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遥感定量反演华北平原地区冬小麦含水量

测绘科学 2019年第6期44卷 212-216页

作者：项鑫马林娜路朋北京四维远见信息技术有限公司北京100070 河南省煤田地质局物探测量队郑州450009 河南省地质物探工程技术研究中心郑州450009 河南四维远见信息技术有限公司郑州450009

针对现有植被水分反演算法在华北平原地区适用性差、反演精度低、不能实施有效监测的问题,该文基于地面实测冬小麦植被含水量(VWC)数据,基于归一化型和比值型植被水分指数这两种常见的指数类型,提出调节植被水分指数以削弱土壤背景的影... 详细信息

针对现有植被水分反演算法在华北平原地区适用性差、反演精度低、不能实施有效监测的问题,该文基于地面实测冬小麦植被含水量(VWC)数据,基于归一化型和比值型植被水分指数这两种常见的指数类型,提出调节植被水分指数以削弱土壤背景的影响,使用多个波段反射率数据反演VWC,提高拟合精度80%以上,发展适用于华北平原的农作物水分含量反演模型。拟合冬小麦植被含水量的决定系数为0.51,均方根误差为0.95(kg·m^-2)。结果表明:调节植被水分指数能够削弱土壤背景影响,大幅度提高植被水分反演精度;同一种指数计算形式中,在水汽吸收谷内,基于更长波段反射率的植被水分指数反演精度更高;归一化型和比值型植被水分指数在反演精度方面无明显优劣,归一化型植被水分指数反演精度。

关键词：调节植被水份指数冬小麦含水量遥感定量反演华北平原地区适用性

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基于GF-6的翅碱蓬生长密度遥感定量反演

海洋环境科学 2023年第1期42卷 151-159页

作者：苏岫李悦铭景昕蒂宋德瑞柳圭泽徐京萍王祥国家海洋环境监测中心辽宁大连116023

翅碱蓬作为辽东湾湿地典型生境植被,其生长密度可直观地反映盘锦蓝色海湾整治行动修复效果。本研究以高分六号(GF-6)卫星影像为数据源,基于野外实测数据,开展翅碱蓬生长密度遥感定量反演。研究发现:(1)翅碱蓬生物量湿重与各植被指数的... 详细信息

翅碱蓬作为辽东湾湿地典型生境植被,其生长密度可直观地反映盘锦蓝色海湾整治行动修复效果。本研究以高分六号(GF-6)卫星影像为数据源,基于野外实测数据,开展翅碱蓬生长密度遥感定量反演。研究发现:(1)翅碱蓬生物量湿重与各植被指数的相关性比干重更为显著,基于转换型土壤调整指数(transformed soil-adjusted vegetation index, TSAVI)的二次多项式回归分析模型是翅碱蓬生物量遥感反演的最优模型;(2)本研究基于实测数据构建的翅碱蓬生长密度模型,对不同覆盖情况的翅碱蓬群落均具有较好适用性,实测验证R^(2)>0.97,符合生长密度遥感反演精度要求,且算法中的土壤线系数具有一定的鲁棒性。本研究可为滨海湿地保护修复效果评估提供技术支持。

关键词：翅碱蓬 GF-6 生物量生长密度遥感定量反演

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土壤中元素遥感定量反演研究进展与展望

中国地质 2023年

作者：张素荣汪大明杨俊泉张静王建华张东辉仝云霄靳职斌陈东磊中国地质调查局天津地质调查中心(华北地质科技创新中心) 山西省地球物理化学勘查院有限公司中国科学院空天信息创新研究院中国空间技术研究院遥感卫星总体部天津市海岸带地质过程与环境安全重点实验室

【研究目的】土壤质量的优劣与人类密切相关。鉴于传统的土壤调查方法无法满足大面积土壤质量的动态监测需求，如何发挥高光谱遥感技术宏观、实时、原位、快速等优势进行土壤元素定量反演已成为遥感应用领域的热点和难点。【研究方法】... 详细信息

【研究目的】土壤质量的优劣与人类密切相关。鉴于传统的土壤调查方法无法满足大面积土壤质量的动态监测需求，如何发挥高光谱遥感技术宏观、实时、原位、快速等优势进行土壤元素定量反演已成为遥感应用领域的热点和难点。【研究方法】文章围绕土壤元素的直接定量反演、利用土壤中元素相关性的间接定量反演和基于植物光谱的土壤元素定量反演三种遥感定量反演方法，系统总结了其主要原理、优势与研究现状，从学科交叉融合角度展望了相关领域未来发展方向。【研究结果】当前常用的土壤元素定量反演方法均难于大范围推广应用。相比而言，利用植物叶片或冠层的光谱间接反演土壤元素含量的方法可信度更高。利用生态地球化学领域的研究成果，有助于找到目标元素在不同植物中特有的光谱学效应信息，解码基于植物光谱的土壤元素定量反演原理。【研究结论】推进学科交叉融合，深化基于大数据挖掘和土壤理化性质的研究，是突破土壤元素广域监测技术瓶颈的有利发展方向。

关键词：土壤元素植物缺素反应生态地球化学大数据遥感定量反演地质调查工程

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岷江上游茂县植被冠层生态水遥感定量反演

岷江上游茂县植被冠层生态水遥感定量反演

作者：罗新蕊成都理工大学

学位级别：硕士

植被生态水(层)是指与陆地表面植物体紧密相联的水体,具体来说为地球表面植被层,包括植被叶面、根系、腐殖层、表层植被根系土壤层及植物体本身所截留或涵养的水量。其存在形式及运动机制有别于其他水资源,生态水储量能用于蒸腾与蒸发... 详细信息

植被生态水(层)是指与陆地表面植物体紧密相联的水体,具体来说为地球表面植被层,包括植被叶面、根系、腐殖层、表层植被根系土壤层及植物体本身所截留或涵养的水量。其存在形式及运动机制有别于其他水资源,生态水储量能用于蒸腾与蒸发、调节补给地表水与地下水,并直接影响各水资源在水文循环过程中的分配及其在储存体中滞留的时间。生态水作为陆地生态系统重要的储水体,常规方法难以对其实现准确量化,阻碍对其时空分布及演变规律的有效探查,不利于了解并把握生态水(层)的特殊性与复杂性。但凭借遥感技术的优势,定量地探索植被生态水(层),不仅丰富水文学和生态环境理论研究,也将有助于为生态环境的改善及水文循环提供科学的理论与技术支持,对全国生态环境研究具有重要科学意义和重大潜在的社会经济效益。岷江上游位于地形复杂的川西高原区,其生态环境敏感脆弱,生态地位特殊,境内森林资源充沛,森林类型众多,生态水(层)分布广泛。一般常用方法,对于森林内部结构复杂多变且地质地貌条件特殊的区域(如本文研究区),存在明显的局限性,难以准确地量化植被冠层生态水储量。鉴于此,本文研究在项目组多年来不断探索生态水量化研究的新思路新方法基础上以及对国内外研究总结,借助3S集成技术,利用Landsat8 OLI遥感影像数据提取了多种植被信息(包括植被指数、植被类型、波段反射率及纹理指数),综合运用多元线性与机器学习(Model Tree)两种方法构建了研究区植被冠层生态水遥感定量反演模型,有效地弥补了仅使用经验模型及单一植被指数带来的局限性。其主要研究成果:(1)Landsat8 OLI遥感图像监督分类的总体精度较好(85.18%),Kappa系数达到分类评价标准的最佳等级(Kappa系数为0.81)。主要植被类型有针叶林、阔叶林、针阔混交林和灌木,分别占研究区总面积42.11%、9.73%、1.89%和18.49%,森林面积约为灌木面积的3倍。(2)构建了研究区植被冠层生态水含量的多元线性模型与Model Tree模型,综合比较模型评价指标及变量类型,结果表明Model Tree模型的预测精度更高。多元线性回归模型(7个变量),其10折交叉验证结果的模型效率(R)与均方根误差(RMSE)分别为0.66(p定量反演的精确程度。本文综合应用3S技术,获取了多种与植被有关的遥感信息,采用不同的建模算法,较好地实现了植被冠层生态水的遥感定量反演。研究结果将有助于准确地对生态水(层)进行定量分析及揭示其动态反演过程,进一步揭示川西高原陆表植被生态水(层)的基本情况,为生态环境保护及修复提供科学的理论与技术支持。

关键词：植被冠层生态水遥感定量反演 Landsat8 OLI影像多元线性回归 Model Tree

基于遥感定量反演的黄河口表层悬沙分布及动力机制分析

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基于遥感定量反演的黄河口表层悬沙分布及动力机制分析

作者：赵倩鲁东大学

学位级别：硕士

悬浮泥沙分布和扩散对河口海岸地貌形态演化、环境生态、渔业及水产养殖、港口航道淤积等有重要影响。定量研究黄河口及邻近海域表层悬沙的分布和扩散,并揭示其分布扩散的动力机制,对研究黄河三角洲的发育和演变、海岸线和水下三角洲变... 详细信息

悬浮泥沙分布和扩散对河口海岸地貌形态演化、环境生态、渔业及水产养殖、港口航道淤积等有重要影响。定量研究黄河口及邻近海域表层悬沙的分布和扩散,并揭示其分布扩散的动力机制,对研究黄河三角洲的发育和演变、海岸线和水下三角洲变化具有重要的指导意义。本文针对黄河口及邻近海域特有的高悬沙浓度特性,通过野外采集黄河泥沙和莱州湾海水并作预处理,在室内按照分段等差递增的方式设定水体悬沙含量,对悬沙浓度范围为1-5700 mg/L的海水水体进行配比模拟实验,分析黄河口高悬沙水体的光谱特性。在此基础上,寻找合适的泥沙遥感参数,建立水体高表层悬浮泥沙浓度（surface suspended sediment concentration,SSSC）与水体光谱反射率的关系模型,并与现有同类模型进行比较。选用1996-2015年间的11景遥感影像反演结果,来分析黄河口及邻近海域表层悬浮泥沙分布与扩散特征。选用2006-2015年间的16景遥感影像反演结果来分析丰枯水期表层悬浮泥沙分布,并分析了悬沙分布扩散过程及动力机制,获得了以下主要结果:1.随着SSSC的增加,水体光谱反射率也逐渐增加,但其增加的幅度不同。当SSSC＞2700㎎/L时,740-900nm波长范围不易受光谱反射率饱和的影响,适用于高SSSC反演。SSSC和水体光谱反射率在726-900nm波长范围高度相关,悬浮泥沙浓度与近红外波段的相关性高于可见光波段,在可见光波段的短波区域（400-550nm）这种相关性更弱。2.基于遥感因子Rrs（820）/Rrs（490）建立的三次关系模型,相较与其它模型能更好地反演高悬沙水体,同时发现利用近红外波段（740nm＜波长＜900nm）和可见光波段（波长＜600nm）的组合建立的非线性模型能更好地反演高悬沙水体。基于与波长820nm、490nm相应的Landsat波段建立的三次关系模型能较好反应黄河口及邻近海域表层悬浮泥沙的分布。3.在西北大风和涨潮流的联合作用下,黄河三角洲北部海域悬浮泥沙有时同黄河入海泥沙向南扩散至莱州湾顶,但在涨潮的多数情况下,向莱州湾西南部扩散的范围有限,使得黄河三角洲北部近岸地区侵蚀严重;落潮时,部分黄河入海泥沙沿深水区扩散至三角州北部,使得黄河三角洲北部远岸地区淤积。4.黄河口丰枯水期都有3个较高的SSSC分布区,分别为废弃钓口河和挑河口附近、现行黄河入海口南北两侧、莱州湾,高含沙水体的分布范围、扩散距离还因潮流、风向及风速的不同而不同。总体看来,黄河入海泥沙在枯水期的扩散范围大于丰水期,平均SSSC枯水期大于丰水期。5.黄河入海泥沙在向外扩散的过程中,受河口垂向环流、涨落潮高流速带和河口潮流剪切锋的影响,使得大部分黄河入海泥沙沉积在5m等深线以浅的区域,向海扩散的范围在15m等深线以内;部分泥沙在河口南北两侧沉积形成了著名的南北“烂泥区”。6.涨潮时,黄河入海泥沙主要向南扩散,同清水沟废弃河口附近泥沙向莱州湾西南部扩散,但不能扩散至岸边,与莱州湾西南部岸边存在一条清水带;落潮时,为离岸流,莱州湾内的高悬沙水体通过莱州湾中部向外扩散,这时在莱州湾西南部岸边也存在一条清水带。

关键词：黄河口水体光谱反射率遥感定量反演表层悬沙分布动力机制

基于BP神经网络的土地开发整理区土壤有机质含量遥感定量反演

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湘潭大学自然科学学报 2012年第2期34卷 103-106页

作者：丁美青肖红光陈松岭郭云开吴昊中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410004 长沙理工大学计算机与通信工程学院湖南长沙410004

利用BP神经网络和主成分分析法,结合SPOT-5遥感数据对土地开发整理区土壤有机质含量进行定量反演.试验采集了29个土壤样品并进行野外光谱测量,29个土样分为20个预测集和9个验证集,通过主成分分析对光谱信息进行变量转换,建立土壤有机质... 详细信息

利用BP神经网络和主成分分析法,结合SPOT-5遥感数据对土地开发整理区土壤有机质含量进行定量反演.试验采集了29个土壤样品并进行野外光谱测量,29个土样分为20个预测集和9个验证集,通过主成分分析对光谱信息进行变量转换,建立土壤有机质的BP神经网络预测模型,预测精度高达0.95.与土地开发整理前相比,土地开发整理后土壤有机质含量明显增加,土壤肥力提高而且分布均匀,土地平整效果显著,该方法对土地开发整理土壤质量验收工作具有重要的理论意义和实用价值.

关键词： BP神经网络土壤有机质遥感定量反演精度

顾及测量不确定性的水体悬浮物浓度遥感定量反演方法

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光学学报 2016年第7期36卷 10-20页

作者：艾烨霜沈永林中国地质大学(武汉)信息工程学院湖北武汉430074

在遥感定量反演的地面同步实测环节中,人为因素、环境变化、条件限制等测量不确定性因素会不可避免地引入数据噪声,致使水体悬浮物浓度反演精度降低。为此,提出一种顾及测量不确定性的水体悬浮物浓度遥感定量反演方法,即自适应抽样一致... 详细信息

在遥感定量反演的地面同步实测环节中,人为因素、环境变化、条件限制等测量不确定性因素会不可避免地引入数据噪声,致使水体悬浮物浓度反演精度降低。为此,提出一种顾及测量不确定性的水体悬浮物浓度遥感定量反演方法,即自适应抽样一致性极限学习机(ASAC-ELM)算法。该算法结合了极限学习机(ELM)、随机抽样一致性(RANSAC)和N邻近点抽样一致性(NAPSAC)方法的优势与特点,利用参数维度自适应地选取RANSAC或NAPSAC算法进行参数估计,避免了ELM算法易受非零均值正态分布数据噪声影响的缺陷。ASAC-ELM算法通过选取局内点(非噪声点)数据建立模型,可去除噪声数据的干扰,提升模型的精度与适应性。通过模拟多组不同数量级且服从非零均值正态分布的随机数,将加性噪声引入训练数据中,实现不同噪声比条件下对ASAC-ELM算法的检验,并与ELM算法、传统反向传播(BP)神经网络算法进行了对比。结果表明,不同噪声比条件下,ASAC-ELM算法的水质悬浮物浓度反演精度高于ELM算法和传统BP神经网络算法,且反演结果稳定性较高。

关键词：海洋光学遥感定量反演测量不确定性悬浮物浓度极限学习机随机抽样一致性 N邻近点抽样一致性

基于遥感数据的道路路域水质定量反演与时空分布特征研究

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基于遥感数据的道路路域水质定量反演与时空分布特征研究

作者：肖安娜武汉工程大学

学位级别：硕士

近年来,我国经济建设取得了飞速发展,对基础设施投资和重视程也逐渐提高,道路建设呈现出稳步增长的态势。道路污染物的排放也随之增加,道路污染物经沉积、稀释、扩散、衰减等理化过程,进入周边水体,进而导致道路周边的水体水质变差。目... 详细信息

近年来,我国经济建设取得了飞速发展,对基础设施投资和重视程也逐渐提高,道路建设呈现出稳步增长的态势。道路污染物的排放也随之增加,道路污染物经沉积、稀释、扩散、衰减等理化过程,进入周边水体,进而导致道路周边的水体水质变差。目前,道路周边水体的水质监测多采用人工定点采样与理化分析方法,这一方法难以揭示的水质迁移特征。因此本文利用遥感技术,对道路路域水质进行定量反演,并在水质遥感定量反演基础上,结合地理信息系统,对典型事件前后水质变化与道路工程之间的相关联系进行了分析。这一工作有助于反映传统方法难以揭示的水体水质迁移特征,实现大范围、高精度的道路周边水质定量分析与评价。研究区东湖位于湖北省武汉市,选用了道路交通活动相关的水质指标叶绿素浓度和悬浮物浓度作为研究对象,进行了基于多源遥感数据的多时相水质定量反演,以及在反演基础上对水质进行特征分析,最后使用考虑空间异质性地理加权回归方法,定量分析了道路交通特征对典型事件前后对水质的影响。主要研究成果如下:(1)基于多时相多传感器遥感数据,对路域水质进行定量反演,并将反演结果与水质监测站点实测数据进行相关分析,反演精度基本满足研究需求。该方法可实现多种不同传感器来源的数据集成,进而实现更高的水质反演时间覆盖频率。(2)在水质反演基础上,采用GIS空间分析技术进行道路路域水质时空分布特征分析,确定整个研究区水质的时空分布和变化情况。该方法在时间尺度对水质的时间演化特征进行趋势分析以及各水质参数的时序特征差异性分析;在空间尺度开展研究区水质空间分布以及空间聚集特征,进而实现对其污染特征的精细化研究。(3)基于水质遥感反演数据对其影响机制进行探索,采用地理加权回归分析方法,从研究区域的社会、经济、基础设施等实际状况出发,结合已有研究成果的探究,确定土地利用因素以及道路交通因素对水质带来的影响。研究结果表明,该方法分析道路路域水质影响机制及其空间异质性,具有较好的拟合度,可为后续精细化道路工程污染防治措施的制定提供支撑。

关键词：道路工程水质遥感定量反演空间分析空间特征地理加权回归

基于MODIS遥感定量反演的松嫩平原生态环境要素

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干旱区地理 2009年第5期32卷 776-782页

作者：李昭阳汤洁王晨野孙平安吉林大学环境与资源学院吉林长春130026 吉林省发展和改革委员会吉林长春130051

以MODIS遥感影像为基础,在各种气象参数和遥感空间建模的支持下,应用定量遥感反演技术,获取了松嫩平原植被覆盖度、土壤湿度、陆面温度和植被净初级生产力四种生态环境要素的空间分布栅格影像。通过应用GIS空间分析功能,总结了各种生态... 详细信息

以MODIS遥感影像为基础,在各种气象参数和遥感空间建模的支持下,应用定量遥感反演技术,获取了松嫩平原植被覆盖度、土壤湿度、陆面温度和植被净初级生产力四种生态环境要素的空间分布栅格影像。通过应用GIS空间分析功能,总结了各种生态环境要素的空间分布规律,并对植被覆盖度与土壤湿度、陆面温度和植被净初级生产力之间的相关性分别进行了定量研究。

关键词：遥感定量反演生态环境要素相关性松嫩平原