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基于农作物物候特征的干旱区撂荒耕地识别——以甘肃省凉州区为例
1
作者 张秀霞 邓灵芝 +4 位作者 李旺平 张喜来 汪孝贤 林庆润 程小强 《农业资源与环境学报》 北大核心 2025年第3期568-579,共12页
针对西北干旱区撂荒耕地面积小、分布分散、背景复杂及光谱异质性大等特点,基于MaxEnt模型,提出了一种基于多时相多特征的撂荒耕地识别方法。本研究以甘肃省凉州区为例,基于Sentinel-2A影像数据构建光谱特征、纹理特征及物理特征共42个... 针对西北干旱区撂荒耕地面积小、分布分散、背景复杂及光谱异质性大等特点,基于MaxEnt模型,提出了一种基于多时相多特征的撂荒耕地识别方法。本研究以甘肃省凉州区为例,基于Sentinel-2A影像数据构建光谱特征、纹理特征及物理特征共42个特征因子,优选特征因子后,利用MaxEnt模型进行撂荒耕地的精细提取,并分析了凉州区2021年和2022年撂荒耕地的时空分异特征。结果表明:5月缨帽变换特征的亮度分量、7月纹理特征的相关性统计量和光谱特征的归一化植被指数及9月光谱特征的归一化差值裸地与建筑用地指数对研究区撂荒耕地识别精度贡献较大;基于农作物物候特征的MaxEnt模型提取撂荒耕地具有较高的可靠性,ROC曲线下面积(AUC)值均大于0.90,处于“极好”水平;混淆矩阵评估总体精度两年均在90.00%以上,Kappa系数均高于0.80;2021、2022年撂荒面积分别为8 605.29、5 642.42 hm^(2),撂荒率分别为8.80%、5.65%,2022年较2021年撂荒面积有所减少,两年连续撂荒面积共3 637.62 hm^(2),撂荒率为3.64%。凉州区撂荒耕地呈整体零散稀疏、局部集中的分布特征。研究表明,基于农作物多时相多特征的MaxEnt模型撂荒耕地的提取方法,能够在干旱区少样本的情况下获得较高的提取精度,对实现河西地区大区域尺度的撂荒耕地提取具有重要意义。 展开更多
关键词 撂荒耕地 MaxEnt模型 特征优选 空间分布 凉州区
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不同分数阶微分形式在盐渍土电导率高光谱反演中的适用性研究 被引量：1
2
作者 周凤玺 滕祥帅 +1 位作者 郝君明 王立业 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期272-281,共10页
近年来,部分学者将分数阶微分理论应用到盐渍土电导率高光谱反演中,取得了较为显著的效果。然而,已有研究多采用Grünwald-Letnikov分数阶微分定义形式,对于Riemann-Liouville、Caputo分数阶微分定义形式的应用研究较少,Riemann-Lio... 近年来,部分学者将分数阶微分理论应用到盐渍土电导率高光谱反演中,取得了较为显著的效果。然而,已有研究多采用Grünwald-Letnikov分数阶微分定义形式,对于Riemann-Liouville、Caputo分数阶微分定义形式的应用研究较少,Riemann-Liouville、Caputo分数阶微分定义形式在盐渍土电导率高光谱反演中的适用性尚不明确。基于实测土壤电导率和高光谱数据,考虑常见的Grünwald-Letnikov、Riemann-Liouville和Caputo三类分数阶微分定义形式,通过软件编程实现Grünwald-Letnikov、Riemann-Liouville、Caputo分数阶微分处理函数,比较分析了不同分数阶微分定义形式下,土样高光谱数据在同阶微分处理后的差异性以及随阶数增加后的变化特征。结果表明:土样光谱反射率曲线在不同分数阶微分定义形式下,同阶微分处理后表现出较大差异;在0.1~1阶范围内,随微分阶数的增加,Grünwald-Letnikov、Riemann-Liouville、Caputo分数阶微分处理后高度变异波段数量均呈现出增加趋势;当微分阶数趋于1时,光谱反射率微分值逐渐降低且向0值逼近,波动范围逐渐减小,而光谱数据的变异性却随着波动范围的减小而增强;Grünwald-Letnikov分数阶微分处理在0.6、0.7阶相关系数提升9.5%、6.7%,Riemann-Liouville和Caputo分数阶微分处理后,相关系数分别在0.8~0.9阶、0.7~0.9阶提升1%左右。该研究为高光谱数据预处理提供了一种新的研究思路,为更好的将分数阶微分理论应用到土壤盐渍化遥感反演中提供参考。 展开更多
关键词 盐渍土 电导率 光谱反射率 分数阶微分
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融合合成孔径雷达和光学影像的土地覆被分类方法研究 被引量：4
3
作者 樊新成 张喜来 +2 位作者 林庆润 郝君明 李旺平 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2024年第S02期167-174,共8页
由于城市地物类型的复杂性和多样性,一般的土地分类体系类型简单,局地气候分区分类体系能够得到多类型精细化分类。因此,本文基于高分二号光学影像(GF-2)和合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)影像,以局地气候分类体系为理论基... 由于城市地物类型的复杂性和多样性,一般的土地分类体系类型简单,局地气候分区分类体系能够得到多类型精细化分类。因此,本文基于高分二号光学影像(GF-2)和合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)影像,以局地气候分类体系为理论基础,通过构建土地利用类型样本库,借助随机森林和神经网络分类器,得到2020年兰州市城区的精细化土地利用类型;最后通过构建建筑成像几何关系模型自动识别阴影,校正分类结果。结果表明,2020年兰州市城区土地利用类型以建筑用地和林地为主,其占比达到占69.6%;分类方法中神经网络分类器的分类精度优于随机森林,精度可以达到95.3%,Kappa系数为0.94,但随机森林在计算速度及波谱信息差异较小的地方分类精度较高;融合GF-2和极化SAR数据能够更好地改善混分问题,而产生错分的主要原因是高低层土地类型形态和光谱特征的混淆;最终自动识别的阴影类型面积约为4.4 km^(2),提升分类精度0.5%~1.2%。研究成果可为复杂下垫面的城市土地利用精细化分类提供方法支持和城市热岛效应研究提供基础数据。 展开更多
关键词 局地气候区 合成孔径雷达 影像融合 精细化分类 土地利用
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基于CNN-OBIA的黄河源区水体提取及时空变化 被引量：1
4
作者 陈伟 张秀霞 +3 位作者 党星海 樊新成 李旺平 徐俊伟 《人民长江》 北大核心 2024年第4期133-141,共9页
准确识别水体信息是分析地表水时空动态变化的重要技术手段。针对目前各种长时序水体信息提取方法精度低的问题,基于Landsat遥感影像,选用1986~2022年5484景黄河源区遥感影像,分别运用卷积神经网络结合面向对象(CNN-OBIA)和多指数水体... 准确识别水体信息是分析地表水时空动态变化的重要技术手段。针对目前各种长时序水体信息提取方法精度低的问题,基于Landsat遥感影像,选用1986~2022年5484景黄河源区遥感影像,分别运用卷积神经网络结合面向对象(CNN-OBIA)和多指数水体检测规则(MIWDR)两种方法提取了黄河源区的地表水体,并对两种方法的提取精度进行了对比分析。在此基础上,探究了1986~2022年黄河源区水体信息的时空变化特征,并对其主要气候因素进行相关分析。结果表明:①CNN-OBIA的总体精度和Kappa系数分别为96.78%和0.93,MIWDR的总体精度和Kappa系数分别为94.28%和0.88,总体而言,CNN-OBIA的提取精度高于MIWDR方法。CNN-OBIA的提取结果可以很好地保持水体边界完整性和有效去除山体阴影,可以较好地对细小河流进行提取。②研究区水体总面积呈现出先减少(1986~2001年)后增加(2001~2022年)的变化趋势。③相关性分析表明,降水和气温与水体面积的变化均表现出显著正相关。 展开更多
关键词 水体面积提取 卷积神经网络 面向对象 驱动力分析 黄河源区
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基于MODIS数据的中亚地区旱情监测及影响因素分析 被引量：14
5
作者 程小强 周兆叶 +5 位作者 李旺平 上官冬辉 汪孝贤 张秀霞 郝君明 林庆润 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期128-137,共10页
在全球变暖的背景下,及时准确地进行干旱监测对保障区域生态安全、对“新丝绸之路经济带”沿线各国的经济发展以及农业生产具有重要的指导意义。近年来,世界各地自然灾害频繁发生,中亚地区的干旱问题已成为全球生态环境变化中最显著的... 在全球变暖的背景下,及时准确地进行干旱监测对保障区域生态安全、对“新丝绸之路经济带”沿线各国的经济发展以及农业生产具有重要的指导意义。近年来,世界各地自然灾害频繁发生,中亚地区的干旱问题已成为全球生态环境变化中最显著的问题之一,阻碍了中亚及周边国家社会经济的长期、稳定发展。该研究基于2001—2020年的MODIS地表温度(Land Surface Temperature,LST)和归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)数据建立了温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI)模型,利用趋势分析、MK趋势检验、地理探测器等方法揭示了中亚地区近20 a的干旱时空变化及特征、干旱演变规律并探讨了不同因素(气温、年均降雨量、土地利用类型、人口密度、高程、坡度、坡向)对TVDI的影响。结果表明:1)中亚干旱区TVDI空间分布具有明显的区域特征,呈现出自西南向东北递减趋势,其中66%面积呈干旱显著加剧趋势(P<0.05),34%的面积呈干旱显著减弱趋势(P<0.05),呈现“北部变干、南部变湿”空间变化趋势。其中,哈萨克斯坦的西北部一带旱情加剧显著;2)从旱情年际变化趋势可知,近20a中亚地区生长季干旱程度略呈加剧趋势,2012年为干旱最严重的年份。TVDI空间分布差异显著,整体呈季节性变化,其干旱等级表现为:夏季>春季>秋季;3)单因子探测结果显示,气温和高程是驱动研究区干旱化形成的主要影响因素,多因子交互作用下,气温和高程、气温和坡度、气温和土地利用、气温与降雨量这4对组合贡献最大。随着全球气候变化、人类活动(植被破环、城市化建设、开垦耕地、过度放牧、工业污染等)持续加剧,近20 a来中亚地区气温逐渐上升,降雨量的减少,导致植被退化,进而导致生态环境恶化、干旱化趋势加剧。该研究可为当地政府及相关部门的旱灾防控提供参考和提升中国应对中亚生态风险及地缘安全影响的能力具有重要意义。 展开更多
关键词 干旱 中亚地区 温度植被干旱指数(TVDI) 趋势分析 地理探测器 影响因素
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基于遥感生态指数(RSEI)改进模型的祁连山国家级自然保护区生态环境质量评价 被引量：23
6
作者 汪孝贤 张秀霞 +6 位作者 李旺平 程小强 凌晴 周兆叶 郝君明 林庆润 陈璐 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期853-863,共11页
针对遥感生态指数(RSEI)模型特征向量方向不唯一性及光学影像存在坏死像元的问题,基于Google Earth Engine平台选择祁连山国家级自然保护区1986—2021年489景Landsat TM/SR可用性遥感影像,采用RSEI改进模型进行生态环境质量评价,并引入... 针对遥感生态指数(RSEI)模型特征向量方向不唯一性及光学影像存在坏死像元的问题,基于Google Earth Engine平台选择祁连山国家级自然保护区1986—2021年489景Landsat TM/SR可用性遥感影像,采用RSEI改进模型进行生态环境质量评价,并引入地理探测器中单因子分析和交互式探测分析对RSEI的绿度、湿度、热度、干度、土地利用类型、DEM和人口密度7个影响因子进行成因分析。结果表明:(1)与RSEI模型相比,改进模型避免了特征向量方向的干扰,可以较好地反映生态环境质量变化。1986—2021年保护区生态环境质量呈现先下降后上升的恢复趋势,空间分布呈现东高西低。(2)时空差异分析表明,35 a来保护区生态环境质量以轻度恶化、不变和轻度改善为主,恶化区域主要分布在张掖市肃南裕固族自治县北部以及张掖市与武威市交界处等地区。轻度改善区域在保护区分布零散,其中在核心区分布相对较多。(3)从生态环境质量成因分析来看,7个影响因子中绿度对RSEI的空间分异特征解释力最强,交互式探测结果表明绿度和干度是研究区生态环境质量的关键驱动因素。研究结果表明祁连山国家级自然保区生态环境质量近年来逐步改善,保护区的一系列环境保护举措是有效的。 展开更多
关键词 遥感生态指数改进模型 祁连山国家级自然保护区 遥感动态监测 地理探测器 影像可用性分析
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