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小微湿地遥感分类和解译研究进展
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作者 薛曌娜 王毅勇 +1 位作者 霍轩琳 余函菲 《遥感信息》 北大核心 2025年第2期1-10,共10页
小微湿地是在自然界长期演化和人类活动共同作用下逐渐形成的具有一定生态功能的小型、微型湿地系统。相比较大面积湿地,小微湿地独特的自然属性及遥感数据的局限性,使得其在遥感信息提取和识别方面存在较多技术难点,因而长期被忽视。... 小微湿地是在自然界长期演化和人类活动共同作用下逐渐形成的具有一定生态功能的小型、微型湿地系统。相比较大面积湿地,小微湿地独特的自然属性及遥感数据的局限性,使得其在遥感信息提取和识别方面存在较多技术难点,因而长期被忽视。随着可持续湿地保护与管理的不断发展,小微湿地的生态功能重要性变得不容忽视,逐渐受到生态学研究者更多的关注。本文根据近年来小微湿地遥感解译的相关研究成果,系统梳理了小微湿地的分类体系、小微湿地遥感影像数据源、小微湿地信息提取方法,总结了小微湿地遥感解译研究中存在的主要问题,并预测了新技术在小微湿地遥感解译研究中的重要作用。 展开更多
关键词 小微湿地 遥感分类 遥感解译 信息提取 综述
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地表方向反射特性对AOD反演误差的影响研究
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作者 冀哲 李正强 +3 位作者 马䶮 姚前 张鹏 陈震霆 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第3期852-862,共11页
分离地表贡献是反演气溶胶光学厚度(AOD)的关键步骤。传统针对单角度载荷开发的反演算法通常假设地表为均一朗伯体,忽略了地表的各向异性,从而带来了误差。然而,由于信息量不足考虑地表特性会产生病态反演问题,因此需要引入先验知识刻... 分离地表贡献是反演气溶胶光学厚度(AOD)的关键步骤。传统针对单角度载荷开发的反演算法通常假设地表为均一朗伯体,忽略了地表的各向异性,从而带来了误差。然而,由于信息量不足考虑地表特性会产生病态反演问题,因此需要引入先验知识刻画地表各向异性参数。通常使用一定时间范围内均值作为地表参数的先验值,但地表情况随时间变化,使用平均值会造成地表贡献估计的不准确。为了评估使用平均值对反演精度的影响,该研究基于2022年的MODIS双向反射分布函数产品(MCD43C2)进行了分析,并结合MODIS地表分类产品(MCD12C1),对全球不同地表覆盖类型的各向同性散射核系数进行统计。结果显示,该参数在以林地为主要覆盖的场景下一般低于0.05,在草地、耕地以及城镇为主要覆盖的场景下有近90%的情况低于0.1。根据统计的经验值,模拟了不同地表类型下表观反射率可能出现的误差,并基于模拟结果反演AOD;经与预设的AOD“真值”对比发现,相对于植被覆盖较少的亮地表,在植被覆盖较高的地表处,以季度平均值作为该位置处的双向反射分布函数(BRDF)形状参数产生误差较少。即当太阳高度角为50°,AOD真值为0.4时,常绿阔叶林区域的平均反演绝对误差最大为0.053;近90%的草地、耕地以及城镇区域平均反演绝对误差最大分别为0.089/0.083/0.113。但在亮地表区域,AOD平均反演绝对误差显著增加,最大值达到0.145。这表明使用季度平均BRDF形状参数作为AOD反演中的地表约束的可靠性随着地表反射率的升高而降低,即使用地表信号占主导的标量卫星观测进行气溶胶的反演,存在不可避免的不确定性。因此,使用多角度偏振观测实现BRDF和AOD的协同反演是未来提高气溶胶反演精度的重要方向。研究结果可以对全球不同地表类型区域的BRDF核系数分布提供先验知识,且进一步探究了基于非朗伯前向辐射传输模型反演AOD的误差来源,并给定了可能的误差区间。 展开更多
关键词 气溶胶光学厚度 双向反射分布函数 辐射传输模型 MODIS
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基于多特征输入深度学习的浅海水下地形SAR卫星遥感
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作者 崔宜德 汪胜 +5 位作者 于暘 刘桂红 马文韬 黄岩 杨涛 杨晓峰 《空间科学学报》 北大核心 2025年第2期424-436,共13页
面向浅海地形高精度反演需求,改善光学遥感手段普遍存在的水质依赖性强和测深范围有限的问题,研究以Sentinel-1卫星合成孔径雷达(SAR)遥感影像为数据,提出了一种多特征输入的深度学习浅海地形反演模型.研究数据包括2024年中国海南岛东... 面向浅海地形高精度反演需求,改善光学遥感手段普遍存在的水质依赖性强和测深范围有限的问题,研究以Sentinel-1卫星合成孔径雷达(SAR)遥感影像为数据,提出了一种多特征输入的深度学习浅海地形反演模型.研究数据包括2024年中国海南岛东北部海域的6景SAR影像,其中4景用于模型训练,2景用于模型测试,参考真值为ETOPO的Ice surface elevation geotiff数据.反演模型由1个卷积层、2个BottleNeck模块和1个全连接层构成.实验结果表明,模型在训练集上的均方根误差和平均绝对百分比误差分别为1.57 m和6.56%,在测试集上为1.95 m和11.55%,水深最大探测范围为49.05 m.此外,对于2景不同海况条件下的影像,其水深反演结果接近,表明本文模型具有较好的鲁棒性,可为浅海水下地形遥感探测提供新技术支持. 展开更多
关键词 合成孔径雷达 浅海地形反演 深度学习 多特征输入
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南京市景感生态学绿视率指标量化研究
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作者 刘丹丹 张永霖 赵鸣 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第23期10607-10618,共12页
城市绿地是城市生态系统中的关键组成部分,不仅形成生态缓冲区来提升环境质量,还能保障居民的健康与福祉。随着城市区域的持续扩张,科学合理地规划绿地对推动可持续城市发展越来越重要。基于景感生态学的原理,提供了一种评估城市街区内... 城市绿地是城市生态系统中的关键组成部分,不仅形成生态缓冲区来提升环境质量,还能保障居民的健康与福祉。随着城市区域的持续扩张,科学合理地规划绿地对推动可持续城市发展越来越重要。基于景感生态学的原理,提供了一种评估城市街区内绿化覆盖尺度的定量方法和景感绿视率指标(Landsense Green View,LGV)。这一指标用于捕捉影响环境和心理健康结果的绿化程度。研究聚焦于南京市的中心城区,使用包括人工智能和街景大数据在内的先进手段来精确量化LGV并评估其空间分布。此外,研究采用地理信息系统(Geographic Information System,GIS)来分析空间模式,并利用计量经济学工具来识别和辨析该地区LGV值的影响因素。回归模型的决定系数为0.869,所采用的模型在预测和理解城市中LGV具有可靠性。GIS分析揭示了几个关键结果:1)街区尺度的自然景观显著提升LGV,相反,人工景观则成为阻碍,显著降抑制LGV。2)城市街区内土地使用的功能和多样性对LGV值有显著影响。3)揭示了LGV在南京的分布表现出内外不均衡的现象,具体呈现从城市中心向农村地区递减的城乡梯度。这种梯度揭示了获取城市绿地的生态效益在不同区位存在显著差距,可能会影响城市规划和政策制定。通过理解城市LGV的空间影响因素和规律,城市规划者和环境管理者可以更好地制定绿化资源配置,并优化城市布局从而增强居民可获得的生态服务和社会福利。本研究加深了从以人为本的角度对现有生态绿地在当前状态和空间模式的理解,突出了在城市绿地规划中整合先进的定量工具和空间分析技术的重要性。提出的研究框架,可支持精细化的城市规划和绿色管理策略,旨在提高城市绿地的质量和功能性,有助于实现绿地配置的可持续性和城市韧性目标。 展开更多
关键词 景感生态学 绿视率 人工智能 城市绿化 空间计量经济学
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基于CSE-YOLOXs的复杂田间环境油菜与杂草实时检测
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作者 江凯伦 杨扬 +1 位作者 黄文江 何平 《农业工程学报》 北大核心 2025年第13期195-206,共12页
针对复杂田间环境下(目标尺度小、植株重叠遮挡)导致的油菜与杂草检测精度低、实时性不足的问题,该研究提出了一种实时识别算法CSE-YOLOXs(YOLOXs with coordinate attention,Swin Transformer high-resolution prediction head,and EIo... 针对复杂田间环境下(目标尺度小、植株重叠遮挡)导致的油菜与杂草检测精度低、实时性不足的问题,该研究提出了一种实时识别算法CSE-YOLOXs(YOLOXs with coordinate attention,Swin Transformer high-resolution prediction head,and EIoU loss function)。首先,以YOLOXs为基础模型,在特征金字塔网络之后引入CA(coordinate attention)注意力机制,以减少背景因素的干扰并增强对目标的关注度;其次,构建Swin Transformer高分辨率预测头,利用浅层特征的空间位置信息和窗口多头自注意力机制,有效捕获图像的局部细节特征,从而提高模型对小目标和重叠遮挡目标的检测精度;最后,采用EIoU(enhanced intersection over union)损失函数,提升模型对目标位置和形状的回归预测精度,进而更准确地定位油菜与杂草。试验结果表明:CSE-YOLOXs模型检测油菜与杂草的平均精度值分别达到90.03%、81.58%,模型参数量仅为9.61 M,实现了68帧/s的帧率,满足实时检测的需求。相比于其他6种目标检测模型——SSD、Faster R-CNN、YOLOv5s、YOLOv7、YOLOv8s和YOLOXs,平均精度均值分别提升了18.43、32.18、7.90、2.74、6.25和5.29个百分点。此外,CSE-YOLOXs在3次田间测试中的平均精度均值皆不低于83%,单幅图像的平均检测时间约为33 ms,模型具有较高的鲁棒性和实时检测性能,研究成果可为油菜田的精准喷洒农药和智能除草提供技术支持。 展开更多
关键词 深度学习 目标检测 注意力机制 油菜杂草检测 Swin Transformer
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基于Li-Strahler几何光学模型的区域人工林郁闭度反演
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作者 杨欣慰 曹春香 +1 位作者 徐敏 王凯民 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2024年第3期137-149,共13页
森林郁闭度是描述森林结构的一个重要因子,传统的森林郁闭度遥感反演经验模型对地面样地数据要求较高,且反演难以推广至区域尺度。针对上述问题,文章提出了一种结合Li-Strahler几何光学模型与线性光谱分解技术的区域人工林郁闭度反演方... 森林郁闭度是描述森林结构的一个重要因子,传统的森林郁闭度遥感反演经验模型对地面样地数据要求较高,且反演难以推广至区域尺度。针对上述问题,文章提出了一种结合Li-Strahler几何光学模型与线性光谱分解技术的区域人工林郁闭度反演方法,以小班为基本单元利用不同优势树种的平均树高与平均冠幅半径等几何光学模型输入参数,基于混合像元线性光谱分解提取的光照地表分量丰度,实现郁闭度参数的反演。基于该方法分别在北方赤峰以及南方南宁研究区开展区域人工林郁闭度反演,并通过野外样地实测数据对估测结果进行精度验证,精度评价结果表明:北方赤峰研究区平原区域反演的均方根误差为0.08、平均绝对百分比误差为9.45%,山地区域反演的均方根误差为0.12、平均绝对百分比误差为14.04%;而南方南宁研究区平原区域反演的均方根误差为0.11、平均绝对百分比误差为8.68%,山地区域反演的均方根误差为0.13、平均绝对百分比误差为13.27%。上述结果表明文章提出的郁闭度遥感反演方法能够有效提升区域人工林郁闭度的估测精度,具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 郁闭度 几何光学模型 线性光谱分解 人工林 遥感影像
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基于辐射传输模型探究机载高光谱激光雷达的植被垂直生化组分探测能力
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作者 郝一硕 牛沂芳 +1 位作者 王力 毕恺艺 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2083-2092,共10页
自然环境下的植被群落,由于各种群之间以及种群与环境间的竞争与选择,常呈现出一定的垂直结构,对于同一植株的不同生长阶段,在垂直方向也有着不同的生理生化参数。对这种三维立体分布特征进行探测,能够进行生态环境立体化定量评价,对森... 自然环境下的植被群落,由于各种群之间以及种群与环境间的竞争与选择,常呈现出一定的垂直结构,对于同一植株的不同生长阶段,在垂直方向也有着不同的生理生化参数。对这种三维立体分布特征进行探测,能够进行生态环境立体化定量评价,对森林碳储量估算和生物多样性保护等具有重要意义。传统的被动光学遥感以及激光雷达在植被生化参数垂直探测方面有较大的局限性,而高光谱激光雷达(Hyperspectral LiDAR,HSL)这一新型探测仪器的出现为探测植被生理生化参数垂直分布提供了新的手段。但由于受到硬件方面的限制,HSL在机载平台下对森林复杂立体场景的适用性尚未得到充分研究。故首先基于HSL原型样机在实验室开展小尺度的室内测量,以火炬花植株为目标,验证其对空间信息和光谱信息的一体化提取能力;随后进一步使用三维辐射传输模型构建具有垂直异质性特征的森林场景,模拟机载HSL设备实现森林的高光谱三维点云提取,结合植被指数和随机森林模型对场景中三种不同植被冠层的叶绿素浓度和类胡萝卜素浓度进行反演。结果表明:室内实验证实了HSL回波信息可以有效区分植株不同高度处光谱曲线的差异,火炬花上部红色叶片和下部绿色叶片的归一化植被指数分别小于和大于0.5;基于三维辐射传输模型成功构建了虚拟森林场景的机载HSL高光谱三维点云,在得到的24组植被指数中,有17组指数表现出良好的探测精度(平均绝对百分比误差MAPE<13%);植被叶绿素反演模型R^(2)达到0.93,上层、中层和下层的平均绝对误差MAE分别为6.26、3.40和2.81;类胡萝卜素反演模型R^(2)为0.91,上层、中层和下层的MAE分别为1.59、2.58和0.39。该研究显示出HSL设备是一种立体化提取植被光谱信息的有效手段,在探测森林等复杂植被场景的生化组分垂直分布方面具有巨大的应用潜力。 展开更多
关键词 森林立体场景 机载高光谱激光雷达 三维辐射传输模型 植被生化组分
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熔岩管探测的定位方法
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作者 寇玉珂 万文辉 邸凯昌 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第4期338-345,共8页
针对月球熔岩管内定位,选取海南省海口石山火山熔洞作为模拟月球熔岩管实验区域,利用立体视觉、激光雷达和IMU传感器进行模拟月球熔岩管环境下的定位实验,应用立体视觉定位、激光扫描点云定位、视觉融合IMU定位、激光点云融合IMU以及视... 针对月球熔岩管内定位,选取海南省海口石山火山熔洞作为模拟月球熔岩管实验区域,利用立体视觉、激光雷达和IMU传感器进行模拟月球熔岩管环境下的定位实验,应用立体视觉定位、激光扫描点云定位、视觉融合IMU定位、激光点云融合IMU以及视觉激光融合IMU定位等方法进行定位处理,对各类方法在不同光照与地形条件熔岩管环境下定位结果的平均误差与稳健性进行对比分析。实验结果表明,立体视觉在长距离行走模式下平均误差可达3.59%,但平均误差与稳健性受制于光照条件;激光雷达平均误差同视觉水平接近,局部区域平均误差为1.89%,但稳健性受数据采集率与视场角影响;立体视觉、激光雷达与IMU集成的定位在光照与地形起伏十分恶劣的熔岩管区域内取得了稳健定位结果,是进行长距离连续定位的优先选择。研究结论为后续月球熔岩探测定位传感器配置与定位方法研究提供了有益参考。 展开更多
关键词 月球熔岩管 导航定位 多传感器 深空探测
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京广高铁对河北沿线城市影响的遥感监测分析
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作者 苏博雄 邬明权 +2 位作者 牛铮 陈方 黄文江 《自然资源遥感》 2025年第4期194-203,共10页
目前高铁对沿线城市的影响尚不明确,以往基于遥感数据的高速铁路影响研究主要以定性分析为主。针对这一现状,文章以京广高铁河北段沿线为研究区,提出了一种定性与定量相结合的高铁城市发展影响遥感监测方法。首先构建表征城市发展变化... 目前高铁对沿线城市的影响尚不明确,以往基于遥感数据的高速铁路影响研究主要以定性分析为主。针对这一现状,文章以京广高铁河北段沿线为研究区,提出了一种定性与定量相结合的高铁城市发展影响遥感监测方法。首先构建表征城市发展变化的参数指标体系;然后利用多源、多尺度遥感数据,监测京广高铁开通前后研究区(河北省内4座已开通高铁城市)内各指标的时空变化;最后选取研究区毗邻的4座未通高铁的城市作为对照组,利用双重差分(difference in differences,DID)模型量化分析高铁对河北4市的影响。研究发现:①京广高铁河北段沿线4市在2005—2020年间建设用地快速扩张,平均每年扩张2.00%;②高铁建设会显著影响城市的扩张方向,且这种影响与二者的空间关系有关;③与未通高铁的4市相比,京广高铁的开通降低了沿线4市城区面积的扩张速度。 展开更多
关键词 城市扩张 土地利用 夜间灯光 高速铁路
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气候变化背景下青藏高原湿地生态系统响应特征:回顾与展望
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作者 牛振国 景雨航 +1 位作者 张东启 张波 《气候变化研究进展》 2024年第5期509-518,共10页
高寒湿地是青藏高原重要的地表覆盖类型之一,连接了高原不同的地理圈层,对于维持高原生态系统功能具有重要作用和价值。湿地固有的系统特征和高原特殊的自然地理环境决定了高原湿地生态系统对气候变化敏感。已有研究表明,青藏高原湿地... 高寒湿地是青藏高原重要的地表覆盖类型之一,连接了高原不同的地理圈层,对于维持高原生态系统功能具有重要作用和价值。湿地固有的系统特征和高原特殊的自然地理环境决定了高原湿地生态系统对气候变化敏感。已有研究表明,青藏高原湿地类型多样,但研究间差异大;湿地对气候变化的响应表现了显著的时空差异和类型差异;高原湿地的综合生态功能有待于深入开展科学评估;湿地相关专题数据产品的缺乏等问题限制了对湿地在碳循环、生物多样性保护等领域的深入研究。未来需加强多源技术综合、多学科交叉研究,开展湿地变化的环境效应模拟和生态功能的定量评估研究等建议,为高寒湿地的可持续管理提供科学支持。 展开更多
关键词 青藏高原 高寒湿地 湿地遥感 湿地生态系统 气候变化
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