基于归一化水体指数及其阈值自适应算法的水体遥感反演效果分析

归一化水体指数（NDWI）是水体遥感反演的一种重要指标，其阈值及修正直接影响反演结果的精度。基于Landsat-8与GF-1光学多光谱影像，使用归一化水体指数法阈值0（TH₀）、最大类间方差法（OTSU）自适应阈值（TH_otsu）与均值漂移聚类算法（Mean-Shift）自适应阈值（TH_MS）分别对典型正常水体、云雾覆盖水体、富营养化水体、高含泥沙水体进行水体遥感提取与效果分析，结果表明：正常水体以TH₀为阈值提取精度最高，THMS提取精度次之，TH_otsu提取精度最差；而云雾覆盖水体、富营养化水体以及含泥沙水体使用THMS提取精度最高，尤其少量云雾覆盖下的水体，TH_MS具有更明显的优势，TH₀提取精度次之，TH_otsu提取精度最差；对于不同的阈值，Land?sat-8比GF-1总体表现出更高的水体提取精度。Mean-Shift算法应用于NDWI阈值修正与水体遥感反演具有快速、水质适应性强、效果稳定的优势，对尤其是复杂条件下的水体信息遥感反演具有较好的提取效果。     

基于遥感和地面测量的多尺度土壤水分产品验证分析

遥感反演是大尺度土壤水分监测的有效手段,但地面验证一直是土壤水分遥感反演的瓶颈。针对地面土壤水分测量,频域反射仪(FDR)和宇宙射线中子法(CRS)在土壤水分测量中展现出较大的应用潜力。本研究选取不同像元尺度的土壤水分遥感反演结果,包括30 m分辨率Landsat土壤水分反演、1 km分辨率MODIS土壤水分反演和SMAP卫星3 km分辨率和9 km分辨率土壤水分反演产品,利用CRS和FDR土壤水分监测数据对不同像元尺度土壤水分结果进行精度验证分析。结果表明:CRS在30 m分辨率、1 km分辨率、3 km分辨率和9 km分辨率土壤水分反演结果中精度均较FDR方法高,其中1 km分辨率中CRS反演值的均方根误差小于3 km分辨率和9 km分辨率的误差。CRS测量方法对小降水事件较敏感,会带来一定误差。     

中砂对重金属铅长期吸附效应研究

研究了重金属铅(Pb2+)在水中对中砂的入渗实验,观察中砂对重金属铅的长期吸附能力,运用Elovich方程拟合图,双常数方程拟合图等对得出的数据进行整理分析,得到中砂对铅的吸附能力在开始的一段时间内是不断增加的,但是到达22.5h时吸附能力会降低,随着时间的持续,吸附能力还会再次增强,然而时间进行到130h后,其吸附能力又一次降低,吸附的铅离子浓度将减少,减少量较第一次减少值小。     

基于深度学习的农业区土地利用无人机监测分类

农业种植区土地利用快速监测与分类对政府部门制定规划、土地资源管理、生态环境保护规划与决策以及农业旱情与旱灾动态监测评估具有重要意义。本研究以东雷二期抽黄灌区具有下垫面代表性的小区域为研究区,利用卷积神经网络深度学习方法,针对较高空间分辨率的无人机航片影像,开展了农业区土地利用监测分类研究,并与最大似然法进行比较,探究该方法对于农业区土地利用监测分类的适用性。结果表明,该方法优于最大似然法,其总体分类精度达93%以上,Kappa系数为0.9以上,能够更清晰地识别提取出地物边界,分类效果较好。本研究有助于提升应急抗旱减灾工作对农业区土地利用的快速监测与分类能力,为旱情与旱灾快速监测评估、决策提供技术支持,同时能够及时为政府、土地资源管理以及生态环境保护规划等部门提供基础数据。     

基于GF-1卫星数据监测灌区灌溉面积方法研究——以东雷二期抽黄灌区为例

由于田块破碎、灌区信息化水平不高、土壤墒情反演困难等原因,在我国开展较高精度灌溉面积遥感监测依然面临很多困难。基于GF-1较高空间分辨率卫星数据,通过光谱匹配方法像元尺度应用,并引入OTSU自适应阈值算法,构建了高分辨率灌溉面积遥感监测新方法。选择我国西北干旱半干旱区典型渠灌灌区即东雷二期抽黄灌区为研究区,对其2018年的主要粮食作物种植强度及其灌溉面积开展了遥感识别提取研究。结果表明,东雷二期抽黄灌区灌溉面积为81 571.58 hm~2,其中双季轮作(小麦与玉米轮作)灌溉面积为40 335.88 hm~2,单季小麦灌溉面积为15 276.94 hm~2,单季玉米灌溉面积为14 059.14 hm~2;各灌溉子系统灌溉面积由大到小排序依次是流曲、孙镇、兴镇、荆姚、刘集、蒲城和大荔;通过野外采样精度验证,结果总体精度为88.27%(Kappa系数为0.8308),与国际水管理研究所灌溉数据产品相比,能更有效识别小田块灌溉分布及建设用地信息,在作物种植强度及其灌溉面积分布方面更符合我国实际情况,可为干旱监测预警、灌溉面积监测、灌溉用水效益评估等提供技术保障。     

探地雷达测量土壤水方法及其尺度特征

土壤水的多尺度观测与模拟是当前国内外研究的热点问题。探地雷达作为一种测量土壤含水量的现代先进技术,填补了传统测量方法与遥感方法之间的尺度缺口,国内外大量研究表明:应用探地雷达测量土壤含水量的精度较高,测量速度快,无需破坏土壤结构,作为一种田间尺度的测量方法在测量中、小尺度土壤水空间分布特征等方面具有独特优势,通过不同频率的选定能够测量深度为0.05~50m的土壤含水量。对探地雷达测量土壤水的主要方法、原理、精度及优缺点等进行详尽介绍,并讨论探地雷达的测量深度和尺度特征等问题。探地雷达在遥感反演土壤水模型率定与精度验证方面比TDR、烘干法更有优势,有潜力应用于遥感产品验证、土壤水模式时间稳定性分析等其他水文相关应用中,为相关研究和探地雷达测量土壤水方法的推广提供理论参考。