示的域适应方法通过学习域不变特征来解决这个问题。然而现有方法难以同时将多个类的样本对齐，在对齐多类样本的同时又忽略了类间混合对可分性造成的影响。本文提出了一种类别独立的域适应分类方法。首先，为每个地物类别构造一个独立的降维子空间，在多个类别独立的子空间中对齐源域和目标域的样本。然后，在每个类别独立子空间中，利用对齐样本学习出目标域样本的后验概率。接着，融合所有类别独立子空间得到的后验概率得到分类标签，目的是增加后验概率的可信度。最后，利用空间先验平滑分类标签后将其作为伪标签用于迭代学习，更新类别独立子空间和目标域的分类结果。另外，本文还设计了代表性样本选择策略，有利于学习出更具共性的特征表达子空间。在两个真实的高光谱数据集上的实验结果表明，本文算法比原始的联合域适应算法的最近邻分类精度分别提升了9.56%和18.45%。

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  摘要(64)

• 基于GPM双频雷达的长三角区域雨滴微物理特征分析
• 朱净萱,戴强,肖媛媛,刘超楠,李雁鹏

• 摘要：雨滴谱（DSD）描述了降雨过程中雨滴数量随雨滴直径的分布情况，能够有效反映雨滴的微物理特征。基于DSD推导出的雷达反射率因子-降雨强度（Z-R）公式和单位降雨动能-降雨强度（KE-R）公式是雷达定量降水估计和土壤侵蚀评估的关键因素。目前，DSD获取普遍借助单点测量的地面雨滴谱仪，难以反映大尺度雨滴微物理过程的空间差异。GPM主卫星搭载的双频降水雷达（DPR）可以接收两个不同波段的雷达回波，能够获取更多雨滴信息，为空间三维DSD参数反演提供了可能。本文基于GPM-DRP的DSD反演信息，计算降雨强度、降雨动能和雷达反射率因子等参数，构建Z-R和KE-R经验关系，并以长三角地区雨滴谱仪网络观测数据为参考，进行精度评定。结果表明，DPR雷达遥感具有很好的DSD反演性能，有望为大尺度雷达降雨估测与水土保持决策等提供新的支撑。

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  摘要(221)

• 基于Sentinel-1影像追踪与迭代SVD技术提取格陵兰Petermann冰川流速时序
• 鞠琦,李刚,李超越,冯小蔓,陈晓,杨治斌,陈卓奇

• 摘要：格陵兰冰盖流速监测对定量估算冰盖物质损失以及研究冰盖对全球变暖的响应具有重要意义。利用SAR影像强度信息进行偏移量追踪是目前冰川流速监测的主要方法。冰川表面散射特性的变化会导致SAR影像强度信息发生改变，导致影像匹配失相关，从而造成提取的流速场中存在大量错误与空洞。为了克服该问题，本文提出了一套基于Sentinel-1 SAR影像提取冰川流速时序的数据处理流程：通过开运算、连通性分析、自适应中值滤波等方法去除单对追踪影像中的噪声与错误；同时利用现有产品的年度和月度平均流速数据完成基准校正并引入角度信息进一步去除部分噪声与粗差；最后通过间隔6、12、18日的追踪影像引入冗余配对，使用迭代的奇异值分解（SVD）方法求解时序方程组，构建冰川流速时序。将利用本方法提取的2018至2020年间格陵兰Petermann溢出冰川6日间隔冰流速时序与现有流速产品进行对比表明，与由单轨数据生成的CPOM冰川流速产品相比，本方法获得的流速时序噪声更少，流速场在时空上更连续平滑，在相同冰川范围内有效数据覆盖范围更广。与由多轨数据合成的PROMICE产品比较表明两者的精度和有效数据覆盖率类似，但本文方法提取的流速时序分辨率更高，有效数据覆盖率更加稳定，且在对于追踪效果较差的夏秋季本方法在抑制噪声方面表现更好。因此本文提出的算法能有效修补影像匹配空洞及剔除异常匹配，并合成高时空分辨率冰川流速时序，对利用星载SAR影像提取格陵兰冰盖流速监测具有重要意义。

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  摘要(434)

• 沙漠稳定目标方向反射率参考模型构建研究（光学载荷历史数据再定标共性技术专栏）
• 王玲,胡秀清,徐娜,陈林,张鹏,徐寒列

• 摘要：陆地稳定目标的地表反射率是利用反射率基法其对卫星传感器进行辐射定标的关键参量。但对于国产历史遥感卫星的光学载荷，同步观测的稳定目标地表反射率数据的缺乏，是对其进行历史再定标工作的主要难点。本文基于长时间序列的MODIS BRDF模型参数产品，采用统计分析的方法，建立了全球典型沙漠稳定目标的逐月方向反射率参考模型，并基于独立的样本数据进行了模型精度验证及辐射定标应用示范研究。验证结果显示，国外目标的方向反射率参考模型不确定度优于国内目标。国外的13个沙漠目标中，有12个目标的模型误差在±3%以内，其中Libya 4可低于±1%；在国内，有6个目标与国外这12个目标的模型精度相当。辐射定标应用示范结果显示，本文构建的稳定目标方向反射率参考模型可以代替实时的MODIS BRDF模型参数产品用于遥感仪器的辐射定标中。一方面，可以解决国产卫星光学载荷历史数据再定标中缺乏地面反射率同步观测的问题；另一方面，对于在轨遥感仪器的辐射定标中，可避免频繁下载MODIS BRDF模型参数产品的问题。

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  PDF(473)

  摘要(412)

国产卫星

• 高分五号02星高光谱成像仪中美典型甲烷超级排放源遥感反演与分析
• 李飞,孙世玮,张永光,封晨曦,陈翠红,毛慧琴,刘银年

• 摘要：检测和估算化石燃料生产活动中的甲烷泄漏有助于甲烷减排。星载高光谱成像仪是甲烷排放点源遥感监测的重要技术手段。本研究利用国产高分五号02星（GF5-02）获取的高光谱成像仪（AHSI）与欧空局哨兵五号星(Sentinal-5P)的对流层观测仪（TROPOMI）遥感数据，基于优化的甲烷柱浓度反演算法和中尺度气象模式，开展了对中美两国煤矿和油气设施的甲烷排放点源检测、量化以及不确定性评估。实验结果表明：1）GF5-02星AHSI载荷在中美两国甲烷排放热点区域内探测到了四处显著的甲烷点源泄漏排放，排放速率均大于0.5吨/小时。其中，在二叠纪盆地监测到一处超级排放源，甲烷排放量高达11.7 ± 4.4吨/小时；2）甲烷点源排放通量速率的估算会受到背景气象场的影响，点源处风速的不确定性贡献最大。研究结果表明GF5-02星高光谱成像仪在全球甲烷点源遥感识别和排放量估算中的应用潜力，可以为未来全球能源行业的甲烷泄漏检测工作提供重要数据支撑。

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  PDF(34)

  摘要(132)

• 基于引潮力算法的四川泸县Ms6.0地震临震长波辐射变化研究
• 孙学霞,崔静,姜文亮,马未宇,康春丽,李强

• 摘要：2021年9月16日四川省泸县发生MS 6.0地震，利用FY-2H地面长波辐射数据产品（OLR）分析研究区8月27日至10月1日长波辐射异常分布及变化。结果显示，研究区内震中东北部最先出现异常，异常整体呈北西-南东分布；时空演化呈现出初始增温-异常加强-高峰-衰减-平静的特征，与岩石受力应变破裂所经历的微破裂-破裂-加速破裂-破裂过程演化特征吻合。结果表明，天体引潮力对此次地震具有诱发作用，长波辐射异常一定程度上表征了地震孕育过程中应力应变的辐射变化。之后，利用NOAA卫星长波辐射产品数据追踪验证异常时段（9月11日-17日），发现两者结果表现特征较为一致，进一步说明了FY-2H卫星长波辐射数据可较好地应用于地震异常监测。

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  PDF(207)

  摘要(235)

• 中国陆地区域GF-1 WFV地表反射率产品
• 佘文庆,张兆明,彭燕,何国金,龙腾飞,王桂周

• 摘要：高分一号卫星（GF-1）搭载的WFV传感器具有高空间分辨率和宽幅成像能力，是资源调查和生态环境保护等领域的重要数据源。目前GF-1 WFV数据仅提供L1级标准化产品，缺少地表反射率产品，而大多数定量遥感研究都是建立在地表反射率产品的基础上。为了研发GF-1 WFV地表反射率产品，本文提出一种基于多源MODIS AOD空间融合和动态查找表的6S大气校正算法并生产和共享中国陆地区域2020年GF-1 WFV地表反射率产品。在产品精度验证方面，通过比较大气校正前后的影像质量、直方图和典型地物反射率差异并利用同步过境的Landsat-8 OLI地表反射率产品和地面实测数据进行定量验证。精度验证和分析结果表明，经过大气校正后的影像质量改善明显，与Landsat-8 OLI地表反射率产品具有良好的一致性。基于实测地表反射率数据的精度验证结果表明蓝、绿、红和近红外波段的均方根误差（Root Mean Square Error）分别为1.21%、1.53%、1.26%和6.14%。研究结果表明，研发的GF-1 WFV地表反射率产品的质量可靠且产品算法具有自动化和业务化的生产能力。

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  PDF(278)

  摘要(226)

• 高分七号卫星立体影像与激光数据复合测绘处理原理及方法
• 周平,唐新明

• 摘要：高分七号卫星(GF-7)是全球首颗同步搭载了光学立体相机和激光测高仪的对地观测卫星,可以同时获取亚米分辨率的两线阵光学立体影像和稀疏地面激光高程点,并期望通过激光高程点来提升立体影像的高程精度,以保障GF-7卫星能够服务于全球范围1:1万比例尺立体测图。本文根据卫星相机和激光测高仪工作过程中的误差传播机理,分析了利用激光高程点提升立体影像高程精度的基本原理。设计了一种GF-7立体影像与激光高程点复合测绘处理方法,包括构建了激光高程点在立体影像上自动精确量测方法、激光高程点与立体影像联合区域网平差模型等。最终实现立体影像高程精度有效提升。选取了中国河北省北部区域共计70景GF-7立体影像和463个激光高程点开展复合测绘处理试验,结果表明,立体影像在平地、丘陵、山地、高山地和全区域的高程中误差分别由原来的3.0m、4.68m、2.86m、2.48m和3.19m,降低至0.35m、0.66m、0.74m、0.91m和0.68m；平面中误差分别是4.99m、3.52m、4.42m、5.99m和4.82m。影像平面和高程精度均已满足中国1:1万比例尺立体测图的精度要求。目前采用本文所述方法构建的GF-7立体影像与激光高程点复合测绘处理系统已在GF-7卫星牵头主用户单位实现业务化应用,对未来全球范围1:1万比例尺地理信息资源建设具有重要意义。

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  摘要(365)

国家重点研发计划专题

• 基于可见光红外扫描辐射计杂散光建模仿真
• 殷恺,钮新华,张锷

• 摘要：杂散光对星载红外光学系统的影响体现在两个方面，一是成像质量会恶化，二是仪器定标精度会降低。因此，开展星载红外光学系统杂散光分析与抑制工作十分必要。本文以FY-3气象卫星的可见光红外扫描辐射计（VIRR）为研究对象，使用TracePro对仪器成像光学系统进行建模仿真，得到了不同光谱通道在不同维度的点源透过率（PST）曲线。结合在轨仪器备份产品的杂散光实验室复测，对模型仿真与实测结果做了定性比对分析。通过分析PST曲线，找到了仪器可能受杂散光影响的光照角度；通过对卫星轨道参数进行仿真和分析，在考虑载荷间相互影响的情况下模拟了卫星穿越晨昏线时的光照射情况，获得了杂散光量级的初步结果。该工作还可以为同类载荷的消杂散光设计和太阳污染抑制提供参考，同时为遥感历史数据再定标提供基础支撑。

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  PDF(250)

  摘要(174)

• 风云三号卫星微波载荷历史数据再定标(国产遥感卫星历史数据再定标共性技术)
• 谷松岩,郭杨

• 摘要：本文在综述国际上星载微波辐射计历史数据再定标技术基础上，介绍了风云三号卫星微波载荷特点，综述业务辐射定标和历史数据再定标共性技术，阐述风云三号卫星微波载荷通过仪器系统全链路辐射传递仿真构建在轨特殊工况辐射修正模型后，以国际参考载荷为参考消除代际间辐射差异的历史数据再定标技术路线；简介了风云三号卫星微波载荷在轨基本业务状态以及历史数据再定标研究成果，再定标生成的风云三号微波长时序L1科学数据集，经与国际同类载荷交叉比对表明氧气吸收通道长时间序列亮温数据RMSE为0.77K，标准差为0.28K；水汽吸收通道再定标后长时间序列数据的RMSE最优达到0.80K，标准差为0.20K；窗区通道以23.8GHz的V极化通道为例再定标后长时间序列数据的RMSE最优达到1.29K，标准差为0.15K；在定标后最大RMSE不超过1.5K。风云卫星微波载荷与参考载荷之间具有非常好的辐射一致性。风云三号卫星微波载荷历史数据再定标结果为后续建立风云卫星微波载荷基础气候数据集（FCDR）、和包含关键气候变量的网格化气候数据集（CDR）提供了基础性支撑。

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  PDF(279)

  摘要(314)

• 基于微波辐射计响应特性的FY-3C微波湿度计历史数据一致性定标方法（国产遥感卫星历史数据再定标共性技术）
• 王振占,肖雨伟,王可昕,张升伟

• 摘要：星载微波湿度计观测的地球表面和大气的微波辐射数据是数值天气预报和气候研究的重要基础数据源。由于微波湿度计系统响应特性差异、在轨工作条件的变化，以及星上定标基准的差异，不同微波湿度计、同一微波湿度计数据之间在长时间范围内都存在一定的偏差。如果这些偏差不进行修正，则会对长时间序列应用（如气候研究等）具有较大的影响，甚至可能导致错误的结果。并且由于微波辐射不存在绝对基准，无法通过绝对基准的传递进行星上数据的绝对定标，因此需要利用其它相对定标方法对湿度计的稳定性及其变化特征进行评价。本文基于OMB定标的思想，获得OMB定标偏差后，结合微波湿度计的系统响应特性和星上定标基本原理，建立了微波湿度计定标偏差的校正模型—再定标模型，从而实现定标偏差的校正。初步研究结果表明：使用再定标模型后，FY-3C微波湿度计-II定标结果的时间序列稳定，原始OMB偏差中的各种异常波动现象得到良好修正。并且该模型是基于微波湿度计的系统响应特性，因此这一方法同样适用于其他FY-3系列卫星微波湿度计数据的定标偏差校正。当使用相同的辐射传输模型时，再定标模型可以实现FY-3系列卫星微波湿度计数据的一致性定标。

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  PDF(406)

  摘要(369)

• FY-3E微波湿度计发射前定标的非线性系数在星上定标中的适用性分析(国产遥感卫星历史数据再定标共性技术）
• 王振占,肖雨伟,张升伟,何杰颖,谷松岩

• 摘要：星载微波湿度计发射前定标和在轨定标的最大不同是冷源的使用：在轨定标的冷源是宇宙冷空背景温度，通常为2.7K，而发射前定标的冷源通常控制在80-100K之间。这样通过发射前定标得到的非线性系数是否可以用于在轨定标一直是一个非常关心和值得研究的问题。本文通过在FY-3E微波湿度计发射前热真空定标中除了传统需要的冷热、变温定标源之外，另外设计了一个独立的位于180-200K附近的定标源。利用该验证源，本文提出了三点定标公式，并通过外推到冷空亮温的模拟观测计算非线性系数。随后通过比较传统和新型非线性系数推导方法的结果，并将两组系数带入同一组数据中分析两组发射前定标系数用于在轨定标的适用性。

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  PDF(406)

  摘要(317)

基础研究

• 联合TanDEM-X DEM与Senitnel-2多光谱数据的林下地形提取
• 刘志卫,赵蓉,朱建军,付海强,周璀,周亦

• 摘要：针对植被覆盖区TanDEM-X DEM无法描述精细化林下地形的问题，本文提出了一种联合TanDEM-X DEM和Sentinel-2多光谱数据的林下地形提取方法。为了实现该方法，首先将TanDEM-X DEM和Sentinel-2的多波段信息作为输入变量、高精度林下地形数据（LVIS测高数据）作为输出变量，通过随机森林拟合方法构建林下地形预测模型；之后，利用得到的训练模型实现无参考数据区域的林下地形获取。为了验证提出的方法，本文采用位于非洲加蓬的两个典型实验区进行实验验证。实验结果表明，提出的方法能够有效地改正TanDEM-X DEM中包含的森林高度偏差，相较于原始的TanDEM-X DEM，本文方法所提取的地形精度分别提升了76%和63%。此外，实验结果也表明，本文方法得到的林下地形结果保持了较为完整的地形纹理，可以较好的描述林下地形细节。本研究为采用TanDEM-X DEM获取大范围林下地形提供了一种可行的方案。

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  PDF(41)

  摘要(81)

• 遥感科学十年：自然科学基金项目申请资助、研究成果与发展挑战
• 熊巨华,吴浩,高阳,蔡顺,梁丹,于文凭

• 摘要：过去十年，我国遥感科学基础研究领域不断拓宽，取得了一批丰硕的研究成果，培养出一批优秀的人才队伍。遥感科学基础研究水平的稳步提高，不仅极大地推动了地理科学学科的全面发展，而且在服务国家经济主战场和重大战略中发挥了重大作用。本文分析了2013-2022年遥感科学领域国家自然科学基金项目的申请与资助情况，总结了研究热点和取得的主要成果，并对我国遥感科学基础研究的发展挑战进行了讨论。结果表明，十年来，遥感相关的基金项目申请代码不断优化，共经历了4个版本，其更新速度快，对学科的发展带动和促进作用明显，也更好地适应了中国遥感科学的发展规律。期间遥感科学领域的基金项目申请数持续升高，申请质量也越来越高，并且所获资助数也有小幅度上升。获资助项目的研究热点主要聚焦于高光谱遥感、多光谱遥感、热红外遥感和可见光-近红外遥感四大前沿领域，并在国家自然科学基金委员会的支持下，遥感科学领域相关研究取得了丰硕的研究成果。此外，在后续遥感科学领域研究中，需要加强遥感机理的基础研究，提升传感器研发和支撑国家重大需求的能力，提高国产高分遥感卫星的研究，从而推动遥感科学的健康可持续发展，更好服务于国家对遥感科学研究提出的重大需求。

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  PDF(407)

  摘要(515)

研究进展

• 陆表卫星遥感GLASS产品集的研发新进展
• 梁顺林,陈晓娜,陈琰,程洁,贾坤,江波,李冰,刘强,马晗,宋柳霖,等

• 摘要：Global LAnd Surface Satellite (GLASS)产品集是在中国国家高新技术研究和发展项目“十一五”和“十二五”863计划及“十三五”国家重点研发计划的支持下,经十余年努力研发而生成的多种陆表特征参数的高级卫星数据产品。与国际上同类产品相比较,它们具有一系列的独特特性,正得到国内外1000 多家单位研究人员的使用,总下载量超过1.7 PB。本文概述了GLASS产品集算法的发展,产品特征,精度验证,以及这些产品的一些初步应用示例。同时还介绍了30 m 分辨率的Hi-GLASS产品集,以及将来继续完善和发展GLASS产品的一些考虑。

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  PDF(164)

  摘要(399)

博士论坛

• 被动微波遥感反演雪深与气象站观测雪深时空对比研究
• 王静,车涛,戴礼云,岳珊娜,郑照军

• 摘要：雪深是积雪重要的物理属性之一，准确的获取雪深对积雪水文与水资源、气候变化、雪灾等研究至关重要。目前，广泛用于长时间序列雪深研究的是气象站观测雪深数据和被动微波遥感（如SMMR、SSM/I和SSMI/S）反演雪深数据。本文对这两种数据的雪深最大值和平均值在中国地区的空间分布、年际变化进行对比，分析两种数据的分布特征。结果表明：空间上，站点观测雪深与站点对应遥感像元雪深在东北地区相关性最好，新疆地区次之，青藏高原地区相关性较差。两种雪深在稳定积雪区分布较为一致，在大于40cm的深雪区和雪深小于5cm的南方地区站点观测雪深的最大值明显高于遥感反演雪深的最大值。时间上，相比于1980~2019年这一时间段，1989~2019年间站点雪深与遥感雪深在各典型积雪区的相关性明显提高。进而对比近30a中国地区两种雪深的变化，结果显示两种数据在青藏高原东南部雪深有一致的显著（p<0.05）减少趋势，在东北平原地区雪深有一致的显著（p<0.05）增加趋势。分布在青藏高原地区的气象站大多选址在海拔较低的地方，不能很好的反映对应微波遥感像元中高海拔地区及山区内雪深的平均分布和变化情况，而被动微波遥感雪深反演受积雪特性变化的影响，对短时间内雪深变化较大的极端降雪事件不敏感。

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  摘要(288)

热红外遥感专刊

• 基于ERA5海洋再分析资料的卫星热红外辐射定标方法精度评估_在轨定标专刊
• 薛亚楠,马灵玲,王宁,李坤,王新鸿,韩启金,钱永刚,李大成

• 摘要：卫星红外载荷辐射定标是定量化应用的重要前提，选择合适的辐射定标参考是实现卫星传感器高频次、高精度定标，进而维持全生命周期观测稳定性的保障。再分析资料能够提供全球覆盖、一定空间和时间分辨率的地表及大气数据，已在气候应用中展现了重要价值，其作为辐射定标参考的适用性值得研究。本文以欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料为研究对象，首先利用Argo浮标观测海表温度（SST）和Terra-MODIS L2级SST日产品，对ERA5数据集的海洋表皮温度参数（SSTskin）进行验证；其次利用MODIS观测星上亮温值，对使用ERA5 SSTskin和大气廓线数据模拟得到星上亮温值进行验证。结果表明，ERA5 SSTskin与Argo SST的平均偏差在-0.31K以内，与MODIS SST产品的平均偏差在-0.38K以内，且与Argo SST的偏差在时间和空间上更为稳定；辐射传输计算结果显示，与星上观测亮温的平均偏差也在-0.38K以内，且偏差随时间和纬度变化波动较小。最后，本文还探究了风速、大气水汽柱总量、海浪平均高度等气象影响因素与海表温度偏差和星上亮温偏差的相关性，整体看来，在6~16 m/s中等风速，低于7.0 g/cm2水汽柱总量以及0.6~3m海浪平均高度的条件下，海表温度偏差以及星上亮温偏差较低。研究结果可为再分析资料用于不依赖实测数据的卫星红外载荷绝对辐射定标提供有效支撑。

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  摘要(479)

中国卫星海洋遥感应用专刊

• 基于Bootstrap算法的FY3/MWRI北极海冰密集度反演研究
• 武苏辉,邹斌,石立坚

• 摘要：海冰作为全球气候系统的重要组成部分，不仅影响着大气与海洋环流，也是气候变化的重要指示器。海冰密集度是描述极地海冰极为重要的地球物理参数之一。本文基于风云三号卫星微波成像仪（MWRI）亮温数据开展北极海冰密集度反演研究，采用线性回归和阈值法确定了动态亮温系点值，利用天气滤波器和陆地污染修正法消除了天气和陆地对海冰密集度反演的影响，计算了2019至2020年海冰范围和海冰面积并与同类产品进行了比对。结果表明，本研究获取的北极海冰密集度产品与NSIDC发布的海冰密集度产品有较高的相关性，海冰密集度的差异在冬季小于3%，夏季小于8%。利用SAR数据进行了不同产品的结果评估，结果表明本文算法的反演结果优于NASA Team算法，在冬季精度约有1%的提升，在夏季精度约有4%左右的提升。动态亮温系点值较好地反映了海冰辐射特性的季节变化。本研究为我国自主卫星的海冰密集度产品的业务化发布奠定了基础。

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  PDF(288)

  摘要(176)

• HY-2卫星微波散射计海面风场地球物理模式函数研究
• 王志雄,邹巨洪,林明森,林文明,张有广,李秀仲,冯倩,何宜军

• 摘要：地球物理模式函数（GMF）在星载微波散射计海面风场反演中具有关键作用。本文以C波段MetOp/ASCAT散射计风场数据为参考数据，通过改进现有Ku波段NSCAT-4 GMF中后向散射系数对海面风速和风向的依赖关系，以及增加海表温度（SST）因子项，构建了适用于HY-2卫星微波散射计海面风场反演的NSCAT-5.HY-2 GMF。研究结果表明，相比NSCAT-4 GMF，采用NSCAT-5.HY-2 GMF反演得到的HY-2散射计海面风速与ASCAT散射计风速的一致性提高了约11%，特别是风速反演误差不再依赖于SST变化、不再呈现显著经向分布特点。本论文研究结果对进一步提升国内外其他Ku波段星载微波散射计数据的海面风场遥感应用具有重要参考价值。

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  PDF(480)

  摘要(371)

• 全球海洋偶极子涡旋特征提取与动力调制的遥感研究
• 禹乐乐,曹川川,王璇,陈戈

• 摘要：中尺度涡旋具有封闭的环流结构，在海洋物质输运与能量平衡方面发挥了重要作用。观测表明海洋中涡旋并非是孤立的：气旋涡与反气旋涡倾向于相互伴随而形成稳定传播的偶极子结构。本文以1993年至2020年卫星高度计识别与追踪的中尺度涡旋数据为基础，结合涡旋的时空特征提出了偶极子涡旋的判据，建立偶极子涡旋数据集。结果表明偶极子涡旋主要分布于南北纬10°至70°纬度范围内，且平均占比约为29.53%。偶极子结构的形成对涡旋有明显的调制作用，相对于非偶极子状态，偶极子状态的涡旋振幅的增强幅度为11.09%、半径的增强幅度为7.33%、动能的增强幅度为8.58%，涡旋涡度的减小幅度为1.34%。同时，调制作用与涡旋所处的纬度和生命状态有关。在运动特征方面，偶极子状态下涡旋的传播稍有增速，变化在10%以内，而平均地转流速的最大增幅超过30%，其高值对应海洋的强流区。全球偶极子涡旋的定量分析将有助于深化对涡旋动力学的理解，为进一步剖析涡-涡相互作用机理与精细化海洋数值模拟奠定基础。

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  PDF(401)

  摘要(401)

• HY-1D COCTS 海表温度反演与印证
• 刘铭坤,管磊,刘凡莉,刘建强

• 摘要：海洋一号D(Haiyang-1D, HY-1D)卫星于2020年6月成功发射,与海洋一号C(Haiyang-1C, HY-1C)卫星形成上、下午卫星组网,是我国HY-1系列卫星在轨业务化运行的海洋遥感卫星。HY-1D卫星上搭载的海洋水色扫描仪(Chinese Ocean Color and Temperature Scanner,COCTS)有两个热红外通道,波段范围分别为10.30–11.40 微米和 11.40–12.50 微米,可用于海表温度(Sea Surface Temperature,SST)观测。本文采用HY-1D COCTS热红外通道的观测亮温,基于大气辐射传输模拟计算,开展云检测和SST反演算法研究,对2021年1月西北太平洋海域的COCTS观测数据进行SST反演,并采用现场实测和同步卫星数据对反演得到的COCTS SST进行印证。COCTS与现场实测SST的比较结果表明,二者的平均偏差为-0.04 °C,标准偏差为0.45 °C。且COCTS与iQuam的SST偏差与SST以及大气水汽总量之间没有明显的依赖关系。COCTS与搭载在Suomi NPP卫星上的可见光红外成像辐射计(Visible Infrared Imaging Radiometer Suite,VIIRS)SST产品的比较结果表明,二者的平均偏差为-0.05°C,标准偏差为0.49°C。基于以上算法得到的HY-1D COCTS西北太平洋海域的SST具有较高的精度,与国际海表温度产品达到了相当的水平。

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  PDF(399)

  摘要(354)

• 中国海洋水色卫星传感器COCTS-HY1D产品的初步评价
• 史鑫皓,陈树果,林明森,刘建强,马超飞,宋庆君,薛程,胡连波

• 摘要：本文利用全球典型的长期固定平台现场测量数据对我国自主海洋水色卫星HY1D所搭载的水色水温扫描仪COCTS (COCTS-HY1D) 遥感反射率(Rrs)和叶绿素a(Chl-a)产品进行了评价，并在全球尺度上通过与国际主流海洋水色卫星传感器的产品进行了进一步的对比分析。结果表明，COCTS- HY1D Rrs 产品与现场测量Rrs 数据吻合较好，可见光波段相关系数在0.91-0.98之间，各波段平均绝对百分比误差平均值约为22.9%。相较于国际主流海洋水色卫星传感器MODIS-Aqua与现场数据各波段平均绝对百分比误差平均值约为20.5%的比较结果，产品精度相当；在全球尺度上，与MODIS-Aqua相比，Rrs产品分布趋势一致，数值大小一致，相关系数在蓝光波段较高，可达0.94，各波段相关系数平均值为0.84。Chl-a产品相关系数为0.85，高于MODIS-Aqua与VIIRS-SNPP的Chl-a产品的相关系数0.76。整体上，COCTS-HY1D可以提供与国际主流海洋水色卫星传感器质量相当的水色产品，能够进行准确的海洋水色遥感观测。

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  PDF(675)

  摘要(835)

• HY-1/CZI卫星影像的海上运动船只自动检测方法
• 李鸿喆,龚芳,朱乾坤,何贤强

• 摘要：船只遥感检测对于海上航行安全保障和海洋权益维护具有重要意义，传统基于极高空间分辨率的合成孔径雷达（SAR）和光学卫星影像的船只检测由于重访周期长，难以实现高频监测应用。我国自主“海洋一号”系列卫星（HY-1）搭载的中分辨率海岸带成像仪（CZI），虽然空间分辨率相对较低（星下点50m），但HY-1C、HY-1D形成双星上下午组网观测，具有重访周期短的优势，对于海上船只监测具有重要价值。本文利用卷积神经网络进行特征学习和目标提取，建立了HY-1/CZI影像船只自动检测方法。验证结果表明，相对于传统图像处理方法，本文方法具有不需要调整阈值、适应性强的特点，检测精度达到77.71%，可应用于HY-1/CZI影像的海上运动船只自动监测。

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  摘要(203)

• 利用FY-3B MWRI遥感数据反演南极海冰表面积雪厚度
• 闫忠男,庞小平,季青,肖泽辉

• 摘要：海冰表面积雪厚度是冰冻圈和全球气候系统的重要组成部分，在海洋、海冰和大气的能量传输中起着关键的作用。针对目前缺乏南极海冰表面积雪厚度国产卫星遥感数据产品的问题，本文探索应用FY-3B MWRI被动微波亮温数据开展南极海冰表面积雪厚度的遥感反演研究。结果表明：基于2016年FY-3B MWRI 18.7GHz、36.5 GHz垂直极化亮温及海冰密集度数据，采用Comiso03模型反演的积雪厚度结果较Markus98更好，与AWI 2016年部署在威德尔海的浮标（2016S31、2016S37、2016S40）观测的积雪厚度同日同像元对比的偏差为-1.72 cm。FY-3B MWRI反演的2016年南极海冰表面积雪厚度与美国雪冰数据中心发布的GCOM-W1 AMSR-2积雪厚度产品整体上具有较好的一致性（时空平均偏差为-0.11 cm、相关系数为0.90），积累期和稳定期（4月~10月）两者差异较小（时空平均偏差为-0.81 cm，相关系数为0.93），消融期（11月~3月）差异较大（时空平均偏差为2.76 cm，相关系数为0.85），差异主要分布在威德尔海北部和东南极冰边缘区。开展FY-3B MWRI南极海冰表面积雪厚度遥感反演研究可为应用国产卫星数据开展业务化极地冰雪环境动态监测、评估南极海冰变化及其全球效应提供科学数据和技术支撑。

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  PDF(438)

  摘要(455)

• 哨兵1号和高分3号SAR数据海浪谱反演精度评估
• 万勇,马恩男,曲若钊,戴永寿

• 摘要：合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）是一种重要的海浪观测手段，研究其SAR图像海浪谱反演结果的精度，是其广泛应用于海浪观测的前提。欧洲航天局（欧空局，European Space Agency，ESA）的哨兵1号卫星和我国自主研发的高分3号卫星是目前在轨运行的两颗SAR卫星，利用两颗卫星的SAR数据反演海浪和风场参数是目前国内外研究团队最为关注的问题之一。本文重点研究并对比了哨兵1号卫星SAR IW模式（Interferometric Wide swath）和高分3号卫星SAR条带模式数据海浪谱反演的精度。选取印度洋海上丝绸之路海域和太平洋、大西洋近岸海域不同海况下的两卫星SAR数据进行海浪参数反演，将反演结果分别与欧洲天气预报中心（ECMWF，European Center for Medium-range Weather Forecasts）的ERA-5数据和浮标海浪数据进行了对比，结果显示，与ERA-5数据对比， 哨兵1号卫星反演有效波高和平均波周期的均方根误差（RMSE，Root Mean Squared Error）分别为0.30m、0.63s，高分3号卫星反演有效波高和平均波周期的均方根误差分别为0.37m、0.99s；与浮标数据对比，哨兵1号卫星反演有效波高和平均波周期的均方根误差分别为0.40m、0.91s，高分3号卫星反演有效波高和平均波周期的均方根误差分别为0.42m、0.94s。结果表明，基于海浪谱反演的高分3号卫星与哨兵1号卫星SAR海浪参数反演精度满足海洋遥感的要求，二者海浪谱反演结果精度相当。

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  PDF(643)

  摘要(541)

• 基于Faster R-CNN网络的卫星SAR图像南海海洋内波自动检测
• 孙宏亮,王怡然,贾童,施英妮,李晓明

• 摘要：海洋内波广泛存在于世界各大洋和边缘海中，在海洋能量串级中扮演着重要角色，在海洋资源开发、海洋工程建设和海洋军事活动等方面均具有重要学术价值与实际意义。海洋内波在合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）图像上呈现出亮暗相间的条纹状特征。本文利用2001-2020年南海海域包含不同微波波段（C、L、X）、不同极化方式、不同空间分辨率的631幅星载SAR图像，构建了5480个SAR图像南海海洋内波样本，结合Faster R-CNN网络框架，利用迁移学习的方法，实现SAR图像上的海洋内波自动检测。模型识别准确率达到95.7%，召回率为92.3%，在准确率较高的同时还能保持较低的虚警率。该算法的建立使得基于海量卫星SAR数据检出海洋内波成为可能，从而为针对性地开展内波动力参数反演和过程研究提供了技术和数据基础。

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  PDF(730)

  摘要(641)

碳循环

• 植被最大光能利用率的模拟方法对比评估
• 赵涔良,朱文泉,谢志英

• 摘要：光能利用率模型是一种基于遥感数据估算植被生产力的参数模型，其核心参数最大光能利用率（LUEmax）在早期模型中被认为是一个适用于所有植被类型的固定值，而从MODIS-LUE模型开始则成为一个依植被类型而变化的参数，直至近年来被认为需要进一步根据植被的物候及生理状态而进行实时调整。相较于基于静态LUEmax参数估算的植被生产力，尽管目前基于季节性动态LUEmax参数估算的植被生产力都显示出更高的精度，但这些研究结果大多局限于特定的植被类型或空间范围，而在更广泛的植被类型和区域的适用性以及不同的动态LUEmax参数在地域间的适用性差异等问题尚不明确。因此，本文针对目前已有的3种典型动态LUEmax参数模拟方法（基于叶绿素遥感指数、基于LAI季节调节因子、马尔科夫链蒙特卡洛模拟），通过采用相同的生产力估算与评估数据集（FLUXNET 2015数据集）和模型结构（MODIS-LUE模型结构）对它们进行了对比分析。结果显示，不同的动态LUEmax参数在各植被类型上的季节性变化特征有明显差异，总体上呈现出单峰、“U”型和水平波动三种特征。相比于原静态LUEmax参数，基于各动态LUEmax参数估算的总初级生产力（GPP）精度均有一定的提升，但是依赖于特定的动态LUEmax参数模拟方法，其中的马尔科夫链蒙特卡洛方法对LUEmax参数有着较好的模拟效果，并且其GPP的估算精度在全植被类型的所有时段都不低于基于原静态LUEmax参数的结果（相比静态参数的GPP结果，RMSE总体降低了13.3 g·C·m-2·month-1），尤其在郁闭灌丛、落叶针叶林以及常绿阔叶林上的提升效果十分明显。本文研究结果可为植被生产力光能利用率模型的不确定性分析以及发展新的模型提供依据。

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  PDF(738)

  摘要(463)

变化检测与深度学习专刊

• 深度学习的遥感变化检测综述：文献计量与分析
• 杨彬,毛银,陈晋,刘建强,陈杰,闫凯

• 摘要：遥感变化检测可以获取地表变化信息，对于理解人与自然相互作用，推动可持续发展具有重要意义。随着遥感成像技术的提升和计算机科学的快速发展，高光谱、高时间、高空间分辨率的遥感影像已广泛应用，促进了深度学习的遥感变化检测发展以及多领域成功应用。与传统遥感变化检测不同，基于深度学习的变化检测提取遥感影像的深度差异特征，无需构建特征工程，检测精度和效率均有所提高。本文结合文献计量学全面分析本领域研究现状和热点，发现基于深度学习的变化检测在国内机构学者的主导下快速发展并取得了大量研究成果。这些成果大都基于高分辨率图像和CNN网络，并成功应用于土地利用/覆盖和建筑变化检测等。在此基础上，从像素、对象和场景三个粒度对基于深度学习的遥感变化检测方法分类介绍，阐述开展像素、对象和场景的特征提取以及后续网络分析过程，其中基于对象和场景的方法具有优势。最后，归纳总结目前面临的挑战及未来可能发展方向。由于遥感平台的发展和应用需求的增加，多模态异质变化检测是未来发展趋势。另外，深度学习的方法还需要克服非理想样本问题，关注多元变化信息获取，以及推进变化检测的广泛应用等。

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  摘要(182)

• 人工智能时代的遥感变化检测技术：继承、发展与挑战
• 柳思聪,都科丞,郑永杰,陈晋,杜培军,童小华

• 摘要：多时相遥感影像变化检测是指对同一地理区域、不同时间获取的遥感影像进行自动变化发现、识别与解释的遥感处理与分析技术。随着卫星遥感技术及人工智能理论方法的快速发展，基于多时相遥感影像数据驱动和模型驱动的传统变化检测方法正朝着数据-模型-知识联合驱动的方向转型和演变，以更加自动化、精细化和智能化的方式，解决多领域的地表时空变化检测问题。本文在总结多时相遥感数据源从同构到异构、变化检测模型从传统到智能、变化检测应用从理论到落地过程中存在问题的基础上，以光学遥感影像变化检测任务为例，梳理和分析了人工智能时代下变化检测技术的发展历程。从无监督、监督、弱监督三个方面探讨了遥感变化检测从传统到前沿技术的转型特点与趋势，并进一步提出了未来需重点突破模型的物理可解释性、泛化及迁移能力、跨数据-跨场景-跨领域应用水平等关键问题。

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  PDF(342)

  摘要(437)

• 基于面向对象孪生神经网络的高分辨率遥感影像建筑物变化检测
• 刘宣广,李蒙蒙,汪小钦,张振超

• 摘要：建筑物变化检测在城市环境监测、土地规划管理和违章违规建筑识别等应用中具有重要作用。针对传统孪生神经网络在影像变化检测中存在的检测边界与实际边界吻合度低的问题，本文结合面向对象图像分析技术，提出一种基于面向对象孪生神经网络（Obj-SiamNet）的高分辨率遥感影像变化检测方法，利用模糊集理论自动融合多尺度下的变化检测结果，并通过生成对抗网络实现训练样本迁移。该方法应用在高分二号和高分七号高分辨率卫星影像中，并与基于时空自注意力的变化检测模型（STANet）、视觉变化检测网络（ChangeNet）和孪生UNet神经网络模型（Siam-NestedUNet）进行比较。结果表明：（1）融合面向对象多尺度分割的检测结果较单一尺度分割的检测结果，召回率最高提升32%，F1指数最高提升25%，全局总体误差（GTC）最高降低7%；（2）在样本数量有限的情况下，通过生成对抗网络进行样本迁移，与未使用样本迁移前的检测结果相比，召回率最高提升16%，F1指数最高提升14%，GTC降低了9%；（3）Obj-SiamNet方法较其他变化检测方法，整体检测精度得到提升，F1指数最高提升23%，GTC最高降低9%。该方法有效提高了建筑物变化检测在几何和属性方面的精度，并能有效利用开放地理数据集，降低了模型训练样本制作成本，提升了检测效率和适用性。

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  PDF(518)

  摘要(438)

• 注意力引导全尺度连接网络的高分辨率影像变化检测
• 刘英,何雪,李单阳,岳辉

• 摘要：针对普通跳跃连接缺乏从全尺度角度获取变化信息及编码器特征提取能力不足的问题，本文设计了一种耦合注意力机制(Convolutional Block Attention Module,CBAM)的UNet+++高分辨率遥感影像变化检测网络CBAM UNet+++。CBAM UNet+++基于融合全尺度特征的语义分割结构UNet+++，通过替换基本卷积单元为残差注意力模块(Residual Block_CBAM, ResBlock_CBAM)抑制背景影响，增强编码器对显著特征的学习能力。并在两种不同类型的高分辨率遥感影像变化检测数据集上进行验证。结果表明：该方法在LEBEDEV多地物变化数据集上取得最高精度，F1和OA值分别为88.9%、97.3%；在LEVIR-CD建筑物变化数据集上取得次高精度，F1和OA值分别为86.7%、96.8%；同时，该方法从定性及定量角度分析优于其它基准网络，对变化检测网络结构设计起到一定参考作用。

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  PDF(456)

  摘要(440)

• 基于深度可分离卷积的在轨光学目标检测模型轻量化研究
• 吕晓宁,夏玉立,赵军锁,乔鹏

• 摘要：目前应用广泛的神经网络模型结构复杂、参数量大,对星上有限的计算和存储资源占用较多。本文面向微纳卫星在轨计算平台,提出一种深度可分离卷积神经网络模型,该模型结合反向残差结构与通道注意力的思路改进在轨识别算法Yolov4网络模型结构,改进网络模型的局部模块结构,降低整体网络结构的深度与复杂度；同时利用可分离卷积结构实现空间卷积,改进SPP模块与PANet模块,降低模型参数量；通过合并卷积层与Batch Normalization层,进一步加快前向推理速度；此外借鉴Focal损失函数的思想,改进目标检测网络的损失函数,减缓前景与背景样本比例不均衡问题。通过与原Yolov4网络模型对比,在保证识别精度94.09%的前提下参数量降低约7倍,FLOPs降低约30倍。同时与Yolo系列、SSD、MobileNet、CenterNet等前沿网络模型对比的实验结果再一次验证了本文的算法性能,为实现在轨目标识别与过滤无用数据提供了理论支撑。

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  PDF(356)

  摘要(284)

第五届定量遥感论坛

• 积雪季森林冠层微波透过率半经验模型
• 杨建卫,蒋玲梅,武胜利,栾英宏,潘金梅,施建成

• 摘要：星载被动微波遥感是获取宏观尺度雪深时空分布的重要手段。森林冠层不仅衰减了来自地表的微波辐射，同时自身也是一个热辐射源，因此森林冠层增加了被动微波遥感反演雪深的不确定性。本研究基于植被辐射传输tau-omega模型（τ-ω）提出了相邻像元（森林和非森林）的冠层微波透过率提取方法，探索冠层微波透过率模型在卫星尺度的应用。该方法假设相邻的森林和非森林像元存在相同的积雪和环境参数，通过联立相邻像元的辐射传输方程从理论上推算冠层微波透过率，进而借助森林生物量建立森林透过率的半经验估算模型。通过对比微波辐射模型模拟亮温和AMSR2卫星观测亮温，发现未经过森林辐射校正的亮温（18.7GHz和36.5GHz）往往存在低估现象，而经过森林辐射校正后的模拟亮温更接近于卫星观测；通过留一法（Leave-One-Out Cross Validation）对发展的透过率半经验模型验证，发现反演的透过率与参考值相关性高于0.7，在18.7GHz和36.5GHz频段的均方根误差RMSE分别为0.0589和0.0787；通过分析高低频亮温差（Tb18.7V-Tb36.5V）与雪深的关系，发现相关系数由森林辐射校正前的0.26提高到校正后的0.46；最后利用传统的经验性雪深反演算法对森林辐射校正效果进行测试，发现雪深反演误差（unRMSE）由原来的8.9cm降低到7.8cm，相关系数由0.32提高到0.49。本研究发展的冠层微波透过率半经验模型可以实现卫星遥感尺度的应用，为提高林区的雪深反演精度提供了参考和支撑。

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  PDF(410)

  摘要(469)

AI 遥感

• 基于模态间匹配学习的高光谱和激光雷达联合分类
• 杭仁龙,孙瑜,刘青山

• 摘要：如何有效地提取和融合不同模态的特征是高光谱图像和激光雷达数据联合分类的关键。近年来，得益于深度学习强大的特征学习能力，其在高光谱图像和激光雷达数据联合分类领域受到了越来越多的关注。然而，现有的深度学习模型大多基于监督学习的模式，分类性能依赖标注样本的数量和质量。为此，本文提出了一种基于模态间匹配学习的联合分类方法，充分利用未标注样本的信息，减少对标注信息的依赖性。具体而言，本文首先通过高光谱图像和激光雷达数据之间的匹配关系和KMeans聚类算法，构造模态匹配标签。然后，利用该标签训练含有多个卷积层的匹配学习网络。该网络由两个并行分支构成，每个分支负责提取单个模态的特征。最后，以该网络为基础，构造高光谱图像和激光雷达数据联合分类模型。该模型的参数由匹配学习网络进行初始化，因而只需要少量标注样本进行微调即可达到理想的分类效果。为了验证本文方法的有效性，在Houston和MUUFL两个常用的高光谱图像和激光雷达数据联合分类数据集上进行了大量的实验。实验结果表明，与已有的分类模型相比，本文方法能够获得更高的分类性能。

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  PDF(65)

  摘要(45)

• ADC-CPANet：一种局部-全局特征融合的遥感图像分类方法
• 王威,李希杰,王新

• 摘要：遥感图像具有丰富的纹理信息和复杂的整体结构，因此在场景分类任务中进行多尺度的特征提取至关重要。基于此，设计了局部特征提取模块ADC模块(Aggregation Depthwise Convolution Block，ADC)和全局-局部特征提取模块CPA模块(Convolution Parallel Attention Block，CPA)，并在ADC模块中提出一种非对称深度卷积组，以增强模型对图像翻转和旋转的鲁棒性；在CPA模块中提出一种能够扩大感受野并增强特征提取能力的多分组卷积头分解注意力。以ADC模块和CPA模块为基础构建全新的遥感图像场景分类模型ADC-CPANet，在各阶段采用堆叠ADC模块和CPA模块的策略，从而使模型具有更好的全局特征和局部特征提取能力。为验证ADC-CPANet的有效性，本文使用开源数据集RSSCN7数据集和SIRI-WHU数据集测试ADC-CPANet与其他深度学习网络的复杂度和识别能力。实验结果表明，ADC-CPANet的分类准确率分别高达96.43%和96.04%，优于其他先进的模型。

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  PDF(67)

  摘要(96)

• 基于层级特征交互与增强感受野的双分支遥感图像去雾
• 孙航,方帅领,但志平,任东,余梅,孙水发

• 摘要：近年来，深度学习的去雾方法在图像去雾领域取得了显著的成绩。然而，大多数基于U型网络的去雾方法将编码层特征直接传递到对应解码层，缺乏浅层和深层特征之间的信息交互。此外，基于非U型网络的去雾方法存在感受野受限问题，无法有效的利用上下文信息。从而导致这些方法在场景尺度变化较大的遥感图像去雾中无法取得理想效果。为此，本文提出了一种基于层级特征交互与增强感受野的双分支遥感图像去雾网络，该方法包含层级特征交互子网和多尺度信息提取子网。其中，层级特征交互子网利用层级特征交互融合模块，逐层的在浅层特征中引入语义信息，深层特征中引入空间细节信息，从而增强编码层中不同层级特征之间的信息交互。多尺度信息提取子网利用多尺度残差空洞卷积模块，融合不同感受野的特征，从而获取对于遥感图像去雾至关重要的上下文信息。在两个公开数据集上的实验结果表明，本文提出的去雾方法相比现有的9种优秀的去雾算法，取得了最好的客观评价指标和视觉效果。

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  PDF(147)

  摘要(118)

• 改进CenterNet在遥感图像目标检测中的应用
• 田壮壮,张恒伟,王坤,刘盛启,邹前进,赵镇,陈育斌

• 摘要：为了提高遥感图像目标检测的效率及精度，本文提出了一种基于改进CenterNet的遥感图像目标检测方法。基于CenterNet的检测框架，该方法能够降低目标检测所需要的步骤，减少对锚框的依赖。而在CenterNet的基础上，所提方法通过采用带有转置卷积的ResNet作为骨干网络，降低了骨干网络的参数数量；然后针对训练用的热力图标签，提出了针对中心点设计的高斯核适用范围边长的计算方法；最后利用注意力机制，提高所提取特征中目标区域特征的有效性。在公开的高分辨率遥感图像上的实验结果表明，三种改进措施将目标检测的精度提高了4.0%，与此同时所需的检测时间降低为原来的31.9%。与其他对比方法相比，所提方法在精度和速度上均有一定的优势，表明所提方法在遥感图像目标检测中具有一定的实用性。

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  PDF(170)

  摘要(374)

• 基于边缘增强的BECU-Net模型和高分辨率遥感影像的耕地提取
• 董张玉,李金徽

• 摘要：耕地作为国家粮食生产的重要保障，其空间分布是粮食安全评估、土地资源管理等领域的主要依据，耕地信息提取在农田保护决策和作物生产规划中被广泛需求。现有的耕地信息提取方法忽视了地块的差异化特征和边缘细节蕴含的丰富信息，且提取结果碎片化，边界模糊。基于以上问题，论文提出了一种结合EfficientNet骨干网络和U型框架构建的改进型耕地信息提取模型BECU-Net（Boundary Enhancement Classification U-Net），该方法针对边缘欠拟合问题，为实现边缘特征和深度特征的信息互补，设计由CoT模块（Contextual Transformer Module）、门控卷积、scSE（Spatial-Channel Sequeeze and Excitation）注意力机制形成的边缘分支子网络，并以此提高模型处理边界信息的专注度。同时，构建含约束项的联合型边缘增强损失函数BE-LOSS（Boundary Enhancement Loss）进一步完善模型运算性能。研究使用GID高分2号RGB-NIR四波段数据，与梯度、指数、纹理特征图共同构建耕地特征机制。实验分别与不同网络结构、不同损失函数的模型进行对比。结果表明：改进算法的总体精度和F1分数均有改善，相比于DeeplabV3+网络，提取精度提升2.24%，F1分数提升1.77%。综上，论文算法为进一步解决耕地信息提取时边界模糊问题提供技术参考，为复杂交界的精准划分提供理论支撑。

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  PDF(198)

  摘要(167)

• MAR20：遥感图像军用飞机目标识别数据集
• 禹文奇,程塨,王美君,姚艳清,谢星星,姚西文,韩军伟

• 摘要：遥感图像军用飞机目标识别是对遥感图像中的军用飞机进行定位和细粒度分类，其在侦察预警、情报分析等领域起着至关重要的作用。但是，由于数据集匮乏，遥感图像军用飞机目标识别发展相对缓慢。为推动该领域的研究进展，本文构建了公开的遥感图像军用飞机目标识别数据集MAR20（Military Aircraft Recognition）。该数据集具有以下特点：（1）MAR20是目前规模最大的遥感图像军用飞机目标识别数据集，包含3842张图像、20种军用飞机型号以及22341个实例，并且每个目标实例具有水平边界框和有向边界框两种标注方式；（2）由于所有的细粒度类别均隶属于飞机大类，因此不同型号的飞机往往具有相似的特征，导致不同型号目标具有较高的相似性；（3）由于遥感图像采集过程中受到气候、季节、光照、遮挡、乃至大气散射等因素的影响，相同型号的目标存在较大的类内差异性。最后，为建立遥感图像军用飞机目标识别基准，本文在MAR20数据集上评估了7种常用的水平框目标识别方法和8种有向框目标识别方法。MAR20数据集下载链接：https://gcheng-nwpu.github.io/。

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  PDF(1127)

  摘要(2276)

• 融合自适应窗口显著性检测和改进超像素分割的高光谱异常检测
• 钱晓亮,曾银凤,林生,张博,任航丽,王慰

• 摘要：高光谱异常检测旨在识别与周围像素具有显著光谱差异的像素，由于不需要先验光谱信息的特点，其在军事和民用领域发挥重要价值。实现高光谱异常检测的一个重要手段是局部对比度计算，现有方法通常采用双窗口法进行计算，然而，窗口尺寸通常依据经验值进行手工设定，泛化能力不足。为了解决上述问题，本文提出了一种融合自适应窗口显著性检测和改进超像素分割的高光谱异常检测方法。该方法先利用对抗自编码网络对高光谱图像进行降维，以降低模型计算复杂度。其次，引入正交投影散度来改进超像素分割中的光谱距离度量方式，提升分割精度。然后，提出一种自适应窗口显著性检测算法来初步定位异常目标，该算法依据超像素分割结果来自适应确定双窗口，提高显著性检测的精度和泛化能力。最后，采用域变换递归滤波和阈值化操作对初始检测结果进行后处理，降低虚警率。消融实验表明，本文所提基于正交投影散度的改进超像素分割算法较基于传统光谱距离度量方式的算法性能更优，所提自适应窗口显著性检测算法的性能优于传统手工设定窗口尺寸的算法；与7种流行算法的主、客观对比实验表明，本文方法在总检测精度和异常-背景像素分离度上均优于流行算法。综上所述，本文所提改进超像素分割算法能提升现有高光谱图像超像素分割的效果，以此为基础所设计的自适应窗口显著性检测算法不仅能克服现有双窗口算法泛化能力不足的问题，还能获得优于流行算法的异常检测效果。

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  PDF(395)

  摘要(392)

• 基于地理图斑的遥感粒计算与精准应用
• 吴田军,骆剑承,张新,董文,黄启厅,周亚男,刘巍,孙营伟,杨颖频,胡晓东,等

• 摘要：当今遥感技术实现了对地球表面进行全覆盖影像记录（空间）、快速信息更新（时间）、多手段协同观测（属性）的大数据获取，随之由遥感数据向地理信息与知识转换的鸿沟问题日益凸显。以数据粒化为基础的粒计算是大数据处理领域模拟人类思考和解决大规模复杂问题的前沿方向，其通过结构化、关联化等手段提升模式挖掘与知识发现的精度与效率。本文遵照从“外在场景的视觉理解”到“内在机理的知识发现”的演进脉络，在空间、时间、属性三个维度上剖析了遥感大数据的粒结构及其多层次、多粒度特征，并以“地理图斑”为主线发展了集成“分区分层感知、时空协同反演、多粒度决策”三个基础模型的遥感粒计算方法。面向精准农业应用的案例从多个视角阐释了粒计算契合遥感大数据智能计算的需要，验证了本文构建的理论与方法可对农业遥感多层次的复杂问题实现有序解构与逐步求解，彰显了其助益于领域化精准应用的潜在能力。

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  PDF(774)

  摘要(644)

遥感在轨辐射定标及地基验证技术专刊

• 基于遗传算法的交叉定标基准载荷轨道优化方法
• 史树峰,武海雷

• 摘要：针对星间交叉定标和地面固定场地交叉定标两种辐射定标方案，利用卫星的轨道参数建立了交叉定标轨道模型，提出了定标交叉频次的计算方法。研究了各轨道参数对交叉频次的影响程度，经过分析限定了轨道高度、升交点赤经、纬度幅角是影响交叉频次的主要因素。提出了基于遗传算法的服务于多目标载荷轨道的基准载荷轨道优化方法，通过选择合适的适应度函数，优化得到的基准载荷轨道相较于未优化前，单位仿真周期内总体交叉频次和对各目标载荷的交叉均匀度都有明显改善。仿真分析结果有助于开展服务多目标载荷的基准载荷轨道优化设计。

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  PDF(26)

  摘要(39)

• 国内遥感真实性检验基础设施建设发展态势分析
• 高海亮,顾行发,王艺学,周翔,余涛

• 摘要：遥感产品的真实性检验研究是当前遥感领域研究的热点和难点。真实性检验基础设施的建设是实现遥感产品真实性检验的关键环节。近年来，我国先后启动国家民用空间基础设施真实性检验场网（简称空基场网）和高分专项国家真实性检验场站网(简称高分站网)的建设，形成由60余个站点组成，具备40余种遥感产品检验能力的场网体系。本文在介绍了国内外已有场网的基础上，详细介绍了空基场网和高分站网的建设目标、站点组成和测量产品。结合当前空基场网和高分站网的建设现状，提出了建设我国真实性检验的思路，探讨了建设真实性检验站网的技术体系，从理论研究、标准规范制定、场网建设和产品验证评价四个方面进行分析，为我国今后真实性检验站网建设和遥感产品的真实性检验提供参考。

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  PDF(60)

  摘要(71)

• 光学遥感卫星在轨绝对辐射定标：进展与趋势
• 马灵玲,王宁,高彩霞,赵永光,杨本永,王新鸿,韩启金,徐娜,宋培兰,刘耀开

• 摘要：在轨绝对辐射定标是光学遥感卫星数据定量化应用的前提。载荷上天后，由于星上定标基准传递链路复杂，实现难度大，而以地面目标测量为参照基准的场地定标受尺度效应、大气条件、环境变化等不确定因素影响，时至今日，遥感载荷在轨定标的精准性、一致性、可追溯性问题，仍属亟待解决的国际难题。对此瓶颈问题的突破在于利用“定标星”搭载空间辐射基准载荷，通过与其他卫星载荷同时观测目标场景的方式，将高精准的空间辐射测量基准从天基标准辐射定标系统向光学遥感业务卫星传递，并准确核算传递路径中各环节的不确定因素，保证不同遥感卫星数据产品质量的高一致、可追溯。本文从光学遥感在轨辐射定标技术需求出发，回顾了星上定标、场地定标、交叉定标、月球定标等光学遥感卫星主要在轨辐射定标方法的发展历程及技术挑战，介绍了当前国际前沿的空间辐射测量基准传递定标技术，其将可溯源至SI的辐射基准源引入少量基准卫星，通过同时观测相同地月目标场景的交叉定标方式将统一的高精度空间辐射测量基准传递至多系列卫星，在大幅度提升定标整体水平的同时，保证多源卫星数据质量的高一致性与高稳定性。

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  PDF(405)

  摘要(292)

• 可见光-短波红外光谱辐射计现场量值传递方法
• 程秋桐,李玲,代彩红,吴志峰,高彩霞,何思捷,王彦飞

• 摘要：本文旨在开展外场光谱测量设备的现场量值传递方法研究，将外场测量设备的辐射测量水平溯源至统一基准，以此来保证外场测量时设备获取数据精准性以及数据质量一致性。通过分析实验室和外场光源差异、测量环境差异等因素对辐射量值准确性的影响，建立了杂散光修正模型和环境温度修正模型，构建了完整的从实验室到外场的量值传递链路，采用对称放置和互换测量的方法将光谱辐射量值从实验室国家基准有效传递至外场观测设备，实现了实验室到外场380 nm-2400 nm波长的光谱辐射量值传递。进一步地，依据不确定度传播律，分析了可见光短波红外光谱辐射计现场量值传递的不确定度，最终实现量传光谱仪测量不确定度1.7%-2.3%(k=1)和外场观测设备定标不确定度1.9%-2.5%（k=1）。本文对于量传光谱仪及现场量值传递的不确定度分析，有助于今后不同外场测量设备间的交叉验证，保证多场地基验证试验的测量一致性。

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  PDF(195)

  摘要(203)

• 临近空间高度卫星光学载荷辐射定标试验与初步结果
• 王宁,马灵玲,刘强,赵永光,腾格尔,刘耀开,高彩霞,刘恩超,张东辉,黎荆梅,等

• 摘要：卫星遥感载荷在轨辐射定标需要高稳定、高可靠、可追溯的辐射定标源支持。将辐射基准搬至空间平台，利用同步对地观测的方式将基准传递至卫星载荷，已成为未来提升在轨辐射定标精度的可行方式之一。临近空间高度上可获得与卫星相接近的观测，同时，以高空科学气球为代表的临近空间浮空器还具有长时区域驻空、可回收等平台优势，也是空间辐射基准可选择的搭载平台之一。本文介绍了将高空科学气球作为平台搭载辐射参考载荷的系统设计，以及在青海大柴旦地区开展的临近空间光学载荷辐射定标飞行试验情况。结合试验获取的临空平台位置姿态数据、观测辐射亮度数据，分析了临近空间高空科学气球平台及辐亮度计的工作稳定性，给出了在临近空间开展卫星光学载荷定标的一般性方法，并对定标不确定度进行了分析，得到气球过境均匀区和山地区辐亮度观测的不确定度分别为3.8% ~ 4.3%和5.0% ~ 6.8%。与MODIS、GF-6\WFI同步观测数据比对结果也一定程度上证实了不确定度估算的可靠性。本次基于临近空间高空科学气球的卫星光学载荷辐射定标试验探索了高空科学气球作为空间辐射基准搭载平台的可行性，为进一步发展基于临近空间的辐射基准传递定标系统积累了经验。

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  PDF(374)

  摘要(279)

• 基于涡动相关通量观测的农田蒸散发产品精度验证
• 刘萌,彭中,黄凌霄,李召良,段四波,唐荣林

• 摘要：高精度的农田蒸散发（ET）对于田间尺度精准的水分平衡量化和水分亏缺研究具有重要意义，对农业精准灌溉和农田水分利用效率提高具有实用价值。本研究利用全球共计28个农田站点的涡动相关系统（EC）通量观测数据，对500 m空间分辨率8天时间分辨率的MOD16和PML-V2两种遥感蒸散发产品，进行了对比分析与精度评估。评估结果表明，PML-V2 ET产品与EC观测ET相比，均方根误差（RMSE）变化范围为3.3~22.4 mm/8d，平均偏差（bias）变化范围为-15.98~13.27 mm/8d；MOD16 ET产品与EC观测ET相比，RMSE变化范围为3.81~21.47 mm/8d，bias变化范围为-16.42~15.05 mm/8d。整体而言，两种产品精度相当，MOD16产品低估8天ET（bias：-2.31 mm/8d，R2：0.452，RMSE：8.82 mm/8d），PML-V2产品略高估8天ET（bias：0.51 mm/8d，R2：0.455，RMSE：8.81 mm/8d）；PML-V2产品在18个站点（64%）上表现更优，但是部分站点上MOD16产品对时序变化细节（如到达波峰的季节、年中的下降/上升趋势）的刻画优于PML-V2产品；PML-V2产品未能捕捉到冬小麦和夏玉米轮种而引起的ET年中先下降后上升的变化趋势，而MOD16产品虽然成功捕捉到ET时序曲线上冬小麦和夏玉米两种作物各自生长期内的波峰，但仍较大程度上低估了冬小麦ET（如栾城站点和禹城站点）；另外，MOD16产品和PML-V2产品均严重低估了水稻ET（如US-Twt站点）。本研究可为农田蒸散发算法发展及其精度验证提供参考。

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  PDF(344)

  摘要(294)

• 基于MODIS的GF-4/PMS遥感器交叉定标-以巴丹吉林沙漠为参考目标
• 张浩,刘涛,闫东川,阎跃观,崔珍珍

• 摘要：GF-4是我国首颗高分辨率静止轨道光学遥感卫星，搭载了一台可见/中波红外凝视相机，由于缺少星上定标系统导致无法提供高频次的星上辐射定标系数。为了更好的实现GF-4/PMS传感器辐射性能监测和数据定量化应用，本文选择了巴丹吉林沙漠南端均匀沙地，利用MODIS作为参考传感器对GF-4/PMS可见近红外波段进行交叉定标。为尽量减少地表不均匀性造成的交叉定标误差，使用较高分辨率的影像（Landsat-8/OLI）搜索巴丹吉林沙漠地区的均匀区域，确定为交叉定标试验区。为进一步减少遥感器成像角度和大气变化的影响，进行了MODIS成像角与GF4成像角角度差约束(小于20?)、成像时刻约束（小于2小时）、云和成像质量问题，共选择2016年至2018年之间有效图像对13组，通过利用MODTRAN模拟计算二者光谱匹配因子进而实现交叉定标系数计算。结果表明：1) 本文计算的辐射定标系数在朗伯体假定和Ross-Li模型假定情况下具有较高一致性，忽略BRDF效应情况造成的计算误差在0.8%~4%之间，定标结果的不确定度在7.4%以内；2) 2016年至2018年GF4/PMS遥感器辐射性能呈现缓慢下降特征，年衰减率小于1%。本文的方法可以有效地提高GF-4/PMS的辐射定标频率和定标精度，实现对GF-4/PMS传感器整个生命周期的辐射性能监测。

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  PDF(266)

  摘要(349)

• 典型陆表稳定目标热红外辐射特性分析及适用性评估
• 杨治纬,高彩霞,邱实,马灵玲,钱永刚,赵永光

• 摘要：以地面稳定目标为参考的网络化定标技术已经成为国际定标领域的研究热点。它利用多次观测的方式减小独立测量不确定性,不仅可极大提升定标校验频次,还可有效提高总体定标精度。基于此,本文利用长时间序列Aqua/MODIS和Landsat8/TIRS热红外数据,对国际卫星对地观测委员会定标与真实性检验组 6个伪不变定标场、敦煌定标场以及格尔木大灶火地区的地表热辐射及大气特性进行了系统性分析,建立了热红外陆表稳定目标甄选标准,即空间亮温标准差低于0.3 K,发射率时间变异系数低于2%,旨在甄选适用于热红外载荷网络化定标的陆表参考目标,以支持热红外载荷在轨辐射定标精度的提升。结果表明：在1 km空间尺度下满足甄选标准的区域分别为：Libya1_1km、Libya4_1km、Algeria3_1km、Algeria5_1km、Mauritania1_1km、Mauritania2_1km、敦煌_1km及格尔木_1km,其中,Libya4_1km面积最大,为75 km 75 km；格尔木_1km面积最小,为3 km 3 km；对于100 m空间尺度,在Libya1_1km、Mauritania1_1km、Mauritania2_1km以及敦煌_1km共甄选出7个满足阈值的区域,最大面积为30 km 30 km,最小面积为5 km 5 km；Libya1_1km、Mauritania1_1km、Mauritania2_1km以及敦煌_1km目标区域的空间均一性受空间尺度影响较小,适用于多种空间分辨率热红外载荷定标与真实性检验。

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  PDF(302)

  摘要(292)

• 我国陆表稳定目标TOA反射率模型构建方法及验证——以格尔木沙地场景为例
• 宋培兰,马灵玲,赵永光,王宁,李婉,韩启金,刘耀开,姚微源,张贝贝,任璐,等

• 摘要：基于伪不变定标场（PICS）的大气层顶反射率（TOA）模型直接计算卫星过境入瞳辐亮度而无需地面测量，为高频次在轨辐射定标及长期性能监测提供了有效技术手段。然而由于严格的空间均匀性、时间稳定性和大气条件要求，现有的PICS定标场均分布在境外而难以满足多在境内成像的国产陆地卫星等定标需求。借鉴PICS的定标思路，本文开展了放宽场地、大气稳定性约束条件的我国陆表稳定目标TOA反射率模型构建方法研究。以我国西北区域的格尔木沙地稳定目标为例，将约束条件放宽至场地面积>3km×3km、云覆盖率<60%、空间均匀性<3%、时间稳定性<10%（11年），利用11年的Aqua/MODIS与ECMWF再分析资料分析观测几何及大气参数对TOA反射率的规律性影响，引入地表/大气辐射传输模型中定义的散射角，进一步表征TOA反射率模型中地表-大气间多次散射贡献，构建了一种适用于我国陆表稳定目标的TOA反射率模型。该模型系统偏差小于-0.10%，均方根误差小于0.0084；将Sentinel-2A/B MSI和Landsat-8/OLI的TOA反射率与本文模型计算TOA反射率进行比较，模型计算TOA反射率与Sentinel2A/B MSI观测TOA反射率的平均相对误差小于1.44%，标准差小于1.59%；与Landsat-8/OLI观测TOA反射率的平均相对误差小于1.77%，标准差小于2.11%。验证结果表明本文提出模型的计算值与卫星观测值具有较高的一致性和稳定性，能够应用于其他太阳反射谱段卫星载荷的在轨辐射定标和长期辐射特性监测。

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  PDF(595)

  摘要(496)

• 基于RadCalNet包头场的高分七号卫星在轨绝对辐射定标及精度验证
• 唐洪钊,唐新明,谢俊峰,陈伟,钱永刚

• 摘要：针对2019年11月发射的首颗民用亚米级高分辨率立体测绘卫星高分七号的影像数据特点,2020年9月在内蒙古包头高分辨率遥感综合定标场开展了卫星在轨辐射定标试验。利用包头场固定辐射灰阶靶标和AERONET AOE-Baotou站点同步观测反演的大气气溶胶物理及光学特性参数,基于反射率基法对高分七号卫星传感器进行了在轨场地绝对辐射定标,获取了卫星在轨辐射定标系数,实现了传感器全动态范围内的高精度辐射定标。同时基于包头场均匀沙地的自动观测数据对辐射定标系数进行了精度验证。试验结果显示,高分七号卫星自发射以来立体测绘相机的辐射性能稳定,相机各波段影像DN值与表观辐射亮度的线性相关系数优于99%。通过误差分析可知,高分七号卫星包头场辐射定标的不确定度优于5%,获取的定标系数精确可靠,获取的辐射定标系数可用于地物参数的反演,对实现我国国产立体测绘卫星数据定量化应用、提高定量遥感科研水平都具有重要意义。

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  PDF(342)

  摘要(391)

• 数字半球摄影法获取植被表观聚集指数（ACI）采样尺度效应研究
• 佟一冬,焦子锑,尹思阳,张小宁,崔磊,谢蕊,郭静,李思杰,朱子栋

• 摘要：植被聚集指数（Clumping Index, CI）表征植被冠层叶片的聚集程度，是影响冠层内辐射传输的重要植被结构参数，对更好地理解冠层的辐射传输具有重要意义。数字半球摄影法（Digital Hemispherical Photography, DHP）与有限长度平均方法的结合被广泛应用于地面CI估算，研究表明，有限长度平均法应用于DHP图像时所划分的采样单元大小与CI测量结果密切相关，即CI随图像采样尺度的变化会表现出有意义的变化，植被表观聚集指数（Apparent Clumping Index, ACI）故应运而生，ACI的提出有助于加深对植被聚集效应的理解，拓展植被CI的地面间接测量，同时也对CI星载遥感产品的验证提出了新的挑战。目前，应用有限长度平均法估算ACI时，DHP图像中划分的采样单元的大小对ACI估算的影响规律，及其随不同植被类型的变化规律有待进一步探索。针对上述问题，本研究基于DHP图像，分别以一系列逐级增大的角度采样尺度对观测天顶角和方位角进行划分，共得到30种采样方法、17级角度采样分辨率，并将其分别应用于林、灌、草和农作物四种地类，探究了ACI在不同植被类型下随17级角度采样分辨率变化而变化的规律；同时，探讨了ACI的角度采样尺度效应与植被在空间中的分布形态，以及农作物生长阶段之间的密切联系。结果表明，在四种地类下，随17级角度采样分辨率的降低ACI从约0.5变化至0.8，平均增幅分别达到26%、29%、14%和35%；在大豆作物的不同生长阶段，随17级角度采样分辨率由高到低的变化，ACI的增长存在一定差异，增幅最大可达60%。本研究针对CI地面测量的不一致性问题展开研究，揭示了ACI角度采样尺度效应的方向依赖性规律，总结了不同植被类型下角度采样尺度对ACI估算结果影响的统一性和差异性，有望为CI遥感产品验证的不确定性分析提供地面测量数据变化的精细分析支撑。

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  PDF(583)

  摘要(664)

湿地遥感专刊

• 基于随机森林算法和知识规则的国际湿地城市精细湿地分类研究——以常德市为例
• 邓雅文,蒋卫国,王晓雅,彭凯锋

• 摘要：获取精细湿地资源信息对国际湿地城市湿地修复保护、管理利用以及区域可持续发展至关重要，目前面向国际湿地城市的湿地精细分类研究较为缺乏，尤其是针对湿地中水体的详细类别划分较少。本研究以全球典型国际湿地城市常德市为案例研究区，基于Google Earth Engine(GEE)云计算平台和2020年Sentinel 1/2 时序遥感数据和地形数据，首先采用最小冗余最大相关算法和递归梯度提升树算法进行湿地分类特征集优选，进而构建集成基于像元的随机森林和面向对象的知识规则决策模型的城市湿地精细分类智能模型，实现常德市湿地资源精细分类。结果表明：（1）湿地分类特征优选前后特征数由63减少为16，总体精度下降0.9%，其中主要是旱期的水体指数、植被频率和建成区指数的特征重要性较大，特征优选可以减少特征数据信息冗余、提高分类效率；（2）常德市湿地精细分类结果包括河流、湖泊、水库、养殖池/坑塘、运河/水渠、泥滩地、草滩地和芦苇湿地8种湿地类型，总体精度达91.53%，Kappa系数为0.89，可以满足国际湿地城市精细湿地分类的需求；（3）常德市湿地主要分布在东部西洞庭湖平原区域，呈现出东多西少的空间格局。本研究利用多源遥感数据、GEE云计算平台、机器学习算法以及知识规则模型能够准确高效地提取国际湿地城市精细湿地信息，有望迁移至其他城市湿地制图应用，在服务国际湿地城市创建及优选、湿地资源修复保护与可持续开发利用等方面具有较大应用潜力。

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  PDF(37)

  摘要(49)

• 湿地高光谱遥感研究进展与展望
• 孙伟伟,刘围围,王煜淼,赵锐,黄明珠,王耀,杨刚,孟祥超

• 摘要：湿地位于陆和水生生态系统之间的过渡地带，具有维持生态平衡，保护生态多样性、涵养水源等重要作用。高光谱遥感具有波段窄、波段数多和信息丰富等优势，已经成为湿地监测的重要技术手段。本文首先梳理了2010年以来的湿地高光谱中英文论文，分析了作者所属国家/机构、研究热点和关键词等信息。其次，从载荷平台、信息处理、遥感制图和定量反演四个方面，依次厘清了当前国内外湿地高光谱遥感的研究现状。最后，提出了湿地高光谱遥感亟待解决的问题和未来发展方向。本文研究旨在为高光谱遥感和湿地应用的交叉研究指明方向，对湿地遥感前沿理论和技术发展具有重要意义。

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  PDF(49)

  摘要(71)

• 基于Landsat长时间序列卫星影像和GEE云平台的杭州湾土地利用/覆被变化时空格局演变分析
• 梁锦涛,陈超,孙伟伟,刘志松,杨刚

• 摘要：海湾处于水陆交互的区域，生态系统较为脆弱，资源环境极易受损。大尺度、长时序和高精度的土地利用/覆被变化（land use/cover change，LUCC）制图是海湾区域国土空间规划和环境保护的基础。现有的制图方法多是针对原始遥感图像，难以充分挖掘和联合利用特征空间和变换空间蕴含的信息潜力，导致传统方法在地表异质性较高的海湾区域应用效果较差。本文面向杭州湾区域，基于Landsat长时间序列卫星影像和谷歌地球引擎（Google Earth Engine，GEE），提出了融合遥感指数和主成分分量的随机森林遥感图像分类方法，实现了1985-2020年（5年时间间隔）的LUCC制图及时空格局分析。结果表明：（1）融合遥感指数和主成分分量的随机森林算法能够准确提取杭州湾LUCC信息，8个时相的平均总体精度（overall accuracy，OA）和Kappa系数分别为92.83%和0.9108。（2）研究期间内，建设用地（278.26 km2至2984.76 km2，年均增加77.33 km2）、水体（509.32 km2至680.21 km2，年均增加4.88 km2）、裸地（768.99 km2增长至1078.13 km2，年均增加8.83 km2）的面积呈现增加趋势，而林地（2159.49 km2至1881.52 km2，年均减少7.94 km2）、耕地（6998.45 km2至4800.59 km2，年均减少62.80 km2）、滩涂（181.65 km2至161.50 km2，年均减少0.58 km2）的面积呈现减少趋势。（3）研究期间内，耕地是最主要的转出源，总面积占比由64.23%减少至41.43%，耕地面积转出以建设用地（2268.05 km2）与裸地（630.20 km2）为主；耕地面积转入以水体（376.22 km2）与林地（352.22 km2）为主。本研究为杭州湾区域土地资源的科学管理提供数据支持，所得LUCC数据集对区域可持续发展具有重要意义。

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  PDF(99)

  摘要(199)

• 基于Sentinel-2和GF-1时序影像的入侵植物互花米草清除动态监测方法
• 闵钰魁,柯樱海,韩月,尹小岚,周德民

• 摘要：互花米草入侵对我国滨海湿地生物多样性和生态系统健康造成严重威胁。近两年，我国沿海多省陆续启动互花米草清除治理工程。及时准确地了解互花米草清除动态对于滨海湿地管理决策具有重要意义。本文以黄河口湿地为研究区，针对2021年互花米草大规模治理工程，提出一种基于密集时间序列遥感影像的互花米草清除动态监测方法。首先融合Sentinel-2 MSI、GF-1 PMS和GF-1 WFV影像，构建高时空分辨率的归一化植被差异指数（NDVI）数据集。充分考虑NDVI的时序变化和潮间带潮汐淹没动态，通过潜在清除时段提取和潮汐淹没监测，识别互花米草清除日期，获取了10m分辨率下黄河口互花米草清除时间分布图，清除日期总体精度达到88.24%，Kappa系数为0.87。实验表明，相较仅使用Sentinel-2单一数据源，融合Sentinel-2和GF-1数据可以有效提升清除日期识别精度。2021年9月到12月，研究区互花米草清除面积为4816.35 公顷，占总面积的92.81%。本研究提出的入侵植物清除监测方法对于全国滨海湿地互花米草治理和湿地修复工程监测评估具有重要的参考意义。

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  摘要(89)

• 面向高寒湿地分类的遥感特征优选研究
• 霍轩琳,牛振国,张波,刘林崧,李霞

• 摘要：高寒湿地是青藏高原重要的地表覆盖类型之一，对于水源涵养、调节气候、维护生物多样性等起着关键作用，准确及时获知高寒湿地的时空分布对于湿地的保护和管理十分必要。遥感分类特征优选对湿地制图具有关键性的作用。虽然像光谱特征、纹理特征、地形特征等均在已有研究中有涉及，但鲜有研究聚焦光谱指数特征，深入探讨其数理统计特征和特征优选方法。本研究以甘肃首曲高寒湿地保护区为研究区，基于Sentinel-2数据得到各分类特征（光谱、植被指数、红边指数和水体指数），采用Jeffries-Matusita距离、光谱角距离（SAD）、欧氏距离（ED）、RF-RFE算法和Relief-F算法对上述特征进行优选，并利用Z检验方法进行量化评价。研究表明：（1）高寒湿地分类中，河流与裸地最容易区分，其次为草原与沼泽，沼泽化草甸与草甸较为难分。对沼泽、沼泽化草甸、草甸、草原邻近两类可尝试MCARI2、NDWI、DVI、EVI、EWI、IRECI、MCARI、TCARI、UGWI指数进行区分；（2）就不同指数特征对湿地信息提取贡献程度而言，水体指数特征>植被指数特征>红边指数特征；（3）从特征优选方法角度看，ED距离算法与 Relief-F算法表现突出；（4）最终选出适于高寒湿地信息提取的指数有RDVI、NDVI、MSR、RVI、VIgreen、RNDWI、NDWI、NDWI_B、MNDWI、EWI、CIre；（5）从不同分类特征的数理统计指标看，中值特征的分类结果最好，其次是平均值特征。本研究为湿地信息提取在特征变量优选方面提供了一种可迁移且普适性高的方法和思路。

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  摘要(755)

• 洞庭湖湿地净初级生产力估算研究
• 张猛,陈淑丹,林辉,刘洋,张怀清

• 摘要：湿地是地球上重要的“碳库”之一，针对湿地净初级生产力（Net Primary Productivity, NPP）模拟中时空分辨率不高和估算精度不稳定等方面的问题，本文提出了一种修正的CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）模型。首先采用遥感云计算下的时空融合算法快速、准确地获得了时间序列的Landsat 8多光谱影像，解决湿地NPP估算中高时空分辨率影像缺失问题。然后，利用Landsat 8数据集（光谱波段、陆表水体指数、归一化植被指数等）与自适应Stacking算法得到高精度的植被分类图，并结合植被分类图确定每个植被像元理想条件下最大光能利用率εmax。同时，利用时序陆表水体指数及降水数据计算获得NPP估算中所需的水分胁迫因子。最后，基于归一化植被指数、水分胁迫因子、εmax及气象数据等多种参数，驱动CASA模型对洞庭湖湿地NPP进行估测。研究结果显示，与其他模型相比，本文修正CASA模型估算的NPP与实测的NPP具有最高的相关系数（R2 = 0.85）和最低的RMSE（20.16 g C/m2），表明该方法能有效、准确地模拟区域湿地生态系统NPP。洞庭湖区主要湿地植被类型芦苇与苔草的NPP均值分别为424.26 g C/m2和357.50g C/m2。

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  摘要(143)

• 结合光学和SAR遥感数据的若尔盖湿地植被分类与变化监测
• 明義森,刘启航,柏荷,黄昌

• 摘要：湿地植被在固碳过程中扮演重要角色。作为高寒湿地生态系统的典型代表,若尔盖湿地的植被分类与变化监测对于研究其碳汇功能具有重要意义。光学遥感和微波遥感在植被监测中各有其优缺点,因此本研究提出结合Sentinel-2光学数据和Sentinel-1 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)数据的若尔盖湿地植被分类与变化监测方法。基于动态时间归整算法(Dynamic Time Warping,DTW)提取Sentinel-1 SAR数据的时间序列物候特征,结合Sentinel-2多光谱数据的光谱特征,以2020年实地获取的植被样本及使用样本迁移得到的2017年样本,通过随机森林算法分别对两个时期的若尔盖湿地植被进行分类并对其变化进行分析。研究表明：(1)结合Sentinel-1和Sentinel-2数据,充分发挥各自多时相、多光谱的优势对若尔盖湿地植被进行分类得到可靠的分类结果,总精度达到了97.43%,Kappa系数为0.96。(2)基于样本迁移原理,本研究通过将2020年实地采集的样本迁移至2017年,解决了历史时期实地样本不可得的问题,并针对SAR数据的特点提出基于DTW的样本迁移方法,顺利实现了2017年的植被分类过程。（3）通过对2017-2020年植被变化进行分析，发现近年来若尔盖湿地植被总体变化不大，演变类别以恢复演替为主，约占研究区面积的7%。

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  摘要(321)

• 水位波动条件下湿地动态范围的精准识别
• 罗茗,宫兆宁,张园

• 摘要：湿地动态范围的精准识别是湿地生态系统保护和恢复的基础。为了发挥遥感技术的高时效性及大规模重复观测的优势，本研究针对湿地具有的高空间异质性和高时间动态性特征，基于Google Earth Engine（GEE）遥感云平台全部可获取的年内Landsat OLI时序影像数据集，从湿地形成的发生学因素湿地水文要素出发，结合湿地发育成熟的诊断特征：湿地土壤和湿地植被，筛选用于湿地范围界定的水湿指数组合；采用图像合成法确定年内的高低水位；通过改进的模糊C均值（MFCM）算法弱化湿地背景的空间异质性，提高湿地与非湿地边界的对比度与区分性；选择最大类间方差法（OTSU）确定湿地消涨边界的自适应阈值；结合水湿指数组合方案叠加规则，进行年内时序湿地动态范围的识别，最终构建一套基于“要素-指标-阈值”体系的湿地动态范围精准识别技术。选取官厅水库、若尔盖湿地、鄱阳湖湿地三种典型内陆湿地为实验区，验证该套技术体系的适用性及精度，结果表明湿地范围的提取精度均高于94%，Kappa系数大于0.88。结果证明该方法有效提高了湿地时空动态范围识别的精度和效率，以期为长时序、大范围湿地动态监测与制图提供有效的技术支撑。

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  摘要(221)

• 多源多特征集成的南美洲典型地区湿地制图
• 黄玉玲,杨刚,孙伟伟,朱琳,黄可,孟祥超

• 摘要：南美洲湿地面积广且类型多样,但湿地制图相关研究匮乏,通过遥感手段可为南美洲全域湿地制图提供科学技术支撑。本研究依托Google Earth Engine平台面向南美洲湿地提出一种多源多特征集成的湿地制图方法。研究选取南美洲典型湿地地区为研究区,首先利用已有土地覆盖数据集提出一种有效的湿地样本采集流程以保证样本质量,其次结合哨兵1号、哨兵2号和SRTM数据构建多源特征集合,并基于随机森林的递归特征消除算法(RF_RFE)进行特征优选,构建不同特征组合方案对比多源特征对湿地分类结果的影响,最后采用随机森林算法对研究区湿地进行分类提取。研究结果表明,样本采集方案可有效提高样本质量,多源特征集合能够提升湿地分类精度,特征优选能够减少特征冗余并提升分类精度。研究区分类总体精度为85.62%,Kappa系数为0.8333。

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  摘要(125)

• 时序Sentinel 1和Sentinel 2 数据支持下的鄱阳湖湿地草本植物群落制图分类
• 张琍,罗文庭,张皓寰,殷秀婉,李斌

• 摘要：背景：植被是湿地的核心，易受人类活动和气候变化的影响，湿地植物群落分类与制图可以为湿地生态监测与评估提供科学数据支撑。方法：本研究以鄱阳湖国家级湿地自然保护区为研究区，基于2019年月度Sentinel-1和Sentinel-2时序数据，通过提取影像的水体指数和植被指数、红边指数、纹理特征、光谱特征、雷达极化数据5类，共计240个特征指标，使用随机森林、支持向量机和深度神经网络算法进行分类，探寻一套湿地植被分类最优的特征组合和分类方案。结果：（1）光学数据在湿地分类与制图提取中明显优于雷达数据，雷达数据可以在光学数据不足时，作为光学数据的补充.(2)对时序Sentinel-2的各特征变量进行重要性筛选，有助于提高分类精度，优选时间段主要分布在1、5、8、9、10和12月份；（2）当对5组特征变量单独分类时，分类精度排序为：红边指数组>水体-植被指数组>光谱特征组>雷达极化数据组>纹理特征组；（3）对比组合变量和单独特征变量，组合变量不一定有助于提高分类效果，分类精度排序为：红边指数分类组>水体-植被指数分类组>组合分类组，其中，红边指数组随机森林分类总体精度达0.81，Kappa系数为0.76；（4）对比三种分类方法，分类精度排序为：深度神经网络>随机森林>支持向量机，其中，深度学习方法并没有太大幅度的提高分类精度，相对随机森林算法仅仅提高了2%。故深度神经网络和随机森林算法都可以作为优选算法。结论：本研究给出的分类方案是，使用Sentinel-2和Sentinel-1多时序数据对湿地植被进行精细化分类， 时段选择建议1、5、8、9、10和12月份的卫星数据更优，特征变量可选红边指数组或者水体-植被指数组产品，分类方法可根据需求选择深度神经网络或随机森林对湿地植物群落进行分类，可得出较优的分类结果。这个分类方案可以有效的提升鄱阳湖湿地植被制图精度，并为决策部门提供科学的技术方案。

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  摘要(309)

航空遥感

• 基于分数阶微分的土壤重金属高光谱遥感图像反演
• 丁松滔,张霞,尚坤,李儒,孙伟超

• 摘要：高光谱成像技术在实现低成本大范围的土壤重金属快速监测方面独具潜力。针对高光谱图像反演中突出的小样本问题，本文基于分数阶微分(Fractional Order Derivative, FOD)提出一种面向高光谱图像的土壤重金属反演方法。首先，利用土壤采样点的邻近像元进行样本扩充，增加样本的光谱差异性；其次，采用FOD突出光谱特征同时保留微分光谱的渐变信息；进而通过竞争自适应重加权采样(Competitive Adaptive Reweighted Sampling，CARS)优选波段，采用偏最小二乘方法（PLSR）建立反演模型。以新疆哈密黄山南矿区获取的72个土壤样本和航空高光谱图像为研究数据，对铅(Pb)、锌(Zn)、镍(Ni)三种重金属进行反演，结果表明：样本扩充不仅缓和了模型的过拟合现象，还提升了重金属反演精度；最佳阶数的分数阶微分能有效增强光谱特征，提高反演精度；CARS相对于相关系数法(Correlation Coefficient, CC) 、遗传算法(Genetic Algorithm，GA)选出的波段组合反演精度更优，对研究区重金属Pb、Zn、Ni的反演精度R2分别为0.7974、0.8690和0.8303，反演方法具有较好的鲁棒性。

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  摘要(104)

• 面向小麦种植面积反演的自监督学习光谱解混算法
• 胡金龙,段金亮,沙马阿各,张瑞

• 摘要：遥感作为大范围地表覆盖提取和时空动态监测的有力工具，在小麦种植面积反演领域具有显著优势。然而，混合像元现象限制了小麦种植面积估计的精度，而端元的光谱变异性现象也使得传统的混合像元分解方法表现不佳。针对小麦种植面积估计过程中存在的混合像元和端元光谱变异性等问题，本文提出基于自监督学习的光谱解混算法 (Self-supervised Learning-based Spectral Unmixing Algorithm, SLSU)。首先，使用变分自编码器实现无监督的端元光谱变异性解释和端元库生成；其后，使用交替最小二乘法和全约束最小二乘模型估计各类端元对应的丰度；最后，利用概率松弛标记法对解混结果进行空间邻域校正，以进一步提高光谱解混和小麦面积估计的精度。以河南省新乡市3个典型的小麦种植区为实验区，利用Sentinel 2影像获取小麦种植面积并利用实地测量的小麦分布现状数据计算提取精度。结果表明：基于SLSU算法获取的小麦种植面积的相对提取误差中位数小于1.3个像素，显著优于全约束最小二乘、扩展线性混合模型等传统混合像元分解算法以及支持向量机、随机森林等监督学习分类方法所提结果。所提SLSU算法可以提高小麦提取的精度和稳定性，为农作物分布提取和种植面积估算提供了有效的方法。

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  摘要(140)

数字孪生与虚拟地理环境

• 数字孪生驱动的桥梁智能建造方法
• 朱军,朱庆,祝兵,王波,梁策

• 摘要：智能化是桥梁建设的重要方向,数字孪生是实现桥梁智能建造的有效途径。数字孪生将现实环境中桥梁的结构、状态和行为等映射到虚拟环境,为透彻理解和精准控制桥梁建造过程提供新手段。本文首先分析了桥梁及其环境高精度数字孪生与桥梁智能建造背景及发展趋势,然后提出了桥梁建造全过程数字孪生构建方法,探讨了空天地一体化监测数据关联融合、数字孪生场景智能构建与增强可视化、过程动态仿真与智能预测等关键技术,最后以复杂艰险山区大型桥梁建造为例开展案例应用分析,本文方法可望为复杂环境大型桥梁工程智能建造提供有效的理论指导和关键技术支撑。

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  摘要(41)

• 微观人群数字孪生
• 李文航,龚建华,黄琳,马浩男

• 摘要：传统地理学/GIS对人群时空行为的研究集中在中宏观尺度，对微观时空行为的研究相对不足。针对这一问题，提出了微观人群数字孪生的概念及基础逻辑框架，从人群行为实验方法、基础行为/场景行为建模、典型应用及案例分析等方面总结了微观人群数字孪生的技术基础及其研究现状，并从地理学的视角，对基于系统论的人群实验思路和可信人群实验方法、以及利己-利他、个体-群体、确定-随机统一的人群行为建模方法、微观行为地理学和微观人地关系理论体系构建等未来研究进行探讨，希望推动地理学、GIS和虚拟地理环境对微观人群时空行为理论、方法和技术的研究。

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  摘要(65)

• 面向虚拟地理环境构建的树木模型高保真三维重建方法
• 王伟玺,黄鸿盛,杜思齐,李晓明,谢林甫,汤圣君,洪林平,郭仁忠

• 摘要：树木是城市地物的重要组成部分，树木三维模型是实景三维建设、虚拟地理环境构建，以及数字孪生城市建设不可或缺的内容。 当前树木实景三维模型主要基于影像或者模型库的方式进行重建，前者表现为杂乱的三角网团簇，后者在几何表达和真实感方面与真实情况差距较大，这使得重建后的树木模型难以直接用于智慧城市的实际应用。因此，本文面向虚拟地理环境高逼真场景构建需求，提出一种基于高精度激光扫描点云数据的树木三维模型高保真仿生重建方法，可实现形态特征保持的树木三维模型自动化重建。首先提出基于骨架的树木模型参数化重构方法，通过广义圆柱体拟合实现树枝几何形状的抽取，并根据树木生长参数对树干、主要枝条、细小枝条模型以及树冠等要素进行分级提取；其次考虑树木不同部位精细化建模要求，提出泊松构网与参数拟合融合的树木几何模型精细化重建方法，进而基于边界约束条件实现树干与树枝模型的精准拼接与融合；最后采用顾及树木结构的纹理展开方法，对多层级树木枝干进行纹理自动映射贴图，实现高保真的树木模型三维重建。经实验验证，基于背包式或站点式获取的激光点云，本方法可生成形态特征高保真的精细化三维树木模型，模型整体几何误差优于10cm，树干模型误差优于3cm。且在相同数据条件下，与几种主流树木建模方法对比，本方法对树木三维形态和真实纹理的还原度程度最高。基于该研究成果，可进一步实现树木结构信息提取、三维绿量计算，并服务于实景三维中国、绿色低碳发展等国家战略，具有重要的实用价值。

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  摘要(134)

• 神经辐射场应用于大规模实景三维场景可视化研究进展评述
• 赵强,佘江峰,万奇峰,贺丽霞,李思睿,吴双品

• 摘要：实景三维是重要的国家数字基础设施，其将地理信息从传统二维平面扩展到信息更丰富更全面的三维空间，数据以显式三维模型的形式存储表达，但经典的显式三维模型具有数据量大、可视化效果粗糙等问题，在一定程度上限制了其实际应用。神经辐射场（Neural Radiance Field，NeRF）是一种基于神经隐式立体表达（Neural Implicit Volume Representing）进行可微渲染（Differentiable Rendering）以实现高质量视图合成的新方法，被Mildenhall等（2020）首次提出，以其逼真的视图合成效果与新颖的实现方式成为计算机视觉领域的热点研究方向。自提出以来，国内外爆发式涌现出大量有关神经辐射场的研究文献，其中有少量研究开始探索将其用于大规模实景三维场景可视化，主要聚集于可视化效果的生成方法。本文回顾了神经辐射场提出的背景，介绍了神经辐射场及其在大规模实景三维可视化方面的研究进展，分析了目前利用神经辐射场进行大规模实景三维场景可视化研究中被关注的无边界场景、锯齿效果、瞬态遮挡、光度一致性、场景重照明与可见性场等问题，指出了目前研究在多源数据融合、视觉效果优化、虚拟环境感知等方面面临的挑战，对未来值得进一步探索的方向提出了见解。

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  摘要(153)

卫星专刊

• 5米光学02星高分辨率高灵敏度大幅宽热红外相机设计与实现（卫星专刊）
• 童卫明

• 摘要：2021年12月26日,5米光学02星在太原卫星发射中心成功发射,星上装载的主要载荷之一—热红外相机采用8000元长线阵长波红外探测器推扫成像,可以获取星下点地面像元分辨率优于16m、噪声等效温差小于0.1K@300K、幅宽大于115km的7.7μm~10.5μm谱段热红外影像。相比国内外在轨热红外遥感相机,该相机同时实现高分辨率、高灵敏度和大幅宽观测,能够实现空间和温度的高效率精细化探测,具有明显优势。文章介绍了该相机的组成、工作原理、相机关键技术及实现情况,给出地面测试与试验结果,并简要介绍在轨测试和应用情况。相机目前在轨稳定运行,性能优异,已获取大量高分辨率热红外影像,可为后续同类载荷研制提供参考。

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  摘要(125)

数字孪生与虚拟地理环境

• 文旅元宇宙：概念、关键技术及应用场景
• 范占领,陈崇成

• 摘要：元宇宙快速发展正在影响着文旅行业的变革。文旅行业强调创意与场景体验，文旅产品具有重内容、重体验、重参与、重个性化的特点，这与元宇宙的发展高度契合。现阶段，文旅元宇宙的研究还处于襁褓阶段，对文旅元宇宙的概念、核心技术、应用场景还处于探索中。论文首先回顾了元宇宙的演化进程，并基于文旅行业特征，提出了文旅元宇宙的基本定义、概念模型及主要特征。认为文旅元宇宙是元宇宙的一个子系统，是现有信息技术在文旅行业深度融合形成的文旅互联网形态，是文旅活动在三维数字世界的一种重构和虚拟共生。它基于扩展现实技术提供文旅场景的沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实世界文旅场景的镜像，并依托元宇宙统一架构下的政治、经济、文化等体系，实现文旅行业虚拟世界和现实世界的全方位融合。然后对文旅元宇宙相关关键技术在文旅行业应用的研究进展和应用进行了详细的描述。最后展望了文旅元宇宙在文化遗产数字化与保护、景区（酒店）开发与管理、导游导览服务、文旅营销、行业监管与市场治理等方面可能的应用场景，提出了文旅元宇宙未来重点的研究方向。虽然文旅元宇宙的发展还面临着诸多的挑战，技术的发展还要不断地经历螺旋式的上升，但是元宇宙终会重塑未来的社会形态和人类的生活方式。

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  摘要(70)

• 数字孪生人文地理环境
• 林珲,徐丙立,肖昕,陈宇婷

• 摘要：人文地理环境是人类活动与地理环境交互作用形成的综合环境，环境复杂且脆弱性高。引入数字孪生方法，构建依实驱虚、依虚控实、虚实协同演进的人文地理学问题研究新模式，对避免扰乱现实环境、深度探索复杂问题、优化现实地理问题调控方案等，具有重大的学科意义和应用价值。在综述国内外研究现状的基础上，提出数字孪生人文地理环境基本概念，详细阐述概念内涵，同时构建了数字孪生人文地理环境系统技术框架。指出数字孪生人文地理环境是由现实人文地理环境、虚拟人文地理环境以及二者之间的交互作用组成，通过对地理环境、人类活动、人地交互作用等的孪生构建与虚实交互，实现现实环境与虚拟环境之间的虚实协同、优势互补、共同演进。以数字孪生白鹿洞书院为典型案例，示范数字孪生人文地理环境构建方法、主要功能和结果形式。本文旨在抛砖引玉，借此引起对数字孪生与人文地理环境耦合研究的思考，共同推动人文地理学发展。

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  摘要(100)