2024年, 第39卷, 第6期 刊出日期:2024-12-20
  

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    冰雪遥感专栏
  • 李海星, 雷雪蕾, 肖梦格, 包晓龙
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1295-1307. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1295
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    探索积雪对地表温度的响应特征是研究积雪变化机理的关键。以天山中段为研究区,基于逐日无云降尺度积雪深度产品,结合地表温度数据产品,利用耦合协调与时间滞后模型,提取2010~2019积雪水文年雪深与地表温度的耦合度、耦合协调度、响应滞后时长,探究雪深与地表温度的时空响应特征。结果表明:①10年期间天山中段雪深与地表温度年均耦合度和耦合协调度时空分布不均:随海拔上升,年均耦合度与耦合协调度呈现了上升—下降—上升的特征;冬、春、秋、夏季的耦合度与耦合协调度依次递减,不同季节耦合度与耦合协调度的垂直地带性差异显著。②10年期间耦合度及耦合协调度波动式变化,发展趋势空间差异显著:在天山中段东侧两者均呈增加趋势,在天山山脉北侧均趋向减弱,在1 600 m以下的中低海拔区呈显著下降趋势,雪线以上区域呈微弱增长趋势。③雪深对地表温度响应滞后时间的季节性差异显著:在春、夏、秋、冬季依次增长,消融季滞后时间随海拔上升而增加;滞后时间在春季有逐年增长趋势,在秋、冬和夏季缓慢缩减。

  • 尤元红, 张宇豪, 黄春林, 侯金亮, 赵欣冉, 丁睿
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1308-1318. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1308
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    为有效解决粒子滤波中粒子退化和贫化问题,实验将遗传算法耦合到粒子滤波中用于对粒子进行重采样,发展了基于遗传粒子滤波的积雪数据同化方案。以Noah-MP模型默认组合方案为模型算子搭建了积雪数据同化系统,分别在真实和合成同化试验情景下比较了集合卡尔曼滤波和粒子滤波的同化性能、不同重采样方法对粒子滤波同化性能的影响,探讨了遗传粒子滤波作为积雪数据同化方法的可行性。在理想试验情景中,遗传粒子滤波的整体同化性能次于系统重采样粒子滤波,但明显好于多项式重采样粒子滤波,并且遗传粒子滤波能够在积雪融化较快的阶段,更有效地利用观测信息对模型进行校正,在积雪消融期表现出了较好的同化性能。在真实试验情景中,遗传粒子滤波的同化性能明显好于采用其他重采样算法粒子滤波的同化性能。此外,两种同化情景的试验结果均表明粒子滤波的同化性能明显好于集合卡尔曼滤波。将遗传粒子滤波作为积雪数据同化方案是可行、有效的。

  • 尹力辰, 王欣, 殷永胜, 王琼, 雷东钰, 连文皓, 张勇, 魏俊锋
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1319-1329. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1319
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    在冰湖编目工作中,从海量遥感数据快速准确获取冰湖边界具有重要意义,发展基于遥感数据的冰湖边界自动化提取方法是关键。本研究改进了基于 YOLOv5-Seg 网络的实例分割模型,并应用于山地冰湖自动化提取。结果显示,使用坐标注意力机制(Coordinate-Attention,CA),提高网络对冰湖目标的关注程度;在原始3个检测层的基础上添加小目标检测层,增强网络对小面积冰湖检测能力;修改上采样方法为转置卷积,解决了最近邻上采样丢失特征问题。改进的 YOLOv5-Seg 网络比原始网络平均精度提升 2.7%,达到 75.1%,比目前其他主流算法精度高 10%。利用改进的YOLOv5-Seg 网络的实例分割模型和 Sentinel-2 卫星影像,发现 2022 年兴都库什—喀喇昆仑—喜马拉雅地区(HKH),共有10 668个冰湖正例,共计 768.3 km2。该研究通过深度卷积神经网络和多源遥感数据,为大地理区域的自动冰湖制图提供了技术支持。

  • 李红星, 郝晓华, 梁继, 张耀南, 王建, 纪文政, 刘艳
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1330-1338. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1330
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    黑碳和沙尘是积雪中的主要吸光性污染物,能够不同程度降低积雪反照率,加速积雪消融,改变区域能量平衡和水资源时空分布。区分两者对积雪反射率影响的差异是开展积雪黑碳和沙尘能量水文效应研究及遥感反演积雪污染浓度的基础。为避免积雪物理属性及观测条件变化引起的干扰,本实验通过人工沉降不同类型污染物获取污染积雪的光谱反射率特征,分析黑碳和沙尘对积雪反射率影响的差异。结果发现黑碳类污染物在整个可见光和近红外波段几乎都会引起积雪反射率降低,浓度与反射率呈负相关;沙尘类污染物在可见光波段其浓度与积雪反射率呈负相关,但不同于黑碳类污染物,沙尘浓度较高时在0.35~0.6 μm波段对积雪反射率的降低会快速减少,近红外波段范围内大约在1.2 μm左右,沙尘污染浓度与积雪反射率几乎不相关,1.2 μm之后开始提高积雪反射率,浓度与反射率转变为正相关;积雪反射率变化与污染浓度并非线性相关,反射率对污染物浓度的敏感性随浓度增大而减小。这些差异对于污染积雪反照率变化研究和遥感方法区分反演积雪中黒碳和沙尘具有重要意义。

  • 张颖, 刘建强, 石立坚, 蒋城飞
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1339-1352. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1339
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    极地海冰以其对全球气候变化的重要影响,使得准确获取海冰多要素信息成为极区观测的核心任务。卫星是极地海冰监测的主要技术手段,已被国内外广泛应用于极地海冰的观测。阐明当前国内外极地海冰卫星遥感的现状,对于未来极区海冰新遥感传感器的研制具有重要的指导意义。首先梳理了目前国内外具备极地海冰信息获取能力且在轨运行的卫星信息,在此基础上,综述了基于卫星数据在极地海冰观测中的主要应用进展。最后,指出现有全球对地观测体系对极地海冰信息观测的不足,并提出了我国后续极地海冰观测的发展建议。

  • 庞鑫, 李弘毅, 任鸿瑞, 陈腾飞, 杨雅茹
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1353-1362. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1353
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    河冰遥感判别对冰情监测提供了重要的支持。河冰指数判别方法是河冰遥感判别的核心工具。然而,目前仍缺乏对常用指数判别模型在不同河道类型的综合性对比研究。针对此问题,本研究采用了5种遥感指数模型(RDRI、NDSI、MNDSI、NDWI、反射率阈值法),选择黄河上游河道不同特征的6个研究区3种河道类型,对不同研究区中河冰指数模型的阈值稳定性、精度和适用性进行了分析讨论。结果表明:5种遥感指数模型的构建方式共同反映出河冰在可见光、近红外和短波红外波段的光谱特性是河冰判别最为重要的基础。RDRI指数在多个方面表现最佳,平均Kappa系数为0.914 4,推荐其作为河冰指数判别方法的最优选择。NDSI和MNDSI指数可以通过调整阈值有效排除浅雪的干扰。NDSI、MNDSI和NDWI指数在河源段研究区的精度表现良好,而反射率阈值法在性能上稍逊于RDRI指数,但其算法简单仍然具有一定的应用价值。对于不同河道类型的研究区,5种遥感指数模型的在顺直河道的精度最高,弯曲河道次之,分叉河道最低。

  • 孙世金, 孙永玲, 刘晓, 王凯, 孙能立
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1363-1372. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1363
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    冰川是最重要的淡水储存库之一,精确识别冰川和监测冰川的变化对于了解气候变化和水资源管理具有重要意义。基于Landsat 8影像,以喀喇昆仑区域为研究对象,利用单波段阈值法、雪盖指数法、非监督分类、监督分类和U-Net卷积神经网络提取冰川边界,并以交并比和混淆矩阵对冰川边界提取结果进行精度评定。结果表明,非监督分类和单波段阈值法对于表碛覆盖型冰川以及阴影中冰川存在严重的漏分现象,易将薄雪覆盖的山地错分为冰川,K-means的提取效果最差,交并比为57.69%,Kappa系数为0.57。监督分类方法对于表碛覆盖型冰川的提取效果有明显改善,但对于阴影中的冰川的提取效果不佳,提取结果的Kappa系数均为0.70以上。雪盖指数法可以有效提取阴影中的冰川,但易将大面积冰川中的非冰川区域错分为冰川,交并比为74.49%,Kappa系数为0.76。U-Net卷积神经网络能够较完整地提取冰川边界,精度要明显高于其他分类方法,重叠面积最接近地面真值面积,其交并比为88.57%,Kappa系数为0.90。U-Net卷积神经网络虽然表现较好,但是对于极小面积冰川仍存在漏分,后续研究可通过改进网络结构来提高精度。

  • 贺晓敏, 刘斌, 冯志敏
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1373-1382. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1373
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    位于新疆天山东部的哈尔里克山冰川是典型的大陆型冰川,对气候变化响应极为敏感,研究哈尔里克山冰川现状及变化趋势具有重要的现实意义。基于Landsat TM、ETM+及OLI遥感影像,DEM数据等资料,采用波段比值阈值法和目视解译相结合的方法,提取了1990年、2000年、2010年、2020年4期冰川边界信息,研究了近30a天山东段哈尔里克山冰川面积的分布、变化及其对气候变化的响应关系。结果表明:①1990~2020年冰川面积呈持续退缩的趋势,冰川面积缩小28.34 km2,年平均退缩速率为0.73%·a-1,其中,2010年后冰川末端退缩速度最快。②随着海拔的升高,研究区的冰川分布呈现先增后减的趋势,海拔3 800~4 600 m冰川分布最多;小规模冰川(≤0.5 km2)的数量和面积都在增加,规模较大冰川(≥1 km2)的面积和数量都在减少;不同坡向的冰川也呈不同程度的退缩趋势,其中东坡冰川面积退缩速率最快,冰川分布呈西多东少、北多南少的特点;各个坡度的冰川也存在明显的退缩趋势,其中30°~35°范围内退缩最快。③综合分析研究区气候资料表明,1990~2020年研究区冰川面积变化主要与该时段气温升高,而降水减少有关,气温上升是导致冰川面积退缩加速的主要原因。

  • 史佳鑫, 车涛, 戴礼云, 王静
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1383-1391. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1383
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    积雪是全球能量平衡、气候变化的重要物理变量,遥感技术是积雪监测的主要手段。作为主动微波遥感的主要技术之一,合成孔径雷达(SAR)可以不受天气条件影响成像反演积雪深度。早期的SAR空间分辨率高但时间分辨率低,无法进行雪深的时间序列反演,随着新一代SAR卫星的研制与发射,时间分辨率有了较大提高,为雪深的时间序列分析提供了支持。研究选用高分辨率Sentinel-1数据,基于D-InSAR技术,通过相位离散指数阈值提取,结合光学影像以及高相干系数区校正解缠相位,探索了时间序列雪深反演方法,成功反演了新疆北部乌苏地区积雪积累期11 d的雪深分布,根据积雪站点逐日实测雪深资料探讨了雪深反演误差来源。结果表明:①通过相位离散指数阈值提取并结合光学影像以及高相干系数区校正解缠相位,可以得到较好的雪深反演结果;②雪深整体反演结果精度相关系数R为0.93,均方根误差RMSE为3.98 cm,平均相对误差MAPE为25.49%;③由于像对相干性和积雪内部性质的差异,积雪较浅时反演精度较高,多数反演雪深值低于雪深实测值,当站点观测雪深大于17 cm时开始出现大的误差,最大误差约为7.3 cm。差异分析发现,雪深反演精度受干涉像对相干性及实际雪深的差异影响显著。光学影像与SAR影像时间分辨率的不一致也可能是雪深反演误差的因素之一。本文所用到方法能够利用SAR数据进行较好的时间序列雪深估计,为基于D-InSAR雪深时间序列反演提供参考。

  • 土壤水分专栏
  • 朱华杰, 吴谋松, 江飞
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1392-1403. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1392
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    陆地生态系统模型是研究全球碳循环与气候变化之间复杂反馈机制的重要工具。然而,陆地生态系统模型模拟具有很大的不确定性。基于观测数据约束模型参数是实现模型的精确模拟的有效技术手段。为了研究不同观测数据及其组合对陆地生态系统模型参数的约束能力,增进陆地生态系统过程的了解,基于南京大学碳同化系统(Nanjing University Carbon Assimilation System, NUCAS),对羰基硫(Carbonyl Sulfide, COS)、日光诱导叶绿素荧光(Sun Induced Chlorophyll Fluorescence, SIF)及土壤湿度(Soil Moisture, SM)数据进行了同化研究。结果表明:COS、SIF、SM的同化均能够优化植被光合及土壤水文相关参数,增进模型对光合作用过程、蒸腾过程、土壤水文过程等的模拟。三者的联合同化能够有效提高模型对于总初级生产力、潜热通量、显热通量、土壤湿度等的模拟效果。

  • 张浩杰, 薛华柱, 赵天杰, 袁占良, 彭志晴, 姚盼盼
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1404-1416. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1404
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    为监测青藏高原区域大范围、长时序土壤水分变化,基于极轨卫星被动微波传感器AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)和倾斜轨道卫星被动微波传感器GMI(Global Precipitation Measurement Microwave Imager)的微波亮温,以多通道协同反演算法(Multi-channel Collaborative Algorithm,MCCA)获取的极轨卫星SMAP(Soil Moisture Active Passive)高精度土壤水分为目标,建立精细化的逐网格机器学习模型。将MCCA SMAP数据优势由AMSR2转移至GMI,以反映青藏高原日内土壤水分变化。训练期平均皮尔逊相关系数R达到了0.82,均方根误差RMSE为0.050 m³/m³。测试期的平均R为0.81,RMSE为0.055 m³/m³。重塑的GMI土壤水分显著增加了有效反演个数,与地面观测数据高度一致,平均R为0.81,无偏均方根误差ubRMSE为0.039 m³/m³。同时,GMI与SMAP的联合可为青藏高原短期极端气候变化及长期变化趋势的监测提供了一种选择。

  • 陈国茜, 杨耀晨, 李素雲, 周秉荣, 张娟, 赵梦凡
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1417-1428. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1417
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    土壤水分的准确、快速获取在区域干旱与洪涝灾害监测预报预警中发挥着关键作用。静止气象卫星具有高频次观测特性,为实时获取大范围土壤水分信息提供了一种有效手段。以Himawari-8/9静止气象卫星反射率和亮温、植被指数和亮温指数、地形特性、土壤属性、植被状况和时空信息为输入特征,以地面实测土壤水分为期望输出特征,基于随机森林模型构建了青海高原土壤水分反演模型,并对模型进行了独立站点检验和干旱过程时空变化检验。结果表明:模型在2022年青海省河南县土壤水分遥感检验场和互助遥感干旱野外验证场的相关系数分别为0.899、0.740,均方根误差分别为0.062、0.044 m3·m-3,平均绝对误差分别为0.048、0.035 m3·m-3;对2021年7月海东市互助干旱过程及2022年8月玉树藏族自治州囊谦县干旱过程的土壤水分变化趋势的估算结果与实际相符。研究所构建的随机森林模型可较好地满足青海高原土壤水分遥感实时监测的业务服务需求。

  • 李星泽, 王维真, 马春锋, 徐菲楠, 冯姣姣, 董磊磊
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1429-1441. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1429
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    Alpha近似算法基于短时间内植被和粗糙度不变的假设在土壤水分反演中已取得了较好的结果。但随着反演时间尺度的延伸可能出现误差的传递和积累,以及不同先验信息的使用,反演结果的精度是否能够保证仍需进一步深入解析。基于Sentinel-1数据在天峻土壤水分观测网络区开展针对Alpha近似算法的土壤水分反演条件约束研究,并对该算法与不同介电模型结合的土壤水分反演精度进行验证。结果表明:①以地面实测为先验信息,结合Dobson模型按月、季和年尺度反演得到的土壤水分均方根误差RMSE分别为0.061 m3/m3、0.077 m3/m3和0.090 m3/m3。随着反演时间尺度的增大,Alpha近似算法的误差增大。②SMAP土壤水分产品作为先验证信息,相同反演策略下得到土壤水分反演结果的RMSE分别为0.088 m3/m3、0.088 m3/m3和0.101 m3/m3,较地面观测约束反演误差明显增大。因此,先验信息的准确与否对算法精度影响较大。③基于Dobson模型和Topp模型在本研究中的土壤水分反演结果较为相似,二者的RMSE差值均小于0.005 m3/m3。但Topp模型运算简单且所需参数较少,和Alpha近似算法的结合可以更好拓展到面尺度的土壤水分反演。

  • 模型与反演
  • 张浩, 张宏伟, 闫东川, 刘涛, 李国庆, 伊丕源
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1442-1451. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1442
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    基于大气辐射传输模型(如MODTRAN、6SV等)建立查找表是目前要遥感进行业务化大气校正或大气参数反演的重要环节。对于精细且通用的查找表,往往需要设置更多的输入参数、更宽的波段范围以及大量的计算时间和存储空间。因此,本研究在多节点高性能集群计算环境下,设计了一套高效运行流程和查找表构建方法,通过合理分割查找表计算任务、多个计算节点任务调度、以二进制方式存储计算结果等来解决辐射传输模型计算时间长和存储空间占用巨大的问题。结果表明:构建具备覆盖50~7 500 m之间24个飞行高度、0~6 000 m之间10个地面高程区间、覆盖可见-短波红外光谱分辨率为1cm-1等特点的精细航空大气校正查找表时,采用20个计算节点的集群(单节点内存16 G、主频2.1 GHZ)运算方式,可以将单台计算机数万小时的计算任务减少到1 000 h以内,大大减少了运行时间;以二进制方式存储查找表,够有效减小LUT的大小以及读取的速度;通过比对通过查找表插值100组随机样本点与MODTRAN5.2.1模型计算结果(真值),相对误差小于1%。

  • 数据与图像处理
  • 蒲生亮, 王济楠
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1452-1465. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1452
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    采用图几何深度学习方法,具有建模长远程地物特征空间拓扑关系和刻画多地类边界的优势。现有研究多采用主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)实现高光谱数据快速降维处理,但是存在特征可分离性较差的问题,使得算法分类结果精度无法继续提升。本研究提出了一种结合图形处理单元(Graphics Processing Unit,GPU)加速的t-分布式随机邻域嵌入(t-distributed Stochastic Neighbor Embedding,t-SNE)流形学习和局部谱域图滤波的高光谱遥感图像分类算法。另一方面,考虑到图注意力网络(Graph Attention Network,GAT)通过利用隐藏的自我注意力层来解决以往基于图卷积或与其近似框架的已知缺点,擅长高效地处理图结构式高光谱数据,继而提出了一种结合局部谱域图滤波和GAT网络的新方法来进行高光谱遥感图像分类。通过在云计算平台Microsoft Planet上使用真实的高光谱遥感数据集进行实验表明,通过高光谱遥感图像特征可分离性增强实现遥感地物分类,不仅能获得较好的高光谱遥感图像地物分类性能,而且说明将空间和光谱信息相结合对高光谱图像分类的重要性。

  • 徐红涛, 何斌, 杨宏, 朱文泉, 贺相綦, 郝坤钰
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1466-1477. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1466
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    不透水面作为城市地表要素的重要组成成分,了解其空间分布可为城市的发展以及灾害防护提供科学的参考依据。然而由于光谱的相似性,准确获取不透水面材质具有一定的挑战性。本研究借助于亚米级航空可见光遥感数据,通过构建光谱、指数、纹理和形状等对象特征,使用Fisher可分比(Fisher Discriminant Ratio, FDR)和递归特征消除算法(Recursive Feature Elimination,RFE)优选最终的建模变量,结合随机森林(RandomForest, RF)、XGBoost、GBDT、CatBoost、LightGBM等算法分别构建了不同不透水层材质的分类模型(FDR-RFE-RF, FDR-RFE-XGBoost, FDR-RFE-GBDT, FDR-RFE-CatBoost, FDR-RFE-LightGBM),选取最优模型绘制了区域不透水面材质的空间分布。结果表明:除GBDT和LightGBM外,使用经FDR和RFE算法优选的变量构建的模型在点尺度上总体精度和Kappa系数分别提高了0.933%~1.171%和1.229%~1.542%,并改善了分类结果空间破碎的现象。结合点尺度的验证精度和空间上的分类结果发现FDR-RFE-RF的性能最优(OA=0.926, Kappa Coefficient=0.906),且其提取的研究区的不透水面材质的分布特征基本与实际情况一致。研究结果表明变量优选在一定程度上可以提升基于机器学习的不透水面材质提取的鲁棒性,同时也验证了基于亚米级航空可见光影像在城市不透水层材质提取的可行性。

  • 遥感应用
  • 李胤, 王玉军, 宋珂, 詹雅婷, 杨礼平
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1478-1489. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1478
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    研究长江干流岸带生态质量时空变化及其驱动因子,对长江流域生态环境保护与经济战略协调发展具有重要的理论与实践意义。基于2000年、2010年和2020年3期Landsat系列遥感影像,通过遥感生态指数(RSEI)与地理探测器(Geo Detector)对20 a间长江干流岸带的生态质量与土地利用时空变化情况进行综合评价与驱动因子分析。研究结果表明:①研究区生态质量整体呈现先下降后上升的趋势,2000~2010年区域生态环境质量整体下降趋势明显,而2010~2020年部分区域生态环境质量明显提升;②研究区地表类型变化时空差异性较为明显,特别是2000~2010年各县区建设用地差异较大;③因子探测发现各年份建设用地、林草地、耕地对生态环境质量的影响强度不同,但在研究期内均具有较强的解释力。④交互探测表明各年份因子间交互作用呈现双因子增强和非线性增强,并且q值均大于0.48,说明各因子之间的交互作用进一步促进了生态质量变化。⑤2010~2020年间,长江干流岸带生态环境保护修复初见成效。本研究可为快速城镇化背景下协调区域土地资源开发与生态环境保护提供监测分析方法和科学依据。

  • 梁钰婕, 邓孺孺, 梁业恒, 汤玉明, 熊龙海, 李嘉怡
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1490-1499. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1490
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    内陆水体光学特性复杂多变。为提高遥感技术对内陆水域叶绿素a含量监测的准确性和可靠性,本研究基于辐射传输机理,分析水中杂质对水体光路传输过程的影响,结合Deng模型建模方法构建叶绿素a浓度遥感反演模型,并利用Sentinel-2A卫星影像实现针对广东省东江中下游的河、湖、库的叶绿素a浓度遥感反演。通过同步水质采样化验对遥感反演结果进行验证,结果表明该模型适用性良好,平均绝对误差为2.67 μg/L,平均相对误差为13.67%,相关系数为82.7%。从反演结果可看出,叶绿素浓度较高的水体主要集中分布于农业和工业聚集的中游干流部分河段、湖库库湾以及相关出入库支流处,对受污染河段进行调查分析,中游河段污染源多为点源,支流多为面源,受污染库湾水体则受到生态内源和人工外源共同作用。

  • 柳芬芬, 徐涵秋
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1500-1511. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1500
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    近10年来广州城市显著扩张,为了考察其扩张是否加剧了广州的城市热岛效应,研究以Landsat卫星的热红外影像为数据源,通过反演地表温度,计算城市热岛比例指数(Urban-Heat-Island Ratio Index, URI),并耦合气象数据分别计算国际和国内高温热浪指数来分析广州市2011~2022年间的城市热岛时空变化,探索卫星热红外数据和高温热浪数据协同研究城市热岛效应的可能性。结果表明:①2011~2022年,广州城市热岛范围与城市建成区空间扩展范围基本一致,都以中部老城区为中心向南北方向扩展。②广州城市热岛比例指数在2011~2022年期间并没有明显上升,这是由于广州开展了为城市降温的“酷城行动”,使其城市热岛效应得到了有效控制。③对比国内、国际的高温热浪指数发现,国内的高温热浪指数更适合广州的具体情况,其与遥感URI指数的协同使用能够更合理地解释广州的城市热岛变化。

  • 武苗, 张红, 张霄羽, 曲飞扬, 缪宇庭
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1512-1523. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1512
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    随着我国城市化、工业化进程的不断加快,城市热环境发生了巨大变化,城市热岛效应逐渐增强,对城市生态环境和气候产生不利影响。基于改进的地表城市热岛强度定量评估方法,利用长时间序列的MODIS地表温度数据,逐栅格计算了2003~2021年太原市地表城市热岛强度;采用空间统计方法分析了近20 a来地表城市热岛时空分布规律,以及城市热岛与城市扩张的关系;基于随机森林模型探究了城市热岛的主要影响因素。结果表明:①近20 a太原市热岛效应随城市发展呈增长趋势,季节差异显著,夏季强,冬季弱;②太原市主城区城市热岛效应具有显著的正向空间自相关,高度集聚区明显扩大;③城市热岛的空间扩张方向与城市扩张方向基本一致;④人为因素是影响城市热岛效应的主要因素,其中GDP和PM2.5影响最大。本研究可以为地形起伏较大地区的城市热岛效应定量评估提供方法参考,对改善城市气候环境和制定城市规划提供科学借鉴。

  • 张倩, 陈丁, 郑一桐, 张露, 闫世勇
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1524-1532. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1524
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    油田注采作业易引发地下储层压力变化,易导致油田地表局部形变并诱发剪切套损,开展油田地表形变监测可以识别油田主要形变区和可能套损区,对油田作业合理规划和油田高质量可持续发展具有重要意义。合成孔径干涉测量(InSAR)技术可实现大面积、高精度的地表形变监测,但传统时序InSAR技术在地表覆盖复杂的油田区面临测量点不足且空间分布不均的问题。以大庆油田为例,针对上述问题以及季节性冻土影响,将周期模型融入DS-InSAR技术开展地表形变监测,并分析地表形变与油田注采量之间的相关性。结果表明:①油田区因注采等差异导致其地表形变分布不均匀且呈显著的非线性特征,最大沉降速率约为47 mm/a,最大抬升速率约为45 mm/a;②油田区地表形变与油田注采作业高度相关,注液作业使得地下储层压力增大,地表抬升,采油作业使得储层压力减小,造成地表沉降。该研究可为油田注采生产策略优化提供科学数据依据,进一步拓展了InSAR技术在油田区的应用。

  • 陈浩君, 刘超, 尹春光, 穆海振, 胡恒林, 欧建军
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1533-1542. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1533
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    根据一维扫描有源相控阵天气雷达的特点,利用无人机悬挂装有全球定位系统(Global Positioning System,GPS)模块的金属球开展雷达机外测试和定标。选取不同雷达站点做的3次不同类型的定标过程,结合无人机悬停和定速巡航等方式,并采用了两种不同类型的金属球。结合球坐标、散射截面积、运动轨迹等信息来定标雷达的天线空间指向精度、波束宽度、径向速度和反射率因子。结果表明:结合金属球GPS信息可以评估并给出雷达的天线空间指向补偿值,定标雷达的径向速度,金属球对应的反射率因子随方位角、仰角的变化可以计算并验证雷达方位和俯仰波束宽度,并根据多项定标结果给出了雷达实际运行过程中反射率因子值的定标方程。试验为相控阵雷达的机外系统定标工作提供了参考。

  • 唐余, 邹志刚, 周心卉, 丁倩, 周金莺, 魏宇帆, 杨武
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1543-1554. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1543
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    研究并提出了一种高效精确提取光伏组串的方法,可评估不同规模和布局下光伏系统发电潜力及减排效应,为监测和管理现有光伏电站以及规划和建设未来光伏电站提供技术支撑。以浙江省3个农光互补电站(以下简称松阳、乐清和江山电站)为研究区,涵盖10种“光伏+”模式,通过无人机影像结合面向对象分类方法提取光伏组串,并利用组件面积法估算其发电潜力和减排效果。结果表明:①该方法能高精度提取复杂地类中的光伏组串,总体精度高于96%,Kappa系数高于0.89;②在不同“光伏+”模式中,草地和苗木光伏区的提取精度较高,蔬菜光伏区的提取精度较低;③江山、松阳和乐清电站年均发电量最高可达2.25、0.37和1.65亿kW·h,分别可减排11.91、1.96和8.73万t二氧化碳。

  • 王丽遥, 姜海玲, 张舒涵
    遥感技术与应用. 2024, 39(6): 1555-1564. https://doi.org/10.11873/j.issn.1004-0323.2024.6.1555
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    植被覆盖度(FVC)作为不可或缺的气候参数,长时序FVC时空演变特征可为评估地表植被状况提供数据参考。采用MODIS-NDVI数据,首先利用像元二分模型估算FVC,并运用趋势分析、偏差分析方法探究沈阳市2000~2020年植被覆盖时空演变特征,然后基于2010、2015、2020年土地利用数据,结合PLUS模型对沈阳市2030年植被覆盖情况进行多情景模拟预测。结果表明:①在时间上,沈阳市年均FVC以3.14%/10a增速上升,高、中高植被覆盖呈增加趋势,植被改善面积比重高于恶化比重。②在空间上,沈阳市FVC高值区主要分布在沈北新区、浑南区和苏家屯区,低值区则分布于市内五区和县市区中部。③模拟结果发现:历史趋势情景中,耕地、林地、草地、水域面积减少;耕地保护情景中,耕地面积增加,林地减少;低碳发展情景中,林地显著增加。研究结果可为沈阳市未来制定环境治理政策提供理论依据。