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基于M-TWDTW模型的粤北山区耕地撂荒遥感监测研究

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地理空间信息 2023年第12期21卷 29-34页

作者：林妙萍杨颖频吴志峰徐国良黄永芳许志明自然资源部华南热带亚热带自然资源监测重点实验室广东广州510670 广东省国土资源测绘院广东广州510670 广州大学地理科学与遥感学院广东广州510006

精准掌握耕地撂荒信息对保护耕地资源及国家粮食安全具有重要意义。本研究针对现有时间加权动态时间规整(TWDTW)模型在撂荒监测方面的局限性,提出基于均值校正策略的M-TWDTW模型的撂荒地遥感监测方法。基于Sentinel-2 ndvi时间序列数据... 详细信息

精准掌握耕地撂荒信息对保护耕地资源及国家粮食安全具有重要意义。本研究针对现有时间加权动态时间规整(TWDTW)模型在撂荒监测方面的局限性,提出基于均值校正策略的M-TWDTW模型的撂荒地遥感监测方法。基于Sentinel-2 ndvi时间序列数据,利用撂荒地样本构建撂荒地参考ndvi时序,基于M-TWDTW模型校正参考时序,并计算未知像元时序与校正后时序的相似性距离,基于决策树方法获取距离的最佳分割阈值,识别撂荒地并验证识别精度。研究结果表明,与常规TWDTW方法相比,M-TWDTW方法弱化了撂荒时长不一引起的ndvi绝对值差异的影响,重点捕捉ndvi时序曲线的形态特征,能大幅度提高撂荒地的识别精度(TWDTW:66.85%,M-TWDTW:90.45%),在大范围撂荒地遥感监测中具有较大的应用潜力。

关键词：撂荒地 M-TWDTW模型 ndvi时间序列遥感监测识别空间分布

基于时序植被指数的东北地区耕地生长季特征识别与应用研究

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北京大学学报（自然科学版） 2011年第5期47卷 882-892页

作者：李正国唐华俊杨鹏周清波王仰麟吴文斌殷贺张莉农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室北京100081 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 北京大学城市与环境学院北京100871

基于多时相遥感信息可以有效反映区域尺度上作物物候期特征的原理,利用1998—2009年期间的SPOT/VGT ndvi逐旬时间序列数据,采用TIMESAT软件集成的非对称高斯函数拟合方法对数据序列进行平滑重构处理,进而根据拟合曲线变化特征定义并提... 详细信息

基于多时相遥感信息可以有效反映区域尺度上作物物候期特征的原理,利用1998—2009年期间的SPOT/VGT ndvi逐旬时间序列数据,采用TIMESAT软件集成的非对称高斯函数拟合方法对数据序列进行平滑重构处理,进而根据拟合曲线变化特征定义并提取了我国东北地区耕地生长季特征参数(包括生长季开始期、峰值期、结束期与生长季长度等)。然后,利用农业物候观测数据(包括出苗期、抽穗期、成熟期与生育期天数等)对上述生长季特征进行了对比验证研究。最后,重点分析了近10年来东北地区耕地典型物候期的空间格局及其时间波动特征。结果表明:基于观测数据的作物物候期特征的时间变化曲线,可以一定程度上反映不同作物类型的生长过程;基于拟合数据提取的耕地生长季特征参数与不同作物的观测物候期均存在显著的相关关系,相对而言,提取的耕地生长季特征能更好地反映区域尺度上作物物候期特征的宏观时空分异。此外,空间网格化的物候特征分析结果还可为研究作物生长过程对外界环境条件变化(诸如区域温度、降水和日照时间等)的时空响应提供重要的数据支持。

关键词：物候期 SPOT/VGT ndvi时间序列东北地区

基于气候分区与遥感技术的大兴安岭湿地信息提取

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生态学杂志 2017年第7期36卷 2068-2076页

作者：刘焕军盛磊于胜男赵慧颖高永刚秦乐乐王翔张新乐东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 黑龙江省气象科学研究所哈尔滨150030

针对高山湿地遥感研究的复杂性,本文提出了一种基于气候分区、面向对象分层分割的高山湿地遥感提取方法。利用MODIS归一化植被指数(ndvi)时间序列及数字高程模型(DEM)数据,在气候分区的基础上采用面向对象分类方法,进行大兴安岭地区的... 详细信息

针对高山湿地遥感研究的复杂性,本文提出了一种基于气候分区、面向对象分层分割的高山湿地遥感提取方法。利用MODIS归一化植被指数(ndvi)时间序列及数字高程模型(DEM)数据,在气候分区的基础上采用面向对象分类方法,进行大兴安岭地区的湿地遥感提取,并分析了2001—2013年大兴安岭湿地的时空动态变化及成因。结果表明:基于MODIS影像综合特征的面向对象方法,比基于像元的最大似然法和Logistic模型法提取湿地信息的精度更高,面向对象方法提取大兴安岭湿地制图精度为82%,Kappa系数为0.74;2001年大兴安岭地区湿地面积为414.89×104hm^2,2013年湿地面积为340.39×104hm^2,13年间湿地面积总体呈减少趋势;不同地区湿地增减趋势不同,湿地增加区域主要分布在塔河县和呼玛县,是由于2013年降雨量高于2001年降雨量引起的,而湿地农田化导致分布在甘南县和龙江县的湿地减少。研究成果将为高山湿地时空动态信息提取提供技术支持。

关键词：大兴安岭湿地 ndvi时间序列面向对象分类空间插值时空变化

基于多源卫星数据的黑河中游绿洲区土地利用分类与作物类型提取及其时空变化分析

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中国生态农业学报 2018年第9期26卷 1415-1422页

作者：陈睿赵超刘兴冉郭英沈彦俊河北师范大学资源环境学院石家庄050000 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄050022 河北省气象科学研究所石家庄050022 河北地质大学土地资源与城乡规划学院石家庄050022

研究土地利用与作物种植结构变化是分析农业生产活动和生态环境变化的重要手段。黑河中游绿洲是我国西北地区最重要的绿洲之一,也是甘肃省主要的商品粮基地。为准确研究黑河中游绿洲的时空变化情况,本文利用2001—2015年MODIS卫星数据,... 详细信息

研究土地利用与作物种植结构变化是分析农业生产活动和生态环境变化的重要手段。黑河中游绿洲是我国西北地区最重要的绿洲之一,也是甘肃省主要的商品粮基地。为准确研究黑河中游绿洲的时空变化情况,本文利用2001—2015年MODIS卫星数据,提取分析了近15年黑河中游绿洲范围的时空变化特征;基于2001—2016年的Landsat/TM,利用支持向量机分类法获得该绿洲区土地利用分类;基于2011—2016年的HJ1A/CCD数据,利用HANTS滤波后的ndvi时间序列曲线,获得作物种植面积的精细分类。经验证,该土地利用分类精度高于88.46%,kappa系数为0.81;小麦和玉米与实地验证点对比的分类精度高于90.8%。结果表明:1)黑河中游绿洲面积总体为增加趋势,仅2014年、2015年略有减少,绿洲面积从2001年的2 701 km2增加到2015年的2 936 km2。2)2001—2016年间,裸地面积减少436.7 km2,耕地面积增加91.3 km2,草地、林地面积增加289.6 km2。3)2011—2016年,小麦、玉米种植面积均有减少,小麦共计减少195.77 km2,玉米减少144.37 km2。研究结果可为当地农业种植结构的调整和作物估产及绿洲生态保护提供一定依据和参考。

关键词：遥感绿洲面积土地利用 ndvi时间序列作物分类

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东北三省耕地物候期对热量资源变化的响应

地理学报 2011年第7期66卷 928-939页

作者：李正国唐华俊杨鹏周清波吴文斌邹金秋张莉张小飞农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室北京100081 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085

选取1998-2010年期间的SPOT/VGT ndvi逐旬时间序列数据、物候观测数据和气候数据,利用函数拟合方法、GIS空间分析和统计方法,分析了东北三省不同耕地物候期对热量资源变化的响应关系。首先,基于拟合数据提取了耕地物候期特征(包括生长... 详细信息

选取1998-2010年期间的SPOT/VGT ndvi逐旬时间序列数据、物候观测数据和气候数据,利用函数拟合方法、GIS空间分析和统计方法,分析了东北三省不同耕地物候期对热量资源变化的响应关系。首先,基于拟合数据提取了耕地物候期特征(包括生长季开始期、峰值期、结束期与生长季长度等),验证结果显示与不同作物的观测物候期存在明显对应关系,能较好地反映作物物候期特征的宏观时空分异。其次,分析了1991-2009年期间区内主要农业热量资源(≥10oC初日,初霜日,温度生长期天数和≥10oC积温)的时空变化特征。最后,重点分析了1998-2009年期间耕地物候期特征对热量资源变化的响应。结果表明,生长季开始期与≥10oC初日在松嫩平原北部、三江平原东部和吉林省中东部的正相关系显著(P<0.01);生长季长度与温度生长期天数亦在上述区域内表现为显著正相关关系(P<0.05);然而,生长季结束期与初霜日的相关关系整体上较不明显;此外,生长季长度与≥10oC积温的相关关系存在两种相反的情形,在松嫩平原西北部、三江平原、吉林省中部和辽宁省中部的负相关关系显著(P<0.05),而黑龙江省中南部和三江平原部分区域,两者相关系数达到0.55(P<0.05),分别反映了作物生长发育周期的缩短态势和中早熟作物被中晚熟作物替代的趋势。

关键词：耕地物候期 SPOT/VGT ndvi时间序列气候变化东北三省

厦门典型树种的HJ-1A/B ndvi时序数据滤波算法及物候特性

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生态学杂志 2019年第11期38卷 3460-3471页

作者：李晖彭韧超李万凯朱晓铃黄于同聂芹厦门理工学院空间信息科学与工程系福建厦门361024 福建省空间信息工程研究中心厦门分中心福建厦门361024

植被指数具有明显的季节节律,归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,ndvi)时间序列可以获取地表植被物候信息,HJ-1 A/B兼具高空间分辨率和高时间分辨率的特点,为中小尺度范围树种物候特性应用与分析提供了丰富的时间... 详细信息

植被指数具有明显的季节节律,归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,ndvi)时间序列可以获取地表植被物候信息,HJ-1 A/B兼具高空间分辨率和高时间分辨率的特点,为中小尺度范围树种物候特性应用与分析提供了丰富的时间序列数据。本文针对厦门市8个典型树种,选择Savizky-Glolay (S-G)滤波法和时间序列谐波分析法(Hants)对58景HJ-1 A/B ndvi曲线进行滤波重构,选用平均值、平均绝对误差和相关系数等指标对滤波结果进行定量评价,结合ndvi比率对8个树种的物候特性进行分析,最后探讨了气温和降水等气象因子对树种ndvi时序波动的影响。结果表明:S-G和Hants滤波方法均能很好地还原物候特征变化明显的植被,Hants谐波的平滑程度最好;7个树种(尾叶桉除外)的ndvi值均处于较高的水平,ndvi时序年内波动并不剧烈,双峰形态表现明显,ndvi值在5、6月达到顶峰,7、8月下降,10月达到第二个峰值,第二个峰值比第一个峰值低;8个树种的生长期持续时间较长,持续7~8个月,除尾叶桉的生长起始时间为2月底外,其他树种均在4月底进入生长期,11月生长期结束,在7月达到生长顶峰;生长期内出现生长期减缓的情况,8月出现生长谷值,生长曲线表现为双峰形态;树种的生长对7月降水量骤减有很明显的响应,不同树种的滞后期不同,生长降低的速度存在一定的差异,但大多表现为8月ndvi比率谷值。研究成果为亚热带地区HJ-1 A/B ndvi时间序列数据的滤波方法选择、典型树种物候特性及树种精细分类研究提供了一定的参考。

关键词： HJ-1A/B ndvi时间序列 S-G滤波 Hants谐波厦门市树种物候特性

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全球30m空间分辨率耕地遥感制图研究

中国科学：地球科学 2016年第11期46卷 1426-1435页

作者：曹鑫陈学泓张委伟廖安平陈利军陈志刚陈晋北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 国家基础地理信息中心北京100830 安徽理工大学测绘学院淮南232001

耕地是全球地表覆盖制图中重要的地表覆盖类型之一,其变化影响着人类社会经济发展、粮食安全与生态环境保护.现有全球耕地制图产品空间分辨率较粗,缺乏高空间分辨率的全球耕地数据产品.本研究利用全球2000/2010两期30m空间分辨率遥感影... 详细信息

耕地是全球地表覆盖制图中重要的地表覆盖类型之一,其变化影响着人类社会经济发展、粮食安全与生态环境保护.现有全球耕地制图产品空间分辨率较粗,缺乏高空间分辨率的全球耕地数据产品.本研究利用全球2000/2010两期30m空间分辨率遥感影像数据集(Landsat TM/ETM+、HJ-1)、MODIS 250m空间分辨率ndvi时间序列数据及多种参考资料,针对全球尺度30m影像中耕地提取的难点,提出基于像元、对象和知识3个层次的耕地提取方法,即基于像元尺度多特征优化的耕地分类提取、基于对象的耕地自动判别以及基于信息服务和先验知识的交互式对象处理,完成了全球两期30m耕地遥感制图,并对全球耕地的面积等信息进行统计分析.结果表明,全球2000年和2010年耕地总面积分别为19.03亿ha和19.60亿ha.精度评价结果表明,两期全球30m耕地遥感制图总体精度均达到92%以上.本研究研制的2000/2010两期的全球耕地遥感数据产品,在空间分辨率和分类精度上均优于国际上同类产品,为全球粮食安全、生态环境监测和全球变化等研究提供了重要基础数据.

关键词：耕地全球 30m分辨率遥感制图 ndvi时间序列

基于ndvi时序数据的水稻种植面积遥感监测分析——以江苏省为例

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地球信息科学学报 2011年第2期13卷 273-280页

作者：苗翠翠江南彭世揆吕恒李扬张瑜王妮李军无锡市自来水总公司无锡214031 南京林业大学森林资源与环境学院南京210037 南京师范大学地理科学学院南京210097 无锡市城乡给排水设计院无锡214031

MODIS植被指数时间序列产品能够连续反映植被的覆盖情况,是农作物遥感测量的重要数据源。本文选取江苏省为研究区,利用2008年23个时相的MODIS ndvi数据,采用S-G滤波法进行时间序列的重构,提高ndvi时间序列信息的真实性。另结合农作物物... 详细信息

MODIS植被指数时间序列产品能够连续反映植被的覆盖情况,是农作物遥感测量的重要数据源。本文选取江苏省为研究区,利用2008年23个时相的MODIS ndvi数据,采用S-G滤波法进行时间序列的重构,提高ndvi时间序列信息的真实性。另结合农作物物候历、种植结构、地面调查样本等辅助资料,将水稻植被指数时间序列曲线参量化为水稻物候生长期的关键值———生长周期的起始时间、生长幅度、生长长度以及生长过程的ndvi最大值。最后,利用这些关键值确定分类规则,采取决策树分类器,建立区域水稻种植面积提取模型,总体提取精度为87.5%,其表明MODIS植被指数时序数据及本文研究方法在农作物信息提取中的有效性。

关键词： ndvi时间序列 S-G滤波生长周期关键值决策树分类

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华北平原冬小麦面积遥感提取及时空变化研究

中国生态农业学报 2015年第4期23卷 497-505页

作者：潘学鹏李改欣刘峰贵吴喜芳近藤昭彦沈彦俊青海师范大学生命与地理科学学院西宁810008 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022 石家庄幼师高等专科学校石家庄050228 河北师范大学资源与环境科学学院石家庄050024 日本千叶大学环境遥感研究中心

多年作物种植面积的时空变化可以反映种植结构的调整结果,并可用于进行驱动力分析。为解决连续遥感监测作物种植面积变化过程中,不同的训练样本或分类规则不能较好地反映作物种植面积时空格局变化的问题,本文首先根据研究区(华北平原)... 详细信息

多年作物种植面积的时空变化可以反映种植结构的调整结果,并可用于进行驱动力分析。为解决连续遥感监测作物种植面积变化过程中,不同的训练样本或分类规则不能较好地反映作物种植面积时空格局变化的问题,本文首先根据研究区(华北平原)农业气象观测站提供的主要农作物物候观测资料获得主要农作物典型物候期特征,结合HANTS滤波后的ndvi时间序列数据提取不同地物类型的ndvi时序曲线,引入复种指数,探讨了CART算法在提取华北平原冬小麦种植面积的可行性,最后提取了2000—2013年华北平原冬小麦种植面积,并参考市级的农业统计数据进行精度评价。经检验,近13年的遥感监测种植面积与农业统计面积相关系数达到0.94(置信水平为95%),且各市13年面积一致性小于40%的概率仅为15%。利用遥感监测多年冬小麦空间分布信息获得其空间种植概率,能较好地反映研究区冬小麦的主要种植区,该方法可为大范围、连续年份冬小麦种植面积时空格局的遥感监测提供参考。

关键词：遥感监测冬小麦种植面积 CART算法 ndvi时间序列复种指数