遥感技术与应用
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2018年 33卷 4期
刊出日期 2018-08-20

模型与反演
数据与图像处理
遥感应用
地理信息系统
GEE专栏
模型与反演
750 林利斌,鲍艳松,左泉,房世波
基于Sentinel-1与FY-3C数据反演植被覆盖地表土壤水分
基于新一代的Sentinel-1SAR数据与FY-3C的MWRI数据,研究植被覆盖地表土壤湿度反演方法。为消除植被对土壤湿度反演影响,首先利用FY-3C/MWRI的微波极化差异指数MPDI,建立植被含水量反演模型;然后,结合植被含水量反演模型和水—云模型,发展一种主被动微波联合反演植被覆盖地表土壤含水量模型;最后,在江淮地区开展反演试验,利用观测的土壤湿度数据进行反演结果的精度验证。结果表明:①对于植被覆盖地表土壤湿度反演,由FY3C/MWRI提取的MPDI对于去除植被影响效果较好;②相比于VH极化哨兵1号卫星数据,VV极化数据更适用于土壤含水量的反演,能够得到更高的土壤湿度反演精度;③哨兵1号卫星数据能够获得较高精度的土壤含水量反演结果,试验反演的土壤湿度值与实测值相关系数为0.561 2,均方根误差为0.044 cm3/cm3

 
2018 Vol. 33 (4): 750-758 [摘要] ( 97 ) [HTML 1KB] [PDF 4437KB] ( 523 )
数据与图像处理
612 陈伟民,张凌,宋冬梅,王斌,丁亚雄,许明明,崔建勇
基于AdaBoost改进随机森林的高光谱图像地物分类方法研究
为了提升传统等权随机森林的分类精度,提出基于自适应提升(Adaptive Boosting,AdaBoost)的加权随机森林组合算法。该方法引入样本权重的概念,根据样本是否被正确分类调整各个样本的权重,使得分类器更加重视被错分的样本,依据分类器的分类错误率赋予其在组合模型中的投票权重。利用黑河生态水文CASI高光谱数据和黄河口CHRIS高光谱遥感数据对该方法进行实验验证,结果表明:与等权随机森林相比,加权随机森林在总体分类精度、平均分类精度和Kappa系数有着更好的表现,并在实验中取得了高于等权随机森林与支持向量机(Support Vector Machine ,SVM)的分类结果。
2018 Vol. 33 (4): 612-620 [摘要] ( 62 ) [HTML 1KB] [PDF 8351KB] ( 124 )
621 范锦龙,张晔萍,李昌宝,许文波,刘少杰,薛飞,覃志豪
风云卫星中分辨率遥感数据几何定位误差分析
几何定位误差是影响卫星遥感数据应用的基础性问题。提出了一种适用于量化分析FY\|MERSI数据几何定位精度的方法(90%同名控制点误差CE90、平面几何误差RMSEH、经向几何误差RMSEX和纬向几何误差RMSEY 4个指标来确定几何定位精度):首先通过图像自动匹配技术对单幅图像进行控制点检查,然后对大批量的数据进行系统性几何定位误差分析。华北地区的典型研究表明,FY\|MERSI数据经系统性纠正后,其几何定位精度存在不均一性,有些数据的几何定位误差可低至CE90=1.41像元,RMSE-H=0.97像元,RMSEX =0.74像元和RMSEY=0.64像元,而有些数据的几何定位误差则高达CE90=14.87像元,RMSEH=13.0像元,RMSEX=9.45像元,RMSEY=8.93像元。2013年10月5日至2015年5月30日所有数据的分析表明,FY3C\|MERSI数据经在系统性几何纠正后,CE90为5.97像元, RMSEH为4.94像元,RMSEX为3.29像元,RMSEY为3.28像元。该方法可以减少人工参与,大幅减轻目视确定几何定位必需的控制点的工作量,提高几何定位工作效率。因此,该方法将有助于量化分析FY\|MERSI数据的几何定位误差,为FY\|MERSI数据进行几何精校正提供技术基础。
 
2018 Vol. 33 (4): 621-627 [摘要] ( 59 ) [HTML 1KB] [PDF 4186KB] ( 96 )
628 施佩荣,陈永富,刘华,吴云华
基于分割评价函数的多尺度分割参数的选择
利用遥感影像进行林地分类时,面向对象分割参数的设置对影像分割结果至关重要,进而影响遥感影像的分类结果。分割评价函数是检验分割效果的重要标准,利用分割尺度、形状指数和紧致度3个参数在不同水平下组合得到的分割评价函数值来评价分割效果的优劣。在已有分割评价函数的基础上进行改进,并对加入面积权重因子后是否对参数选择产生影响进行研究。基于统计分析的方法,利用方差分析和相关性分析法研究4种分割评价函数与分割参数的关系。从全国范围内随机选取Landsat 8 OLI和高分一号(GF\|1)影像数据各10景作为实验样本,探讨3个参数对分割结果的影响,实验结果表明:①分割尺度对分割的影响最大,形状指数次之,紧致度最小;②形状指数取值偏小,紧致度取值偏大,对分割效果好;③加入面积权重因子提高分割评价函数的稳定性;④改进的方法与现有的方法相关性显著,因此适宜作为评价的标准;⑤影像分辨率不同不会对参数的选择产生显著影响。
 
2018 Vol. 33 (4): 628-637 [摘要] ( 43 ) [HTML 1KB] [PDF 8010KB] ( 128 )
遥感应用
638 梁继,褚楠,郑敦勇,彭焕华,张静
面向道路边坡监测的高分二号应用研究
全球变暖深刻地改变了极端天气事件,遥感技术正逐渐应用于生态环境灾害事故的监测与预警之中。以湘潭九华经济开发区为主体的长沙—湘潭毗邻地区为研究区,利用2016年3月27日国产高分二号高空间分辨率遥感的融合影像,对该区域内道路边坡及其周边的生态环境进行监测。以归一化植被指数、地形坡度指数和土壤指数等参数为输入,通过综合指数法模拟生态环境综合因子,获得长潭西地区生态环境综合评价。结果表明:约占长潭西研究范围78.75%区域的生态环境表现良好,说明道路公路两侧及周边自然生态环境基本未受到破坏;而道路路面、水域(如湘江)、建筑用地(如湘潭高铁北站)以及工业区(如吉利汽车、泰富重工等)等区域的生态环境综合指数较差,在道路两侧某些边坡段仍然存在滑坡的潜在危险。因此,在雨水季节时期需要有更多时相高空间分辨率的高分二号遥感卫星及其他国产高分卫星的连续监测,以便更充分地了解道路边坡滑坡的风险并做好预警。
2018 Vol. 33 (4): 638-645 [摘要] ( 45 ) [HTML 1KB] [PDF 14879KB] ( 86 )
646 郭欣,赵银娣
基于Sentinel-1A SAR的湖南省宁乡市洪水监测
洪涝灾害以其高频发、大危害的特点,严重危害人类的生命和财产安全,洪水监测也因此至关重要。2017年6月末,我国湖南省县级市宁乡市发生有记录以来最严重降水,引发严重洪水灾害。选取宁乡市灾前和灾中的Sentinel-1A SAR数据,采用基于GMM模型的双峰法、Otsu算法和区域生长法提取水体信息,进行洪水淹没区监测,再与从In-SAR干涉图中获得的淹没区域进行比较,评定方法优劣。结果表明:完全基于统计的双峰法提取结果与In-SAR干涉图提取结果差异最大,查全率和查准率均最低;Otsu算法和区域生长法提取效果相当,Otsu算法查全率较高,区域生长法查准率稍强;Otsu算法监测宁乡市洪水淹没区面积为8.49 km2,区域生长法监测宁乡市洪水淹没区面积为8.71  km2,均高于过去两年同期水平。
2018 Vol. 33 (4): 646-656 [摘要] ( 49 ) [HTML 1KB] [PDF 11782KB] ( 112 )
657 李晨伟,张瑞丝,张竹桐,曾敏
基于多源遥感数据的构造解译与分析—以西藏察隅吉太曲流域为例
地表的线性构造和环形构造是断裂、褶皱和岩浆侵位等构造活动在地貌演化过程中产生的痕迹,因此对判别及综合分析构造特征具有重要意义。通过人机交互式的方法从多源遥感数据提取线性构造和环形构造信息,能够更客观全面地了解线性构造和环形构造总体和个体的几何形态,从而指示区域内构造活动特征。以西藏察隅吉太曲流域为例,根据Google Earth影像,Landsat 8/OLI影像 ,ASTER GDEM及高分辨率DEM的衍生数据在研究区内提取了具有聚类特征的3组线性构造以及大量环形构造。分析结果表明:工作区整体处在北西走向的右行走滑剪切带中,且吉太曲流向转向南西的构造仍处在相对活跃的阶段,可能会是工程地质不稳定区及地质灾害易发区。
 
2018 Vol. 33 (4): 657-665 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 14888KB] ( 84 )
666 李生生,王广军,梁四海,彭红明,董高峰,罗银飞
基于Landsat-8 OLI数据的青海湖水体边界自动提取
在青海湖Landsat\|8 OLI遥感数据水体光谱特征分析的基础上,利用绿光(Band 3)和近红外(Band 5)两个波段,借助ENVI内置IDL语言的数据转换规则提出了一种新的水体提取方法IDLWI,加大影像中水体与非水体的灰度差,以利于水体识别。而后在水体识别的基础上,基于Canny算子进行水体边界矢量数据自动提取。分别运用“MNDWI(改进的归一化水体指数)+Canny算子”、“谱间关系法+Canny算子”和“IDLWI+Canny算子”提取青海湖边界,经高分影像目视判别和GIS空间缓冲区分析。结果表明:“IDLWI+Canny算子”提取出的青海湖湖体边界在位置准确性和连续性方面有明显的改进,尤其可以较好地提取出青海湖水体与湖滩地的边界(包括水体内裸露土地边缘)。
2018 Vol. 33 (4): 666-675 [摘要] ( 64 ) [HTML 1KB] [PDF 9513KB] ( 101 )
676 孟梦,牛铮
近30 a内蒙古NDVI演变特征及其对气候的响应
以1982~2012年GIMMS NDVI 3g数据和同时期气象数据为数据源,借助于最大值合成法、趋势分析和相关性分析等方法,分析了近30 a内蒙古NDVI的变化趋势及其对气候因子的响应机制。结果表明:近30 a内蒙古NDVI在时空分布上整体呈增加趋势,仅在呼伦贝尔西南部、锡林郭勒盟西北部及乌兰浩特中部少部分区域NDVI呈减少趋势;内蒙古对全球气候变化响应显著,年均气温和年均降水量均呈增加趋势,年均气温变化率为0.2℃/10a,年均降水量变化率为-10.7 mm/10a;NDVI与气温、降水的相关关系具有明显的空间差异性,17.6%的区域与降水量显著相关,仅有0.4%的区域与气温显著相关,且降水对NDVI的影响超过了气温对NDVI的影响。

 
2018 Vol. 33 (4): 676-685 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 7522KB] ( 104 )
686 汪航,师茁
基于MODIS时间序列数据的春尺蠖虫害遥感监测方法研究—以新疆巴楚胡杨为例
春尺蠖虫害近年在新疆天然胡杨林区暴发成灾,严重威胁天然胡杨林的生存和绿色屏障功能的发挥。由于胡杨林面积大且胡杨树体高大,传统监测方法难以满足对胡杨林春尺蠖虫害进行快速监测的需求。以新疆巴楚县夏马勒林场为研究区,通过2014年至2017年上半年MODIS数据重构了NDVI时间序列数据集,并采用滤波技术进一步拟合了NDVI时间序列曲线。对比分析了3种滤波方法的效果,发现S\|G滤波在拟合的同时较好的保留了原始曲线的细节,且全局拟合能较好地减弱异质性,使得植被覆盖空间连续性较好。通过飞机防治区样本点NDVI时间序列数据年际对比和与未飞防区样本点年内对比分析和突变点检测发现,飞机生物药剂喷洒手段针对春尺蠖病虫害有较明显防治效果,与地面虫口数量调查结果一致,且飞防效果具有一定延续性。研究结果表明通过胡杨林NDVI时间序列来监测分析春尺蠖病虫害可行。
2018 Vol. 33 (4): 686-695 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [PDF 12009KB] ( 93 )
696 苗茜,王昭生,王荣,黄玫,孙佳丽
基于NDVI数据评估O3污染对华北地区夏季植被生长的影响
华北地区夏季严重的O3污染现象备受关注,探索其对植被生长状况的影响对农业生产和自然植被管理均具有重要意义。基于2015~2016年夏季华北地区的O3监测数据和NDVI等数据,采用简单线性模拟技术识别、评估O3污染对夏季植被生长的影响。研究结果表明:O3污染与夏季华北地区植被生长活动联系紧密。在空间上,O3污染强度较高的覆盖区域,其植被生长受O3污染影响较大,反之亦然。可见,华北地区夏季O3污染影响其植被的生长活动。另外,在时间序列上,2015~2016年O3污染对夏季植被生长的影响程度不同。2015~2016年O3污染控制夏季植被生长活动变化的贡献率约为11.7%。2016年夏季O3污染强度较2015年高,但其对植被生长的影响力下降(减少约2.75%)。本研究为遥感监测O3污染对陆地生态系统的影响提供了方法思路,加深人们对O3污染影响生态系统安全的认识。
 
2018 Vol. 33 (4): 696-702 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [PDF 6738KB] ( 46 )
703 王恒,杨昊翔,张丽
海上丝绸之路沿线区域植被覆盖变化特征
基于2000~2016年的MODIS 13C2数据,利用CVA(变化矢量分析,Change Vector Analysis)、一元线性回归、Hurst指数等方法分析海上丝绸之路沿线植被覆盖变化特征及趋势,并编制植被覆盖变化特征图谱。研究表明:研究区内植被覆盖总体呈上升趋势,显著变化区域面积比例合计占1/3,其中植被显著改善区域面积合计占28.31%,植被显著退化区域面积合计占5.33%,植被覆盖变化趋势的自相似性和持续性突出;植被显著改善区域集中于南亚与西亚地区,显著退化区域除了部分集中分布于非洲地区外,其余离散分布在近海岸线地区。分析可见植被覆盖情况受海岸带人类活动强度和区域整体经济发展的双重影响,如中国东南部与东南亚地区经济正处在发展阶段,虽然植被整体呈改善与基本不变趋势,但沿线港口约有半数表现为植被退化趋势;而欧洲地区经济发达,沿线港口植被则大多呈改善趋势。
 
2018 Vol. 33 (4): 703-712 [摘要] ( 37 ) [HTML 1KB] [PDF 6136KB] ( 146 )
713 廖凯涛,齐述华,王成,王点
结合GLAS和TM卫星数据的江西省森林高度和生物量制图
针对光学遥感受云雨天气的影响,并存在植被指数饱和、穿透性差而难以到达森林冠层以下等问题,不能有效反映植被垂直结构信息,难以准确地反演森林地上生物量,以大光斑激光雷达GLAS数据、Landsat TM光学遥感影像数据以及野外实测数据为数据源,建立了江西省森林的平均冠层高度模型和森林生物量模型。结果表明:GLAS数据提取出波形特征参数、ASTER GDEM数据提取出地形特征参数与实测树高数据建立森林冠层高度模型,获取离散的林冠高度,可以较好消除地形对GLAS波形的影响;通过建立Landsat TM数据计算的NDVI与离散林冠高度之间的关系,可以进行大尺度连续森林冠层高度的制图;并利用林冠高度与森林生物量之间的幂函数关系估算森林生物量。因此,大光斑激光雷达GLAS数据与光学遥感数据联合,能充分发挥多源遥感的优势,实现连续冠层高度和森林生物量的反演。
2018 Vol. 33 (4): 713-720 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 7122KB] ( 120 )
721 谢军飞,周坚华
城镇绿化植物群软分类
在城镇景观中,场景噪声、阴影遮挡、植物群之间光谱相似等形成的负面影响,使传统的监督分类方法无法满足精度要求。为此,提出一种适用于城镇植物群的软分类方法。在常规BP网络监督分类的基础上,做了3处改进:①在特征空间堆叠冬、夏季图像特征,以增加特征空间维度,适应复杂分类。②以BP网络软输出集群原型,并据原型中确定成员的信息、递归推测模糊成员的类码,实现软分类。③根据软分类对象尺寸、类别、位置和彼此的邻近关系,滤除和吸收噪声图斑;以及将树冠本影补充到树冠对象中,而使植物群对象更完整、准确。MATLAB测试结果显示,在一个由32个描述符(2个季节的描述符堆叠,每个季节16个)组成的特征空间中,使用高空间分辨率卫星真彩色图像,可以对4种主要植物群类别和水体、其他背景分类。与硬分类、单季节的传统方法相比,新方法分类的全局精度(OA)和卡帕系数(κ)平均分别提高30.25%和40.61%。说明该法在城镇植物群遥感自动分类方面具有鲁棒和普适性。
2018 Vol. 33 (4): 721-730 [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [PDF 16756KB] ( 70 )
731 张震,刘时银,魏俊锋,蒋宗立
1974~2012年珠穆朗玛峰地区冰川物质平衡遥感监测研究
基于资源三号卫星立体像对、SRTM及地形图等数据,对珠峰地区南北坡14条大冰川1974~2012年的物质平衡进行评估,分析了物质平衡变化的特点。结果表明:①1974~2012年研究区整体冰川物质平衡为-0.31±0.03 m w·e·a-1,其变化趋势总体上呈加速的趋势(1974~1999年为-0.27±0.03 m w·e·a-1,1999~2012年为-0.35±0.06 m w·e·a-1)。南坡物质损失(-0.38±0.03 w·e·a-1)大于北坡(-0.27±0.03 w·e·a-1),各冰川间物质平衡差异大。②气温升高是珠峰地区物质亏损的主要原因,局地地形与气候影响冰川物质平衡的空间差异。北坡海拔5 500~6 000 m之间,表碛区域冰川消融相对于裸冰区域更加强烈,且随海拔变化存在先上升后下降的趋势。局地气候差异和表碛厚度分布的不均匀致使物质损失的海拔相关性差。③冰川物质强烈消融,导致部分冰川表面和末端形成冰湖,冰湖的形成与扩张同时加速了冰川消融。
2018 Vol. 33 (4): 731-740 [摘要] ( 37 ) [HTML 1KB] [PDF 5608KB] ( 61 )
741 赵云,谢东海,邓磊,闫亚男,李博旭
利用多角度影像计算BRDF的方法与系统实现
BRDF(二项分布函数)可以描述地表的方向反射特性,是定量遥感中多角度遥感研究的前沿热点问题之一。为了研究在不同观测角度下地物的反射情况,主要采用航空摄影测量的方法,利用低空无人机多角度影像获取计算BRDF所需的数据,以共线方程和半经验核驱动模型理论为基础,采用C#面向对象编程(OOP)的实现方法,基于SFM算法求解相机参数以及建立影像金字塔的方式读取影像数据实现了利用多角度影像计算BRDF系统的开发。利用旋翼无人机搭载Micro-MCA六通道多光谱相机获得多光谱影像数据,以土壤和玉米地面点为试验对象,将系统得到的极化图结果与BRDF模拟软件(DART)的影像进行分析和比较。结果表明:该系统计算结果高效精准,且具有良好的鲁棒性,通过核驱动模型的外推得到的任意角度二向反射率符合BRDF的特点,“热点”出现在观测角与太阳同侧,与DART模拟影像的反射率变化趋势吻合;系统中设计的多尺度模块,能够满足影像不同空间分辨率下的计算要求。系统的实现为定量遥感中多角度研究BRDF的后续研究提供了参考依据。
 
2018 Vol. 33 (4): 741-749 [摘要] ( 62 ) [HTML 1KB] [PDF 5348KB] ( 57 )
地理信息系统
759 马真东,摆玉龙
基于地理处理服务的地下水脆弱性评价研究
地理处理服务不仅提供常见的GIS空间分析功能,还支持建立复杂的地理处理模型并能将模型发布为网络服务,提高了空间数据分析功能和共享能力。以兰州新区秦王川盆地为研究区域,根据DRASTIC模型地下水脆弱性评价方法,确定模型各评价因子的评分,采用层次分析法确定各评价因子的权重值;在ArcGIS平台下通过ModelBuilder可视化建模环境构建了符合研究区域的地下水脆弱性评价地理处理模型,并通过ArcCatalog将地理处理模型发布为网络服务,利用ArcGIS API for JavaScript创建了地理处理服务的Web客户端应用程序,在客户端调用该服务自动编制兰州新区秦王川盆地地下水脆弱性评价图,实现了地下水脆弱性评价功能的网络共享,减少了评价图编制的复杂性与工作量,为地下水脆弱性评价模型的广泛应用提供了一种新途径。
2018 Vol. 33 (4): 759-765 [摘要] ( 61 ) [HTML 1KB] [PDF 2976KB] ( 117 )
766 康文慧,宋晓谕,李洁,邓晓红,王宏伟,孙栋元
基于GIS技术的流域生态补偿方案设计
明晰补偿标准和新增生态系统服务之间的关系是生态补偿研究中的关键问题之一。以渭河干流甘肃段为研究区域,以增加区域土壤保持能力为生态补偿具体目标,以区域内25°以上坡耕地为补偿对象,基于遥感和社会经济调查数据,运用最小数据方法对研究区生态补偿标准进行模拟,进一步结合基于GIS平台的InVEST模型模拟结果,分析退耕后种植不同树种增加的生态系统服务潜力,选择退耕后种植的最佳林种,为流域生态补偿项目提供补偿方案。基于遥感数据,通过测算分析渭河干流甘肃段生态补偿方案是:对研究区(渭源县、陇西县、武山县、甘谷县和麦积区)25°以上坡耕地全部退耕时,每个县/区可以选种最佳林种,最大限度地增加土壤保持量。其中,渭源县和陇西县可以选择常绿针叶林,每年新增土壤保持量分别为144.00万t/hm2和63.04万t/hm2,补偿资金分别为506.67万元和686.70万元,8年可新增土壤保持量分别为1 152.00万t/hm2和504.32万t/hm2
 
2018 Vol. 33 (4): 766-774 [摘要] ( 37 ) [HTML 1KB] [PDF 4280KB] ( 67 )
GEE专栏
573 胡云锋,商令杰,张千力,王召海
基于GEE平台的1990年以来北京市土地变化格局及驱动机制分析
针对传统的遥感影像解译速度缓慢、效率较低、人力物力需求量大等问题,基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)平台,利用Landsat TM/OLI遥感影像,采用分类回归树(Classification and Regression Tree,CART)方法,对1990~2016年北京市土地覆被/土地利用变化(LUCC,Land Use and Land Cover Change)开展了遥感解译研究,分析了北京市土地覆被/土地利用时空动态变化特征和耕地、人造地表面积变化的驱动机制。研究表明:①GEE在区域尺度遥感数据分析和处理等方面具有方便快捷的优势。②CART方法进行遥感分类精度较高,研究所得的6期土地覆被/利用数据产品与训练样本交叉验证的学习精度均在93%以上,方法可靠有效。2010年的分类产品与测试样本混淆矩阵的验证精度为88.67%,Kappa系数为0.86。2010年的分类产品与GlobeLand30\|2010数据的空间一致性为74.0%,其中林地一致性高达84.28%;两套产品中,人造地表、草地和水体面积比重相差不足1%,各地类面积构成一致性较高。③北京市主要土地类型为耕地、林地和人造地表,面积比重为90%左右;1990~2016年期间人造地表和林地面积呈增加态势,耕地和水体呈萎缩态势,其中,人造地表面积增加1 371 km2,增幅高达87%以上,耕地萎缩幅度近40%;1990~2016年北京市平原地区人造地表由圈层状的“摊大饼”扩张态势向“遍地开花”扩张态势转变;人造地表的扩张主要通过对耕地的侵占实现。人口快速增长、经济快速发展以及政策等社会经济发展因素驱动北京市土地覆被/土地利用的演化进程。
2018 Vol. 33 (4): 573-583 [摘要] ( 63 ) [HTML 1KB] [PDF 10366KB] ( 97 )
584 刘畅,李震,张平,田帮森,周建民
基于Google Earth Engine评估新疆西南部MODIS积雪产品
Google Earth Engine(GEE)是一种基于云建立的地理空间处理平台,可以针对地理空间数据进行分析,实现全球范围内海量遥感数据的并行处理,为遥感大数据、大区域研究提供支持。MODIS积雪覆盖制图是利用MODIS资料建立的全球积雪覆盖产品,已广泛应用于区域乃至全球的气候与环境监测中。GEE云平台存储着百万景遥感影像,其中包括覆盖全球的MODIS逐日积雪产品MOD10A1 V5数据和Landsat数据。以新疆西南部3个研究区为例,选取GEE云计算平台存储的Landsat数据,应用NDSI提取积雪范围作为地表覆盖真值,对MOD10A1展开精度评估。结果表明:2000~2016年新疆西南部积雪季MOD10A1的平均总体准确率达82%,平均误判率为2.9%,平均漏判率为58.8%。在晴空条件下,MOD10A1总体准确率可达98%,不同区域的地形及云量是影响MOD10A1精度评估的主要因素。GEE云计算平台可以快速有效地筛选高质量无云的Landsat数据,对全球范围内积雪区的MOD10A1进行精度评估,以在线地图的形式直观显示误判和漏判区域,并利用GEE提供的简单云分函数计算区域云量,使云量对MOD10A1积雪分类精度的影响更具区域代表性。

 
2018 Vol. 33 (4): 584-592 [摘要] ( 58 ) [HTML 1KB] [PDF 5463KB] ( 78 )
593 张滔,唐宏
基于Google Earth Engine的京津冀2001~2015年植被覆盖变化与城镇扩张研究
目前遥感影像分析与应用的主要数据处理模式是先下载数据、再预处理、信息提取、地学分析与应用和利用算法模型提取专题信息。这种模式在大尺度地学分析与应用中存在数据收集难、存储量大、处理效率低等弊端。基于Google Earth Engine(GEE)平台的海量共享遥感影像数据和强大数据存储与云计算能力,首先利用一元线性回归趋势分析法高效地处理MOD13Q1\|NDVI数据,直观地分析京津冀2001至2015年植被覆盖变化情况;其次利用阈值法处理DMSP/OLS数据快速提取城镇建区,并利用变化检测法对比分析2001、2013年城镇的扩张和退化。结果表明:①植被变化趋势以改善为主,且改善的面积比例63%远大于退化的比例22%;植被改善的区域主要在研究区的西北部,而植被明显退化的区域主要研究区中东部(北京、天津等特大城市)。②2001年至2010年,京津冀的城镇区面积变化较小,有60%的区域未发生变化。而2013年比2010年减少的城镇面积为1.3万km2,降低的幅度为5.97%。城镇未改变区域占90.45%,城镇退化区的比例(7.2%)明显高于扩张区的比例(2.3%)。该研究充分利用GEE平台,实现快速高效处理数据,解决地学问题,为相关研究提供参考。
2018 Vol. 33 (4): 593-599 [摘要] ( 78 ) [HTML 1KB] [PDF 5862KB] ( 177 )
600 郝斌飞,韩旭军,马明国,刘一韬,李世卫
Google Earth Engine在地球科学与环境科学中的应用研究进展
21世纪以来,随着全球信息化与工业化的高度集成发展,出现了物联网与云计算,人类进入大数据时代。在地学、环境科学及相关学科领域,海量地理、遥感及社会经济等数据产生,在本地平台存储、管理以及分析数据的传统方式已经较难满足当前需求。Google Earth Engine(GEE)云平台由Google云基建提供,是一个对海量地球科学数据集(尤其是遥感影像数据)进行全球尺度在线处理分析和可视化的云计算平台,它利用谷歌强大的计算能力,可以分析处理多种环境与社会问题,如气候变化、植被退化、粮食安全和水资源短缺等。首先对GEE云平台进行介绍,综述了近年来应用GEE云平台所做的相关研究,然后应用该平台及MODIS土地覆盖类型数据,研究了2002~2013年三峡库区主要土地覆盖类型的时空变化规律。结果表明:以林地、灌丛草地以及耕地变化最为明显。最后,经粗略统计得出GEE云平台无论在成本还是效益方面,其综合效率提升90%以上。GEE云平台不仅可以为地学及遥感领域专家提供强有力的支持,也能为相关学科领域人员进行科学研究提供帮助,是一个高效的科研工具。
2018 Vol. 33 (4): 600-611 [摘要] ( 101 ) [HTML 1KB] [PDF 4393KB] ( 123 )
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