基于中低分辨率遥感影像的分类方法对比研究——以鄱阳湖水鸟栖息地遥感分类为例

选取中国鄱阳湖南矶山湿地为研究范围,通过分析候鸟在越冬期的栖息特征,构建适宜于提取候鸟栖息地的湿地分类系统。以Landsat8卫星OLI遥感影像为数据源,采用面向对象分类方法,通过多尺度分割、特征提取和决策树建立等关键步骤,实现湿地信息的快速提取;通过与传统像元法的分类结果对比,系统分析了面向对象方法在基于中低分辨率遥感影像的湿地信息提取中的有效性。研究表明:在面向对象湿地信息提取中,构建不同等级的分割尺度,在多个尺度上提取同一地物,可以更好识别复杂的湿地景观类型;相比仅依据像元光谱特征进行分类的传统像元方法,面向对象方法综合利用光谱、空间、形状和纹理等多种特征,因此可以获得更高的精度(总体分类精度达到87.64%,Kappa系数为 0.855 2);基于中低分辨率遥感影像,采用面向对象分类方法,能够获得较高精度的湿地景观分布,是一种成本较低且行之有效的技术手段。     

融合物候特征对城市土地覆被进行分类及覆被变化分析——以金坛区为例

土地覆被与全球生态环境变化有重要联系,遥感分类技术作为提取大尺度地物信息的主要手段,在土地覆被变化监测中具有重要作用.但是由于监测研究对影像时间序列的要求及像元呈现出的混合光谱的特征,现存城市土地覆被分类方法的分类精度仍待提高.为了精确评估城市土地覆被变化带来的生态效应,寻找到一种简单可行同时又具有较高分类精度的遥感分类方法显得极为重要.基于Landsat 8卫星遥感影像,建立具有代表性的城市土地覆被分类体系,结合地物物候特征改进传统的监督分类方法,并将该方法应用于金坛区土地覆被分类工作中,统计分析2016～2018年金坛区各土地覆被类型的面积变化趋势.结果表明融合地物物候特征的监督分类方法相较于传统监督分类方法可有效改善各覆被类型的提取精度;且在江苏省生物多样性保护政策的实施下,2016～2018年金坛区各土地覆被类型面积变化较为明显.整体来看,该方法在传统监督分类方法的基础上结合地物的物候特征进行土地覆被信息的提取,在保证分类方法简单易行的同时,可以有效提高分类精度,为土地覆被变化生态分析提供了有效参考.     

基于ENVISAT ASAR数据的东洞庭湖湿地植被遥感监测研究

针对湿地资源监测的需要，以东洞庭湖湿地为研究对象，开展基于ENVISAT ASAR数据的湿地植被遥感监测研究。湿地遥感影像分类是湿地遥感研究的一大难题，通过分析雷达影像的后向散射系数发现，由多时相的同极化、交叉极化波段合成的雷达影像对湿地地物的区分能力最强。研究表明：将基于原图像的灰度级共生矩阵所提取的Contrast纹理特征与滤波后图像的灰度特征组合用于分类，以此实现相干斑噪声的抑制，同时减少地物固有结构信息的损失，实验结果证明该方法可以提高湿地分类精度，其总体精度达到8759%，Kappa值为0822 8，将东洞庭湖湿地划分为水体、芦苇（荻）滩地、草滩地（苔草、虉草等）、森林滩地（杨树、柳树等）、优势种不明显的植物滩地和沉水植物、裸露泥滩地.     

三峡地区主要地类的自动提取方法研究

针对三峡地区地貌类型复杂、土地利用多元化及遥感影像变异大的特征,在完成图像预处理和辅助资料收集的前提下,提出了一种基于样本和辅助资料可交互作业的计算机全自动土地利用类型提取方法。应用专业的图像处理软件eCognition为平台,通过选取样本、寻找最佳波段并生成判别函数来达到提取的目的,在很大程度上减弱了遥感判读中“同物异谱”、“异物同谱”、“边界过渡”等现象对分类结果的影响。分类结果输出为常用的栅格以及矢量格式,方便地实现了与其它栅格和矢量处理软件的兼容。运用自动提取的方法完成了三峡地区主要土地利用类型的自动提取工作并取得了较高的验证精度;在大面积的土地利用调查中应用遥感图像自动分类方法来获取土地利用信息的技术路线和方法方面作了一定探索。     

GIS支持的卫星图像土地利用现状分类和制图

应用卫星图像提取专题要素，综合利用多元地理信息，是克服多光谱数据在解像力和分辨率上所存在的局限性的有效途径。ＧＩＳ技术则提供多种处理功能将图像与地理信息复合，提高分类精度。分类图像数据与地形基础要素数据复合，通过彩色扫描绘图机直接绘制高质量的土地利用现状专题地图。     

基于知识的洞庭湖湿地遥感分类方法

湿地遥感影像分类是遥感研究的一大难题。分析洞庭湖不同湿地类型在遥感影像上的光谱曲线规律,利用两个季节的洞庭湖ETM数据,并辅助以物候特征和地面GIS信息,通过遥感软件Erdas Image的专家分类知识库建立决策树分类方法,结合研究区的DEM进行洞庭湖湿地的影像分类,通过专家分类器分层次实现了包括水体、泥沙滩地、防护林滩地、湖草、芦苇滩地和苔草滩地以及其他水体7种湿地类型的分类。相比传统分类方法,专家分类过程以规则为基础,可以同时利用多个条件进行分类,减少了数据处理时间,同时还提高了分类精度,最终得到试验区较为可靠的遥感分类图像。     

生物多样性保护优先区用地类型遥感监测研究

遥感技术已成为用地类型信息分类提取的主要手段。本文以生物多样性保护优先区海南省琼中县中平镇为研究区,研究面向对象方法的高分辨率遥感影像用地类型分类提取。针对城镇、道路、湿地、人工林、自然林、农田、裸地等分类对象光谱、形状、纹理特征的差异,采用面向对象的多尺度分割算法,尝试不同的分割尺度,采用包括NDVI、亮度值、波段均值、边界指数、以及灰度共生矩阵均值、灰度共生矩阵熵等多种有效的特征参数,建立分类规则集,最终应用该分类规则集对实验区的高分辨率影像进行用地类型分类。经验证,该算法总体精度达到92.26%,Kappa系数达到0.84,实现了用地类型信息的高精度、快速提取。     

基于时空数据融合的江汉平原水稻种植信息提取

及时、准确监测水稻种植面积,对区域粮食政策制定、粮食安全以及农业发展具有重要意义。然而我国南方地区水稻生长期内降水充沛的气候特点使得遥感影像"云污染"现象严重,为解决水稻种植信息遥感提取存在可用数据不足的问题,以江汉平原为例,利用时空数据融合模型(Spatial and Temporal Data Fusion Approach,STDFA)将Landsat 8 OLI与时序MODIS数据融合,重构出具有高时-空分辨率特征数据,然后采用面向对象的SVM分类方法对研究区内水稻种植信息进行提取,结果如下:融合后的红与近红外波段反射率与真实反射率的相关系数分别为0.84和0.81,研究区水稻提取精度为94.46%,Kappa系数为0.91。说明时空融合模型能够较好地重构出高时空分辨率数据,从而实现多云雨地区农作物种植信息遥感提取。     

基于时空融合NDVI及物候特征的江汉平原水稻种植区提取研究

江汉平原是中国重要的商品粮基地,高精度的水稻种植面积的获取对国家的农业发展与规划具有重要意义。但是我国南方区域云雨天气较多,光学遥感影像缺失严重,同时受卫星重访周期的影响,可用数据较少,进而影响水稻种植面积提取的精度。为解决高时空分辨率影像缺失问题,基于ESTARFM (enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model)模型开展Landsat 8 OLI与MODIS数据的融合研究,获取具有高时空分辨率的Landsat NDVI时序数据。利用时序数据分析水稻的物候特征并结合关键物候期参数,采用多种机器学习方法对水稻种植区域进行提取。结果表明:利用该种方法能较好地提取研究区水稻种植的面积,并且在采用SVM方法分类时效果最好,水稻种植区域提取的总体分类精度为93.31%,Kappa系数为0.920 2。该研究为多云雨地区农作物种植信息提取提供了一种有效的方法。     

基于灰度形态学和小波变换的淤泥质潮滩水边线提取

平坦的海岸带淤泥质潮滩水边线是模糊的水陆边界，在遥感图像上呈现复杂的边缘，特征获得连续、准确的水边线轮廓是水边线自动提取过程中的难点之一。以长江口崇明东滩为例，选取两景有代表性的Landsat TM影像，采用灰度形态学方法对图像进行预处理，然后采用小波模极大值法获取不同尺度下的水边线轮廓，解决了高细节区边缘的破碎问题，实现了淤泥质海岸带潮滩模糊边界的水边线自动提取。     

基于HJ卫星混合像元分解法的湖北省四湖地区夏收作物种植信息提取

混合像元是造成中低空间分辨率遥感数据计算机解译不准确的主要原因，通过收集2013年四湖地区夏收作物生长期内的不用生育时期的三景HJ卫星CCD数据，生成一个15波段的“类高光谱”数据；在采用阀门技术结合夏收作物NDVI指数变化特点，提取所有夏收作物（小麦与油菜）在四湖地区的空间分布的基础上，成功运用改进的逐步回归法计算出小麦与油菜在混合像元中的丰度值，高精度地取得了四湖地区小麦、油菜种植区的空间分布；将部分结果与同期资源三号卫星融合数据作为标准进行比较，证明基于改进的逐步回归法计算混合像元的丰度值是比较准确的，为运用HJ卫星CCD数据高精度提取农作物种植信息提供了一种可行的方法     

Redox reaction of iodine in paddy soil investigated by field observation and the I K-Edge XANES fingerprinting method

In order to elucidate the cause for the leaching of iodine in a flooded paddy field, we investigated the transformation of an iodine species affected by the water management of the paddy field. The increased concentration of iodide (I(-)) in soil solution of a flooded paddy field suggested that I(-) was leached from the soil under anaerobic conditions. The post-edge feature of X-ray absorption near-edge structure (XANES) for iodate (IO(3)(-)) spiked to soil totally disappeared after anaerobic incubation of the soils, and I(-) was dissolved in the solution. On the other hand, I(-) in contact with the soil was not likely to be oxidized to IO(3)(-) under aerobic incubation. Iodine was leached out in soil solution as I(-) under anaerobic conditions, whereas part of the iodine species was retained by soil as I(2) or organoiodine both under anaerobic and aerobic conditions.     

基于多源遥感影像融合的武汉市土地利用分类方法研究

准确高效的获取土地利用信息,对于合理利用和开发土地资源具有十分重要的意义。在快速城镇化地区,土地利用活动频繁且密集,土地利用格局演变十分剧烈,增加了城市土地利用精准分类的不确定性;且受环境气候和云雨天气影响增加了有效光学影像获取的难度。为提高城市土地分类精度,该文选取武汉市中心城区为研究案例,以Sentinel-1A和Landsat8 OLI影像为数据源,采用Gram-Schmidt变换方法进行影像融合,选取最大似然、支持向量机、CART决策树、BP神经网络等4种分类方法对融合的影像进行分类,提取了研究区土地利用信息,并对其进行分析。进一步,通过与光学影像的分类结果对比,探究了Sentinel-1A和Landsat8 OLI融合影像在土地利用信息提取方面是否具有优势。研究结果表明:(1)对比其他3种方法,CART决策树分类方法对于融合后的影像分类精度最高,总体分类精度和Kappa系数分别达到88.55%和0.841 4;(2)与光学影像相比,Sentinel-1A和Landsat8 OLI融合影像可以更有效地获取高精度城市土地利用信息;(3)基于多源遥感影像融合的CART决策树分类方法是获取研究区高精度土地利用信息的一种行之有效的技术手段。研究成果可为快速城镇化区域的土地利用分类提供参考。     

Rural settlement expansion and paddy soil loss across an ex-urbanizing watershed in eastern coastal China during market transition

Historically, paddy soils are the most valuable natural resources that produce about 90% of staple food in eastern coastal China. Dispersed patterns of rapid rural settlement expansion, or “exurban”, are recognized as key threats to the region’s food security through paddy soil loss. Analyzing the process of ex-urbanization and its impact has profound implications for the sustainable development of rural China. Based on official statistics and data derived from satellite images, dynamics of rural settlement expansion and paddy soil loss were outlined for Tiaoxi watershed during China’s market transition period (1994–2003). Particularly, rural settlements became more aggregated and total area expanded by 183% at an average rate of 12.3% per year for the whole watershed. Existing cores, open areas away from urban centers and areas near major transportation lines and river channels, observed the highest specialization in rural residential growth. Being closely associated with rural settlement in spatial distribution, open large paddy soil patches acted as another kind of center for rural settlement expansion within the landscape. Variations in rural settlement expansion were detected among different-tier counties, such as speed of rural settlement expansion, speed of build-ups growth per capita. These variations were closely related to social-economic development. The rapid rural settlement expansion led to a considerable loss of paddy soil, about 11% of the total amount for the whole watershed. Linear regression identified a significant relationship between paddy soil loss and rural settlement expansion. Given the social and ecological problems associated with paddy soil loss, we argue that innovative and effective planning policies as well as management programs that target at paddy soil protection should be developed and implemented in rural China. In particular, we suggest using watershed as an appropriate spatial unit for sustainable paddy soil management in this investigation.     

Root uptake of 137Cs by natural and semi-natural grasses as a function of texture and moisture of soils

This work studies the dependence of 137Cs root uptake on the structure of landscape, especially on texture and moisture of soils, under natural conditions, on abandoned radiopolluted lands in Northern Ukraine. Researches were carried out on a wide range of landscape conditions, at various levels of 137Cs contamination (from 20 up to 5000 kBqm(-2)), with different types of soils (approx. 20 soil varieties), which differ in texture, granulometric composition, degrees of gleyization and water regime, and anthropogenic transformation. The results showed that transfer factor (TF) values of 137Cs differ 50 times for the natural grassy coenoses and 8 times for the semi-natural ones. The lowest 137Cs TF values were measured in the herbages of dry meadows at automorphous loamy soils, while the highest were observed in wetland meadows at organic soils. Finally, the correlation between 137Cs TF values and granulometric composition of soil was determined for both automorphic and hydromorphic mineral soils.     

江汉平原土地利用对钉螺分布的影响研究

分析了江汉平原2009年易于钉螺孳生的3种土地利用类型（滩地、河渠和水田）比例与钉螺密度的关系。首先，在ERDAS9.2和ENVI4.7软件中对江汉平原2009年的Landsat5TM遥感影像进行了预处理。在已有的多期土地利用数据的基础上，借助eCognition软件利用向量相似度指标来提取土地利用变化区域，结合目视解译经验并运用遥感指标通过建立规则集对变化区域进行分类，将变化区域的分类结果更新2000年数据，得到了该区域2009年的土地利用数据。接下来，整理了江汉平原2009年螺情资料并计算出村级钉螺平均密度，绘制了2009年钉螺分布图。将绘制的钉螺分布图与土地利用分类图叠置分析，并结合收集的螺情数据确定了钉螺易于孳生的3种土地利用类型，分别为滩地、河渠和水田。最后，将钉螺密度与这3种土地利用比例进行线性回归分析。研究结果表明，钉螺密度与这三种土地利用类型比例存在线性回归关系，模型精度为R2=0857。该结论对通过遥感影像来估算钉螺密度具有指导意义，另外也可以为湖北省提出合理用地和灭螺并重的土地利用模式提供一定的科学参考     

“3S”技术在土壤侵蚀研究中的应用

“3S”技术是进行土壤侵蚀研究的有效工具，可以对土壤侵蚀分布与强度的动态变化进行快速监测，为水土保持决策提供依据。介绍了水力土壤侵蚀分类分级标准；研究了植被覆盖度、坡度和土地利用因子的TM影像判读方法：以TM432合成的假彩色图像和NDVI植被指数灰度图像提取植被覆盖度、DEM数据派生坡度数据、土地利用现状图获得耕地分布。以湖北省东北地区为研究区域，通过对植被覆盖度、坡度和土地利用指标的综合分析确定了该区土壤侵蚀现状和动态变化。在ARC/INFO 软件支持下，利用研究区2000年的TM图像对该区土壤侵蚀强度、空间分布进行了分析，并与1995年调查数据进行了比较，分析了研究区土壤侵蚀动态变化。