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无人机多光谱遥感监测水稻高温胁迫的关键技术

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中国农业气象 2020年第9期41卷 597-604页

作者：石涛杨太明黄勇李翔刘琪杨元建芜湖市气象局芜湖241000 安徽省农业气象中心合肥230000 安徽省气象科学研究所合肥230000 太原龙翔森业有限公司太原030001 南京信息工程大学大气物理学院南京210044

选取长江中下游的芜湖地区超级水稻生产基地为试验区域,以2019年7月20日−8月9日连续高温日为试验时段,设计基于消费级无人机与便携式多光谱传感器的水稻长势遥感监测系统,并创建数据后处理分析与应用方法,对处于生育敏感期稻株的光谱特... 详细信息

选取长江中下游的芜湖地区超级水稻生产基地为试验区域,以2019年7月20日−8月9日连续高温日为试验时段,设计基于消费级无人机与便携式多光谱传感器的水稻长势遥感监测系统,并创建数据后处理分析与应用方法,对处于生育敏感期稻株的光谱特征进行研究,建立水稻高温胁迫的反演识别模型。结果表明:稻株植被指数与叶面积指数呈显著的指数关系,相关系数达到0.918,由此建立稻株叶面积指数反演模型,并进一步确定稻株出现高温胁迫的叶面积指数判别条件。利用叶面积指数反演模型和判别条件对实验区域内的水稻进行高温胁迫下的光谱特征提取与分析,结果显示,实验区域内15.3%的水稻受到了持续高温胁迫的影响,与农业部门田间调查事实相符,即实验区域内水稻灌浆率为82.2%。相对于传统人工田间调查和卫星遥感调查的作物长势监测方法,便携式无人机多光谱遥感监测技术具有空间分辨率高、可实时大范围监测、简单易行以及应用成本低等特点,利于普及与推广,在农作物自然灾害监测方面具有应用前景。

关键词：无人机便携式多光谱传感器水稻高温胁迫遥感监测叶面积指数

黔东北伴生-次生矿物遥感数据组合式挖掘与隐伏锰矿信息提取

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地质科技通报 2020年第4期39卷 37-43页

作者：徐凯袁良军杨炳南孔春芳张夏林郑境周琦吴冲龙中国地质大学(武汉)计算机学院武汉430078 中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室武汉430078 自然资源部基岩区矿产资源勘查工程技术创新中心贵阳550081 贵州省地质矿产勘查开发局103地质大队贵州铜仁554300

以黔东北锰矿矿集区为例,通过分析含锰岩层、矿床和矿体特征,确定以伴生的黄铁矿、绿泥石和次生的锰氧化物作为锰矿化遥感信息提取的间接标志;在此基础上,采用基于主成分分析、支持向量机和蚁群算法的组合式数据挖掘方法,提取了研究区AS... 详细信息

以黔东北锰矿矿集区为例,通过分析含锰岩层、矿床和矿体特征,确定以伴生的黄铁矿、绿泥石和次生的锰氧化物作为锰矿化遥感信息提取的间接标志;在此基础上,采用基于主成分分析、支持向量机和蚁群算法的组合式数据挖掘方法,提取了研究区ASTER遥感图像的锰矿化信息,进而圈定了遥感光谱异常区。经与已探明的矿床对比,在空间分布上有较好的一致性。研究结果表明,提出的基于伴生和次生矿物遥感数据的组合式挖掘隐伏方法体系,圈定“大塘坡式”锰矿成矿有利区,具有可行性和实践意义。

关键词：锰矿组合式数据挖掘伴生矿物成矿预测找矿标志

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洱海CDOM吸收光谱特征变化及其影响因素

水生生物学报 2021年第4期45卷 838-845页

作者：管玉莹霍达吴兴元韩睿明虞功亮南京师范大学环境学院南京210023 中国科学院水生生物研究所藻类生物学重点实验室武汉430072 中国科学院大学北京100049 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023

为了解溶解性有机质(CDOM)光学特性及影响因素,在2018年11月至2019年10月期间采集了洱海120个表层水样本,利用紫外吸收光谱解析了CDOM的组成及来源,主成分分析法(PCA)阐明光学特性与环境因子之间的相关性。结果表明:CDOM吸收系数[a(440)... 详细信息

为了解溶解性有机质(CDOM)光学特性及影响因素,在2018年11月至2019年10月期间采集了洱海120个表层水样本,利用紫外吸收光谱解析了CDOM的组成及来源,主成分分析法(PCA)阐明光学特性与环境因子之间的相关性。结果表明:CDOM吸收系数[a(440)]范围为0.22—0.90/m,随时间变化显著(P<0.01),营养水平差异较小(P=0.97)。[a(440)]与溶解性有机碳(DOC)关系显著(P<0.01),有利于建立遥感模型监测CDOM时空分布特征。基于芳香度(SUVA_(254))、斜率比值(S_(R))、分子量参数(M)和吸收光谱斜率(S275—295)等吸收特征参数发现CDOM光学特性随季节变化差异显著,由非度量多维尺度(NMDS)分析可分为以下2个时期:2018年11月至2019年7月和2019年8—10月,后者CDOM的SUVA_(254)显著低于前者。吸收特征参数表明洱海CDOM分子量较小,主要为内源产生。在不同时期,水温、pH和TP始终对CDOM吸收特征产生较大影响。文章阐明了洱海表层水体CDOM分布特征及影响因素,为洱海水体污染治理提供理论依据。

关键词：洱海 CDOM 光学特性营养水平主成分分析

基于卫星遥感气溶胶产品评估体系的气溶胶时空分布及变化趋势表征

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环境科学学报 2020年第9期40卷 3131-3145页

作者：毛前军张恒星黄春林陈奇祥袁远武汉科技大学城市建设学院武汉430065 哈尔滨工业大学工信部空天热物理重点实验室哈尔滨150001

卫星遥感气溶胶虽然空间覆盖度高,但不同产品数据在准确性和适用性上存在显著差异.为了能够科学定量的衡量各个产品的优劣,选择最合适的气溶胶产品,该研究以数学统计为基础,提出了一种卫星遥感气溶胶产品评估体系,并依此确定了全球6个... 详细信息

卫星遥感气溶胶虽然空间覆盖度高,但不同产品数据在准确性和适用性上存在显著差异.为了能够科学定量的衡量各个产品的优劣,选择最合适的气溶胶产品,该研究以数学统计为基础,提出了一种卫星遥感气溶胶产品评估体系,并依此确定了全球6个人口密集地区的最优卫星数据集,在此基础上开展了近10年的(2009—2018)气溶胶时空变化分析.结果表明暗像元算法在植被覆盖度高的地区表现最好,深蓝算法在亮地表的沙漠干旱地区更占优势,而暗像元-深蓝融合算法在土地类型复杂且气溶胶来源多变时得以突出.人口密集的6个区域中,除了区域A和区域B,其它地区的大气污染水平整体偏高.其中,A、B、E的气溶胶负荷呈下降变化,区域F基本不变,其余区域上升变化.评估体系的建立为气溶胶遥感产品的选取提供了新的衡量方法,且该文关于气溶胶时空分布及变化的分析可以为区域性气溶胶研究提供一定的参考价值.

关键词：卫星遥感产品评估大气气溶胶时空分布气溶胶产品

基于深度学习的寒旱区多时序影像土地利用及变化监测——以新疆莫索湾垦区为例

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干旱区地理 2021年第6期44卷 1717-1728页

作者：袁盼丽汪传建赵庆展王学文任媛媛杨启原石河子大学信息科学与技术学院新疆石河子832003 兵团空间信息工程技术研究中心新疆石河子832003 兵团工业技术研究院新疆石河子832003 安徽大学互联网学院安徽合肥230039

针对生态环境脆弱的寒旱区开展地物要素提取以及土地覆盖变化监测研究,对农业规划、城乡建设、生态环境监测与保护等具有重要意义。借助2015-2019年新疆莫索湾垦区Landsat-8影像构建数据集,对比3种传统方法:最大似然分类(Maximum likeli... 详细信息

针对生态环境脆弱的寒旱区开展地物要素提取以及土地覆盖变化监测研究,对农业规划、城乡建设、生态环境监测与保护等具有重要意义。借助2015-2019年新疆莫索湾垦区Landsat-8影像构建数据集,对比3种传统方法:最大似然分类(Maximum likelihood classification,MLC)、支持向量机(Support vector machine,SVM)和随机森林(Random forest,RF)及5种语义分割模型:Deep⁃Labv3+(Xception)、DeepLabv3+(MobileNet)、SegNet(ResNet50)、U-Net(MobileNet)和PSPNet(Mo⁃bileNet),选取最优自动化地物提取模型对研究区1998-2020年农用地、建筑用地、水体和荒漠4种地物要素进行分类,并运用土地利用转移矩阵和动态度进行定量动态变化分析。结果表明:Deep⁃Labv3+(Xception)模型可以实现更准确、更高效的地物提取,总体精确度(OA)、Kappa系数和F1值分别为96.06%、0.96和0.86,其中所选模型的平均交并比(MIoU)较其他模型提升0.03~0.39。近23 a,莫索湾垦区的荒漠、农用地和建筑用地三者的土地结构转化较为明显,荒漠总面积减少15.00%,农用地总面积增加12.68%,建筑用地总面积增加2.53%,水体面积变化较为平稳。地物类型总体转变方向为荒漠向农用地转化、农用地向建筑用地转化。该研究可为深度学习技术应用于中分辨率遥感卫星影像领域中实现土地利用及变化动态监测提供参考。

关键词：遥感影像长时间序列深度学习 DeepLabv3+ 地物分类动态监测

基于Google Earth Engine云计算的城市群生态质量长时序动态监测——以粤港澳大湾区为例

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生态学报 2020年第23期40卷 8461-8473页

作者：王渊赵宇豪吴健生北京大学城市规划与设计学院城市人居环境科学与技术重点实验室深圳518055 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

人类活动对生态环境的影响日益强烈,及时动态地监测生态现状及其变化信息对城市生态的管理和保护以及可持续发展具有重大意义。遥感生态指数(RSEI)是一种客观、快速和简便的生态质量监测和评价技术,已被广泛应用于生态学研究领域,但在... 详细信息

人类活动对生态环境的影响日益强烈,及时动态地监测生态现状及其变化信息对城市生态的管理和保护以及可持续发展具有重大意义。遥感生态指数(RSEI)是一种客观、快速和简便的生态质量监测和评价技术,已被广泛应用于生态学研究领域,但在进行大范围长时间监测时往往面临云遮挡和拼接困难的问题。因此,本文基于Google Earth Engine(GEE)平台,对1988—2018年来粤港澳大湾区共3530景Landsat遥感影像进行批量去云,采用中值合成法逐年计算绿度、湿度、干度和热度等遥感指标并利用主成分分析法构建遥感生态指数,评价了该区域近30年生态质量的时空变化。该方法改善了遥感生态指数在大范围长时序监测中数据缺失和拼接困难等问题,增加了时间序列的可比性。研究表明:(1)遥感生态指数能够较好地表征粤港澳大湾区的生态质量,其中绿度和湿度指标与其呈正相关,干度和热度指标与其呈负相关;(2)时间上,三十年间粤港澳大湾区生态质量呈"上升-下降-上升-下降"的波动下降趋势,空间上,生态质量具有明显的空间异质性,主要呈现西北和东北部高和中部低的状态。重度和中度退化区主要集中在区域中部,总体改善区域主要位于西部和东北部,基本不变区域主要包括北部区域以及香港,轻度退化区分布较为分散;(3)基于GEE云计算的图像处理可以较好的改善遥感数据缺失、色差和时间不一致等问题,极大的提高影像处理的效率,扩展了遥感生态指数在大范围长时间序列生态监测中的应用。研究结果可以为提升遥感生态指数适用范围和准确度提供参考,并为快速城市化背景下生态保护和土地管理提供理论依据。

关键词：遥感生态指数 Google Earth Engine 生态质量粤港澳大湾区

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一种多光谱遥感应用需求综合方法

应用科学学报 2017年第5期35卷 658-666页

作者：巫兆聪刘培巫远武汉大学遥感信息工程学院武汉430079

中国各遥感应用需求部门对于需求的描述存在很大差别,而且需求之间有一定相关性,给后续遥感传感器的设计带来很大不便.针对这个问题,以多光谱应用需求为例,提出一种需求综合方法.首先将相关部门的原始需求以基于领域本体建模的方法进行... 详细信息

中国各遥感应用需求部门对于需求的描述存在很大差别,而且需求之间有一定相关性,给后续遥感传感器的设计带来很大不便.针对这个问题,以多光谱应用需求为例,提出一种需求综合方法.首先将相关部门的原始需求以基于领域本体建模的方法进行结构化表达,建立相应的需求数据库以保证数据共享性,然后构建多光谱应用需求空间分辨率–时间分辨率的需求分类决策树.与中国空间基础设施规划的对地观测多光谱应用需求进行比较,并对分类方法进行评估.结果表明,该方法能获取良好的综合后需求,可直接用于后续遥感传感器的设计与评估.

关键词：遥感对地观测多光谱应用需求领域本体建模决策树分类

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紧凑式离轴三反光学系统设计

光电工程 2023年第12期50卷 45-55页

作者：蒋成斌陈智利王肖同张媛成姗姗西安工业大学光电工程学院陕西西安710021

为解决地球遥感观测和星载激光雷达探测等领域对空间光学系统尺寸小型化、结构紧凑和高分辨率的要求,本文设计了一种基于Zernike自由曲面的紧凑式离轴三反系统,同时满足了长焦距、小畸变和宽工作波段的要求。该系统采用非对称、近圆形... 详细信息

为解决地球遥感观测和星载激光雷达探测等领域对空间光学系统尺寸小型化、结构紧凑和高分辨率的要求,本文设计了一种基于Zernike自由曲面的紧凑式离轴三反系统,同时满足了长焦距、小畸变和宽工作波段的要求。该系统采用非对称、近圆形布局的离轴三反光学系统,并在第三反射镜采用了自由曲面的设计,通过在Zemax软件中设置适当的优化目标和方法,对光学系统进行设计优化。最终该系统有效焦距为800 mm,F数为4,视场角为12°×6°,畸变小于1%,工作波段覆盖可见光及近/中红外波段,在400 km轨道高度实现了1.5 m的地元分辨率(可见光)和2.5 m的地元分辨率(近红外),地面幅宽为80 km×40 km。并进行了系统像差、点列图、MTF等性能指标评估的分析与验证,结果表明该设计方案带来了高分辨率并提升了信息获取能力。

关键词：离轴三反光学系统空间光学光学系统设计紧凑式结构

基于景观破碎化的西南自然保护区生境保护成效分析

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生态学杂志 2022年第3期41卷 569-579页

作者：冷仙曾源周键杨飞龄叶锦张纪武瑞东云南大学生态与环境学院昆明650500 云南大学国际河流与生态安全研究院保护生物地理学研究组昆明650091 中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室北京100101

人类活动导致的景观破碎化是加速全球生物多样性丧失的主要驱动因子,亦是保护区面临的主要威胁,但从区域尺度上开展的有关自然保护区在阻止景观破碎化方面的有效性研究还很有限。本文基于1990、2000、2010和2015年4期土地覆被数据,通过... 详细信息

人类活动导致的景观破碎化是加速全球生物多样性丧失的主要驱动因子,亦是保护区面临的主要威胁,但从区域尺度上开展的有关自然保护区在阻止景观破碎化方面的有效性研究还很有限。本文基于1990、2000、2010和2015年4期土地覆被数据,通过计算景观破碎度指数,量化分析我国西南102个自然保护区在阻止景观破碎化方面的有效性,并对比不同管理级别、建成时间和类型的自然保护区组间的成效差异;同时,计算各自然保护区内人类干扰指数,以揭示人类干扰对景观破碎化的影响程度。结果表明:(1)近25年间,景观破碎化减小的保护区数量多于加剧的数量,体现了一定的生境保护有效性,但总体平均景观破碎度呈上升趋势,说明部分保护区保护生境完整性的能力较差;(2)4种类型保护区的生境保护成效无显著差异;但管理级别和建成时间对其有一定影响,2000年以前,表现为省级优于国家级、1981—1990年优于1958—1980年所建保护区(P0.05);(3)人类干扰与景观破碎度的关系具有时段差异性,1990—2000年,两者没有显著相关性,保护区表现出较强的抵消人类干扰的作用;2000—2010年,两者极显著相关,人类干扰很可能是景观破碎化加剧的主导因素;2010—2015年,两者相关性不再显著。而对于人类干扰减小但景观破碎化加剧的保护区,还需考虑自然干扰因素的影响。

关键词：自然保护区景观破碎化生境保护成效人类干扰西南地区