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基于Sentinel-2数据的山口红树林生理参数反演及时空特征

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科学技术与工程 2021年第9期21卷 3698-3707页

作者：王诗文何宏昌付波霖孙宏亮桂林理工大学测绘地理信息学院桂林541004

生理参数叶绿素含量、光合有效辐射吸收率、植被覆盖度和叶面积指数是湿地植被重要的特征参数,也是衡量湿地生态健康状况的重要指标。以广西山口红树林自然保护区为研究区,以逐月的Sentinel-2和MODIS影像数据为数据源,采用人工神经网络... 详细信息

生理参数叶绿素含量、光合有效辐射吸收率、植被覆盖度和叶面积指数是湿地植被重要的特征参数,也是衡量湿地生态健康状况的重要指标。以广西山口红树林自然保护区为研究区,以逐月的Sentinel-2和MODIS影像数据为数据源,采用人工神经网络的方法对山口红树林的4种生理参数叶绿素含量、光合有效辐射吸收率、植被覆盖度和叶面积指数进行反演构建回归模型,并对比相应MODIS影像的产品,分析得出红树林逐月和不同生长期的生理参数动态变化。实验结果表明:(1)4种生理参数与MODIS产品的相关系数在95%置信区间内均高于0.71,反映了Sentinel-2影像反演红树林生理参数具有较高的可信度;(2)4种生理参数均在2月份表现出最低值,9月份趋于稳定;生理参数均最低值出现在缓存区,最高值出现在核心区,也反映了自然和人类活动对其有影响;(3)不同生长期红树林的植被生理参数则变化不同,植被覆盖度(fractional vegetation cover, FVC)、叶面积指数(leaf area index, LAI)和光合有效辐射吸收率(fraction of absorbed photosynthetically active radiation, FAPAR)在萌芽期(1~3月)和发育期(4~6月)呈上升趋势,叶绿素浓度(chlorophyll-A/B,CAB)和LAI在成熟期(9~12月)呈上升趋势。该研究结果可为红树林植被变化监测提供依据,为生态评估及保护提供参考。

关键词：红树林生理参数时序Sentinel-2 遥感反演神经网络算法

基于无人机影像和面向对象随机森林算法的岩溶湿地植被识别方法研究

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地球信息科学学报 2019年第8期21卷 1295-1306页

作者：耿仁方付波霖蔡江涛陈晓雨蓝斐芜余杭洺李青逊桂林理工大学测绘地理信息学院桂林541004 南京信息工程大学遥感与测绘工程学院南京210044 南京信息工程大学地理科学学院南京210044 桂林理工大学土木与建筑工程学院桂林541004

目前对岩溶湿地的重视程度远低于其他湿地类型,缺乏利用遥感技术进行岩溶湿地植被高精度识别的研究,但岩溶湿地同其他湿地类型一样,湿地面积退化严重,亟待需要解决。因此,本文选取受人类活动影响较大、湿地退化较为严重的广西桂林会仙... 详细信息

目前对岩溶湿地的重视程度远低于其他湿地类型,缺乏利用遥感技术进行岩溶湿地植被高精度识别的研究,但岩溶湿地同其他湿地类型一样,湿地面积退化严重,亟待需要解决。因此,本文选取受人类活动影响较大、湿地退化较为严重的广西桂林会仙喀斯特国家湿地公园的部分核心区域作为研究区,以DJI大疆御Mavic Pro无人机航摄影像为数据源,利用泛化能力强、分类精度高的面向对象随机森林算法实现了会仙岩溶湿地植被的高精度分类,探究无人机可见光影像和面向对象随机森林算法在岩溶湿地植被识别中的适用性,为无人机遥感技术应用于岩溶湿地的研究和保护提供技术参考。首先,在eCogni tion Developer9.0中利用多尺度迭代分割算法对影像图层进行分割;然后,基于以往在进行面向对象分类研究的经验来指导我们进行特征选择,充分考虑了影像的光谱和纹理特征、植被指数、无人机遥感数据派生的研究区数字地表模型(DSM)和几何特征;最后,在RStudio中实现了随机森林算法参数的调优、模型的构建以及分类。结果显示,面向对象随机森林算法对会仙湿地植被具有较高的识别能力,在95%置信区间内总体精度为86.75%,Kappa系数为0.83。在单一典型岩溶湿地植被识别精度中,狗牙根-白茅-水龙植被群丛的用户精度在90%以上,生产者精度高于80%,竹子-马甲子-桂花生产者精度高于80%,但是用户精度较低,仅为70.59%。

关键词：无人机遥感面向对象随机森林多尺度迭代分割特征选择岩溶湿地植被识别广西桂林会仙喀斯特国家湿地公园

基于无人机影像的喀斯特农耕区地物识别——以桂林市为例

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国土资源遥感 2020年第1期32卷 216-223页

作者：娄佩卿陈晓雨王疏桐付波霖黄永怡唐廷元凌铭桂林理工大学测绘地理信息学院桂林541006 桂林理工大学土木与建筑学院桂林541006 桂林理工大学信息科学与工程学院桂林541006

为了探究低空无人机遥感技术对喀斯特地貌条件下不同形态农耕区地物类型的识别精度,以桂林市3个200 m×200 m样方的农耕区为研究区,在无人机航拍影像和地面调查数据的支持下,分别将基于像元和面向对象的影像分析技术与支持向量机(suppor... 详细信息

为了探究低空无人机遥感技术对喀斯特地貌条件下不同形态农耕区地物类型的识别精度,以桂林市3个200 m×200 m样方的农耕区为研究区,在无人机航拍影像和地面调查数据的支持下,分别将基于像元和面向对象的影像分析技术与支持向量机(support vector machine,SVM)算法相结合,构建不同地貌条件下农耕区地物遥感识别模型,并进行精度对比分析。结果表明,面向对象的SVM分类结果保留了原始地物的大致轮廓,且地块较完整,更为适用于喀斯特地貌条件下的农耕区地物识别,较基于像元的SVM分类方法总体精度高6. 54%,Kappa系数高0. 135;基于像元的SVM分类方法适用于地物分布规则的农耕区地物识别,相比面向对象的SVM分类方法总体精度高2. 92%,Kappa系数高0. 026。

关键词：无人机影像农耕区多尺度影像分割 SVM算法

基于夜光遥感的GDP空间化建模及动态分析——以河南省为例

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桂林理工大学学报 2020年第3期40卷 557-567页

作者：马瑞雪付波霖何宏昌施新程范冬林桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541006 信阳师范学院地理科学学院河南信阳464000

针对GDP数据统计通常基于行政单元无法精细表达行政单元内部的GDP空间分布及其时空动态演变的情况,使用2006、2010和2013年DMSP/OLS灯光数据计算了河南省夜间灯光指数,分析不同灯光指数与GDP的线性相关性构建了GDP的最佳回归模型,并利... 详细信息

针对GDP数据统计通常基于行政单元无法精细表达行政单元内部的GDP空间分布及其时空动态演变的情况,使用2006、2010和2013年DMSP/OLS灯光数据计算了河南省夜间灯光指数,分析不同灯光指数与GDP的线性相关性构建了GDP的最佳回归模型,并利用相对应年份的统计数据进行精度验证,实现了河南省GDP空间可视化表达及动态分析,制作了1 km×1 km的GDP密度分布图。结果表明:2006、2010和2013年的夜间灯光总强度指数TNL与GDP的空间分布线性相关性明显,R^2分别为0.9659、0.9766、0.9790;各行政区的GDP模拟值与统计值的平均相对误差分别为8.19%、6.04%、8.08%。2006—2013年河南省18个地级市GDP密度图呈现出明显的扩张态势,模型精度高,表明灯光数据可作为评价河南省经济状况的重要指标。

关键词： DMSP/OLS夜间灯光数据 GDP 相关性分析回归建模空间可视化表达

基于Landsat-8陆地成像仪与Sentinel-2多光谱成像仪传感器的香港近海海域叶绿素a浓度遥感反演

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科学技术与工程 2021年第20期21卷 8702-8712页

作者：董舜丹何宏昌付波霖范冬林王涛涛桂林理工大学测绘地理信息学院桂林541006

为验证Landsat-8陆地成像仪(operational land imager,OLI)遥感数据与Sentinel-2多光谱成像仪(multispectral imager,MSI)遥感数据监测近海海域叶绿素a浓度可行性,以其为数据源,香港近海海域为研究区域,以半分析模型为方法,挑选与监测... 详细信息

为验证Landsat-8陆地成像仪(operational land imager,OLI)遥感数据与Sentinel-2多光谱成像仪(multispectral imager,MSI)遥感数据监测近海海域叶绿素a浓度可行性,以其为数据源,香港近海海域为研究区域,以半分析模型为方法,挑选与监测点实测叶绿素a浓度采集时间一致且遥感影像云覆盖率小于10%影像清晰的两类遥感影像。对两类遥感影像分别选取2/3的遥感影像数据经预处理后提取其对应实测日期监测点位置遥感反射率进行相关性分析,得到相关性最高的反演因子进行建模,并且利用剩下的1/3数据对其反演回复回归模型进行精度检验,其结果与OCx Ocean Chlorophyll X模型反演结果进行对比效果显著。基于Landsat-8遥感数据建立的最佳反演回归半分析模型决定系数R^(2)为0.906,略高于基于Sentinel-2遥感数据建立的最佳反演回归半分析模型,其R^(2)为0.801。与此同时证明了就香港近海海域叶绿素a浓度反演两类遥感数据的可行性,且两类数据的反演结果均呈现出香港近海海域内部海域叶绿素a浓度高于外部叶绿素a浓度的现象。

关键词： Landsat-8陆地成像仪(OLI) Sentinel-2多光谱成像仪(MSI) 叶绿素a浓度半分析模型

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供水管网异构数据集成共享关键技术研究

水力发电 2019年第8期45卷 94-98页

作者：范冬林康传利付波霖高二涛徐雯婷蓝贵文桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541004 广西空间信息与测绘重点实验室广西桂林541004 东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013

针对供水管网存在数据异构和管网信息共享时语义表达不一致,特别是数据集成时单一相似度计算方法精度较低的问题,设计了具有语义一致的供水管网集成数据模型,提出综合相似度计算方法,进而构建了异构数据的模式和数值映射关系,并以MapGI... 详细信息

针对供水管网存在数据异构和管网信息共享时语义表达不一致,特别是数据集成时单一相似度计算方法精度较低的问题,设计了具有语义一致的供水管网集成数据模型,提出综合相似度计算方法,进而构建了异构数据的模式和数值映射关系,并以MapGIS为开发平台,实现了语义一致的供水管网数据集成与共享发布。实践表明,研究成果可满足供水管网异构数据集成与共享的应用需求,可为其他行业管网数据集成和共享建设提供参考。

关键词：异构数据供水管网数据集成数据共享映射关系

基于Sentinel-2卫星多光谱数据的会仙喀斯特湿地植物理化参数反演研究

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湿地科学 2020年第6期18卷 693-705页

作者：蔡江涛付波霖陈铁喜耿仁方李颖何宏昌范冬林邓腾芳南京信息工程大学地理科学学院江苏南京210044 桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541004 广西空间信息与测绘重点实验室广西桂林541004 南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044 中国科学院湿地生态与环境重点实验室中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130102

植物是喀斯特湿地生态系统中最敏感的要素,其理化参数反映了喀斯特湿地生态系统的固碳能力和生产力水平,定量反演喀斯特湿地植物理化参数,对于揭示喀斯特湿地环境变化规律具有重要意义。以桂林会仙喀斯特国家湿地公园为研究区,利用Senti... 详细信息

植物是喀斯特湿地生态系统中最敏感的要素,其理化参数反映了喀斯特湿地生态系统的固碳能力和生产力水平,定量反演喀斯特湿地植物理化参数,对于揭示喀斯特湿地环境变化规律具有重要意义。以桂林会仙喀斯特国家湿地公园为研究区,利用Sentinel-2卫星多光谱数据,定量反演典型喀斯特湿地中植物的光合有效辐射吸收率(fraction of absorbed photosynthetically active radiation,FAPAR)、植被覆盖度(fractional vegetation cover,FVC)、叶面积指数(leaf area index,LAI)、冠层叶绿素含量(canopy chlorophyll content,CCC)和冠层含水量(canopy water content,CWC)共5种参数,构建其2018年3~11月的时间序列,定量研究各种植物的5种理化参数的变化特征;同时,利用两个精度较高的植物叶面积指数经验估算公式,评估利用神经网络的简化的L2级产品原型处理器(simplified level 2 product prototype processor,SL2P)算法反演的植物叶面积指数的精度。研究结果表明,采用SL2P算法反演的喀斯特湿地中植物的理化参数的精度较高;在整个湿地和典型航摄区都发现植物的各种理化参数几乎都有在7月明显减小的现象,5~9月植物的各种理化参数多大于3~11月9个月的平均值;在植物生长期,荷花(Nelumbo nucifera)群落与芦苇(Phragmites australis)-白茅(Imperata cylindrica)群落植物的各种理化参数差异显著。SL2P算法可以用于反演喀斯特湿地植物群落的植物理化参数。Sentinel-2卫星多光谱数据可以用于反演喀斯特湿地植物群落的植物理化参数方面的研究。

关键词：喀斯特湿地植物理化参数 Sentinel-2卫星会仙喀斯特国家湿地公园

2005-2015年漓江流域景观格局动态变化定量研究

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国土与自然资源研究 2019年第2期 28-34页

作者：闭璐付波霖周静唐廷元娄佩卿桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541006

为了定量研究喀斯特地貌条件下发育的岩溶河流流域景观格局动态变化规律,本文以漓江流域2005年土地利用数据和2015年GF-1多光谱影像为主要数据源,在土地利用/覆被变化理论、景观生态学理论的基础上,选取土地变化动态度、斑块数量、斑块... 详细信息

为了定量研究喀斯特地貌条件下发育的岩溶河流流域景观格局动态变化规律,本文以漓江流域2005年土地利用数据和2015年GF-1多光谱影像为主要数据源,在土地利用/覆被变化理论、景观生态学理论的基础上,选取土地变化动态度、斑块数量、斑块密度、最大斑块指数等12个指标,从斑块类型水平和景观类型水平两个尺度,定量研究漓江流域10年的景观格局变化规律。结果表明:有林地、水田、灌木林地在2015年分别占漓江流域总面积的44.78%、15.02%和13.76%,2005-2015年有林地和水田面积分别减少了71.09km2和117.66km2,变化幅度较大,河流面积保持相对稳定,10年内仅减少0.39km2。土地利用类型转化方面,林地分别以31.79%、21.17%和17.80%的比例转化为水田、旱地和草地;耕地主要转化为林地和居民地,转化率为46.44%和21.32%。从斑块类型水平看,2005-2015年景观破碎度加剧,斑块个数净增419个,斑块形状逐渐复杂化,疏林地破碎化程度最高,斑块个数由2005年的146个增加到2015年的541个,聚集度指数下降了9.76,主要受林果业种植的影响,河流分布集中化,支流减少,聚集度指数升高了38.85,形状指数降低了3.77。从景观类型水平看,2005-2015年景观多样性指数增加了0.09,蔓延度减少了2.96,景观趋于多样化,破碎度加剧,分布不集中,连通性减弱。

关键词：漓江流域土地利用 GF-1多光谱影像动态分析景观格局指数

面向对象的无人机遥感影像岩溶湿地植被遥感识别

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测绘通报 2020年第11期 13-18页

作者：耿仁方付波霖金双根蔡江涛耿万轩娄佩卿南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044 桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541004 南京信息工程大学地理科学学院江苏南京210044

以广西桂林会仙喀斯特国家湿地公园为研究区,以无人机航摄影像为数据源,综合利用面向对象的影像分析技术、随机森林算法、阈值分类方法和Boruta全相关特征变量选择算法进行岩溶湿地植被的遥感识别。结果表明:针对不同特征变量对岩溶湿... 详细信息

以广西桂林会仙喀斯特国家湿地公园为研究区,以无人机航摄影像为数据源,综合利用面向对象的影像分析技术、随机森林算法、阈值分类方法和Boruta全相关特征变量选择算法进行岩溶湿地植被的遥感识别。结果表明:针对不同特征变量对岩溶湿地遥感识别的贡献率而言,光谱特征(DOM>DSM)>纹理特征(DOM>DSM)>几何特征>上下文变量;两个航摄影像数据集的总体分类精度都在85%以上,Kappa系数也高于0.85。本文研究结果对基于高空间分辨率无人机可见光影像的岩溶湿地植被遥感识别在特征变量选择、分割参数选择及方法选择方面具有一定的借鉴意义。

关键词：面向对象岩溶湿地无人机影像多尺度分割特征选择