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Experimental research on oil fi lm thickness and its microwave scattering during emulsifi cation

Journal of Oceanology and Limnology 2022年第4期40卷 1361-1376页

作者： Jie GUO Chenqi XU Genwang LIU Xi ZHANG Junmin MENG guangbo ren Yantai Institute of Coastal Zone Research Chinese Academy of Sciences(CAS)CAS Key Laboratory of Coastal Environmental Processes and Ecological RemediationYantai 264003China Shandong Key Laboratory of Coastal Environmental Processes Yantai Institute of Coastal Zone ResearchCASYantai 264003China Center for Ocean Mega-Science CASQingdao 266071China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China First Institute of Oceanography Ministry of Natural ResourcesQingdao 266061China

Synthetic Aperture Radar(SAR) plays a major role in identifying oil spills on the sea ***,obtaining information of oil spill thickness(volume) is still a *** is an important process affecting the thickness and normalized radar cross section(NRCS) of oil *** of crude oil emulsification with C-band fully-polarized scatterometer were conducted combining airborne hyperspectral imaging spectrometer and 3 D laser scanner observation data,to provide experimental parameters and method to support accurate remote sensing monitoring on marine oil *** is further proved that through quantitative homogeneous emulsified oil spill experiments,to a certain extent,the NRCS of oil film increased during the emulsification process of crude *** backscattering mechanism of crude oil emulsification was explored using a semi-empirical model(SEM);the change of oil film NRCS was modulated by its dielectric constant and surface roughness,in which the dielectric constant showed a dominant *** relationship between thickness and NRCS of oil film was studied under two experimental *** differences of NRCS between oil film and adjacent seawater(Δσ~0) and the damping ratio(DR) were found to have a linear relationship with oil thickness,which were best in the vertical polarization mode(VV) at 45° incident angle during the quantitative crude oil homogeneous emulsification *** the natural emulsification process of continuous oil spill in which oil film was mixed with both crude oil and emulsified oil,an empirical equation of oil film thickness is preliminarily *** Δσ~0,DR,and the empirical equation of oil film thickness were applied to the marine continuous oil spill incident on a 19-3 oil platform with spaceborne SAR image and successfully explained the distribution of the relative thickness of the oil film.

关键词： crude oil emulsifi cation normalized radar cross section(NRCS) moisture content oil fi lm thickness damping ratio 1

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Coastal wetland hyperspectral classification under the collaborative of subspace partition and infinite probabilistic latent graph ranking

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Science China(Technological Sciences) 2022年第4期65卷 759-777页

作者： HU YaBin ren guangbo MA Yi YANG JunFang WANG JianBu AN JuBai LIANG Jian MA YuanQing SONG XiuKai First Institute of Oceanography Ministry of Natural ResourcesQingdao 266061China Technology Innovation Center for Ocean Telemetry Ministry of Natural ResourcesQingdao 266061China College of Oceanography and Space Informatics China University of PetroleumQingdao 266580China Information Science and Technology College Dalian Maritime UniversityDalian 116026China Nantong Academy of Intelligent Sensing Nantong 226001China Shandong Marine Resources and Environment Research Institute Yantai 264006China

The abundance of spectral information provided by hyperspectral imagery offers great benefits for many ***,processing such high-dimensional data volumes is a challenge because there may be redundant bands owing to the high interband *** study aimed to reduce the possibility of“dimension disaster”in the classification of coastal wetlands using hyperspectral images with limited training *** study developed a hyperspectral classification algorithm for coastal wetlands using a combination of subspace partitioning and infinite probabilistic latent graph ranking in a random patch network(the SSP-IPLGR-RPnet model).The SSP-IPLGR-RPnet approach applied SSP techniques and an IPLGR algorithm to reduce the dimensions of hyperspectral *** RPnet model overcame the problem of dimension disaster caused by the mismatch between the dimensionality of hyperspectral bands and the small number of training *** results showed that the proposed algorithm had a better classification performance and was more robust with limited training data compared with that of several other state-of-the-art *** overall accuracy was nearly 4%higher on average compared with that of multi-kernel SVM and RF *** with the EMAP algorithm,MSTV algorithm,ERF algorithm,ERW algorithm,RMKL algorithm and 3D-CNN algorithm,the SSP-IPLGR-RPnet algorithm provided a better classification performance in a shorter time.

关键词： coastal wetland hyperspectral image dimensionality reduction classification limited training data

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Distribution and invasion of Spartina alterniflora within the Jiaozhou Bay monitored by remote sensing image

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Acta Oceanologica Sinica 2022年第6期41卷 31-40页

作者： Jianbu Wang Zhaoyang Lin Yuanqing Ma guangbo ren Zijun Xu Xiukai Song Yi Ma Andong Wang Yajie Zhao Laboratory of Marine Physics and Remote Sensing First Institute of OceanographyMinistry of Natural ResourcesQingdao 266061China School of Information and Electrics Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Shandong Marine Resources and Environment Research Institute Shandong Provincial Key Laboratory of Restoration for Marine EcologyYantai 264006China North China Sea Environmental Monitoring Center State Oceanic AdministrationQingdao 266033China Shandong Yellow River Delta National Nature Reserve Administration Committee Dongying 257091China

Spartina alterniflora as an alien invasive plant,poses a serious threat to the ecological functions of the coastal wetland of the Jiaozhou *** of 2019,the distribution area of *** in the Jiaozhou Bay has reached more than 500 hm^(2).For this reason,combined with field surveys,remote sensing monitoring of the invasion *** in the Jiaozhou Bay has been carried *** accurately identify *** within the Jiaozhou Bay coastal wetland,we used a new method which is an implement of deep convolutional neural network,and by which we got a higher accuracy than the traditional *** on distribution of *** extracted by the proposed method,the temporal and spatial distribution characteristics of *** were *** then combined with environmental factors,the invasion mechanism of *** in the Jiaozhou Bay was analyzed in *** the monitoring results,it can be seen that *** in Jiaozhou Bay is mainly distributed in the beaches near the Yanghe River Estuary and its southern side,the Dagu River Estuary and the Nü*** alterniflora first broke out near the Yanghe River Estuary and gradually spread to the tidal flats near the Nü*** Dagu River Estuary is dominated by ***,whose area has not changed much over the years,and a small amount of *** has invaded later.

关键词： Spartina alterniflora remote sensing coastal wetland deep residual network

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面向滨海湿地修复治理的生态系统服务净价值遥感评估研究——以黄河口湿地为例

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海洋开发与管理 2024年第3期41卷 28-44页

作者：任令祺任广波王建步胡亚斌马毅包玉海内蒙古师范大学地理科学学院呼和浩特010010 自然资源部第一海洋研究所青岛266061

文章以黄河口湿地为研究区,在生态系统服务价值概念的基础上,提出了一种考虑成本投入的生态系统服务净价值估算方法,通过时间序列遥感监测,估算并分析了2019—2022年的黄河口湿地生态系统服务净价值。结果表明:(1)在黄河口湿地的11种生... 详细信息

文章以黄河口湿地为研究区,在生态系统服务价值概念的基础上,提出了一种考虑成本投入的生态系统服务净价值估算方法,通过时间序列遥感监测,估算并分析了2019—2022年的黄河口湿地生态系统服务净价值。结果表明:(1)在黄河口湿地的11种生态系统服务类型中,生物多样性、固碳、食物供给和消浪护岸是主导生态系统服务,浅海水域、芦苇、盐地碱蓬和潮滩净价值能力较强。2022年生态系统服务净价值比2021年减少了4.08亿元,主要是2022年净价值能力较强的盐地碱蓬大面积消失导致。(2)尽管在2019年和2020年,典型生态修复项目在施工后的第一年净效益呈现负值,但应发挥的生态系统服务净价值已达到预期。(3)通过敏感性分析证明了消浪护岸、食物供给、固碳和生物多样性在众多生态系统服务中具有重要作用。生态系统服务净价值估算可以比较分析不同的湿地类型产生的最大净价值,为合理的规划和管理滨海湿地生态系统提供科学依据。

关键词：生态系统服务净价值成本分析环境保护生态修复

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Multimodal hyperspectral remote sensing: an overview and perspective

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Science China(Information Sciences) 2021年第2期64卷 115-138页

作者： Yanfeng GU Tianzhu LIU Guoming GAO guangbo ren Yi MA Jocelyn CHANUSSOT Xiuping JIA School of Electronics and Information Engineering Harbin Institute of Technology Heilongjiang Province Key Laboratory of Space-Air-Ground Integrated Intelligent Remote Sensing First Institute of Oceangraphy Ministry of Natural Resources GIPSA-Lab Grenoble Institute of Technology School of Engineering and Information Technology University of New South Wales

Since the advent of hyperspectral remote sensing in the 1980 s, it has made important achievements in aerospace and aviation field and been applied in many fields. Conventional hyperspectral imaging spectrometer extends the number of spectral bands to dozens or hundreds, and provides spatial distribution of the reflected solar radiation from the scene of observation at the same time. Nowadays, with the fast development of new technology in the fields of information and photoelectricity sensing, and the popularity of unmanned aerial vehicle, hyperspectral remote sensing imaging presents the new trends of multimodality and acquires integration information while keeping high or very-high spectral resolution, especially, high temporal even real time sensing and stereo sensing. Therefore, three important modes of hyperspectral imaging come into existence:(1) multitemporal hyperspectral imaging, which refers to the observation of same region at different dates;(2) hyperspectral video imaging, which captures full frame spectral images in real-time;(3) hyperspectral stereo imaging, which obtains the full dimension information(including 2D image, elevation, and spectra) of observed scene. Along this perspective, firstly, the current researches on hyperspectral remote sensing and image processing are briefly reviewed, and then, comprehensive descriptions of the aforementioned three main hyperspectral imaging modes are carried out from the following four aspects: fundamental principle of new mode of hyperspectral imaging, corresponding scientific data acquisition, data processing and application, and potential challenges in data representation, feature learning and interpretation. Through the analysis of development trend of hyperspectral imaging and current research situation, we hope to provide a direction for future research on multimodal hyperspectral remote sensing.

关键词： hyperspectral image processing multitemporal hyperspectral imaging hyperspectral video imaging hyperspectral stereo imaging multimodal hyperspectral remote sensing imaging

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结合深度学习和植被指数的滨海湿地高分二号遥感影像信息提取

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遥感学报 2023年第6期27卷 1376-1386页

作者：崔宾阁吴景李心慧任广波路燕山东科技大学计算机科学与工程学院青岛266590 自然资源部第一海洋研究所青岛266061

针对滨海湿地植被光谱特征相似而易被混淆分类的问题,本文提出了结合深度学习和植被指数的滨海湿地信息提取网络MFVNet。该网络以高分辨率遥感影像和典型植被指数为输入,将UNet中的双卷积操作替换为本文提出的增强多尺度特征提取模块,... 详细信息

针对滨海湿地植被光谱特征相似而易被混淆分类的问题,本文提出了结合深度学习和植被指数的滨海湿地信息提取网络MFVNet。该网络以高分辨率遥感影像和典型植被指数为输入,将UNet中的双卷积操作替换为本文提出的增强多尺度特征提取模块,用于捕获不同尺度的上下文特征,并在解码器中融合不同感受野的语义特征图,增强了滨海湿地地物的特征表示。在黄河口滨海湿地高分二号遥感影像上进行了实验,结果表明:(1)深度学习方法的信息提取精度普遍优于传统的机器学习分类方法 SVM;相比HRNet等深度语义分割网络,MFVNet在滨海湿地植被类型上取得了更好的信息提取结果;(2)将修正土壤调节植被指数MSAVI、差值植被指数DVI和比值植被指数RVI与高分二号影像拼接对滨海湿地信息提取贡献较大。

关键词：遥感滨海湿地信息提取高分二号深度卷积神经网络 MFVNet模型植被指数

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融合空谱-梯度特征的深度高光谱图像去噪

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光学精密工程 2022年第5期30卷 615-629页

作者：李忠伟张浩王雷全任广波崔行帅中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院山东青岛266580

为了去除高光谱图像采集过程中产生的噪声,提升后续图像处理的性能,提出了一种融合空谱-梯度特征的深度高光谱图像去噪方法。它包括空谱特征网络和梯度特征网络,且各网络使用密集跳跃连接和可分离卷积策略进行优化。空谱网络模型实现噪... 详细信息

为了去除高光谱图像采集过程中产生的噪声,提升后续图像处理的性能,提出了一种融合空谱-梯度特征的深度高光谱图像去噪方法。它包括空谱特征网络和梯度特征网络,且各网络使用密集跳跃连接和可分离卷积策略进行优化。空谱网络模型实现噪声特征的精确提取,梯度网络模型对噪声纹理特征进行补充,最后基于两个网络的特征提取结果进行融合,实现噪声特征的精准刻画,并用于恢复干净图像。分别在合成噪声图像和真实噪声图像上验证方法的有效性。实验结果表明,该方法在恢复图像内部结构上效果显著,在噪声标准差50的条件下去噪结果的平均信噪比达到29.426 dB,平均结构相似性达到0.9678 dB,去噪结果使用支持向量机算法进行分类,分类精度达到90.89%。

关键词：高光谱图像去噪空谱网络梯度网络密集连接可分离卷积

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无人机多光谱和LiDAR的红树林精细识别与生物量估算

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遥感学报 2022年第6期26卷 1169-1181页

作者：吴培强任广波张程飞王浩刘善伟马毅自然资源部第一海洋研究所青岛266061 山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590 中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院青岛266580

红树林是生长在热带和亚热带海岸潮间带、受到海水周期性浸淹的木本植物群落,被公认为是海陆边缘重要的蓝色碳汇,但由于其地处海岸带区域,受人类开发利用活动的影响严重。本文选择广西茅尾海红树林保护区为研究区,以无人机多光谱和激光... 详细信息

红树林是生长在热带和亚热带海岸潮间带、受到海水周期性浸淹的木本植物群落,被公认为是海陆边缘重要的蓝色碳汇,但由于其地处海岸带区域,受人类开发利用活动的影响严重。本文选择广西茅尾海红树林保护区为研究区,以无人机多光谱和激光雷达影像为数据源,利用支持向量机分类方法对红树林优势种类进行分类;提出了单木分层分区距离判别聚类分割方法,准确提取了红树林的单木结构信息;估算了研究区红树林地上生物量。得出以下结论:(1)综合利用无人机多光谱和激光雷达数据,对研究区红树林种间类型识别总体精度可达90.69%;(2)基于分层分区距离判别聚类方法能够较好的提取红树林单木结构特征,树高的提取精度优于冠幅;(3)构建了红树林高度、冠幅与地上生物量回归模型,其中桐花树生物量回归模型的决定系数R最高,达0.83;(4)研究区内红树林地上生物量主要分布范围为1.24—3.6 kg/m^(2),其中无瓣海桑最高,老鼠簕最低。

关键词：遥感红树林无人机多光谱激光雷达树种分类地上生物量

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四平市金融支持黑土地保护情况的调查研究

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吉林金融研究 2022年第8期 29-32页

作者：陈岩董睿任广博中国人民银行长春中心支行吉林长春130051 中国人民银行四平市中心支行吉林四平136000

近年来,四平市积极贯彻落实习近平总书记亲临梨树县视察时表示“要保护好黑土地这一耕地中的大熊猫”的重要指示精神,在农业可持续发展这一根本性问题上,全力发挥好金融支持保障作用。引领四平市金融系统以“黑金贷”信贷产品为突破口,... 详细信息

近年来,四平市积极贯彻落实习近平总书记亲临梨树县视察时表示“要保护好黑土地这一耕地中的大熊猫”的重要指示精神,在农业可持续发展这一根本性问题上,全力发挥好金融支持保障作用。引领四平市金融系统以“黑金贷”信贷产品为突破口,积极探索绿色金融业务,助力“梨树模式”增量扩面,承担起金融支持黑土地保护、守护粮食安全这一三农“压舱石”的重大机遇与责任,用好金融活水,助力保护“耕地中的大熊猫”。

关键词：金融黑土地保护调查研究

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基于高分影像光谱特征的广西海岸带红树林精细分类与制图

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地球信息科学学报 2021年第12期23卷 2292-2304页

作者：马云梅吴培强任广波自然资源部第一海洋研究所青岛266061

准确了解我国海岸带红树林种类组成有助于红树林资源调查、保护和利用。本文基于广西海岸带2018—2020年共14景GF-2多光谱影像,通过植被指数法和一阶微分法进行光谱特征数据重构,使用支持向量机分类方法,对广西海岸带红树林开展种间精... 详细信息

准确了解我国海岸带红树林种类组成有助于红树林资源调查、保护和利用。本文基于广西海岸带2018—2020年共14景GF-2多光谱影像,通过植被指数法和一阶微分法进行光谱特征数据重构,使用支持向量机分类方法,对广西海岸带红树林开展种间精细分类研究。结合现场数据以茅尾海为例,通过与原始数据和一阶微分的分类结果进行对比分析,来验证光谱特征数据重构对红树林种类识别的有效性。结果表明,基于光谱特征重构数据的分类精度最高,为91.55%,Kappa系数为0.8695,分别比原始数据和一阶微分提高了6.92%和11.17%。以此开展了广西整个海岸带红树林类型识别,结果表明,广西主要分布有7种真红树分别为桐花树、白骨壤、无瓣海桑、秋茄、红海榄、木榄、老鼠簕和一种盐沼草本植物茳芏,湿地植被总面积为7402.98 hm^(2),防城港市、钦州市和北海市红树林面积分别为1826.16、2496.18和3080.47 hm^(2),其中桐花树和白骨壤为广西红树林优势物种,分布面积最大,分别为3372.09 hm^(2)和3445.17 hm^(2),二者占总面积的92.09%,其次为茳芏287.50 hm^(2)占总面积3.88%,无瓣海桑与红海榄次之,面积分别为135.97 hm^(2)和126.52 hm^(2),共占红树林总面积的3.55%,老鼠簕、木榄和秋茄面积极少,均不足20 hm^(2),三者相加不足红树林总面积的1%。北仑河口、山口和茅尾海3个红树林自然保护区的红树林总面积分别为1009.21、715.56和1546.62 hm^(2)。本文基于高分数据的光谱特征数据重构方法开展红树林精细分类研究,可以为广西红树林管理、保护和重建提供技术和数据支撑。

关键词：红树林种间分类广西高分数据数据重构

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