基于无人机高光谱遥感在太湖蓝藻水华监测中的一次应用

采用机载高光谱视频相机,在4个季节对太湖蓝藻进行7次、18个架次的有效拍摄。对拍摄到的高光谱影像进行辐射定标、几何拼接等预处理后,提取不同浓度蓝藻和水草等其他物体的高光谱数据,发现不同浓度的蓝藻光谱在680 nm后表现出较大差异。采用主成分分析（PCA）对高光谱数据降维后,结合k-近邻（kNN）分类算法,可实现对蓝藻的精准定位。定性识别结果经光谱预处理后,采用连续投影算法（SPA）进行特征波段提取,发现蓝藻光谱的季节差异主要表现在450 nm~570 nm和760 nm~910 nm波段。     

Spatial scaling between leaf area index maps of different resolutions

We developed algorithms for spatial scaling of leaf area index (LAI) using sub-pixel information. The study area is located near Liping County, Guizhou Province, in China. Methods for LAI spatial scaling were investigated on LAI images with 960 m resolution derived in two ways. LAI from distributed calculation (LAID) was derived using Landsat ETM+ data (30 m), and LAI from lumped calculation (LAIL) was obtained from the coarse (960 m) resolution data derived through resampling the ETM+ data. We found that lumped calculations can be considerably biased compared to the distributed (ETM+) case, suggesting that global and regional LAI maps can be biased if surface heterogeneity within the mapping resolution is ignored. Based on these results, we developed algorithms for removing the biases in lumped LAI maps using sub-pixel land cover-type information, and applied these to correct one coarse resolution LAI product which greatly improved its accuracy.     

Temporal and Spatial Relationships Between Watershed Land Use and Salt Marsh Disturbance in a Pacific Estuary

Historical and recent remote sensing data can be used to address temporal and spatial relationships between upland land cover and downstream vegetation response at the watershed scale. This is demonstrated for sub-watersheds draining into Elkhorn Slough, California, where salt marsh habitat has diminished because of the formation of sediment fans that support woody riparian vegetation. Multiple regression models were used to examine which land cover variables and physical properties of the watershed most influenced sediment fan size within 23 sub-watersheds (1.4 ha to 200 ha). Model explanatory power increased (adjusted R(2) = 0.94 vs. 0.75) among large sub-watersheds (>10 ha) and historical watershed variables, such as average farmland slope, flowpath slope, and flowpath distance between farmland and marsh, were significant. It was also possible to explain the increase in riparian vegetation by historical watershed variables for the larger sub-watersheds. Sub-watershed area is the overriding physical characteristic influencing the extent of sedimentation in a salt marsh, while percent cover of agricultural land use is the most influential land cover variable. The results also reveal that salt marsh recovery depends on relative cover of different land use classes in the watershed, with greater chances of recovery associated with less intensive agriculture. This research reveals a potential delay between watershed impacts and wetland response that can be best revealed when conducting multi-temporal analyses on larger watersheds.     

基于无人机影像的城市植被精细分类

针对传统植被资源调查方法工作量大、成本高、效率低的问题,利用高分辨率无人机遥感影像,联合地物光谱-纹理-空间信息,构建了一种适用于描述城市不同植被种类的多维特征空间,在此基础上对三种应用广泛的分类算法(基于像素的、面向对象的支持向量机及深度学习Mobile-Unet语义分割模型)开展了对比分析研究.结果表明:本文提出的联合地物光谱-纹理-空间信息的特征空间构建方法能够有效地描述城市不同类型植被的特征差异,提升影像分割、植被分类的精度;在分类精度上,基于像素和面向对象的支持向量机分类结果的总体精度均超过90%,深度学习方法的总体分类精度为84%;在算法效率上,传统机器学习方法也优于深度学习方法.因此,得出结论针对城市小区域、小样本的植被精细分类,传统机器学习分类方法比深度学习方法效果更好.     

2021年中国北方首次沙尘天气的多源遥感分析

利用多源遥感数据和NCEP再分析资料,从沙尘源区的地理环境和气候特征出发,对2021年中国北方首次沙尘天气事件每日的大气环流形势以及沙尘的水平,垂直分布特征进行深入的研究分析.结果表明:源区内异常增温,降水稀少的气候背景下致使大面积裸露松散的土壤含水量较低,为大范围,高强度沙尘天气的形成提供了物质基础;频繁活动的冷空气,是沙尘天气爆发的动力因子.沙尘在强风中沿东南方向向下游地区输送和扩散,中国西北,华北,黄淮,江淮,江汉地区和江南北部等地先后受到沙尘天气的影响,空气质量迅速恶化,首要污染物为PM₁₀.此外,沙尘气溶胶东移也波及朝鲜半岛,日本等下游地区.在输送过程中,内陆地区沙尘主要分布在1~6km,而下游地区的沙尘则集中分布在2km高度附近,粒径较大的沙尘出现在近地表的频率较高,较小的颗粒主要分布在对流层中下层.     

遥感调查方法在河北省省级自然保护区生态环境变化评估方面的应用研究

河北省省级自然保护区以自然生态系统类型为主,人类活动较为频繁,将遥感评估方法应用于河北省省级自然保护区生态环境变化评估具有重要意义。本文通过分析高分辨率遥感卫星影像的特点,结合河北省省级自然保护区的实际情况,优先选取分辨率为2m的民用卫星,提出了遥感调查方法在自然保护区人类活动和开发建设活动中自动监测、生态系统格局变化、生态系统质量变化以及人类活动干扰程度四方面的评估应用。     

基于信息量的ALI影像最佳波段选择及融合研究

分析了EO-1 ALI多光谱遥感影像各个波段的信息特征,根据信息量大小和波段间的相关性,联合偏度—峰度指数JSKF,提出针对ALI图像新的最佳波段组合方法。在最佳波段组合下对ALI多光谱数据与全色数据分别进行IHS、HPF、PCA和Wavelet变换融合,从信息量角度出发,按照定量指标对融合前后的遥感影像进行评价,并对融合前后影像进行分类应用。     

武宁县森林扰动及驱动因子分析

森林扰动是影响陆地生态系统的重要因子,也是影响全球碳循环的重要因素.以江西省武宁县为例,利用1986-2011年14景Landsat TM/ETM+遥感影像,通过扰动指数(disturbance index,DI)时间序列轨迹分析提取森林扰动信息,并引入经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分解方法定量分析了森林扰动的时空变化规律,利用GIS深入分析了自然和社会驱动因子影响.结果表明,武宁县森林扰动在1986-1998年较强,扰动面积以1992年为最大,以地区性扰动为主;2000年以后则趋于平缓,扰动以砍伐和森林火灾为主;在空间上,扰动主要发生在近道路、低海拔、低坡度和近水地区,并受地形和交通的制约,城镇化逐渐成为该地区森林扰动的一个不可忽略的驱动因子.     

一种基于CAVE的交互式全景视频显示方法

为了实现全景视频的沉浸式显示,开发了一个基于CAVE的交互式全景视频显示系统．本系统成功地实现了pgr全景视频文件在CAVE上的播放．首先,将全景视频中的每一帧全景图像映射到一个虚拟球面上;其次,使用五个虚拟相机对该球面的四面及顶面进行拍摄,调整各相机的参数使所得各幅图像覆盖整个球面区域,并能够无缝拼接;最后,将所得五幅图像分别投影到CAVE系统中各投影幕中;另外,实现通过鼠标、手柄等输入设备调整CAVE中各投影幕的画面．     

基于遥感资料的中国东部地区植被VOCs排放强度研究

本研究充分基于遥感资料获取中国东部地区叶面积指数和叶生物量的最新信息,并广泛调研了植被VOCs排放因子的最新研究进展,以2008—2010年的植被和气象的平均状态为背景,基于MEGAN排放模型,研究了中国东部地区植被VOCs(BVOCs)排放的时空分布特征.结果表明,我国东部地区BVOCs年排放总量为11.3×106t(以C计,下同),其中异戊二烯(ISOP)、单萜烯(MON)和其它VOC(OVOC)质量分数(下同),分别为44.9%、31.5%、23.6%.BVOCs排放呈现明显的季节变化特征,春、夏、秋、冬4个季节分别占全年的11.2%、71.8%、14.1%和3.0%.空间分布上,排放高值区主要分布于大小兴安岭、长白山脉、秦岭大巴山脉、东南丘陵、海南等植被茂密的区域,年均排放强度一般在1500～6000kg·km-·2a-1之间,福建、广东、江西、浙江、湖南、湖北等省份BVOCs的排放总量与平均排放强度均较高.本研究所得到的高时空分辨率的BVOCs排放清单,可以为区域环境与气候的数值模拟研究提供基础.