基于GF-1遥感数据决策树与混合像元分解模型的冬小麦种植面积早期估算

我国西北地区耕地细碎,冬小麦种植面积提取时混合像元较多,所以将决策树和混合像元分解相结合可大大提高解译精度。以高时间分辨率及较高空间分辨率的GF-1卫星遥感数据为研究数据源。根据冬小麦和其他各类地物在不同时相数据上NDVI值的变化特性及特征值差异,建立决策树模型,快速高效地提取冬小麦像元。运用线性光谱混合模型,降低混合像元的影响,进一步精确提取冬小麦的种植面积。最后与实测样方的冬小麦种植面积数据进行比较,验证提取精度。结果表明:研究区内冬小麦种植面积提取精度达90%以上,Kappa系数接近0.8,可较为准确地反映出区域内冬小麦的分布情况。利用较高分辨率的遥感影像并结合决策树分类和混合像元分解可以较准确地提取耕地破碎地区作物种植面积,对开展早期农作物面积遥感监测有较大帮助。     

基于多时相Landsat8 OLI影像的作物种植结构提取

针对基于多时相遥感影像、多种特征量提取多种作物种植结构在我国研究较少的现状,利用多时相Landsat8OLI影像数据,根据温宿县不同作物的农事历,通过分析主要地物的光谱特征和归一化植被指数的时间变化信息,构建不同作物种植结构提取的决策树模型,实现了对温宿县多种作物种植结构信息的提取。结果表明:1水稻的最佳识别依据是5月20日影像的近红外波段和7月23日影像的NDVI值;棉花和春玉米的最佳识别依据是5月20日~9月9日影像的NDVI变化值;冬小麦—夏玉米和林果的最佳识别依据是5月20日~7月23日影像的NDVI变化值;2与单时相监督分类相比,多时相决策树法对多种作物种植结构的提取效果更理想,总体精度提高了7.90%,Kappa系数提高了0.10;3Landsat8OLI影像数据分辨率高、成本低、获取方便,是农作物遥感的良好数据源。     

基于AVHRR和TM数据的时间序列较高分辨率NDVI数据集重构方法

由于技术条件的限制,一个传感器很难同时具有高空间分辨率和高时间分辨率。然而,在高分辨率尺度上监测地表景观季节性变化的能力是全球的迫切需要,融合周期短、覆盖范围广与分辨率高、周期长的遥感数据是一种较好的方法。基于AVHRR时间分辨率高和TM空间分辨率高及其数据积累时间长的特点,选择若尔盖高原为研究区域,在改进ESTARFM方法的基础上,对TM NDVI和AVHRR NDVI进行融合,构建高时空分辨率的NDVI数据集。研究结果表明:该方法能有机结合AVHRR NDVI的时间变化信息与TM NDVI的空间差异信息,有效实现高时空分辨率NDVI数据集的重构,3景预测高分辨率NDVI与MODIS NDVI产品相关系数分别达到了0.89、0.91和0.85。该方法能够在时间上保留高时间分辨率数据的时间变化信息,同时在空间上反映高空间分辨率数据的空间差异信息,从而为有效构建相对高分辨率时间序列NDVI数据集提供了可能的方法。     

数据融合技术在提高NPP估算精度中的应用

针对现有遥感数据不能同时满足在时间和空间上精确监测植被动态变化的问题,提出利用时空适应性反射率融合模型（STARFM）的方法对MODIS-NDVI和TM-NDVI影像数据进行融合处理获得30 m较高时空分辨率的融合NDVI影像,进而将多种尺度的MODIS-NDVI和融合NDVI数据分别输入到CASA模型,对锡林浩特地区进行植被净初级生产力（NPP）的多尺度估算。将不同尺度的NPP估算结果与地上生物量地面实测值进行验证比较,结果表明：随着输入NDVI空间分辨率的提高,NPP估算值与实测地上生物量之间的相关性也逐渐增大,[r]最大值达到了0.915。此外以融合NDVI影像作为输入数据之一的NPP估算值与实测地上生物量的相关性均比未融合NDVI的相关性高,说明融合NDVI估算NPP的效果较未融合NDVI好,并且以融合NDVI影像作为模型输入数据可提高NPP估算精度。     

改进的多光谱遥感影像超分辨率重构算法

针对现有遥感影像重构算法数据资源有限、配准精度低等问题,结合遥感影像的光谱特征,提出一种改进的多光谱遥感影像超分辨率重构算法。提取场景结构特征作为重构的正则化约束条件,保持重构结果中的高频信息。利用波段间的交叉相关,获得场景的结构特征信息。通过迭代反投影算法对单波段影像进行重构,将其合成为全色高分辨率遥感影像。仿真实验结果表明,该算法的重构效果较优。     

基于多时相NDVI及特征波段的作物分类研究

时相和光谱特征信息在农作物种植分类提取方面具有十分重要的应用价值。以黑龙江大型农场--友谊农场为研究区域,利用4景不同时相的TM和SPOT卫星遥感影像,提取相应时相的NDVI时间谱图像数据作为新波段信息,在分析地物目标在相应影像各波段上光谱和时间特征的基础上,设计了决策树分类算法,通过对待分类影像进行系列阈值分割和掩膜处理,成功提取黑龙江友谊农场的大豆、玉米和水稻的种植信息,分类总体精度达到98.67%。     

遥感数据时空融合技术在农作物监测中的适应性研究

受卫星回访周期及云的影响,大范围研究区同一时期的Landsat卫星数据很难获取,因而国内外学者提出了遥感影像时空融合技术。以石河子为实验区,利用STARFM(Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model)模型融合生成了高时空分辨率TM影像,对不同作物类型真实反射率与融合影像反射率作相关性分析,分析了遥感数据时空融合技术在新疆农作物监测中的适用性。结果表明:利用STARFM模型模拟得到的融合影像与真实影像间的相关性较高,但当地物类型发生变化时,融合影像与真实影像间将存在明显的差异。地物类型变化作物融合影像反射率与真实影像反射率间的相关性较小。     

基于时序定量遥感的冬小麦长势监测与估产研究

遥感技术是高效、客观监测农作物生长状态的重要手段,对农业生产管理具有重要意义。以安徽龙亢农场为研究区,收集了中高分辨率多源卫星遥感数据并进行了定量化处理,构建了冬小麦叶绿素密度、叶面积指数的遥感反演模型,生产了长时序冬小麦植被参数卫星遥感产品。通过监测冬小麦叶绿素密度、叶面积指数的时序变化规律,分析了不同品种冬小麦的长势情况,发现高产量小麦在越冬期长势显著优于低产量小麦。在此基础上,构建了基于归一化植被指数(NDVI)的冬小麦估产模型,结果表明:利用小麦抽穗期和乳熟期的累计NDVI值可以实现产量的精确估算,据此绘制了龙亢农场2017年冬小麦产量遥感估算地图,产量分布与实际种植情况吻合良好。实现了基于时序卫星定量遥感数据的冬小麦长势监测和产量预测,为区域范围内农作物长势监测提供了一种有效途径。     

基于时序定量遥感的冬小麦长势监测与估产研究

遥感技术是高效、客观监测农作物生长状态的重要手段,对农业生产管理具有重要意义。以安徽龙亢农场为研究区,收集了中高分辨率多源卫星遥感数据并进行了定量化处理,构建了冬小麦叶绿素密度、叶面积指数的遥感反演模型,生产了长时序冬小麦植被参数卫星遥感产品。通过监测冬小麦叶绿素密度、叶面积指数的时序变化规律,分析了不同品种冬小麦的长势情况,发现高产量小麦在越冬期长势显著优于低产量小麦。在此基础上,构建了基于归一化植被指数（NDVI）的冬小麦估产模型,结果表明：利用小麦抽穗期和乳熟期的累计NDVI值可以实现产量的精确估算,据此绘制了龙亢农场2017年冬小麦产量遥感估算地图,产量分布与实际种植情况吻合良好。实现了基于时序卫星定量遥感数据的冬小麦长势监测和产量预测,为区域范围内农作物长势监测提供了一种有效途径。     

基于时序定量遥感的冬小麦长势监测与估产研究

遥感技术是高效、客观监测农作物生长状态的重要手段，对农业生产管理具有重要意义。以安徽龙亢农场为研究区，收集了中高分辨率多源卫星遥感数据并进行了定量化处理，构建了冬小麦叶绿素密度、叶面积指数的遥感反演模型，生产了长时序冬小麦植被参数卫星遥感产品。通过监测冬小麦叶绿素密度、叶面积指数的时序变化规律，分析了不同品种冬小麦的长势情况，发现高产量小麦在越冬期长势显著优于低产量小麦。在此基础上，构建了基于归一化植被指数（NDVI）的冬小麦估产模型，结果表明：利用小麦抽穗期和乳熟期的累计NDVI值可以实现产量的精确估算，据此绘制了龙亢农场2017年冬小麦产量遥感估算地图，产量分布与实际种植情况吻合良好。实现了基于时序卫星定量遥感数据的冬小麦长势监测和产量预测，为区域范围内农作物长势监测提供了一种有效途径。     

面向云覆盖的遥感影像时空融合深度学习方法及其应用

遥感影像时空融合是一种获取高时空分辨率数据的有效手段,但现有方法在选定基础数据对时要求预测时间低分辨率数据无云覆盖影响,这极大地限制了其应用潜力。为此,提出一种面向云覆盖的遥感影像时空融合方法,即在深度学习框架下,构建重建子网络恢复预测时刻云下缺失信息,将重建后的低分辨率影像与前后相邻时刻高、低分辨率数据对构建时空融合子网络,得到最终的融合影像。以安徽淮南采煤沉陷区Landsat和MODIS反射率数据为例,对预测时刻MODIS数据模拟不同缺失率的云污染;利用所提方法进行时空融合实验,进而比较深度学习与传统方法融合数据对水体信息的提取效果。结果表明：该方法融合结果各波段的RMSE和SSIM均取得较好的定量评价效果,且总体优于传统方法;沉陷区水体提取实验表明本方法水体提取结果更加接近真实观测影像。因此,该方法降低了时空融合对数据的限制要求,且具有更高的融合精度和更有效的应用性。     

基于特征波段的SPOT-5卫星影像水稻面积信息自动提取的方法研究

为了快速、准确地从遥感影像上提取水稻信息,满足国家农情遥感监测系统要求,以黑龙江省852农场水稻提取为例,利用SPOT-5卫星影像数据,分析了水稻和其它背景地物的光谱特征,发现利用原有波段难以提取复杂的水稻信息,因此利用植被特征波段：归一化植被指数（NDVI）作为新波段融入原始影像中,在增加有效信息量的同时运用简单决策树模型提取水稻信息,并参照地块现状矢量图进行精度评价。结果表明,该方法的总体提取效果较好,其提取精度与通常的监督分类方法相比有了较大的提高,只是在水稻和玉米交界处有误判现象。     

基于TM影像的典型内陆淡水湿地水体提取研究

水是维系湿地生态系统稳定和健康的决定性因子,利用卫星遥感影像快速、准确地提取湿地水体信息已经成为湿地调查、研究与保护的重要手段。鉴于TM遥感影像具有较高的空间分辨率、波谱分辨率、极为丰富的信息量、较高的定位精度和相对较低的价格,其必然成为近一段时期湿地调查、研究与保护的重要数据源之一。研究基于TM遥感影像,运用多种方法针对典型内陆淡水湿地的水体信息进行了提取实验,通过对实验结果的分析得出：在面积的准确性、提取的准确度以及视觉效果3种指标下,光谱分类法较其它方法效果要好,其次为单波段阈值分析法与植被指数法,较差的是多波段谱间关系法与水体指数法;影响提取效果的主要原因是湿地水体提取不够完全,这是由影像的分辨率及湿地特殊的水文条件所造成的,采用像元分解及多源遥感数据融合技术将成为提高水体提取精度的重要手段。     

结合MNF变换和Canny算子的遥感影像变化检测

针对大面积区域的多时相遥感影像变化检测的需求，提出了一种基于最小噪声分离（MNF）的Canny边缘检测提取影像变化信息的检测方法。对多时相影像采用多种变换组合成具有多维波段信息的影像，采用最小噪声分离法分离噪声并得到单波段差异图，通过Canny边缘检测法计算梯度幅值，采用高低双阈值法细化边缘，从而提取差异图变化边缘，有效突出了变化信息。以1995年和2003年加扎勒河的两期遥感影像为例，利用两时相影像进行土地覆被变化检测。实验结果表明，该方法适用于监测大面积区域内地物的突变情况。在数据基础上进行最小噪声分离可以有效解决传统Canny边缘检测提取边缘时造成的伪边缘现象，同时采用高低双阈值法有效去除伪边缘点，从而获得更加精确、直观的变化检测效果，在自然地理变化监测、地理国情灾害监测等有很好的应用价值。     

基于遥感时空融合的升金湖湿地生态水文结构分析

利用遥感技术开展湖泊湿地生态水文结构分析对维持其生态服务功能具有重要意义,但受大气状况的影响会造成特定水位下可用高分辨率遥感影像的缺失,而遥感时空融合技术为弥补这一缺陷提供了重要途径。以安徽省升金湖湿地为研究区,根据改进后的时空自适应反射率融合模型（ESTARFM）模拟生成高时空分辨率遥感影像,评价模拟遥感影像的数值精度,进而分析了升金湖湿地的生态水文结构。结果表明： ① ESTARFM模型能够有效模拟不同水位下湖泊湿地的高分辨率遥感影像,融合影像与真实影像在近红外波段、短波红外波段反射率的相关系数分别达到0.93和0.91,且输入数据与融合数据的日期间隔越短,模拟精度越高;② 基于不同水体指数的水体提取效果表明,新型组合水体指数（NCWI）更适用于湖泊湿地的水体信息提取;③ 对升金湖湿地生态水文结构分析可知,湿地中心区、适宜活动区和非适宜区分别约占该湿地总面积的32.8%、12.1%和55.1%。     

一种形态重建的遥感影像城市道路提取方法研究

以QuickBird多光谱影像为例,提出一种从高分辨率遥感影像中提取城市道路的方法。首先利用直方图均衡化对原始遥感影像作增强处理,突出影像的边缘信息。用Otsu自动阈值分割法对增强处理后的图像进行初步分割,提取出城市道路和房屋等建筑物。根据图像中各类要素的形态特征差别构建不同的标记图像,采用不同的结构元素构建道路模型,用该模型对阈值分割后的图像进行形态重构,分别提取出城市道路和建筑物。对形态重构生成的道路模块进行优化处理,提取出城市道路轮廓。实验结果表明,该方法能有效地从高分辨率遥感影像中提取出城市道路网。     

基于局部空间自相关分析的时空数据融合

由于受到16d重访周期与云等对数据质量的影响,具有时间与空间连续性的Landsat 8OLI观测数据难以直接获取。考虑地物分布的空间自相关性,提出一种基于STARFM模型改进的局部自相关时空数据融合模型(LASTARFM),以新疆维吾尔族自治区喀什地区叶城县为研究区,利用Landsat 8OLI数据和MODIS数据的红光波段和近红外波段进行融合方法测试。结果表明:利用LASTARFM模型得到的融合影像,与真实影像NDVI相关系数达到0.92;在局部空间自相关性低的区域比STARFM模型影像反映出更多地物细节,具有更高的融合精度;在土地利用类型发生显著变化的区域与真实影像具有一定差异。     

遥感数据融合下的雄安新区NPP时空格局分析

高时空分辨率数据对实现植被生产力动态监测和生态环境评估具有重要意义.以雄安新区为研究区,基于改进的ESTARFM融合模型构建高时空分辨率NDVI数据集,结合改进的CASA模型,模拟和分析了 2000～2018年区域植被NPP的时空变化特征,并探讨气温与降水对NPP的影响.结果表明:①改进的ESTARFM融合模型预测结果...     

主成分融合在干旱区盐渍地信息提取中的应用研究

土壤盐渍化严重威胁着干旱区绿洲的稳定与可持续发展,因此借助遥感手段快速提取盐渍地信息并掌握其空间分布有着重要的现实意义。本文以渭干河-库车河三角洲绿洲为例,探讨了基于主成分融合的干旱区盐渍地信息的提取方法。由于Landsat-7 ETM 的全色波段与多光谱波段有相同的太阳高度角和其他环境条件,影像获取时间一致,两种不同分辨率的数据可以不经配准而实现高精度融合。首先,对2001年的遥感影像数据(ETM影像)进行几何校正;再利用主成分融合技术,将多波段的ETM 影像与对应的全色波段影像进行主成分融合,在此基础上进行盐渍地信息的提取。实验表明,该方法的结果分类精度较高,与实地调查结果基本相符,是监测干旱区盐渍地变化的有效手段。结果表明:盐渍地主要分布在绿洲的和沙漠之间的交错带,盐渍地的分布在绿洲内部呈条形状分布,而在绿洲外部呈片状分布,且绿洲外部重度盐渍地交错分布在中轻度盐渍地中。研究结果对于干旱区绿洲盐渍地的合理开发和可持续发展有着重要现实意义。     

基于多源数据的干旱区盐渍地信息提取

土壤盐渍化严重威胁着干旱区绿洲的稳定与可持续发展,因此借助遥感手段快速提取盐渍地信息并及时掌握其空间分布有着重要的现实意义。以塔里木盆地北缘盐渍地普遍发育区域库车绿洲为例,探讨了干旱区以盐生植被红柳为主要覆盖的盐渍地信息的提取方法。综合利用TM卫星图像数据以及Radarsat雷达数据,分析了研究区主要地物的光谱特征及其波段间的相互运算,从而分析盐渍地与其它地物之间的可分性。着重分析了雷达波段作为一个波段加入ETM的6波段中一起参与主成分变换后对盐渍地信息的提取。研究表明：K-L-5（第五主成分）是提取重度盐渍地信息的最佳波段,TM1是区分红柳覆盖区（轻、中度）盐渍地信息的最佳波段,提取盐渍地信息时混分的水体信息可以通过MNDWI（改进归一化差异水体指数）设定一定的阈值予以剔除,混分的植被信息可以通过NDVI设定一定的阈值予以剔除。根据以上分析,建立决策树模型进行盐渍地信息的提取。结果表明,该方法的总体提取效果较好,是干旱区监测盐渍地变化的有效手段。同时也说明由于雷达波段的参与增加了盐渍地与其它地物之间的可分性,为雷达影像在提取盐渍地信息方面提供了一条有效途径。