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复杂背景下基于改进Mask R-CNN的路面裂缝检测算法

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北京测绘 2024年第3期38卷 431-436页

作者：张晓华李小龙艾金泉舒兆翰东华理工大学测绘与空间信息工程学院江西南昌330013 东华理工大学自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室江西南昌330013 核工业湖州勘测规划设计研究院股份有限公司浙江湖州313000

裂缝检测对路面养护具有重要意义,深度学习在该领域取得一定成效。然而,在实际应用中,图像中的噪声纹理背景、复杂的裂缝拓扑结构和图像采集设备给裂缝检测带来了一定的挑战。为了提升在复杂场景下的路面裂缝检测精度,提出了一种改进掩... 详细信息

裂缝检测对路面养护具有重要意义,深度学习在该领域取得一定成效。然而,在实际应用中,图像中的噪声纹理背景、复杂的裂缝拓扑结构和图像采集设备给裂缝检测带来了一定的挑战。为了提升在复杂场景下的路面裂缝检测精度,提出了一种改进掩码区域卷积神经网络(Mask R-CNN)模型的实例分割算法。使用ConvNeXt-T替代Mask R-CNN的ResNet50框架作为特征生成网络,在自下而上捕获长期依赖的同时保持裂缝特征多样性;设计高维特征提取模块(HFEM)获取高级语义信息,消除背景噪声;引入感受野模块(RFB),扩大感受野,增强多尺度特征信息交互能力。在多结构裂缝图像(MSCI)数据集上进行对比实验,结果表明,提出的改进方法能显著提升Mask R-CNN模型的分割精度,优于经典的Cascade Mask RCNN,最佳模型F1得分84.15%,相较原算法提高了6.29%。在DeepCrack数据集上进行泛化性实验,表现优异。

关键词：路面裂缝检测复杂场景掩码区域卷积神经网络(Mask R-CNN) 实例分割

基于GEE的鄱阳湖湿地植被长期变化特征及其对水文情势的响应

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测绘通报 2022年第8期 7-13页

作者：朱江涛艾金泉陈晓勇牛春妹肖少龙东华理工大学江西省大气污染成因与控制重点实验室江西南昌330013 东华理工大学自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室江西南昌330013 东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013

针对鄱阳湖湿地植被长期变化的科学问题,本文基于谷歌地球引擎(GEE)遥感大数据平台和CART分类回归树算法提取鄱阳湖2000—2017年涨水期、丰水期、退水期和枯水期的年时序植被分布范围,阐明其时空变化特征;在此基础上,结合水位数据分析... 详细信息

针对鄱阳湖湿地植被长期变化的科学问题,本文基于谷歌地球引擎(GEE)遥感大数据平台和CART分类回归树算法提取鄱阳湖2000—2017年涨水期、丰水期、退水期和枯水期的年时序植被分布范围,阐明其时空变化特征;在此基础上,结合水位数据分析湿地植被与水文情势变化之间的响应关系。结果表明,(1)2000—2017年,枯水期、涨水期、丰水期和退水期鄱阳湖湿地植被平均面积分别为846.35、679.03、172.35、508.63 km^(2)。(2)2000—2017年,不同水位期鄱阳湖湿地植被总面积均呈增加趋势,并有向湖心演变的趋势。(3)鄱阳湖植被面积受水位影响显著,水位与植被面积呈负相关,降水异常(如极端降水或严重干旱)是导致植被面积明显偏离平均面积的主导因素。本文结论有助于鄱阳湖湿地生态系统的健康诊断,对鄱阳湖湿地保护和修复政策的制定具有科学参考意义。

关键词：湖泊湿地湿地植被时空变化水文响应

基于遥感云计算的鄱阳湖湿地植被群落分类研究

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人民长江 2023年第7期54卷 55-60页

作者：韩新星艾金泉叶子君牛春妹唐鑫涛东华理工大学自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室江西南昌330013 东华理工大学测绘与空间信息工程学院江西南昌330013

针对大型通江湖泊湿地植被精细分类中精度不高、算法稳健性不强的问题,以鄱阳湖湿地植被为研究对象,基于遥感云平台GEE和Sentinel-2影像,着重研究不同训练样本数量、不同时相特征数据及不同机器学习算法对鄱阳湖湿地植被类型分类的影响... 详细信息

针对大型通江湖泊湿地植被精细分类中精度不高、算法稳健性不强的问题,以鄱阳湖湿地植被为研究对象,基于遥感云平台GEE和Sentinel-2影像,着重研究不同训练样本数量、不同时相特征数据及不同机器学习算法对鄱阳湖湿地植被类型分类的影响。结果表明:(1)随着训练样本数量的增加,植被类型的分类精度呈现先上升后平稳的规律,当不同植被类型训练样本达到550个时,精度达到峰值平稳状态;(2)不同时相特征的数据集分类精度具有显著差异,具体为:月度时序>枯水期>四季多时相>单时相,其中,月度时序数据集的总体精度最高,总体精度及Kappa系数分别为82%和0.79;(3)不同遥感算法获得的分类结果精度不同,RF分类精度最高,SVM和CART次之;(4)当不同植被类型的训练样本达到550个时,使用Sentinel-2月时序影像和RF算法能取得最优的分类结果。研究成果可为鄱阳湖湿地精细分类提供方法借鉴,为鄱阳湖湿地保护提供技术支持。

关键词：湿地植被植被群落分类机器学习 Google Earth Engine Sentinel-2 鄱阳湖

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闽江河口盐沼植被遥感识别与制图

闽江河口盐沼植被遥感识别与制图

作者：艾金泉福建师范大学

学位级别：硕士

盐沼植被在湿地生态系统功能发挥中起着非常重要的作用。如何有效的对盐沼植被分类识别与制图是湿地遥感研究的基本问题和难题。本文以闽江河口盐沼植被为例探讨这一问题,研究结果可为该湿地有效管理和可持续发展提供科学依据,还可为其... 详细信息

盐沼植被在湿地生态系统功能发挥中起着非常重要的作用。如何有效的对盐沼植被分类识别与制图是湿地遥感研究的基本问题和难题。本文以闽江河口盐沼植被为例探讨这一问题,研究结果可为该湿地有效管理和可持续发展提供科学依据,还可为其他区域湿地植被遥感识别与制图提供借鉴。本文基于长期对闽江河口湿地植被物候期观察基础上,掌握芦苇、互花米草、秋茄和短叶茳芏4种典型盐沼植被的物候特征,选取晚春(植被生长旺盛期)、夏末(互花米草花期)、深秋(芦苇花期)三个具有突出特点的物候期,测定其冠层光谱反射率和叶片生化组分含量。首先,使用光谱分析法分析不同物候期闽江河口典型盐沼植被的光谱特征及其影响因素;然后,结合ANOVA和CART模型对不同物候期的盐沼植被进行高光谱识别,找出其最佳识别波段和最佳物候期;同时,按波段响应函数,模拟3种在轨卫星(Landsat8、SPOT5、Hyperion)遥感影像的7种光谱指数(DVI、SR、NDVI、NDWI、SAVI、MNDWI、DVW)在盐沼植被的识别能力表现;最后,使用SPOT5影像,基于先验知识和决策树分类方法对闽江河口盐沼植被进行遥感分类识别并制图。研究表明：(1)闽江河口不同植被物候期的典型盐沼植被的冠层光谱反射率具有显著的差异性,在冠层尺度进行分类识别可得到较高的识别精度;(2)从最佳识别波段看,晚春时期,503nm,714nm,1460nm,1461nm是最佳识别波段;夏末时期,672nm,1460nm,1461nm是最佳识别波段;深秋时期,459nm,734nm,753nm,836nm,1119nm,1593nm,1760nm是最佳识别波段;(3)从最佳的物候期来看,夏末时期盐沼植被分类识别精度最高。即互花米草花期,有助于盐沼植被分类识别精度的提高。(4)模拟实验发现,SR、NDVI、NDWI、DVW在盐沼植被识别表现中比其他植被指数更具优越性。(5)基于先验知识的决策树对闽江河口盐沼植被分类总体精度为83.62%,Kappa系数为0.79,相比于最大似然法分类有一定程度的提高。总之,选取适合的遥感传感器、植被物候期以及处理技术,对于提高遥感在盐沼植被分类识别和制图中的应用至关重要。

关键词：光谱特征多光谱遥感高光谱遥感植被物候期 CART模型决策树植被指数湿地植被高光谱降维先验知识入侵物种

基于RUSLE的鄱阳湖流域土壤侵蚀时空特征及影响因素分析

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西南大学学报（自然科学版） 2023年第9期45卷 46-56页

作者：谭永滨谢剑亮冉江华王毓乾艾金泉唐瑶王瑛东华理工大学/自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室南昌330013 东华理工大学中核三维地理信息工程技术研究中心南昌330013 东华理工大学测绘与空间信息工程学院南昌330013 中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司昆明650051

土壤侵蚀是当今全球面临的重要生态问题,也是全球水土流失研究的重要内容.以鄱阳湖流域为研究区,基于修正通用土壤流失方程(The Revised Universal Soil loss Equation,RUSLE)模型估算2000-2019年间5个时期研究区的土壤侵蚀强度,并分析... 详细信息

土壤侵蚀是当今全球面临的重要生态问题,也是全球水土流失研究的重要内容.以鄱阳湖流域为研究区,基于修正通用土壤流失方程(The Revised Universal Soil loss Equation,RUSLE)模型估算2000-2019年间5个时期研究区的土壤侵蚀强度,并分析各影响因子及土壤侵蚀强度的时空分布特征,以及研究区内地形因子对土壤侵蚀分布的影响.结果表明:①流域内降雨侵蚀因子R均值介于9549~15371(MJ·mm)/(hm^(2)·h·a)之间,土壤可蚀性因子K均值为0.02922(t·km^(2)·h)/(km^(2)·MJ·mm),坡长坡度因子LS均值为3.91,植被覆盖与管理因子C均值介于0.081~0.094之间,水土保持措施因子P均值介于0.3781~0.3870之间;②鄱阳湖流域5个年度的平均土壤侵蚀模数分别为882.10,1244.32,1463.72,964.82,794.74 t/(km^(2)·a),流域内整体属于轻度侵蚀等级,土壤侵蚀状况在2015年、2019年得到很大好转;③研究区内土壤侵蚀强度在海拔及坡向上的分布具有一定的稳定性,[100,200)m区域是海拔900 m以下土壤侵蚀强度最高的区域,在900 m以上地区,侵蚀强度随海拔升高急剧增加,流域内朝向偏东北区域的土壤侵蚀强度大于朝向偏西南区域.总体上,流域内水土流失治理应重点关注极强烈及剧烈侵蚀地区、平原与丘陵交界地区、高海拔地区,应加强对朝向偏东北方向区域水土保持措施的实施.

关键词： RUSLE模型鄱阳湖流域土壤侵蚀时空变化

基于时间序列多源遥感数据的长江河口湿地生态系统长期演变过程与机制研究

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测绘学报 2020年第1期49卷 133-133页

作者：艾金泉东华理工大学测绘工程学院

受全球气候变化和人类活动的影响,长江河口湿地生态系统面临湿地面积萎缩、外来物种入侵、环境污染以及海岸侵蚀等诸多退化风险,实际应用中由于缺乏高质量长期连续的湿地变化监测资料,严重制约着湿地生态系统的长期演变规律及其驱动机... 详细信息

受全球气候变化和人类活动的影响,长江河口湿地生态系统面临湿地面积萎缩、外来物种入侵、环境污染以及海岸侵蚀等诸多退化风险,实际应用中由于缺乏高质量长期连续的湿地变化监测资料,严重制约着湿地生态系统的长期演变规律及其驱动机制的研究,这对长远的湿地生态修复策略制定、湿地的生态修复和重建效果评估、湿地资源的合理保护和科学管理等产生了重大的影响。随着遥感技术的快速发展以及遥感数据可获取能力的不断提高,基于高质量长时间序列遥感数据分析湿地生态系统长期演变过程、规律、机制及其生态效应成为可能。本文以长江河口湿地生态系统为例,利用长时间序列多源遥感数据,针对已有湿地产品存在的时空不连续、一致性差、精度不高的问题,提出面向典型河口海岸湿地生态系统长期演变的遥感监测新方法,开展了长时间序列的长江河口湿地的遥感制图和变化监测研究,并在此基础上深化分析并探索了长江河口湿地生态系统结构和功能的长期演变过程、特征与驱动机制。

关键词：多源遥感数据湿地生态系统时间序列长江河口长期演变

基于OBE理念的“遥感软件应用”课程教学改革与实践

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科教导刊 2023年第26期 118-120页

作者：艾金泉田申杨玉成何海清东华理工大学测绘与空间信息工程学院江西南昌330013

“遥感软件应用”课程是遥感科学与技术、地理信息科学等专业实践教学的核心课程,不但需要培养学生的实验操作能力和创新能力,还需要培养学生解决实际遥感工程问题的能力。文章针对该课程教学存在的问题,提出了基于成果导向教育(OBE)理... 详细信息

“遥感软件应用”课程是遥感科学与技术、地理信息科学等专业实践教学的核心课程,不但需要培养学生的实验操作能力和创新能力,还需要培养学生解决实际遥感工程问题的能力。文章针对该课程教学存在的问题,提出了基于成果导向教育(OBE)理念的教学改革,包括优化课程教学目标、优化课程教学内容以及完善课程考核机制。实践表明,基于OBE理念的教学改革,不但强化了学生多源遥感数据的处理能力,也提高了学生的创新能力、团队合作能力及国产软件和数据的使用能力,让学生能够解决实际遥感工程问题,实现了课程目标。

关键词：遥感课程教学成果导向式学习以赛促教

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闽江河口湿地植物氮磷吸收效率的季节变化

应用生态学报 2009年第6期20卷 1317-1322页

作者：章文龙曾从盛张林海王维奇林燕艾金泉福建师范大学地理科学学院福州350108 福建师范大学亚热带湿地研究中心福州350007 湿润亚热带生态地理过程省部共建教育部重点实验室福州350007 亚热带资源与环境福建省重点实验室福州350007

以闽江河口湿地土著种芦苇与入侵种互花米草为研究对象,测定了二者地上生物量和氮、磷吸收效率.结果表明:芦苇和互花米草地上生物量的季节变化呈典型的单峰值曲线,芦苇夏季地上生物量最大,达到2195.33g·m-2,互花米草则秋季最大,达到367... 详细信息

以闽江河口湿地土著种芦苇与入侵种互花米草为研究对象,测定了二者地上生物量和氮、磷吸收效率.结果表明:芦苇和互花米草地上生物量的季节变化呈典型的单峰值曲线,芦苇夏季地上生物量最大,达到2195.33g·m-2,互花米草则秋季最大,达到3670.02g·m-2;不同季节芦苇和互花米草氮、磷吸收效率均呈单峰值曲线,芦苇氮、磷吸收效率分别在夏季和秋季达到最高(21.06和1.12g·m-2),互花米草均在秋季达到峰值(26.76和3.23g·m-2);芦苇和互花米草的氮吸收效率极显著大于磷(P<0.01),且互花米草的氮、磷吸收效率显著大于芦苇(P<0.05);植物N/P、C/N和C/P对植物氮、磷吸收效率有一定指示意义.

关键词：氮磷互花米草芦苇闽江河口

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持续高水位对鄱阳湖自然湿地景观的影响

北京测绘 2023年第5期37卷 725-730页

作者：牛春妹艾金泉刘浩朱江涛韩新星东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室江西南昌330013 东华理工大学江西省大气污染成因与控制重点实验室江西南昌330013

基于时序Landsat数据,采用面向对象的分类方法对鄱阳湖景观进行分类并分析其时空变化特征;在此基础上,基于景观格局指数法分析持续高水位对鄱阳湖景观格局的影响。研究结果显示:①2000—2017年研究区平均持续高水位时间为61 d,当持续高... 详细信息

基于时序Landsat数据,采用面向对象的分类方法对鄱阳湖景观进行分类并分析其时空变化特征;在此基础上,基于景观格局指数法分析持续高水位对鄱阳湖景观格局的影响。研究结果显示:①2000—2017年研究区平均持续高水位时间为61 d,当持续高水位天数低于平均持续高水位30 d时,研究区芦苇南荻、苔草、其他植被、泥滩裸地湿地景观面积分别增加0.26%、4.25%、4.14%、6.16%,水体景观面积减少18.53%;当持续高水位天数高于平均持续高水位天数30 d时,芦苇南荻、苔草、其他植被、泥滩裸地景观面积分别减少0.52%,2.31%、2.14%、13.5%,水体景观面积增加18.53%;当持续高水位时间高于平均持续高水位60 d时,芦苇南荻、苔草、其他植被、水体景观面积分别减少0.61%、4.66%、0.37%、4.38%,泥滩裸地景观面积增加10.03%。②从景观指数看,伴随着持续高水位天数的增长,最大斑块指数(LPI)、聚集度指数(AI)、散布与并列指数(IJI)值增加,表明景观优势度相对增加、斑块之间更聚集、景观彼此邻近。本研究可为鄱阳湖湿地保护和修复提供科学依据。

关键词：鄱阳湖湿地景观格局面向对象分类景观格局指数水文情势变化