基于高分辨率遥感影像深度特征的城市非渗透表面集成学习提取

城市非渗透表面信息的有效提取是高分辨率遥感应用研究的热点问题。针对目前城市非渗透表面信息提取中存在的问题,结合深度学习与集成学习的优势,提出了基于高分辨率遥感影像深度特征的城市非渗透表面集成学习方法。以高分二号多光谱数据为试验数据,以非渗透表面密集程度不同的城市区域为试验区,基于U-Net深度网络提取的高分辨率影像的深层次特征,采用Stacking机制的集成学习机提取城市非渗透表面信息。试验结果表明,基于深度特征的集成学习方法在城市非渗透表面信息提取中获得了较高的精度。在城市非渗透表面密集程度不同的试验区,总体精度不低于91.66%,Kappa系数不低于0.83;错分误差为7.83%~9.39%,漏分误差为7.22%~14.88%。相对于基于浅层光谱信息的集成学习、随机森林、支持向量机,总体精度、Kappa系数有显著提高,错分与漏分误差显著降低。说明深度特征信息能有效提高集成学习提取非渗透表面提取的用户精度与制图精度;相对于U-Net、SegNet深度学习网络,在稀疏、中等密集、密集、复杂4类非渗透表面试验区,有效提高了总体精度、Kappa系数,漏分、错分误差显著的减少。说明基于深度特征的集成学习能有效改善与提高非渗透表面提取的用户精度与制图精度。总体上,基于深度特征的高分辨率非渗透表面集成学习方法能获得较高的城市非渗透表面信息提取精度,在城市土地利用/覆盖分类中具有良好的应用前景。

非渗透表面对广州主城区地表热特征的影响

运用Landsat 5号和7号获得的遥感数据,评估广州地表热特征。为了量化城市土地利用程度和开发密度,对研究区基于子像元的非渗透表面丰度进行了分类。通过选择一定的非渗透表面丰度域值定义城乡边界和城市开发密度,应用陆地卫星热波段研究城市热格局。分析认为:可以基于量化的城市土地利用程度和开发密度确定地表热特征和格局。广州城区在日间具有热效应(热源),这种热效应与城市开发密度高度相关,即高丰度的非渗透表面通常与高地表温度相关联。基于植被冠层覆盖信息,证明城市非渗透表面丰度的时空分布及与其关联的热特征是量化城市土地利用、开发密度和城市热格局的有效资料。

非渗透表面丰度提取方法运用——以广州市海珠区为例

非渗透表面丰度即非渗透表面含量百分比,是水文学中不透水层与遥感领域混合像元分解概念相结合的产物。在城市区域,非渗透表面多指房屋、道路、停车场等建设用地区。本文基于广州市海珠区2000年ETM+数据,首次采用单窗算法反演的地表温度数据与植被-非渗透表面-土壤(V-I-S)模型、归一化线性混合光谱模型(NSMA)相结合的方法提取研究区非渗透表面丰度值,并对提取结果进行49个300m×300m有效样区的抽样检验。结果表明抽样值与真实值之间存在10.03%的均方根误差以及2.65%的系统误差,从而进一步验证了三模型结合使用提取非渗透表面丰度的可行性。

地表热力特征对非渗透表面景观指数的响应——以广州市天河区为例

非渗透表面作为土地利用/土地覆盖的重要组成部分,其与城市热环境的关系一直备受关注,其中对地表的增温效应是城市热岛研究中的核心问题.基于广州市天河区2000年Landsat7 ETM+影像数据,分别运用单窗算法和归一化线性光谱混合模型获得地表温度和非渗透表面丰度信息,通过双变量相关性分析、多元线性回归分析以及景观生态学方法,研究了城市地表温度对非渗透表面的响应机制,并且引入主成分分析的方法解决了各景观指数在多元线性回归分析中存在的共线性问题.结果表明:城市地表温度和非渗透表面在空间分布上具有较为明显的一致性,在丰度值小于0.8时,二者呈现非常强的正相关性;当丰度值大于0.8时,非渗透表面空间布局对地表温度影响作用较为明显,选择的14个景观指数中,对地表温度有增温效应的有11个,有降温效应的有3个.研究成果对于改善城市生态环境和加强合理规划都具参考价值.

新型小微粒悬浮液显现潮湿非渗透表面潜在手印技术研究

目的探索一种新型小微粒悬浮液显现非渗透表面潜在手印;方法利用表面活性剂十二烷磺酸钠的碳酸锌和甲基紫悬浮液显现浸泡后玻璃、塑料板、不锈钢和搪瓷表面的潜在手印,并与传统的二硫化钼小微粒悬浮液显现结果进行比较;结果新型小微粒悬浮液能够较好的显现浸泡后玻璃、塑料板、不锈钢和搪瓷表面的潜在手印,反差明显,显现效果明显优于二硫化钼小微粒悬浮液显现法,并且在505～550 nm蓝光波段具有荧光特性;结论新型小微粒悬浮液能够作为显现潮湿非渗透表面潜在手印的一种新方法。

荧光桃红显现非渗透表面潜血足迹技术研究

目的:研究荧光桃红工作液显现非渗透表面潜血足迹技术;方法:荧光桃红溶解于酒精形成显现工作液,喷涂在遗留常见非渗透表面潜血足迹部位;结果:经荧光桃红酒精工作液处理后,常见非渗透表面潜血足迹产生强烈的亮红色。与传统的潜血显现试剂四甲基联苯胺比较,荧光桃红酒精溶液显现出的潜血印痕花纹更为反差明显,特征突出,且能够有效显现四甲基联苯胺处理后的潜血足迹;结论:荧光桃红酒精工作液能够有效显现出非渗透表面潜血足迹,且能够作为四甲基联苯胺的后增强试剂,若得到推广应用,将能够有效提高犯罪现场上潜血印痕的发现率、提取率和利用率。

非渗透表面信息遥感提取方法研究

本文以植被-非渗透表面-土壤三角模型为基础,利用通过对缨帽变换后的亮度、绿度和湿度三组份的进一步改造而得到的生物物理指数(Biophysical Composition Index,BCI)来提取长沙市城区的非渗透表面信息。通过计算光谱鉴别指数以及混淆矩阵对BCI、支持向量机、最大似然和决策树提取的非渗透表面信息进行精度评价及比较得出,BCI能快速、有效地提取非渗透表面信息,并且具有较高的提取精度。

非渗透表面对地表温度的影响

以郑州市为研究区域,以Landsat TM/ETM+数据为主数据源,运用归一化线性光谱混合分析模型,生成1988/2001 2时段非渗透表面丰度影像,针对Landsat TM/ETM+数据的热红外波段,运用单窗算法反演郑州地区地表温度,得到1988/2001 2时段地表温度影像。通过分析非渗透表面丰度与地表温度的关系得到结论:非渗透表面丰度与地表温度呈正相关,但相关系数较低。

基于Landsat(ETM+)遥感影像对非渗透性表面提取的研究

随着城市化进程持续快速增长，城市水文过程受到显著影响，表现为非渗透性表面的增加阻碍了降水渗入地下而使大部分降雨随地表径流直接进入城市排水系统，同时对城市局部气候、生物多样性等生态环境要素也产生影响。非渗透性表面的提取，可用于研究城市水文循环过程、农业面源污染、植被分布及变化过程等，是城市生态、环境研究的主要参数。利用归一化光谱混合分析手段对植被一非渗透性表面一土壤（Vegetation—Impervioussurface—Soil）模型进行分析，提取出非渗透性表面在某小流域中所占比例，便于进一步应用于空间分布型水文模型、生态环境模型等。结果表明研究所用方法能较好测算出非渗透性表面的空间分布情况及其比例。分析模型残差发现，在非渗透性表面比例为0．8—1时，本模型的模拟值低于真实比例。

苯甲酸改性纳米氧化锌显现深色表面潜血足迹技术研究

目的:探索苯甲酸改性纳米氧化锌小微粒悬浮液显现深色非渗透表面潜血足迹的可行性。方法:使用苯甲酸改性纳米氧化锌小微粒悬浮液对深色非渗透表面遗留不同时间的潜血足迹进行显现,并与纳米氧化锌进行比较。结果:苯甲酸改性纳米氧化锌小微粒悬浮液对非渗透表面潜血足迹显现效果优于纳米氧化锌小微粒悬浮液的显现效果。结论:由于苯甲酸改性纳米氧化锌具有更高的疏水和亲油、亲蛋白性,改性纳米氧化锌的小微粒悬浮液显现出的潜血足迹更为清晰连贯、反差明显,可有效提高深色表面潜血足迹的显现率和认定率。

“502”胶显现非渗透性客体表面汗潜手印的实验探究

以《有机化学基础》中的有机高分子化合物为知识背景,将刑事科学技术领域的"502"胶手印显现技术设计成趣味化学实验,利用生活中经常使用的"502"胶显现非渗透性客体表面的汗潜手印。该实验可以开拓学生的科学视野,激发学生学习化学的兴趣,增强学生对有机高分子化合物的理解和认识,具有良好的教学效果。

亮绿SF血足迹增强实验研究

目的探索一种新型血足迹增强技术;方法用亮绿SF溶液作为血足迹增强试剂,研究其对血足迹的增强效果,并与四甲基联苯胺进行比较;结果亮绿SF溶液对血足迹极其敏感,增强出的血足迹清晰连贯、反差明显,渗透面上血足迹不差于四甲基联苯胺,而深色非渗透面上血足迹有明显优势,能增强四甲基联苯胺处理后血迹,且局部放大可显示细节特征;结论亮绿SF酒精溶液能增强非渗透和渗透面上的血足迹。

运用归一化光谱混合模型分析城市地表组成

运用归一化光谱混合分析(NSMA)方法,用ETM+数据调查广州市海珠区城市地表组成,采用亮度标准化方法减小亮度变化。通过标准化,使亮度差异在每个植被-非渗透性表面-土壤-水体(V-I-S-W)组成中减小或者消除,这样使得一个单一的端元能够代表一种地表组分。在此基础上,通过归一化影像,选择了植被、非渗透性表面、土壤和水体4种端元,运用一种约束光谱混合分析(SMA)模型,分解了不同种类的城市地表组成。通过与已有模型计算结果比较,认为本文所构建的模型较优,其对研究区非渗透性表面估计的均方根误差为12.6%。

利用环形闪光灯拍摄汗潜指印的实验研究

对于非渗透性光滑表面上的汗潜指印显现,传统的是使用粉末显现法、"502"熏显法和短波紫外线照相法等方法显现和提取,这些方法都是有损或准无损检验方法。环形闪光灯作为一种照相光源,既有闪光灯的特点,又有环形灯的特性,用它照明拍摄非渗透性光滑表面的汗潜指印是一种光学显现法,也是一种无损检验方法,在显现和提取过程中是一种首选方法。实验证实,利用环形闪光灯照明拍摄汗潜指印,可以获得其他光源无法得到的显现效果。根据环形闪光灯显现汗潜指印的原理,它同样也适用于遗留在非渗透性光滑表面上其他较小痕迹物证的显现和提取,这对基层刑事现场勘验工作具有一定的应用价值。

广州市海珠区高密度城区扩展SLEUTH模型模拟

高密度城区是城市的核心区,也是城区扩展的源,对该区域的精确识别以及扩展模拟研究,具有重要的意义与价值。以广州市海珠区1979、1990、2000、2008年4期Landsat影像为数据源,运用非渗透表面端元选取模型(V-I-S)与归一化混合光谱分析模型(NSMA)相结合的方法,辅以单窗算法反演地表温度数据(LST),高精度提取非渗透表面丰度,进而设置合适阈值表征研究区高密度城区范围。在此基础上基于SLEUTH模型设置4种场景模拟和预测海珠区高密度城区扩展,并用景观指数分析方法对研究区1979-2050年长达70年的空间扩展状况进行分析。主要结论为:①SLEUTH模型同样适用于小尺度区域的扩展模拟。②SLEUTH模型模拟中基于自然、人文以及城市扩展内在动力机制等条件参数的设置,促使模拟结果精度更高。③SLEUTH模型模拟结果表明,自1979至今,海珠区高密度城区以较快扩展速率扩张,尤以1990-2004年间变动增长最快;未来的20年其增长速率减缓,并于2030年前后趋于稳定。这种扩张格局与变化状况与研究区产业结构、经济政策、土地规划决策等因素密不可分。