基于高分辨率遥感影像的土耳其地震建筑物震害特征

选取土耳其卡赫拉曼马拉什省努尔达吉镇城区和周边乡村地区作为研究区,通过获取地震前后的高空间分辨率遥感影像数据,提取房屋建筑震害信息,识别房屋建筑震害等级,利用震害指数计算区域内地震烈度等级,综合分析得到建筑物震害特征与主要成因,对地震灾情快速评估、应急救援和恢复重建具有重要参考。

高光谱高空间分辨率遥感观测、处理与应用

高光谱遥感技术是遥感领域的研究热点之一。然而,由于成像口径与能量等限制因素,难以同时获得高光谱和高空间分辨率的图像,这极大限制了高光谱遥感在精细尺度任务中的应用。近年来,随着高光谱成像技术及无人机为代表的新型观测平台的发展,高光谱高空间(双高,同时具备纳米级光谱分辨率与亚米级空间分辨率)遥感技术发展迅猛,推动了高光谱遥感技术的应用,但同时也带来了更多问题。极高的空间与光谱分辨率使得数据更加海量高维,加剧了高光谱数据的空间异质性和光谱变异性,为影像智能信息处理带来更大的挑战。为此,本文将从双高遥感影像基准数据集、双高遥感影像智能信息处理、双高遥感影像典型应用3个方面论述双高遥感应用与发展现状。

高空间分辨率遥感影像建筑物自动提取方法综述

建筑物是城市环境中最主要的地物类型,如何从高分辨率影像中自动、高效和高质量地提取建筑物一直是个研究的热点课题。本文对常见的高分辨率遥感影像建筑物提取方法进行了分类和总结,比较了各种提取方法的应用范围、优缺点及改进措施。

基于高光谱遥感影像土地利用分类算法与尺度的研究

针对高光谱影像在土地利用分类应用中空谱异质性造成类内方差增大,而深度学习高光谱分类模型中主流的空间取块机制仅利用局部空间信息无法有效缓解类内方差较大的难题,本文提出全局高光谱融合深度学习地物分类框架,在空间取块机制网络基础上引入条件随机场模型整合全局空间上下文信息,采用4种不同的分类算法,对比分析本文提出的框架在分类上的精度和尺度。实验结果表明,本文提出的模型极大地改善了分类结果中错分的孤立区域,有效缓解了高光谱影像空间异质性对分类精度的影响,相比于对比网络取得更高的分类精度。

高光谱遥感影像目标检测算法及在农田“非粮化”监测中的运用

文章结合实际案例,对高光谱遥感影像目标检测算法在农田“非粮化”监测中的运用进行深度探讨。通过数据获取以及处理流程改进,引入现代化学习算法,高效辨识农田中的非粮食作物,做好类型划分,从全局出发把握农作物发展,动态监测数据信息变化。基于数据表以直观方式,揭示不同监测区域非粮食作物类型、面积及占比,通过对比掌握其中存在差异,以期为产业规划提供支持,同时展望技术未来发展应用。

融合形状和光谱的高空间分辨率遥感影像分类

提出了一种像元形状指数及基于形状和光谱特征融合的高(空间)分辨率遥感影像分类方法。形状和光谱是遥感影像纹理的具体表现形式,尤其在高分辨率影像中地物细节得到充分表达,相邻像元的关系及其共同表征的形状特性成为分类的重要因素。本文用像元及其邻域的关系来描述其空间结构,同时为了更全面地利用影像特征,提出了基于支持向量机的形状和光谱融合分类方法。实验证明,该方法计算简便且能有效表达高分辨率影像的地物特征,提高分类精度。

IspecHyper多旋翼无人机高光谱影像处理方法研究

为解决IspecHyper(莱森光学)多旋翼无人机高光谱成像系统缺乏数据处理配套软件,采集多航带高光谱数据误差大、坐标缺失、无法自动拼接等问题,以武鸣区太平镇角龙村柑橘种植基地为研究区,开展IspecHyper多旋翼无人机高光谱影像处理方法研究。首先,利用IspecHyper-VM200成像系统获取研究区高清照片和多航带高光谱影像数据;其次,以高清照片为数据源,通过PXI4D Mapper软件预处理和ENVI软件影像几何校正,形成高分辨率无人机正射影像;最后,利用ENVI软件裁剪多航带高光谱影像扭曲边界数据,以无人机正射影像为基准完成几何校正,进而通过影像镶嵌和光谱转换计算,形成高光谱反射率影像产品。结果表明,该研究形成的技术方法可有效解决IspecHyper多旋翼无人机高光谱影像处理存在问题,同时为无人机高光谱影像处理提供技术参考。

基于高光谱数据的密云水库水生态空间地物精细分类

重点水域水生态空间地物类型分布状况是其健康评估以及生态规划的重要基础.基于高分五号(GF-5)卫星高光谱数据,采用混合式特征选择算法开展北京市密云水库水生态空间地物精细分类研究.采用随机森林算法获取波段重要性排序,经过特征降维将总体分类精度最高的模型对应的特征集作为初始特征子集.利用后向序列选择算法搜索地物精细分类的最佳特征子集,进而开展密云水库水生态空间的地物精细分类.结果表明,高光谱数据可以实现较高精度的地物分类(总体分类精度为93.61%,Kappa系数为91.71%),相比于哨兵二号(S-2)卫星多光谱数据,在精细树种分类方面具有明显的优势.

高分辨率卫星遥感数据在城乡历史文化保护传承方面的应用

高分辨率卫星遥感数据具有高时间分辨率、高空间分辨率、高光谱分辨率等数据特性,为城乡历史文化保护传承工作提供了新机遇、新技术。本文对高分辨率遥感数据在城乡历史文化预防性保护、城乡历史文化保护规划、城乡历史文化智能化管理、城乡历史文化监测评估4个方面的应用进行了梳理,如图1所示。

基于高光谱遥感数据的土壤微量元素监测应用

土壤中的微量元素含量不仅影响农作物品质和产量,若过量存在还会对生态环境构成威胁。本文利用高光谱卫星遥感影像,结合地面实测样本数据构建了土壤微量元素监测模型,定量反演土壤中的微量元素含量。高光谱卫星遥感技术在定量反演方向的应用,弥补了传统土壤微量元素测量方法的不足,可实现大范围、短周期、高时效、高精度的无损探测。

利用空间-光谱双分支特征和动态选择的高光谱影像农作物分类

高光谱遥感可以捕获地表近乎连续的光谱曲线,以较高的光谱诊断能力对地表农作物进行精细分类与识别。传统基于深度学习的高光谱分类算法中空间、光谱特征捕捉利用困难、冗余特征筛选能力不足、模型约束过于单一等问题,导致农作物类型复杂且样本分布不均区域分类模型性能下降。该研究提出一种基于空间-光谱双分支动态特征选择的高光谱分类算法,在结合通道注意力机制和空间注意力机制进行空间-光谱特征提取的基础上,通过门控卷积层对提取到的特征进行相关性的计算和处理,实现空间维度和通道维度上的特征动态选择,并分别从空间、光谱和联合特征3个角度对分类结果约束,结合分类损失函数实现高光谱影像的分类任务。结果表明,在JAAS(Jiangsu academy of agricultural sciences,江苏省农业科学院)高光谱农作物分类数据集上,该研究算法总体精度、Kappa系数分别为99.35%和99.20%,相较于专为高光谱分类设计的算法CDCNN(contextual deep convolution network,上下文深层卷积网络)、WCRN(wide contextual residual network,广义上下文残差网络)、DBDA(double-branch dual-attention mechanism network,双分支双注意力机制网络)、DCNN(dual-channel convolution network,双通道卷积网络)分别提升了4.91%和6.12%、6.82%和8.53%、2.12%和2.63%、2.04%和2.54%;在公开数据集WHU-Hi-HanChuan区域,总体精度、Kappa系数分别为99.49%、99.41%,相较于CDCNN、WCRN、DBDA、DCNN分别提升了1.67%和1.96%、3.23%和3.80%、2.00%和2.35%、1.10%和1.29%;在WHU-Hi-Longkou区域,总体精度、Kappa系数分别为99.8%、99.74%,相较于CDCNN、WCRN、DBDA、DCNN分别提升了1.30%和1.71%、0.59%和1.74%、0.71%和0.93%、0.57%和0.76%。所提方法在样本分布不均的不同作物识别上均具有较高的识别准确率,可为基于高光谱影像的地物复杂且样本分布不均地区的农作物分类提供指导。

基于光谱-空间联合Transformer模型的黄河三角洲湿地高光谱影像分类

黄河三角洲湿地地物类型在光谱曲线上差异较小,且在空间上分布零散,呈破碎化特性。现有的分类方法受限于局部感受野难以捕捉到图像的长距离依赖关系,导致在黄河三角洲湿地高光谱影像中分类精度不理想,针对此问题,本文提出了一种光谱-空间联合Transformer模型。光谱和空间支路分别以光谱向量和空间邻域为输入,基于自注意力机制提取全局光谱和空间特征,在两个支路引入多阶特征交互层,实现浅层边缘信息和深层语义信息的融合,最后采用自适应相加的方式将两路特征融合,送入分类器实现最终分类。本文在黄河三角洲湿地高分五号GF-5和CHRIS两幅高光谱影像上验证方法的有效性,实验结果表明,该方法显著提高了湿地分类的精度,在选用3%的样本训练条件下总体精度分别达到了90.90%和94.17%,优于其他分类方法。研究结果可实现黄河三角洲湿地地物类型的高精度分类,为湿地的保护提供技术支持。

全变差稀疏约束深度非负矩阵分解高光谱遥感影像解混方法

传统非负矩阵分解方法仅基于单层线性模型,现有的深度非负矩阵分解模型忽略了地物光谱的实际混合物理过程,仅从数学理论考虑深度分解。对此,文中从光谱混合的物理过程出发,综合非负矩阵分解和深度学习,将光谱混合过程进行反向建模,并充分考虑丰度的稀疏性和空间平滑性,构建了用于高光谱遥感影像解混的面向端元矩阵的全变差稀疏约束深度非负矩阵分解模型。通过模拟实验和真实实验,将文中所提方法与5种解混方法进行对比。结果表明,相较于面向丰度的深度非负矩阵分解算法,文中所提方法的平均光谱角距离和均方根误差均有所降低,取得了最佳解混结果。

基于高空间分辨率卫星遥感影像的围填海存量资源监测与评估研究——以营口市南部海岸为例

为详细掌握围填海存量资源状态,提高海域空间资源监管精细化水平,本文提出围填海存量资源概念,并将围填海存量资源划分为围而未填区域、填而未建区域、低密度建设区域、低洼坑塘、低效盐田和低效养殖池塘等6种类型,以及工业区、城镇区等围填海存量资源的消耗类型。在此基础上,采用高空间分辨率卫星遥感影像,建立了面向对象的围填海存量资源遥感影像分类提取方法与技术流程,构建了围填海存量资源指数,并以营口市南部海岸区域为例进行了实证研究。结果表明:(1)面向对象的围填海存量资源遥感影像分类提取方法能够精细地提取围填海存量资源信息,准确率达到90%以上;(2)填而未建区域、低效盐田、低效养殖池塘占研究区围填海存量资源总面积的62.51%,研究区围填海存量资源指数为0.49,但内部差异明显,北部区域为0.66,中部区域为0.44,南部区域为0.37。

融合光谱-空间信息的高光谱遥感影像增量分类算法

提出了一种融合光谱和空间结构信息的高光谱遥感影像增量分类算法INC_SPEC_MPext。通过主成分分析(PCA)提取高光谱影像的若干主成分,利用数学形态学提取各主分量影像对应的形态学剖面(MP),再将所有主分量影像的形态学剖面归并联结,组成扩展的形态学剖面(MPext)。将MPext与光谱信息相结合以增加知识,最大限度地挖掘未标记样本的有用信息,优化分类器的学习能力。不断从分类器对未标记样本的预测结果中甄选置信度高的样本加入训练集,并迭代地利用扩大的训练集进行分类器构建和样本预测。以不同地表覆盖类型的AVIRIS Indian Pines和Hyperion EO-1Botswana作为测试数据,分别与基于光谱、MPext、光谱和MPext融合的分类方法进行比对。试验结果表明,在训练样本数量有限情况下,INC_SPEC_MPext算法在降低分类成本的同时,分类精度和Kappa系数都有不同程度的提高。

高空间分辨率遥感影像下的违法用地变化检测

遥感影像时间、空间分辨率的逐渐提高和图像识别技术的发展,使基于高分辨率遥感影像进行自动、准确、快速的违法用地检测成为可能。本文利用高空间分辨率遥感影像,提出了一种基于地物分布特性的违法用地变化检测方法,将违法用地判别特征知识融入变化检测模型,实现违法用地变化信息自动提取。选取广州市从化街口地区为研究区域,试验结果表明该方法能够辅助应用人员在大范围内快速地定位疑似违章用地图斑,提高生产效率,取得较好的应用效果。

基于高空间分辨率影像的林业小班遥感区划系统设计与实现

小班区划是森林资源调查中最主要的任务。为了减少小班区划工作量,提高工作效率以及保证小班区划的一致性,从功能需求角度,设计了一种基于高空间分辨率遥感影像进行林业小班区划的系统,并对系统各部分功能进行较为详细的设计与说明。开发并实现了遥感数据处理、多尺度分割和面向对象分类等关键技术,借助该系统,可以实现基于高空间分辨率遥感影像进行林业小班边界的内业自动生成,小班区划精度符合林业实际生产需求。目前,该系统已在重庆和海南等地推广应用。

基于高空间分辨率卫星遥感影像的砂质海岸空间整治效果分析——以营口月亮湾为例

采用2005年采集的SPORT5卫星遥感影像和2015年采集的GF-1卫星遥感影像,分别对2006-2014年之间营口月亮湾海岸空间整治项目实施前后的海岸景观格局进行监测,在此基础上构建了沙滩面积系数、适宜游乐水域指数、主体功能度指数、景观多样性系数、景观变化指数等评估指标,评估了营口月亮湾海岸空间整治效果。结果表明:营口月亮湾沙滩养护工程实施后沙滩面积大幅增加,沙滩面积系数为2.44,适宜游泳嬉水娱乐区面积略有增加,适宜游乐区指数为1.10。海岸空间整理工程实施使月亮湾海岸游乐功能分区明显,月亮湖公园、高尔夫休闲区、山海广场区、农业生态旅游度假区和滨海嬉水观光区主体功能度指数分别达到0.89、0.76、0.68、0.65和0.77。海岸景观美化工程整体改变了海岸景观格局,使各功能分区海岸景观多样性提高,海岸景观格局更为优化,总体景观多样性系数达到1.13,景观变化指数达到0.30。

高空间分辨率影像和多光谱影像融合的研究

从卫星影像的成像过程出发 ,揭示了卫星影像所含信息的物理内涵 ,从频率域特性出发得出了高空间分辨率影像和多光谱影像可以融合的物理基础 ,为寻找一种较好的融合方法提供了理论依据。

高光谱遥感及其影像空间结构特征分析

分析了高光谱遥感技术相对于传统的低光谱分辨率遥感的特点,以及其在环境监测等领域的应用。然后分析了高光谱影像的空间结构特征,并指出高光谱影像的空间结构特征在实际应用中也具有很重要的意义。最后,本文使用了统计学分析方法对实验影像的空间结构特征进行了分析,并提出了一个可用于描述高光谱影像空间特征的统计学参数。