- 李卫东;梁鑫婕;刘钦灏;时春波;左晨威;
针对高分辨遥感影像多类别地物存在类间不平衡、类别区分度低造成的语义分割方法鲁棒性弱和分割精度不高问题，基于UNet、特征金字塔网络(feature pyramid networks, FPN)、DeepLabV3+、HRNet 4种2D多尺度特征融合的卷积神经网络模型架构，对多尺度特征融合技术进行了探讨，通过数据预处理、损失函数、模型预训练等因素对精细土地覆盖的语义分割(多达16个语义类别)进行了模型能力的测试和实验，其中FPN语义分割精细化程度最高。在此基础上，基于EfficientNetB1的FPN模型进行预训练，利用focal loss损失函数选择最优多尺度特征融合，通过超参数搜索损失函数参数最优值进行优化集成，最终训练出性能优异的FPN模型，准确率提高了1.5%,Kappa提高了1.9%,进一步提高了模型对多类别地物的识别能力和泛化能力。
2022年05期 v.37;No.183 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1932K] [下载次数：390 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：318 ] - 李玉;陶从辉;赵泉华;
针对基于NDVI-Albedo特征空间的土地荒漠化遥感分类方法受大气和土壤影响存在不足的问题，提出基于EVI-Albedo特征空间的辽北亚湿润干旱地区土地荒漠化遥感分类方法。首先，设计基于支持向量机(support vector machine, SVM)的多分类器从总体上提取荒漠化土地覆盖区，并以此作为研究区；其次，对提取的荒漠化研究区构建EVI-Albedo特征空间，计算其荒漠化差值指数(desertification difference index, DDI);随后，依据DDI值，提出土地荒漠化等级分类模型，并与NDVI-Albedo模型进行对比分析；最后，以1989年和2020年两期Landsat图像为数据源，分析辽宁省康平县土地荒漠化动态变化情况。结果表明，EVI-Albedo模型在荒漠化分类的准确度上优于NDVI-Albedo模型；同时，基于EVI-Albedo模型的荒漠化监测结果表明，康平县1989—2020年土地荒漠化逐渐走向好转。
2022年05期 v.37;No.183 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1633K] [下载次数：420 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：173 ] - 徐志红;关元秀;王善华;容俊;唐紫晗;
针对变化检测常用的面向对象影像分析(object based image analysis, OBIA)技术中规则数量巨大、时空普适性差、深度学习方法样本获取困难且精度难以满足工程化需求的现状，提出了一种将面向对象影像分析和对象卷积神经网络(object convolutional neural network, OCNN)相结合的耕地变化检测方法。以基期(T_1)耕地矢量为约束条件，当期(T_2)高分辨率影像OCNN土地覆被分类结果为主要判断依据，结合知识规则，进行耕地地块层和对象层变化检测。为了验证本文提出的耕地变化检测方法的有效性，采用两个实验区域，将OCNN分别与卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)、VGG(visual geometry group)检测结果进行比较。结果表明，该方法在效率和精度上都显著优于基于CNN与VGG网络的方法。
2022年05期 v.37;No.183 15-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1712K] [下载次数：230 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：93 ] - 周华平;郭伟;
针对遥感图像目标检测存在的尺度多样化、分布密集、小目标检测困难等问题，提出了一种改进YOLOv5网络的遥感图像目标检测的新方法Fca＿YOLOv5。该方法引入了频率通道注意力网络，引导模型更加关注信息丰富的特征；将网络输入尺寸优化为1 024,减少了图像缩放带来的影响；采用圆形平滑标签计算角度损失，对船舰目标进行旋转目标检测，进一步提升检测效果。在DOTA遥感图像数据集上进行实验，检测精度最高达到了75.9%,船舰旋转目标检测精度达到了96.1%,并且Fca＿YOLOv5s的检测精度比YOLOv5s提高了3.1%。实验结果表明，改进网络对遥感图像中的微小目标具有较好的检测效果，有效提升了遥感图像的检测精度，对实现遥感图像中的微小目标检测具有一定的参考意义。
2022年05期 v.37;No.183 23-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1712K] [下载次数：879 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：130 ] - 康传利;兰猗令;王宁;张振宇;彭素琪;
针对建筑物屋顶形状各异且附属物复杂，而机载LiDAR点云数据具有分布不均匀且缺乏语义信息导致分割屋顶面常出现欠分割与过分割的问题，提出了一种SIFT结合3D Hough变换的建筑物屋顶点云分割方法。首先，引入曲率计算提高SIFT算法在屋脊与屋顶附属物处特征点的提取度，增强对结构复杂的附属物以及密集离散点的识别；然后，利用特征点构建kd-tree搜索5个邻近点构建拟合三角面，将拟合面法向量投入3D Hough空间并以拟合面法向量间夹角值判断平面可靠性，降低伪平面的出现几率；最后，利用累加计算和峰值检测获得屋顶分割结果。实验结果表明，该方法对不同复杂程度的建筑物屋顶有较高的适应性并能较好地分割屋顶附属物，以点为评价单元的平均分割完整率与正确率达到98.19%与97.62%。
2022年05期 v.37;No.183 31-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1738K] [下载次数：226 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：87 ] - 汤森林;张霞;戚文超;张茂;
针对高光谱数据众多波段间的多重共线性导致的维数灾难问题，为提升葡萄叶面积指数(leaf area index, LAI)的估算精度，提出一种基于敏感波段选择的长短时记忆神经网络(long short term memory, LSTM)估算模型。首先，采用无信息变量消除算法(uninformative variable elimination, UVE)剔除无关信息，以消除光谱波段间的多重共线性，降低光谱维度，提取葡萄LAI敏感波段；其次，采用TensorFlow深度学习框架构建LSTM神经网络模型。应用于陕西泾阳葡萄冠层光谱的LAI估算。结果表明：利用敏感波段构建的LSTM模型各项指标均优于偏最小二乘和支持向量机，其决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)和希尔不等系数(TIC)分别为0.963 5、0.074 5和0.025 4;基于原始光谱的LSTM模型的R~2、RMSE和TIC分别为0.881 0、0.117 0和0.039 8。UVE波段优选能够提升LSTM神经网络模型估算葡萄LAI的精度，对其他作物理化参量反演具有一定的指导意义。
2022年05期 v.37;No.183 38-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1898K] [下载次数：269 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：96 ] - 崔成玲;张宏伟;范松滔;李延峰;运晓东;
针对高光谱数据大气校正耗时长和查找表构建不准确等问题，提出基于MODTRAN辐射传输模型实时创建大气校正参数查找表的方法，并应用于水体叶绿素浓度反演。首先，基于高光谱数据实时构建大气校正参数查找表；其次，根据循环迭代反演得到水汽含量和气溶胶光学厚度对查找表插值得到各个波段的大气校正参数，从而完成所有波段数据的大气校正；最后，选择植被、土壤和水体3类典型地物精度分析，并基于反演水体的叶绿素a浓度验证大气校正精度的可靠性。实验结果表明：该方法明显优于6S、FLAASH等大气校正方法；在运行效率上，在多线程并行加速后，运行效率提升了2～4倍；基于水体反射率数据反演水体叶绿素a浓度，反演模型预测集验证中ρ为0.804 7,RMSE为1.8。
2022年05期 v.37;No.183 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1703K] [下载次数：328 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：98 ] - 王延寿;
三维边坡稳定性定量分析是弥补二维边坡稳定性定量分析结果达不到重要工程对边坡稳定性要求时的重要技术手段。运用迈达斯数值模拟软件建立了三维边坡模型，并进行了稳定性定量分析计算。地质体地表信息数据的获取是三维边坡建模的首要条件，以无人机航空摄影技术为手段，快速精准获取大比例尺地形图，根据地形图生成地质体表层的三维曲面图，进而建立三维边坡地质体仿真模型，根据钻孔揭示的地层厚度划分模型网格属性，最后进行三维边坡稳定性定量分析。三维边坡稳定性定量分析可直观查看边坡任意剖面处的剪应变、有效塑性应变和总位移变化，以便准确判断边坡是否发生破坏及其潜在滑动面位置。同时，三维边坡稳定性定量分析结果更符合边坡实际变形情况。
2022年05期 v.37;No.183 51-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1656K] [下载次数：198 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：91 ] - 周佳超;宫金杞;张荣庭;张广运;
图像分割技术是图像处理和计算机视觉领域中的关键技术之一。随着近年来遥感成像技术的迅猛发展，传统基于像素的影像处理方法不再适用于高分辨率遥感影像。针对传统图像分割方法在分割准确性以及分割效率等问题上存在的不足，提出了一种融合超像素与Wasserstein距离的遥感影像分割方法。首先，对遥感影像进行SLIC(simple linear iterative clustering)算法预分割，生成超像素；然后，将超像素作为K-means算法的聚类中心，利用Wasserstein距离替代传统欧氏距离计算超像素之间的距离，完成聚类。理论和实验结果表明，新方法具有收敛性，在一定程度上提高了超像素预分割后的完整性，并且Wasserstein距离能够准确计算分布之间的差异性，在超像素距离计算上表现突出。
2022年05期 v.37;No.183 56-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 2729K] [下载次数：126 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：97 ] - 董旭鑫;赵起超;李家国;李国洪;金永涛;
以河北省廊坊市为研究区，根据黑臭水体光谱性质，基于CART模型提出一种改进的模糊决策树黑臭水体遥感识别方法。研究数据表明：黑臭水体与一般水体在可见光及近红外波段存在光谱差异，R_(rs)(R)-R_(rs)(B)、R_(rs)(R)-R_(rs)(G)以及R_(rs)(B)+R_(rs)(G)+R_(rs)(R)可以较好地区分两类水体；根据叶子节点隶属度进行黑臭水体提取(黑臭水体<0.5,一般水体>0.5),其中隶属度为1或0的节点定义为置信区，其余节点为模糊区；提取结果总体精度达到84.78%,其中置信区为92.85%,模糊区为72.23%。该方法在实现高精度提取黑臭水体的同时，通过定义置信区和模糊区可有效降低人工核查，实现更为高效的工程应用。
2022年05期 v.37;No.183 63-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 2080K] [下载次数：262 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：122 ] - 王根育;张景发;傅志豪;
为评估X-UAVSAR各项应用性能，在后续飞行实验中进行优化，最终获取差分干涉成果，文章在R-D模型的基础上，结合外部DEM数据，对首次飞行实验数据进行平面定位精度评估；计算重轨飞行基线及图像相干性，评估其干涉性能；同时，对地物进行分类，评估图像信息量及其分类性能。结果表明：该无人机SAR系统平面定位精度尤其是绝对定位精度较低，满足基本的干涉处理要求，但实际处理难度较大；SAR影像信息量较丰富，能够满足地物的快速分类要求。对于后续飞行实验，在满足载机重量要求的前提下，应尽可能选择精度较高的惯性导航装置，并考虑在不同的飞行高度与植被覆盖度较低的地方进行飞行。
2022年05期 v.37;No.183 70-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 2205K] [下载次数：136 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：78 ] - 邓云程;王金亮;刘钱威;冯宝坤;张建鹏;
为解决复杂林区环境中低矮灌丛和单木枝干对胸径提取带来的影响，提高基于地基激光雷达点云数据的树木胸径提取的精度与稳定性，提出一种最小二乘法二次筛选算法(filter-least square, F-LS)提取林木胸径。该算法通过利用最小二乘法在胸径切片位置得到拟合圆后，对所有拟合圆进行误检检验，对圆上的点云和圆内的点云数量进行比对，以剔除误检的圆，最终保留真正的胸径拟合圆，并测量胸径的大小。结果表明，使用该方法提取胸径的绝对误差绝对值最大为2.63 cm, RMSE为1.16 cm,R~2为0.976 8,胸径提取精度高于其他现有提取方法，具有一定的稳定性和可靠性。
2022年05期 v.37;No.183 77-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 2047K] [下载次数：130 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：85 ] - 刘子萌;贺新光;
针对城市热岛现象十分严重的问题，通过研究水体的冷岛效应，旨在探索有效缓解城市高温的解决方案。选取长沙市50个水体，利用代表春、夏、秋、冬四季的4幅Landsat 8遥感数据，探讨了长沙市水体冷岛效应的季节性变化规律及其显著影响因子。结果表明：长沙市的水体冷岛强度随季节变化显著，在夏季最大，春季、秋季次之，冬季最小；水体面积(除冬季外)和水体周围环境中的土地利用类型是影响水体冷岛强度的主要因素，但对海拔高度相差不大的长沙市而言，水体海拔高度及其形状指数在任何季节都不是影响水体冷岛强度的主要因素；水体冷岛强度对于水体面积存在显著的阈值效应，其春、夏、秋三季的水体面积阈值分别为9.79、3.67和4.89 hm~2。
2022年05期 v.37;No.183 85-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 2387K] [下载次数：248 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：112 ] - 田宪辉;谢先明;刘媛媛;李春;曾庆宁;
针对干涉测量技术应用中的缠绕相位解缠问题，提出了一种基于U-Net3+的深度学习相位解缠方法。该方法以U-Net3+为架构，首先，利用全尺度的跳跃连接(skip connection)整合来自不同尺度特征图中的高级语义与低级语义信息；其次，利用深度监督加快网络收敛速度，同时增强干涉图特征信息；为防止梯度爆炸，在网络中添加残差网络，最终搭建适用于不同条纹类型干涉图解缠的网络架构，建立从缠绕相位到真实相位的直接映射关系。完成训练后的网络可直接对缠绕干涉图进行相位解缠以获得其真实相位估计，并在不同条纹类型的干涉图相位解缠实验中均表现出良好的稳定性。
2022年05期 v.37;No.183 93-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 3726K] [下载次数：194 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：89 ] - 刘瑾璐;孙德勇;焦红波;环宇;王胜强;
针对水深的卫星遥感反演模型多在底质均一假设下进行，较少考虑底质类型的问题，提出了一种底质分类视角下的反演模型。以南安达曼群岛、波照间岛和久米岛作为研究区域，结合实验室测量的典型底质反射率光谱，在Landsat 8 OLI上使用多种分类方法提取研究区域底质类型信息，发现支持向量机法得到的底质分类精度最佳。基于底质分类结果，利用多种模型构建不同底质类型的水深反演模型，并进一步对比未区分底质类型的水深反演模型。研究结果表明，基于底质分类的多元线性回归模型效果最佳，平均绝对误差为1.03 m,均方根误差为1.39 m,证明了区分底质类型建模可以提升水深反演精度。
2022年05期 v.37;No.183 101-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 2481K] [下载次数：226 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：65 ] - 王宇昊;王铸;
鉴于目前基于深度学习的超分辨率重建算法存在实际应用精度低、训练样本处理效果差等问题，提出了一种新的遥感影像超分辨率重建算法。该方法将飞机和机场作为特定目标样本集，创立混合降质模型实现数据预处理，通过引入全局和局部残差学习策略改进深度卷积神经网络结构，再采用卷积层与反卷积层的图像特征融合重建高精度目标。该模型在多个目标数据集中训练，并采用多种主观和客观评估方法测试，与目前主流方法展开对比。实验结果表明，在定量指标评估中，在不同缩放因子下，该方法的峰值信噪比和结构相似度相对Bicubic、SRCNN、SRGAN、RFANet、EDSR和MCSR方法有较高提升。在分辨率卡的主观视觉评价中，该方法的有效分辨率提升倍数明显高于其他方法。该方法对遥感影像特定目标的超分辨率重建中获取细节特征信息的能力更高，重建目标拥有更高精度和清晰度，有利于航天对地观测的高精度图像解译和信息研判。
2022年05期 v.37;No.183 108-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 2043K] [下载次数：211 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：105 ] - 刘阳格;冯德俊;沈星宇;王杰茜;
基于遥感影像的建筑物阴影提取，其提取结果易受到提取方法、遥感影像质量、建筑物空间分布、其他地物阴影等因素的影响。为提高阴影提取结果的适用性，利用U-Net网络模型初步提取建筑物阴影，之后对提取结果根据形态特征进行约束，设置一定阈值剔除明显非建筑物阴影，然后针对密集建筑物阴影粘连问题，利用太阳方位角生成平行线，结合建筑物顶部多边形边界的角点从平行线中获取裁剪线，将阴影矢量图与裁剪线叠加，切割多余阴影，可得到与建筑物一一对应的建筑物阴影。利用该方法和最大似然法分别实验，分析结果表明，该方法优化处理后的阴影结果避免了错分现象，阴影特征信息明显，阴影边界清晰，在建筑物高度提取应用方面具有更高的适用性。
2022年05期 v.37;No.183 116-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 2408K] [下载次数：144 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：73 ] - 焦慧敏;徐文婷;马保东;李浩腾;潘星羽;
针对粉尘附着于植被表面干扰植被光谱信息的纯洁性，从而影响植被正常遥感监测和管理问题，提出一种基于Hapke双层散射模型对滞尘叶片反射光谱进行正演仿真模拟的方法，为定量剔除粉尘对植被光谱的干扰奠定理论基础。通过设定粉尘粒径、堆积密度等物理参数定量模拟滞尘叶片反射光谱，再利用实际测得的反射光谱评价模型模拟精度，从而实现滞尘叶片反射光谱的高精度正演模拟。研究表明：随着粉尘沉积质量的增加，Hapke双层散射模型得到的理论误差呈先增大后减小的趋势，最终理论值和实验值接近一致；在不同波段模拟反射光谱误差影响不一，其中近红外波段误差最大；模型模拟的反射光谱曲线与实验光谱曲线拟合精度高达95%,反射率偏差值控制在5%以内，模拟精度较高。
2022年05期 v.37;No.183 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 2079K] [下载次数：80 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：76 ] 下载本期数据