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超分辨率重建神经网络的遥感影像亚像元制图

测绘科学 2022年第12期47卷 96-104,155页

作者：窦桂淼郝明陈子康于洪野任文宇湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司长沙410007 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

针对中低空间分辨率遥感影像中存在大量混合像元的问题,该文提出了一种基于超分辨率重建卷积神经网络的遥感影像亚像元制图方法。该方法将混合像元分解生成的低分辨率丰度图输入通过迁移学习策略训练的深度卷积神经网络超分辨重建模型中... 详细信息

针对中低空间分辨率遥感影像中存在大量混合像元的问题,该文提出了一种基于超分辨率重建卷积神经网络的遥感影像亚像元制图方法。该方法将混合像元分解生成的低分辨率丰度图输入通过迁移学习策略训练的深度卷积神经网络超分辨重建模型中,将模型输出的高分辨丰度图提取纹理特征后进行波段合成,利用迭代自组织分类法得到最终亚像元制图结果。实验表明,该文提出的方法能有效减少和抑制亚像元制图结果中的离散噪声,在亚像元制图效果和精度上优于传统的亚像元-像元空间引力模型、径向基函数模型亚像元制图方法。

关键词：混合像元亚像元制图超分辨率重建卷积神经网络迁移学习

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MODIS数据的洪水淹没亚像元制图研究

测绘科学 2019年第2期44卷 164-170页

作者：张娜王萍桑会勇严海英翟亮山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 中国测绘科学研究院北京100830 新疆维吾尔自治区测绘产品质量监督检验站乌鲁木齐830000

针对MODIS影像中普遍存在的混合像元问题,该文基于MYD09GA地表反射率数据,实现了洪水淹没的亚像元级别的空间细节定位,并加入数字高程模型(DEM)高程信息修正了亚像元制图结果,两结果与传统硬分类法提取结果进行了比较。结果表明,亚像元... 详细信息

针对MODIS影像中普遍存在的混合像元问题,该文基于MYD09GA地表反射率数据,实现了洪水淹没的亚像元级别的空间细节定位,并加入数字高程模型(DEM)高程信息修正了亚像元制图结果,两结果与传统硬分类法提取结果进行了比较。结果表明,亚像元制图算法较传统硬分类法对洪水淹没范围提取精度更高,能够很好地保持水体空间细节特征,DEM修正后的亚像元定位结果精度进一步提高。

关键词： MODIS 洪水淹没范围混合像元分解亚像元制图

基于子像元交换算法和地形数据的土地覆盖亚像元制图研究

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国土资源遥感 2017年第4期29卷 88-97页

作者：虞舟鲁王文超戎奕沈掌泉浙江大学环境与资源学院杭州310058 杭州学联土地规划设计咨询有限公司杭州310030

在将遥感影像应用于土地覆盖制图的过程中,混合像元会产生负面影响,尤其是在空间分辨率较低的情况下。软分类和超分辨率(亚像元/子像元)制图技术可以解决上述问题。子像元交换算法是一种简单而有效的亚像元制图技术,但也存在计算效率不... 详细信息

在将遥感影像应用于土地覆盖制图的过程中,混合像元会产生负面影响,尤其是在空间分辨率较低的情况下。软分类和超分辨率(亚像元/子像元)制图技术可以解决上述问题。子像元交换算法是一种简单而有效的亚像元制图技术,但也存在计算效率不够高和在超分辨率制图因子(scale factor,S)较大时制图精度较差的问题,其原因可能是亚像元制图只是从软分类结果中获得信息。因此,将数字高程模型(digital elevation model,DEM)及其衍生的数据作为子像元交换算法的辅助信息,研究提高其制图精度的有效性。研究结果表明:(1)在DEM信息的辅助下,亚像元制图的精度得到了改善,即使在S较大时也是有效的;(2)同时使用高程和坡度信息时的效果要好于单独应用高程或坡度信息;(3)在S较大的情况下,制图精度对邻域范围大小的敏感性要低于S较小时;(4)在DEM信息的辅助下,计算效率得到提高。实验结果表明,将DEM作为辅助信息进行亚像元制图是有效和可行的。

关键词：亚像元制图超分辨率制图子像元交换算法遥感数字高程模型(DEM) 土地覆盖制图

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遥感影像亚像元制图方法研究进展综述

遥感技术与应用 2011年第1期26卷 33-44页

作者：任武葛咏中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院研究生院北京100049

遥感影像混合像元的普遍存在给遥感影像解译造成困扰。有效处理混合像元问题,细化分类结果,获得更为精细的地物细节信息就需要进行亚像元绘图。目前亚像元制图方法主要包括3个步骤:①混合像元分解;②提取软信息;③亚像元制图。总结归纳... 详细信息

遥感影像混合像元的普遍存在给遥感影像解译造成困扰。有效处理混合像元问题,细化分类结果,获得更为精细的地物细节信息就需要进行亚像元绘图。目前亚像元制图方法主要包括3个步骤:①混合像元分解;②提取软信息;③亚像元制图。总结归纳了近年来遥感影像亚像元绘图领域的研究进展和成果,详细阐述了亚像元制图的步骤及涉及的研究方法。依据辅助信息的类型将亚像元绘图方法大致划分为:基于空间相关性、基于空间结构信息、基于神经网络、基于像元交换途径的4类亚像元分类方法,并分别对各种方法的优缺点进行了分析对比。最后,评述了亚像元制图的发展趋势。

关键词：亚像元分类软分类混合像元分解亚像元制图

基于亚像元制图技术的长沙市岳麓区水土流失定量监测

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基于亚像元制图技术的长沙市岳麓区水土流失定量监测

作者：窦桂淼中国矿业大学

学位级别：硕士

水土流失定量监测对于国家生态文明建设、建设美丽中国意义重大。近些年基于遥感技术的水土流失监测模型成为水土流失定量监测中一种重要的技术手段,应用广泛。但在城市环境复杂的背景下,城市中低分辨率遥感影像中存在大量混合像元,传... 详细信息

水土流失定量监测对于国家生态文明建设、建设美丽中国意义重大。近些年基于遥感技术的水土流失监测模型成为水土流失定量监测中一种重要的技术手段,应用广泛。但在城市环境复杂的背景下,城市中低分辨率遥感影像中存在大量混合像元,传统的基于像元级的水土流失模型在中低分辨率遥感影像下难以支撑高精度的水土流失定量监测。如何有效利用混合像元中各端元的丰度信息、亚像元的空间信息,提高水土流失定量监测精度是现有研究的重点和难点。为此,本文利用亚像元制图技术,结合修正通用水土流失模型,对长沙市岳麓区2020年水土流失状况进行定量监测和空间分析。本文的主要研究内容如下:(1)针对传统的亚像元制图结果中含有较多离散噪声的问题,利用超分辨重建技术,提出了一种基于超分辨率重建卷积神经网络的遥感影像亚像元制图方法。该方法利用增强型深度超分辨率重建网络(Enhanced Deep Super-Resolution Network,EDSR),通过迁移学习策略对混合像元分解生成的低分辨率丰度图进行超分辨率重建。实验结果表明,提出方法相比于传统的SPSAM、RBF方法有着更高的精度,可有效抑制传统亚像元制图方法对混合像元分解结果的依赖性过高导致的亚像元制图结果中含有较多离散噪声的问题。(2)由于阴影和水体的光谱特征较为相似,传统的亚像元制图方法通常存在阴影区域被误识别为水体的问题。针对这一问题,提出一种顾及阴影影响的城市土地利用亚像元制图方法,该方法提出一种丰度优化策略,对山体阴影、高层建筑物阴影所带来的混合像元分解误差进行丰度优化。实验结果表明,该方法能有效克服亚像元制图中的阴影误差的影响,有效的减少了阴影区域被误识别为水体的现象,相比与传统方法进一步提升了亚像元制图精度。(3)针对传统的水土流失模型大都基于像元级而建立,在复杂的城市环境下在中低分辨率遥感影像下难以支撑高精度水土流失定量监测的问题,本文应用了一种亚像元尺度的水土流失模型Sub-RUSLE。该模型通过亚像元制图技术获取亚像元尺度的土地利用信息,建立亚像元尺度水土保持措施因子Sub-P,进而得到亚像元尺度的水土流失模型,提高了模型监测精度。以长沙市岳麓区为研究区,利用改进的Sub-RUSLE模型对研究区2020年水土流失进行定量监测。研究结果表明,岳麓区2020年区内的水土流失主要以微度流失、轻度流失等低等级水土流失为主,水土流失情况得到较好控制。同时水土流失较为严重的地方大都分布在降雨量充沛、坡度较大、地形起伏度较大的山区地带。

关键词：水土流失亚像元制图混合像元超分辨率重建城市阴影

南疆覆膜农田亚像元制图及热环境效应定量测算

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南疆覆膜农田亚像元制图及热环境效应定量测算

作者：杭丹维浙江大学

学位级别：硕士

自覆膜栽培技术应用于农业生产后,全球每年农用地膜消耗量约为500百万吨。我国目前农用地膜消耗量达到131万吨／年,土地覆膜面积已超过1758万公顷,覆膜农田已成为一种重要的农业景观。大规模的覆膜栽培必然会对区域生态环境产生一定影响... 详细信息

自覆膜栽培技术应用于农业生产后,全球每年农用地膜消耗量约为500百万吨。我国目前农用地膜消耗量达到131万吨／年,土地覆膜面积已超过1758万公顷,覆膜农田已成为一种重要的农业景观。大规模的覆膜栽培必然会对区域生态环境产生一定影响,因此如何快速有效地获取大范围覆膜农田分布信息显得尤为重要。新疆是我国棉花主产区,也是农田覆膜规模最大的地区之一。本文以南疆阿克苏河流域中绿洲为研究区,以MODIS影像为数据,采用纯净像元指数法获取覆膜农田、植被、水体和裸土等地类纯净像元,并采用线性光谱混合模型分解得到各地类软分类信息;在分析空间引力模型基础上,提出亚像元-亚像元空间引力模型(SSSAM),并利用IDL开发SSSAM和传统亚像元定位模型SPSAM. MSPSAM、MSAM和TPHM,实现覆膜农田亚像元定位;通过对比分析SSSAM与传统亚像元定位模型定位结果以及时间序列阈值法硬分类结果,以验证SSSAM制图方法的有效性;最后基于地表温度数据定量测算了农田覆膜的热环境效应。研究结果表明：(1) SSSAM算法在4次迭代后达到最优分类结果,总体精度和Kappa系数都较高,2000、2005、2008、2014年的总体精度分别达到77.69%、80.97%、86.43%和82.44%,Kappa系数分别达到0.56、0.59、0.66、0.66。(2)2000、2005、2008、2014年SSSAM定位结果的总体精度比SPSAM算法的分别提高了7.61%、4.65%、6.27%、12.22%;SSSAM算法的时间效率较MSPSAM和MSAM算法的分别节约了近1/3和2/3运算时间;2000、2005、2008、2014年SSSAM定位结果的总体精度较MSPSAM的分别提高了0.63%、0.27%、0.36%、0.31%,比MSAM的分别提高了0.07%、0.16%、0.24%、0.19%。(3)当各地类分布为HR型为主或HR型与LR型并存时,SSSAM总体精度和Kappa系数比TPHM高;当覆膜农田单一地类为LR型分布时,SSSAM的生产者精度和用户精度均低于TPHM。(4) SSSAM较时间序列阈值法硬分类结果空间分辨率高,当软分类信息误差较小时,其定位结果的总体精度较高,是一种有效的覆膜农田信息提取算法,可从算法优化及提高带入制图分类结果的混合像元分解软分类精度两方面作改进。(5)农田覆膜期覆膜农田昼、夜相对地表温度平均值比未覆膜的植被地区高,白天高出1℃以上,夜晚高1℃左右,而农田揭膜后则比未覆膜的植被地区低,同时PML区域在相对地表温度农田覆膜期与揭膜后的差值大于0,进一步证明了农田覆膜具有增温效应。覆膜农田面积占比与昼夜地表温度均呈正相关关系,白天和夜晚相关关系置信水平分别达到0.01和0.05。本文提出的SSSAM亚像元定位模型,为基于中低分辨率MODIS数据快速提取新疆大范围覆膜农田空间分布信息提供了新的思路,为政府进行化肥农药分配和残膜回收管理提供有力依据。

关键词：覆膜农田亚像元制图空间引力模型 SSSAM MODIS影像南疆

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高光谱遥感图像亚像元信息提取方法综述

测绘学报 2023年第7期52卷 1187-1201页

作者：冯如意王力哲曾铁勇中国地质大学(武汉) 湖北武汉430074 香港中文大学中国香港沙田999077

高光谱遥感图像光谱分辨率高、波谱连续、图谱合一,这为精细地物分类、探测和识别提供了数据基础。然而,由于高光谱遥感图像空间分辨率的局限性及地物场景的复杂分布,混合像元普遍存在于高光谱遥感图像。混合像元是高光谱遥感图像精细... 详细信息

高光谱遥感图像光谱分辨率高、波谱连续、图谱合一,这为精细地物分类、探测和识别提供了数据基础。然而,由于高光谱遥感图像空间分辨率的局限性及地物场景的复杂分布,混合像元普遍存在于高光谱遥感图像。混合像元是高光谱遥感图像精细信息提取与分析中的难点。解决混合像元问题,实现亚像元级信息的提取与分析是近年来高光谱遥感图像解译的热点和前沿。本文系统梳理了高光谱遥感图像亚像元信息提取的主要研究内容,具体从混合像元分解、亚像元制图及亚像元目标探测3个研究方向综述了经典方法,并对国内外相关方向的研究进展、发展前沿及主要挑战进行了分析与评价,最后分析讨论了高光谱遥感图像亚像元信息提取研究在模型构建、优化求解及与应用结合等方面的研究趋势及方向。

关键词：高光谱遥感混合像元光谱分解亚像元制图亚像元目标探测

使用量子优化算法进行高光谱遥感影像处理综述

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武汉大学学报（信息科学版） 2018年第12期43卷 1811-1818页

作者：张良培刘蓉杜博武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 武汉大学计算机学院湖北武汉430072

高光谱遥感技术从20世纪80年代出现以来,已迅速成为对地观测的重要组成部分,其影像信息提取是地物信息提取的主要数据来源。高光谱遥感影像除提供地物的空间信息之外,其成百上千个波段携带的光谱信息所提供的光谱诊断能力可以对地物目... 详细信息

高光谱遥感技术从20世纪80年代出现以来,已迅速成为对地观测的重要组成部分,其影像信息提取是地物信息提取的主要数据来源。高光谱遥感影像除提供地物的空间信息之外,其成百上千个波段携带的光谱信息所提供的光谱诊断能力可以对地物目标进行精细化解译,大大增强了对地物信息的提取能力。充分利用高光谱遥感影像丰富的光谱信息对地物目标进行精细化解译成为近年来遥感领域的研究热点。对基于量子优化算法的高光谱遥感影像处理方法进行阐述,介绍了量子优化算法的发展与技术,并概括了其在高光谱遥感影像中的应用,并对量子优化算法在高光谱遥感影像处理中的应用发展提出建议和展望。

关键词：高光谱图像处理量子优化算法异常探测端元提取亚像元制图

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光学遥感影像智能化处理研究进展

遥感学报 2016年第5期20卷 733-747页

作者：龚健雅钟燕飞武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

随着对地观测技术的发展,海量遥感影像不断传输到地面。传统的遥感信息处理方法在处理效率、精度上的不足,限制了遥感信息的挖掘及利用,亟需发展智能化方法满足遥感影像处理的需求。受自然界中生物进化机制的启发,基于进化计算的遥感影... 详细信息

随着对地观测技术的发展,海量遥感影像不断传输到地面。传统的遥感信息处理方法在处理效率、精度上的不足,限制了遥感信息的挖掘及利用,亟需发展智能化方法满足遥感影像处理的需求。受自然界中生物进化机制的启发,基于进化计算的遥感影像智能化处理方法具有以下特点:(1)拥有全局优化能力,对目标函数的优化能力更强;(2)具有自组织、自学习的特点,能够从遥感数据本身学习,不依赖数据分布等先验信息;(3)拥有处理多目标问题的能力,同时考虑多个目标函数而不需要人工确定它们之间的权重。因此,智能化遥感信息处理方法能够在海量遥感影像中有效地提取适用于不同应用目的的信息。本文主要介绍智能化遥感信息处理方法的典型应用包括遥感影像智能化分类(监督分类、聚类)、遥感影像亚像素信息提取(高光谱影像混合像元分解、亚像元制图),并讨论了遥感信息智能化处理方法的发展方向。

关键词：进化算法多目标优化遥感影像分类端元提取亚像元制图