基于国产高分数据的建筑物模型更新与机场净空保护区应用研究

实景三维已经在政府精细化管理等方面得到广泛应用,但是存在低成本要求下动态局部更新能力差、三维模型应用精准度不足等问题,本文以机场净空三维管理为切入点,提出与实现了基于国产高分数据的建筑物三维模型动态更新与机场净空精准应用方法。以天津机场净空保护区为示范区,通过对GF-2数据处理中的正射纠正和建筑物识别和检测、GF-3数据的建筑物高度反演等技术进行重点攻关,获取大范围、高精度的三维建筑物变化信息,实现建筑物三维模型经济动态更新。然后,结合障碍物限制面及相关预警体系,综合考虑建筑物的轮廓信息和测量误差来进行三维空间拓扑分析,确定建筑物超高及预警情况。试验结果表明,基于国产高分数据的建筑物三维模型更新方法可以实现大范围、高精度的建筑物超高情况普查和动态分析,可为机场净空精细化管理提供精准靶区,也为实景三维的局部动态更新和精准应用提供可参考的示范。

国产高分数据在草原露天煤矿植被监测中的应用

利用高分一号卫星数据建立小尺度CASA-NPP估算模型,反演及监测草原露天煤矿区草地NPP空间分布格局,以及煤矿区内部复垦植被的NPP与表层土壤之间的关系。利用归一化植被指数、归一化水体指数等获取CASA模型有效光辐射参数、水分胁迫系数等,从而简化并改进小尺度CASA模型,遥感反演数据与实测样点数据拟合度达到0.94。结果表明,该模型能够高精度地完成小区域NPP估测。从利用CASA模型反演得到的NPP空间格局可以看出,这一地区的植被退化以采矿、放牧等人类活动为主导,原地貌区域围栏的典型草甸草原NPP在300-400 g C/m^2·yr之间,高于放牧区域NPP,矿区内NPP空间变化显著,矿区内部NPP低于100 g C/m^2·yr,明显低于周边原地貌地区。对于矿区复垦排土场区域,复垦年限和表土的养分是决定植被生长和NPP的主要因素。研究得出国产高分卫星数据可以高精度地完成小尺度NPP的估测,从而为其在草原地区以及矿山环境中监测提供了研究基础。

利用国产高分卫星影像数据提取洪涝灾害影响分析

河南“7.20”特大暴雨造成了巨大的经济损失,尤其是位于沿岸低洼区的城镇受灾情况严重。基于国产高分辨率雷达数据,采用KI阈值分割法提取河南省卫河流域洪涝灾害期间洪水淹没范围,并结合无人机数据进行精度验证。在此基础上,结合高分辨率光学数据分析淹没区域地物特征,同时利用作物NDVI时间序列数据分析洪涝灾害对农作物生长状况造成的影响。结果表明水体提取精度达到86%,Kappa系数为0.68,可以较好地提取水体。研究区域内卫辉市受灾最为严重,其中耕地受灾面积最大,受灾区域农作物生长状况受到严重影响。

国产高分卫星数据在高海拔地区地质调查中的应用潜力分析

随着国产高分卫星的陆续发射,高分卫星数据在区域地质调查中的应用能力显得越来越突出。采用资源一号02C(ZY-1 02C)和高分一号(GF-1)卫星数据,在对原始数据质量进行评价的基础上,开展其在高海拔地区地质调查应用中的潜力分析。研究结果表明:ZY-1 02C和GF-1卫星数据已基本满足大比例尺地质制图的要求;在区域构造解译和岩性信息提取方面已达到同等空间分辨率国外卫星数据的水平,在高海拔地区地质调查中有很大的应用潜力。

协同多源国产高分影像和面向对象方法的南方农作物遥感识别

【目的】中国南方地区云雨频繁且农业景观破碎,是我国农作物遥感监测最具挑战的区域之一。我国自主研发的高分系列卫星具有高时空分辨率和高质量成像的特点。本研究挖掘多源高分系列卫星的时间和空间双重优势,实现多云雨及景观异质区作物精细化识别。【方法】基于国产高空间分辨率高分二号(GF-2)影像表征农田空间几何特征,协同中空间分辨率高分一号(GF-1)和高分六号(GF-6)加密影像观测时间序列,充分表征农作物光谱季相节律。通过构建光谱-时相-空间三维分类特征,基于随机森林进行农作物分类并计算不同特征的重要性。同时,设置不同影像组合和不同分类单元下的多种分类场景,进一步分析不同高分数据协同利用在农作物识别上的表现差异。【结果】基于GF-1、GF-2和GF-6影像和面向对象的农作物分类在湖北省潜江市研究区的总体精度为95.49%,Kappa系数为0.94;在枣阳市的总体精度为93.78%,Kappa系数为0.92。协同GF-2和GF-6进行农作物分类精度优于协同GF-2和GF-1。此外,基于GF-2进行面向对象的农作物分类效果优于面向像元,其中潜江总体精度提升了1.4%,枣阳提升了1.32%。相比GF-1和GF-2对应的光谱和空间特征,GF-6光谱波段对农作物遥感识别的贡献度最大,累计重要性得分占全部光谱波段的82%(潜江)、77%(枣阳)。其中GF-6新增的红边Ⅰ波段(B5)、红边Ⅱ波段(B6)、紫波段(B7)和黄波段(B8)4个光谱波段对作物识别的贡献度分别为47%(潜江)和33%(枣阳)。【结论】协同发挥不同国产高分数据各自光谱-时间-空间优势,不仅缓解了农业景观破碎导致的“混合像元”问题,同时一定程度上降低了多云多雨气候对农作物识别影响的不确定性,为我国南方地区农作物精准识别提供了巨大潜能。

国产高分卫星数据在西南山区地质灾害动态监测中的应用

为推动国产高分卫星数据在我国地质灾害遥感调查或动态监测中的应用,以四川省、重庆市、贵州省地质灾害高易发区为研究区,通过对2014年和2015年2期国产高分卫星数据的对比和分析,进行了地质灾害的动态变化判识,分析总结了国产高分卫星数据在四川省、重庆市、贵州省地质灾害动态监测中的应用结果,评价探索国产高分卫星数据在地灾调查及动态监测中的实用性及前景,为今后国产卫星在西南山区地质灾害调查和动态变化监测中的应用及推广提供客观依据.结果表明：国产高分遥感数据在地质灾害遥感监测中数据质量表现为良好,正射影像的人工交互解译效果好、准确率较高,可用于西南山区地质灾害的遥感判识及新增灾害的动态监测,具有较好的应用前景.

国产高分卫星数据在新疆铁厂沟煤矿塌陷调查中的应用

煤矿开采引起的地面塌陷、地裂缝等地质灾害日益严重,查清矿区地质灾害规模、分布和影响范围,掌握变化趋势,对建设绿色矿山至关重要.应用资源一号02C（ZY1-02C）,高分一号（GF-1）和高分二号（GF-2）卫星高空间分辨率影像数据,基于已知塌陷区的基本特点,建立遥感影像地物解译标志体系,通过人机交互目视解译,圈定了新疆铁厂沟煤矿区地面塌陷的边界、展布方向和影响面积.研究表明,国产卫星ZY1-02C,GF-1和GF-2数据能够有效保障矿区大、中型地面塌陷遥感精准识别;国产卫星ZY1-02C和GF-1能满足1：5万比例尺制图要求,GF-2卫星遥感数据可以满足1：2.5万比例尺制图要求.作为我国自主发射的国产高分辨率卫星,数据资源丰富,为今后开展矿山地质灾害遥感监测提供重要数据保障.

基于国产高分卫星遥感数据的长江岸线土地利用变化研究

本研究以国产高分系列卫星遥感影像为数据源,研究长江岸线土地利用变化。针对不同地物类型,通过选取最优分割尺度的地物光谱形状纹理等特征,建立知识规则集,然后采用隶属度函数及CART决策树分类法对“长江大保护”政策实施前后(2016年和2019年)长江岸线南京段保护范围线以内的土地进行分类与结果分析。研究表明,使用面向对象方法中的隶属度函数结合CART决策树分类方法精度提升明显,总体精度为92.1%,Kappa系数为0.874;实施“长江大保护”政策前后,城乡、居民工矿用地面积减少了2.02 km^(2);水域面积减少了2.98 km^(2);林地面积增加了5.81 km^(2);草地面积增加了0.81 km^(2);未利用土地减少了1.62 km^(2)。研究期内临长江南京段土地利用结构转变明显,其成果为长江大保护的决策提供理论依据。

基于基准样地法和国产高分数据的湖南省森林植被碳储量估测

为推广国产高分数据在大尺度范围碳储量估测计量的应用,采用覆盖湖南省的206景高分辨率遥感影像,将估测的最小单元固定为由多个像元组合成的面积为0.06hm^2的正方格,通过解译标志的建立和提纯,在森林信息提取上,利用基于像元法和面向对象分类法进行比较;在乔木林碳储量估测上,利用稳健估计、偏最小二乘法和基准样地法(k-NN)估计进行比较,最后实现了对湖南省森林的碳储量估测,并生成了全省的碳密度等级分布图.结果表明:基于样地自动提取的解译标志在经过提纯后,能进一步增加乔木林提取精度;对于大尺度范围森林植被碳储量估测,无论是在森林信息提取还是乔木林碳储量建模方面,k-NN算法都体现了较大优势,是最佳估测方法;206景影像的平均分类总精度为76.8%,平均均方根误差为8.95 t·hm^-2,平均相对均方根误差为19.1%,湖南省碳储量总量为22.28 Mt.本研究结果为省级及国家级尺度的森林植被碳储量估测计量与监测提供了有效参考.

基于国产高分卫星数据的大区域草地资源调查方法研究-以张北县为例

应用国产高分一、六号卫星数据,选择张北县为典型研究区,分析研究区内草地资源分布特征,对研究区范围内国产高分影像进行预处理,筛除水体、冰雪、云、阴影等影响因素,结合草地资源的社会属性和生态指标划分草地类型。利用指数阈值法提取草地资源信息,对草地资源范围内植被进行指数计算,并以县域为单位,计算草地资源覆盖度并分级处理。两者叠加分析,获取草地资源调查成果,为快速获取大范围草地资源信息提供参考。

2012年北京7.21特大暴雨对地表水体分布的遥感研究

2012年7月21日,北京西南及河北北部发生特大暴雨,造成巨大财产损失和人员伤亡。利用暴雨前后的2012年05月、2012年10月、2013年10月3个时相的国产高分辨率卫星数据,分析特大暴雨与地表水体空间分布的关系、分析人类工程活动对水体分布的影响,对认识此次暴雨的成灾规律及制定有效的减灾措施有重要意义。研究发现:1)研究区的水体面积在暴雨后达67.59 km^2,是暴雨前的1.84倍,拒马河和大石河出山口河段的水体面积暴雨后较暴雨前分别增加2.36倍和2.45倍,水体的个数分别由暴雨前的122个和22个,增加到暴雨后的435个和88个,反映了暴雨前后地表水体的显著差异,但是灾后2013年与2012年相比,水体的数量和面积变化均较小;2)暴雨后地表积水规模与空间分布极不均衡,其发展变化与人类活动关系密切。研究表明,利用国产高分辨率卫星数据可以有效用于地表水体变化的动态研究中,可为这一地区的灾后规划与重建提供技术参考。