• 优化Mask-RCNN的高分遥感影像建筑物提取

    林娜;黄韬;孙鹏林;王玉莹;

    针对从背景复杂、目标密集的高分遥感影像上提取建筑物精度较低的问题,提出了一种基于优化Mask-RCNN的高分遥感影像建筑物提取算法。优化算法以ResNet-50为特征提取主干网络,通过添加更多的横向连接以及自下而上、自上而下路径的方式优化FPN,提高算法的特征提取能力,并利用Soft-NMS优化原始NMS算法改善提取结果。利用自制的重庆市渝北区高分遥感影像建筑物数据集,采用交叉验证方法验证其在不同训练集与测试集上的稳定性,同时比较优化前后算法的提取性能。实验结果表明,优化算法平均精确率为88.4%,对比原始算法提高了4.9个百分点,对实现遥感影像建筑物高精度自动提取具有一定的参考意义。

    2022年03期 v.37;No.181 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 2623K]
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  • 利用高光谱影像估算氮营养指数

    肖天豪;范园园;冯海宽;李天驰;杨福芹;

    针对当前氮营养指数研究中对植被指数相关性考虑不足的问题,以挑旗期冬小麦为研究对象,提出品种、水和氮耦合实验对农作物氮素进行精准监测与反演的方法。该方法根据相关性程度和膨胀系数,选取相关性好和共线性强的植被指数,结合偏最小二乘法和BP神经网络构建氮营养指数模型,以决定系数和均方根误差为评价指标对模型精度评价。实验结果表明:偏最小二乘建模和验证的R~2分别为0.681 5和0.681 5,RMSE分别为0.284 0和0.212 5;BP神经网络建模和验证的R~2分别为0.935 2和0.748 4,RMSE分别为0.267 7和0.216 3。因此,BP神经网络可以更好地进行冬小麦氮素营养状况估算,反演后影像能较为直观地反映冬小麦氮素营养状况。该研究可为冬小麦氮素无损检测、掌握作物长势情况提供参考。

    2022年03期 v.37;No.181 7-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 674K]
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  • 基于Chen NDVI模型的NDVI尺度转换分形特性分析

    栾海军;邢宸硕;张荣凯;何原荣;贺秋华;

    空间尺度问题是定量遥感重要而基础的问题之一,文章针对“分形方法是否适用于定量遥感地表参数的尺度转换研究”的问题进行实验验证。基于传统及改进的Chen NDVI尺度转换模型,获得NDVI不同空间升尺度影像,进而利用分形尺度转换模型分析NDVI尺度转换结果,以获取“分形方法在NDVI尺度转换研究中的适用性结论”。以厦门为研究区,利用上述分形模型进行实验,结果表明:(1)若NDVI输入类型为均值,NDVI尺度转换特性更符合双对数直角坐标系下的线性函数关系,即分形特性;若NDVI输入类型为方差、方差/均值,NDVI尺度转换特性更符合直角坐标系下的对数函数关系;(2)农田在两种Chen NDVI模型及两种空间直角坐标系下所得拟合模型皆表现出显著的线性规律,尤其是其NDVI尺度转换分形特性表现显著;(3)综合而言,NDVI尺度转换结果具有分形特性,但NDVI尺度转换具有更为显著的直角坐标系下对数函数关系特性。文章所提出的融入精细地类信息的“类NDVI”地表参数通用尺度转换模型及尺度转换分形特性研究方法具有一定的代表性,值得参考。

    2022年03期 v.37;No.181 12-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1551K]
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  • 云计算与深度学习协同的深圳市1986—2020年城市扩张分析

    罗新;周翔;胡忠文;杨超;邬国锋;

    深度学习技术的发展使得遥感信息的智能化提取水平有了极大的提高。然而,对海量遥感数据(如大尺度、长时间序列遥感数据)进行处理时智能化水平仍受到限制。文章探索了一种协同云计算和深度学习技术的遥感信息智能提取方法框架,通过对所构建深度学习模型进行云计算平台应用部署,实现遥感数据资源与计算资源的高效利用并以此提升遥感信息的智能化提取水平。基于Landsat 5 TM、Landsat 7 ETM+以及Landsat 8 OLI遥感影像,开展了深圳市1986—2020年逐年不透水面自动提取及城市扩张分析。结果表明,所提出方法能够实现高达94.93%平均总体精度的不透水面提取;通过对深圳城市不透水面扩张进行分析,表明近35年来,由于受不同时期经济社会发展状况和宏观土地政策影响,深圳市在时间上呈现“快速扩张-扩张放缓-加速扩张-趋于饱和”的阶段性特征。

    2022年03期 v.37;No.181 21-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1594K]
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  • 基于遥感影像和DEM数据的高原湖泊溢流模拟

    罗永臻;董春;

    可可西里卓乃湖自2011年溢流之后对当地区域造成了一定的水文变化,使得其下游盐湖溃堤成为人们越来越重视和关注的话题。针对缺乏水文资料的高原湖泊溢流如何模拟的问题,利用2015—2020年Landsat 8遥感影像数据、SRTM 1数据,以可可西里盐湖为例进行水文模拟分析。通过遥感图像计算其湖面积变化,并利用D8算法进行了流向分析,得出了以下结论:当湖面持续上升,总面积达到219.49 km~2左右时,盐湖将出现溢流现象,在这之后溢流出的湖水将流入东南方向的清水湖,如果溢流现象持续发生,溢流河道最终会汇入到楚玛尔河成为长江支流。当清水湖湖面积突破5.84 km~2时,将开始影响湖区周边的青藏铁路与青藏公路路基。由此可以看出,缺少水文资料仅在遥感影像和DEM数据支持下也可以得到满足一定程度要求的高海拔地区水文模拟结果。

    2022年03期 v.37;No.181 28-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 2380K]
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  • 结合并行CNN与极限学习机的高光谱图像分类

    任彦;高晓文;杨静;叶玉伟;王佳鑫;

    针对传统方法不能充分利用高光谱图像的空间和光谱信息,无法进一步提升高光谱图像分类精度的问题,提出了一种结合卷积神经网络的并行异构极限学习机(spatial-spectral convolutional neural network and parallel extreme learning machine, SSCNN-PELM)分类模型。卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)由并行的二维卷积(two-dimensional convolution, 2D-CNN)和一维卷积(one-dimensional convolution, 1D-CNN)构成,其中2D-CNN提取空间信息和部分光谱信息,1D-CNN补偿损失的光谱信息;并行异构极限学习机(parallel extreme learning machine, PELM)将输入层数据并行映射到隐藏层,同时求解出并行隐藏层的连接权重,进而实现特征融合及分类任务。实验结果表明,SSCNN-PELM模型在Indian pines、Pavia university数据集上总体分类精度分别为99.07%、99.51%,对比了支持向量机(support vector machine, SVM)、CNN等分类方法,SSCNN-PELM模型在提高分类精度的同时兼顾了分类速度。

    2022年03期 v.37;No.181 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2071K]
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  • 区域经济研究中夜间灯光与GDP的相关性特征

    肖巧俐;王跃;

    针对夜间灯光表征经济的特征和效率研究不够全面的问题,使用中国省域夜间灯光和GDP数据进行了系统的相关性研究。用对数非线性模型从整体、地区、年度视角探索二者的统计相关性,并进行整体样本的估计,最后基于其关系特征构建了一个与初始条件相关的回归方程。研究结果表明:夜间灯光能反映中国地区经济的发展水平,并能体现全国和地区层面的大型经济事件;我国除港、澳、台以外的31个省级行政区的夜间灯光与GDP的对数非线性拟合优度达0.96以上;地理因素、制度因素对二者的相互关系有重要影响;个体效应是进行整体估计中要考虑的重要因素;夜间灯光和GDP的关系方程与初始条件有显著的相关性。

    2022年03期 v.37;No.181 42-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1058K]
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  • 基于差异图融合和FLICM聚类的SAR图像变化检测

    董宝兰;汪骏;毕津滔;

    针对传统SAR图像变化检测算法易受噪声影响、检测精度低等问题,提出了一种基于差异图融合和FLICM聚类的SAR图像变化检测算法。该算法以对数比和滤波比法生成两幅不同表征的差异图像,并设计融合算子对两差异图的特征信息进行综合,获取高可分性的融合差异图;之后采用局部信息模糊C均值聚类对融合差异图进行处理,分离出其中的变化区域和非变化区域。实验选用漏检数、误检数、正确率、Kappa系数作为评价指标,对算法进行了定性和定量的实验分析。分析结果表明,所提出的算法具有更好的相干斑噪声抑制能力,可有效、准确地检测出变化区域,提高了变化检测的精度。

    2022年03期 v.37;No.181 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1317K]
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  • 植被指数模型估算干旱区稀疏光合/非光合植被覆盖度

    骆义峡;姬翠翠;李晓松;徐金鸿;杨雪梅;

    定量估算干旱与半干旱地区的稀疏光合与非光合植被覆盖度(f_(PV)和f_(NPV))可为土地荒漠化研究和生态系统研究提供重要信息,同时获取f_(PV)和f_(NPV)有助于为土地退化监测和土地管理提供重要的数据支撑。选取典型干旱区的稀疏植被为研究对象,基于Sentinel-2A多光谱影像及地面实测纯净端元光谱数据获取影像及纯净端元归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)、优化的叶绿素吸收指数(modified chlorophyll absorption ratio index, MCARI)、干枯燃料指数(dead fuel index, DFI)和红边叶绿素指数(red-edge chlorophyll index, CI_(red-edge)),构建DNVI-DFI、MCARI-DFI、CI-DFI 3个像元三分模型,并采用NDVI、DFI和比值土壤指数(ratio soil index, RSI)构建线性植被指数模型。经过地面实测植被覆盖度分析评价构建模型精度,得到如下结论:NDVI-DFI模型相较于MCARI-DFI、CI-DFI模型表现出更好的估算效果,f_(PV)估算的RMSE为0.059 0(R~2=0.773 8),f_(NPV)估算的RMSE为0.051 0(R~2=0.8);NDVI-DFI模型中融入RSI指数构建的线性植被指数模型可以提高f_(PV)和f_(NPV)的估算精度,f_(PV)估算的RMSE为0.052 4(R~2=0.776 4),f_(NPV)估算的RMSE为0.044 4(R~2=0.811 5),精度分别提高11.2%和12.9%。因此,融入RSI指数的NDVI-DFI线性植被指数模型可以有效地估算典型干旱区稀疏植被的f_(PV)和f_(NPV)。该文的研究为NPV覆盖度的定量估算提供更可靠的理论基础。

    2022年03期 v.37;No.181 57-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 832K]
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  • 高分辨率遥感影像输电杆塔智能检测方法

    宋成根;张正鹏;赵瑞山;卜丽静;

    针对电网系统中输电杆塔的快速自动检测问题,提出高分辨率遥感影像的输电杆塔智能检测方法。首先,制作高分辨率遥感影像的输电杆塔数据集,针对杆塔目标尺寸特点,通过K-means算法重新聚类先验框;其次,利用迁移学习进行网络参数调整。鉴于原始YOLOv3算法存在IoU不能准确描述目标框的重叠程度,训练过程中损失下降缓慢的问题,提出了引入CIoU并将损失函数中的位置损失替换为CIoU损失。为改善YOLOv3算法对密集目标检测存在漏检的问题,提出将DIoU与NMS结合,从而提高杆塔检测的精度。最后,利用本文数据集实验。实验证明,改进后算法的精确度和召回率分别提高了0.48%、1.53%,精确度达到98%,召回率达到96%以上,与YOLOv3、Faster R-CNN、SSD算法相比,在训练时间、检测精度、定位精度方面更优。

    2022年03期 v.37;No.181 65-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1864K]
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  • 最优尺度下的面向对象建筑物提取

    李慧;李志娟;张东华;

    针对基于面向对象方法提取建筑物准确度与精度不高的问题,提出了一种面积方差最优尺度分割法。该方法利用SPOT 5卫星遥感影像,根据建筑物特征对影像进行多尺度分割,以所有类别分割对象与实际目标匹配程度作为衡量的依据获得最优尺度。在不同尺度等级的对象层次上,根据对象的多特征组合,完成对建筑物分层分类提取。实验结果表明,该方法大大减少了分类的不确定性,获取了较高的精度,为建筑物准确提取提供了思路。

    2022年03期 v.37;No.181 72-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 869K]
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  • Sentinel-1A的近海固定设施和动态船只识别

    朱振宇;周乃恩;贺少帅;

    针对海上固定设施和动态船只较难通过合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)幅度信息有效区分的问题,设计了一条海上固定设施和动态船只分别提取的技术路线。首先,使用多期SAR数据的干涉相干信息、双参数恒虚警概率算法(constant false alarm rate, CFAR)和众数滤波提取海上固定设施,之后将海上固定设施和海杂波强反射区进行掩膜,使用CFAR算法、众数滤波从SAR幅度图提取动态船只。使用五期江苏省南通市近海区Sentinel-1A SAR影像开展实验研究。结果表明:SAR干涉相干提取的近海风力发电场的正确率为90.4%,虚警率为9.6%,漏检率为0;掩膜后SAR幅度图提取的动态船只结果基本消除了海上固定设施和海杂波强反射的干扰,正确率较高。该技术路线可为海上固定设施和动态船只识别的自动化、工程化应用提供借鉴。

    2022年03期 v.37;No.181 77-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 3373K]
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  • 基于光谱特征的闽江干流叶绿素a遥感反演

    武爽;冯险峰;陈点点;陈振;陈芸芝;

    城乡化发展与基础设施建设滞后之间矛盾的深入导致面源污染和工业废水排放对于闽江水质造成了一定影响,因而对闽江叶绿素a进行实时监测及污染物迁移动态监测,是闽江水质治理的关键步骤。文章基于四年实测光谱及水质数据,通过闽江干流实测水体光谱特征分析以及遥感影像敏感波段分析,确定了闽江干流丰、枯水期叶绿素a光谱特征存在差异,并利用多元回归及机器学习分别构建了丰、枯水期闽江干流叶绿素a浓度反演模型,通过精度验证确定了丰、枯水期叶绿素a的最佳遥感反演模型。

    2022年03期 v.37;No.181 87-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 530K]
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  • 一种利用卷积神经网络重建的遥感影像Curvelet融合方法

    李彦东;隋立春;陈楠;袁欢欢;徐家利;

    针对传统多光谱与全色影像融合方法容易产生畸变、忽略多光谱影像本身的空间细节特征等问题,提出了一种基于超分辨率卷积神经网络与Curvelet变换的影像融合方法,以提升多光谱影像的空间细节,加强其与全色影像的相关性,减少融合产生的畸变。该方法首先利用高分辨率全色影像进行超分辨率重建学习,利用学习得到的网络参数对多光谱影像进行超分辨率卷积神经网络重建,提升其空间细节特征;其次,在Gram-Schmid变换融合基础上,根据Curvelet变换具有保持影像空间细节的特点,将全色影像与替换分量进行融合;最后,通过逆变换得到高分辨率遥感影像。实验结果表明,该算法在影像光谱信息和空间细节表达能力上,整体优于其他传统算法,且对不同数据具有很好的适应性。

    2022年03期 v.37;No.181 93-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2209K]
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  • 基于神经网络密集匹配的资源三号DSM提取

    韩昊;李参海;丘晓枫;

    在目前现存的数字地表模型生成方法中,大多采用半全局立体匹配(semi-global matching, SGM)及其派生算法来进行遥感影像的密集匹配。传统SGM的匹配结果总体上较好,但仍存在一些不足,例如在阴影区域、低纹理、重复纹理以及局部光强不一致等区域存在较多的视差空洞,且在视差不连续的区域易存在较大的匹配误差等。近年来,基于深度学习的密集匹配方法在多个数据集上取得了较好的成绩。该文将孪生神经网络计算匹配代价引入资源三号密集匹配生成数字地表模型流程中,实验了深度学习方法在国产资源三号02星密集匹配方面的性能;对模型泛化能力进行了针对训练,和经典方法进行了比较,并与商业软件进行了精度对比。实验表明,与传统的影像密集匹配生成数字地表模型的方法相比,基于深度学习的匹配效果更优。

    2022年03期 v.37;No.181 101-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1841K]
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  • 结合SAR与光学遥感的疑似稀土矿非法开采情况识别方法

    乐颖;夏元平;刘媛媛;钱文龙;

    针对稀土矿山存在违法开采现象的问题,提出了一种结合SAR与光学遥感的疑似稀土矿非法开采情况识别方法。利用SAR和光学影像分别对赣州市定南县的稀土矿区进行比值法变化监测,依据变化标准确定稀土矿开采变化区域,并借助已有矿权信息在光学影像上圈出九处疑似非法开采区域,最后根据DInSAR得到相干系数图和地表形变图对疑似非法开采区域进行分析。结果表明:稀土矿开采区域相干性系数和地表形变范围分别在0.37~0.71和-25~15 mm之间;相较于雷达影像变化监测和光学影像变化监测,结合SAR和光学遥感的非法开采识别效果更优,准确率分别提高了11.6%和4.46%,虚警率分别降低了38.24%和23.53%,从而验证了该方法的有效性。

    2022年03期 v.37;No.181 109-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 2306K]
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  • M-4高速公路Shorkot-Khanewal段生态环境与社会经济监测分析

    高许淼;邬明权;贾战海;牛铮;蒋瑜;

    针对巴基斯坦M-4高速公路Shorkot-Khanewal段的建设对当地生态环境与社会经济影响未知的情况,基于遥感技术监测分析了该路段的植被覆盖度变化、生态占用和生态恢复情况,并评估了其对当地社会经济的影响。结果表明:该路段10 km缓冲区内植被覆盖状况较好,2014年劣盖度植被占比0.34%,2018年占比5.31%;该路段建设对生态环境影响极小,未造成破坏性扰动,其中林地的永久性生态损失占比不足0.2%;该路段建设对经济发展具有显著促进作用,夜间灯光明显变亮;该路段1 km缓冲区内新增建筑面积171 812 m~2,2 km缓冲区内新增居民人口9 486人,将助力巴基斯坦实现SDG9.1.1。该文可为评估“一带一路”基础设施互联互通工程对生态环境与社会经济的影响提供方法借鉴。

    2022年03期 v.37;No.181 116-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K]
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  • 基于Landsat 8影像的冰面提取光谱模型构建

    左晓庆;刘怀鹏;

    针对传统遥感方法分离影像冰面与其他干扰信息效果不佳、提取冰面环节繁杂的问题,提出了一种基于Landsat 8影像的冰面信息识别方法。以中国内蒙古的岱海为建模区,选择多个与冰面识别有关的波段,通过波段相加、波段差值和正负处理等光谱增强方式构建冰面光谱模型,然后利用阈值分割实现冰面提取。以中国内蒙古的哈素海为测试区,运用该方法与最大似然分类法在影像中得到的冰面提取结果进行对比分析。实验结果表明:采用新建冰面光谱模型对测试区冰面提取取得了较好的实验结果,总体精度为94.89%,Kappa系数为0.90,比最大似然分类法精度提高了1.33%;使用光谱模型法提取冰面的精度基本可以维持在90%以上,该方法在保持较高提取精度的同时,明显减少了操作环节,可实现对Landsat 8影像冰面的有效识别。

    2022年03期 v.37;No.181 122-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1423K]
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  • 基于Landsat影像的连云港1984—2018年海岸线时空变化分析

    刘惠惠;车向红;李丽;徐胜华;刘纪平;

    连云港是国家首批对外开放的滨海城市。针对当前对连云港海岸线变化研究存在成果较少、时间序列不足以及缺乏土地利用与海岸线的相互作用关系探究等问题,基于1984—2018年Landsat 5、7和8影像数据,解译连云港近35年海岸线空间分布,从长度、分形维数两个方面分析了海岸线的时空变迁,并结合GlobeLand 30土地覆盖数据,从土地利用程度、转移矩阵两个方面探究海岸线时空演变特征。结果表明:1984—2018年间,连云港海岸线总长度共增长了36 km,从2000—2010年到2010—2020年海岸线年平均增长率由0.14 km/a增长至0.95 km/a;海岸线分形维数由1.05增至1.08,海岸线复杂度和曲折度均有所增加;土地利用强度的变化率由2.48%增至5.46%;发生土地利用转移的面积由208.56 km~2增加至939.11 km~2,耕地和人造地表的增加很大程度上使海岸线向海推进。

    2022年03期 v.37;No.181 129-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
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