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Land use and land cover classification using Chinese gf-2 multispectral data in a region of the North China Plain

Frontiers of Earth Science 2019年第2期13卷 327-335页

作者： Kun JIA Jingcan LIU Yixuan TU Qiangzi LI Zhiwei SUN Xiangqin WEI Yunjun YAO Xiaotong ZHANG State Key Laboratory of Remote Sensing Science Jointly Sponsored by Beijing Normal University and Institute of Remote Sensing and Digital Earth of Chinese Academy of SciencesBeijing 100875China Beijing Engineering Research Center for Global Land Remote Sensing Products Faculty of Geographical ScienceBeijing Normal UniversityBeijing 100875China Institute of Remote Sensing and Digital Earth Chinese Academy of SciencesBeijing 100101China Beijing Geoway Times Software Technology Co. Ltd.Beijing 100043China

The newly launched gf-2 satellite is now the most advanced civil satellite in China to collect high spatial resolution remote sensing *** study investigated the capability and strategy of gf?2 multispectral data for land use and land cover (LULC) classification in a region of the North China *** pixel-based and object-based classifications using maximum likelihood (MLC) and support vector machine (SVM) classifiers were evaluated to determine the classification strategy that was suitable for gf?2 multispectral *** validation results indicated that gf-2 multispectral data achieved satisfactory LULC classification performance,and object-based classification using the SVM classifier achieved the best classification accuracy with an overall classification accuracy of 94.33% and kappa coefficient of ***,considering the LULC classification performance and data characteristics,gf-2 satellite data could serve as a valuable and reliable high-resolution data source for land surface *** works should focus on improving LULC classification accuracy by exploring more classification features and exploring the potential applications of gf-2 data in related applications.

关键词： land use and land cover classification gf-2 North China Plain multispectral data

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gf-2 PMS2与ZY-3 MUX多光谱传感器数据的交互对比

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光谱学与光谱分析 2019年第1期39卷 310-318页

作者：吴晓萍徐涵秋福州大学环境与资源学院空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福建福州350116 福州大学遥感信息工程研究所福建省水土流失遥感监测评价重点实验室福建福州350116

近年来随着我国新型国产高分影像的相继问世以及相关应用的逐步展开,不少研究涉及了不同国产高分影像多光谱数据之间的交互对比,但两种国产分辨率最高的gf-2PMS2与ZY-3MUX传感器多光谱数据之间的对比仍未见报道。为了使这两种国产主力... 详细信息

近年来随着我国新型国产高分影像的相继问世以及相关应用的逐步展开,不少研究涉及了不同国产高分影像多光谱数据之间的交互对比,但两种国产分辨率最高的gf-2PMS2与ZY-3MUX传感器多光谱数据之间的对比仍未见报道。为了使这两种国产主力高分辨率传感器的多光谱数据能够在实际应用中相互补充使用,发挥更大的作用,基于它们的3对同日过空影像,采用两种方法对其进行交互对比。第一种方法是对整个试验区采用逐像元光谱比较法进行对比,第二种是采用样区光谱均值比较法进行对比,即在试验影像上选择一系列的样区,然后以各样区的均值进行对比。通过对两种传感器同步影像对的表观反射率进行回归分析,获得各对应波段的回归散点图,查明它们之间的定量关系,并据此提出相互转换的关系方程。研究结果表明,两种对比方法得出的结果相一致,但使用样区光谱均值比较法进行交互对比的结果的准确性更高。gf-2PMS2与ZY-3 MUX各对应波段具有很强的相关性,其线性回归方程的决定系数(R2)都大于0.9,但其值在蓝绿波段较高,在红光和近红外波段有所下降,表明两种传感器的表观反射率在蓝绿波段的一致性好于红光和近红外波段。总体上看,gf-2PMS2的信号强于ZY-3MUX,二者的信号差异在蓝、绿光波段较大,在红光和近红外波段较小,但却明显受到地物类型的影响。对于以裸土为主的影像,两种传感器之间的差异随着波长的增大而逐渐减小,而对于以植被为主的影像,二者之间的差异却随着波长的增大而逐渐增大。将纯植被与纯裸土的样区单独提取出来做进一步分析,结果表明,两种传感器的信号差异程度在红光波段主要受裸土影响,而在近红外波段则主要是受植被影响,且植被长势越旺盛,两种传感器的表观反射率差异越大。通过研究获得了两种传感器多光谱波段数据之间的相互转换方程,并对其进行验证,结果表明:经过转换后的gf-2PMS2数据与ZY-3MUX数据之间的差异大大减小,各波段均方根误差的均值降幅可达64.79%,平均相对偏差率也有明显的降低。这表明,所查明的两种传感器的定量关系是有效的,其对应波段的转换方程可以用于两种传感器数据的相互转换,经转换后的数据更有利于这两种传感器数据的协同使用。分析两种传感器数据的差异原因表明:二者数据的差异主要是由于它们的光谱响应函数的差异和空间分辨率的差异引起的。ZY-3 MUX的光谱响应函数曲线相对平缓,没有明显的起伏波动,而gf-2PMS2则较不稳定,在四个波段呈现出程度不同的起伏变化,从而影响了二者表观反射率信号的一致性;而gf-2PMS2具有的4m空间分辨率明显高于ZY-3MUX的6m空间分辨率,因此更容易捕捉到细小地物的光谱信息,这也使得二者信号出现不一致。

关键词： gf-2 PMS2 ZY-3 MUX 传感器表观反射率交互对比

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gf-1、gf-2与Landsat-8卫星多光谱数据的交互对比

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武汉大学学报（信息科学版） 2020年第1期45卷 150-158页

作者：吴晓萍徐涵秋蒋乔灵福州大学环境与资源学院空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福建福州350116 福州大学遥感信息工程研究所福建省水土流失遥感监测评价重点实验室福建福州350116

基于两组敦煌定标场的gf-1 PMS2、gf-2 PMS1与Landsat-8 OLI(operational land imager)同步影像,对3种传感器之间表观反射率数据的一致性进行交互对比。结果表明,两颗国产高分卫星的表观反射率数据具有很高的一致性,但它们与Landsat-8... 详细信息

基于两组敦煌定标场的gf-1 PMS2、gf-2 PMS1与Landsat-8 OLI(operational land imager)同步影像,对3种传感器之间表观反射率数据的一致性进行交互对比。结果表明,两颗国产高分卫星的表观反射率数据具有很高的一致性,但它们与Landsat-8数据之间存在着一定的差异,其中尤以近红外波段的差异最为明显。在可见光波段,3种传感器的信号强度关系为:gf-2 PMS1>gf-1 PMS2>Landsat-8 OLI,在近红外波段的关系为:Landsat-8 OLI>gf-1 PMS2>gf-2 PMS1。试验结果表明,所提出的数据转换模型能够有效地降低两种国产高分卫星传感器与Landsat-8 OLI在近红外波段的明显差异,且当选择与被转换影像地物比例一致性较高的模型进行转换时,转换精度能够进一步提高。

关键词：多光谱数据 gf-1 gf-2 Landsat-8 表观反射率交互对比

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gf-2在城市绿地分类及景观格局度量中的应用

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地球信息科学学报 2020年第10期22卷 1971-1982页

作者：汪雪淼孟庆岩赵少华李娟张琳琳陈旭中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学北京100049 生态环境部卫星环境应用中心国家环境保护卫星遥感重点实验室北京100094

城市植被是维护城市生态系统平衡的重要组成元素,不同类型的植被具有不同的生态服务效益,然而基于植被精细分类的城市绿地景观格局度量研究较少。因此本文以北京城市副中心为研究区,使用夏、冬两季gf-2卫星遥感影像,基于随机森林特征优... 详细信息

城市植被是维护城市生态系统平衡的重要组成元素,不同类型的植被具有不同的生态服务效益,然而基于植被精细分类的城市绿地景观格局度量研究较少。因此本文以北京城市副中心为研究区,使用夏、冬两季gf-2卫星遥感影像,基于随机森林特征优选和面向对象分类,划分了植被类型,并在此基础上使用景观指数法和移动窗口法分别度量了功能区尺度和栅格尺度绿地景观特征。研究结果表明:针对gf-2数据,使用多尺度分割后影像对象的光谱、纹理特征可以有效地提取植被信息;不同时相的影像能反映各类型植被的物候特征,相比于单时相数据,其分类精度更高,达到了87.7%;各功能区绿地景观格局特征差异较大,城市绿心拥有最丰富的植被且分布集中,商业区植被覆盖度和多样性均较低,绿地景观破碎;北京城市副中心景观多样性及各类型植被分布特征的空间差异显著,当前副中心绿地景观格局已形成规划的基本轮廓,但城市绿心和老城区公共绿地的建设仍有不足。研究探明了北京城市副中心绿地建设现状,证明了国产gf-2卫星在城市生态环境监测中具有较高的应用价值,有助于推动gf-2在城市生态环境领域的应用,并为副中心建设中的绿地系统监测和优化提供参考。

关键词：绿地景观格局城市植被分类 gf-2 多时相北京城市副中心移动窗口景观指数多样性

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基于gf-2影像的武汉市九峰山国家森林公园地上碳储量估算

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地质通报 2024年第4期43卷 611-619页

作者：韩云亭李思悦罗协武汉工程大学环境生态与生物工程学院湖北武汉430205

探究国产高分辨率数据在森林碳储量估算研究中的潜力,为构建森林碳储量估算模型提供新思路。选取武汉市九峰山国家森林公园为研究对象,以gf-2遥感影像为数据源,结合地面实测信息,对研究区森林地上碳储量进行估算,共提取6个植被指数、4... 详细信息

探究国产高分辨率数据在森林碳储量估算研究中的潜力,为构建森林碳储量估算模型提供新思路。选取武汉市九峰山国家森林公园为研究对象,以gf-2遥感影像为数据源,结合地面实测信息,对研究区森林地上碳储量进行估算,共提取6个植被指数、4个波段值、8种纹理特征,筛选出9个与实测碳储量相关的遥感变量,运用线性与非线性方程对单个高相关变量和多个相关变量进行建模,选出最优模型,为进一步提高预测精度,将模型代入4种纹理窗口(3×3、5×5、7×7、9×9)。结果表明:通过遥感图像提取的植被指数之间,具有较强的共线性,单变量建立的模型精度低于多变量模型;利用均方根误差RMSE与决定系数R^(2)对4个窗口下模型的预测精度进行评价,模型在5×5窗口下预测效果最好(R^(2)=0.73,RMSE=0.5),3×3窗口下预测效果最差(R^(2)=0.64,RMSE=0.8),将所有估测模型进行比较,在纹理窗口下模型精度提高了0.11。利用5×5窗口下构建的多变量模型对研究区碳储量进行估算,九峰山国家森林公园碳储总量为1.06×10^(4) t,总体平均碳密度为84.59 t/hm^(2),具有一定的固碳作用。选用国产高分辨率影像gf-2数据对武汉市九峰山森林公园进行反演研究,能很好地运用在森林植被碳储量定量与生长状况领域。研究结果对“双碳”目标下森林生态系统碳汇监测与管理具有重要科学意义。

关键词： gf-2 地上碳储量遥感反演森林碳汇湖北

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基于gf-5、Landsat8与gf-2遥感数据的蚀变信息提取研究——以四川宁南铅锌矿集区为例

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矿床地质 2022年第4期41卷 839-858页

作者：杜晓川娄德波张长青徐林刚刘欢范莹琳张琳胡金盟李彪中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037 河北省地矿局第五地质大队河北唐山063000

四川宁南铅锌矿集区是中国重要的铅锌矿成矿区之一,区内铅锌矿床广泛分布,其围岩蚀变主要为白云岩化、方解石化、黏土矿化、硅化、黄铁矿化及赤铁矿化,是重要的找矿标志,同时也为遥感提取铁染、羟基、碳酸根离子蚀变信息提供了重要的理... 详细信息

四川宁南铅锌矿集区是中国重要的铅锌矿成矿区之一,区内铅锌矿床广泛分布,其围岩蚀变主要为白云岩化、方解石化、黏土矿化、硅化、黄铁矿化及赤铁矿化,是重要的找矿标志,同时也为遥感提取铁染、羟基、碳酸根离子蚀变信息提供了重要的理论依据。由于遥感卫星传感器类型的不同,同一研究区内不同种类影像所得到的数据会有所差异,且采用不同的提取方法所得到的蚀变信息结果也会有所不同,因此,对同一区域进行单一影像或单一提取方法的研究往往存在偶然性与不充分性。据此,文章基于对研究区内Landsat8与gf-5两种影像数据的详细解读,采用3种有效方法进行蚀变信息提取。①波段比值法,对影像数据采用波段比值计算,并对波段比值进行密度分割,从中突出铁染,羟基、碳酸根离子蚀变信息;②主成分分析法和主分量密度分割法对铁染蚀变信息,羟基、碳酸根离子蚀变信息进行提取并作分级处理,结合gf-2高空间分辨率影像以及依据同谱异物、同物异谱、混合像元等原理剔除伪异常,以得到有效的蚀变信息;③光谱角匹配法,通过提取gf-5高光谱影像数据的纯净端员,结合光谱角匹配技术提取有效的蚀变信息矿物。对2种影像数据分别用3种提取方法所得到的蚀变信息结果进行对比,讨论其差异性,并通过叠合已知矿产地信息的方法筛选出效果较好的蚀变信息,将选取出的结果进行综合比对,最终在宁南矿集区圈定出预测靶区,经过室内化探数据验证及野外实地工作验证,证实其真实性,同时也为该地区下一步工作提供真实可靠的资料。

关键词：地质学 gf-5 Landsat8 gf-2 蚀变信息波段比值主成分分析光谱角匹配宁南

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基于gf-2号影像细小水体提取研究

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激光与光电子学进展 2023年第16期60卷 356-363页

作者：陈如俊普运伟周家厚李俊王雪峰昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 昆明理工大学计算中心云南昆明650500 普洱市三维测绘工程有限公司云南普洱665000

目前水体提取算法对中低分辨率遥感影像的提取效果较好,但应用于高分辨率影像细小水体时易受混合像元、异物同谱和阴影等因素的影响,从而出现误判。针对高分辨率影像中大面积水体和细小水体同时存在的问题,为快速地提取大面积水体并有... 详细信息

目前水体提取算法对中低分辨率遥感影像的提取效果较好,但应用于高分辨率影像细小水体时易受混合像元、异物同谱和阴影等因素的影响,从而出现误判。针对高分辨率影像中大面积水体和细小水体同时存在的问题,为快速地提取大面积水体并有效地避免细小水体提取中阴影的影响,采用多尺度和光谱差异分割提取较大面积水体,同时针对细小水体阴影的影响,提出一种新的阴影指数(LGR)结合面向对象的水体提取方法。对所提方法的提取结果与决策树、支持向量机、随机森林、NDWI+NIR、卷积神经网络提取方法进行比较,实验得出提取水体的精度分别为94.86%、88.85%、87.15%、88.8%、91.46%、92.42%,说明所提方法对高分辨率影像大面积和细小水体具有较高的提取精度,并能通过不同尺度的分割保证较好的提取效率。

关键词： gf-2 BGR 多尺度分割光谱差异分割逆差距细小水体

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基于gf-2影像的离子吸附型稀土矿区地表覆盖分层分类提取方法研究

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稀土 2022年第2期43卷 108-119页

作者：李恒凯瓮旭阳江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000

离子吸附型稀土矿矿点小而分散,其开采与复垦带来地表覆盖的急剧变化,矿区地表覆盖信息对于矿区生态环境监测具有重要意义。gf-2号数据具有1米空间分辨率和仅5天的重访周期,在稀土矿区地表覆盖监测方面具有较大应用潜力。针对gf-2号影... 详细信息

离子吸附型稀土矿矿点小而分散,其开采与复垦带来地表覆盖的急剧变化,矿区地表覆盖信息对于矿区生态环境监测具有重要意义。gf-2号数据具有1米空间分辨率和仅5天的重访周期,在稀土矿区地表覆盖监测方面具有较大应用潜力。针对gf-2号影像的数据特点,结合稀土矿的开采与复垦过程,构建了面向对象的稀土矿区分层分类地表覆盖信息提取方法。实验针对稀土矿在gf-2影像空间信息丰富的优势,采用融合纹理特征的方法提高分类精度;针对稀土矿区地物众多的特点,进行了矿区地物分割尺度选择和5次分割,实现了分层选择;针对矿区地物类别共同特征,利用光谱规则、纹理规则和空间规则,构建了稀土矿地物区分的隶属度函数。最后,将构建的融合纹理特征的面向对象分层分类方法与最大似然值方法和无纹理特征面向对象方法进行比较,通过与目视解译矢量化结果进行对比检验。结果表明,融合纹理特征分层分类效果最好,矿区地表各地物分类精度分别为复垦地83.71%、尾砂地83.53%、林地95.67%、厂矿复垦92.51%、果园84.03%和未分类地物81.85%,分类效果良好,完全能够适用于对稀土矿区监测。

关键词： gf-2 离子吸附型稀土土地覆盖纹理特征多层分割分类

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基于OLI和gf-2数据的锰矿化信息提取分析与对比--以新疆西昆仑玛尔坎苏锰矿带为例

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地质与勘探 2020年第5期56卷 1040-1049页

作者：李祥强倪斌彭欣中国冶金地质总局矿产资源研究院北京101300

本文在充分分析锰矿样品的实测波谱典型特征和矿化蚀变信息提取方法的基础上,基于Landsat OLI数据和国产gf-2数据影像,利用主成分分析法(PCA)对新疆西昆仑玛尔坎苏锰矿带进行了锰矿化异常信息提取,并对这两类数据的锰矿化信息提取结果... 详细信息

本文在充分分析锰矿样品的实测波谱典型特征和矿化蚀变信息提取方法的基础上,基于Landsat OLI数据和国产gf-2数据影像,利用主成分分析法(PCA)对新疆西昆仑玛尔坎苏锰矿带进行了锰矿化异常信息提取,并对这两类数据的锰矿化信息提取结果进行了对比分析,进而讨论两类数据在锰矿化信息提取精度上的差异。研究表明:基于OLI和gf-2两类多光谱数据提取的锰矿化信息都取得了良好的效果,将已有的锰矿区与锰矿化点全部提取了出来,同时也提取出了未开采的锰矿化异常信息,验证了所采用信息提取方法的有效性;相比空间分辨率较低的OLI数据,高空间分辨率的国产gf-2遥感数据能够更好地区分锰矿化异常与阴影,更能精确地识别锰矿化异常的分布。因此,高空间分辨率多光谱数据在区分光谱特征差异较小的地物时具有较大优势,可为研究区下一步遥感找矿预测提供有利线索。

关键词： OLI gf-2 锰矿化主成分分析玛尔坎苏锰带西昆仑新疆

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基于DeepLabv3+语义分割模型的gf-2影像城市绿地提取

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国土资源遥感 2020年第2期32卷 120-129页

作者：刘文雅岳安志季珏师卫华邓孺孺梁业恒熊龙海中山大学地理科学与规划学院广州510275 空天地海一体化大数据应用技术国家工程实验室北京100101 中国科学院空天信息创新研究院北京100101 中国住房和城乡建设部城乡规划管理中心北京100101 广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室广州510275 广东省水环境遥感监测工程技术研究中心广州510275

高效准确地提取城市绿地对国土规划建设意义重大,将深度学习语义分割算法应用于遥感图像分类是近年研究的新探索。提出一种基于DeepLabv3+深度学习语义分割网络的gf-2遥感影像城市绿地自动化提取架构,通过网络的多孔空间金字塔池化(atro... 详细信息

高效准确地提取城市绿地对国土规划建设意义重大,将深度学习语义分割算法应用于遥感图像分类是近年研究的新探索。提出一种基于DeepLabv3+深度学习语义分割网络的gf-2遥感影像城市绿地自动化提取架构,通过网络的多孔空间金字塔池化(atrous spatial pyramid pooling,ASPP)等模块,提取高层特征,并依托架构完成数据集创建,模型训练,城市绿地提取以及精度评估。研究表明,本文架构分类的总体精度达到91.02%,F值为0.86,优于最大似然法(maximum likelihood,ML)、支持向量机(support vector machine,SVM)和随机森林法(random forest,RF)3种传统方法及另外4种语义分割网络(PspNet,SegNet,U-Net和DeepLabv2),可以准确提取城市绿地,排除农田像元干扰;此外,对另一地区的提取试验也证实了本架构具有一定的迁移能力。所提出的gf-2遥感影像城市绿地自动化提取架构,可实现更精确、效率更高的城市绿地提取,为城市规划管理提供参考。

关键词：城市绿地 DeepLab 深度学习语义分割 gf-2

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