遥感信息
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遥感信息
2020年 35卷 1期
刊出日期 2020-02-20


1 杨国亮|李放|朱晨|许楠
改进MobileNetV2网络在遥感影像场景分类中的应用
针对使用深层卷积神经网络进行场景分类往往需要消耗大量的时间与存储空间来训练、测试并保存模型的问题,将DenseNet的密集连接的思想应用于轻量化网络MobileNetv2中,借助特征复用来提高网络性能。同时利用一个扩张系数为1、步长为1的瓶颈与一个扩张系数为1、步长为2的瓶颈的组合压缩特征图的通道数,并将部分瓶颈的扩张系数减小以控制网络的整体规模。将改进的网络在NWPU-RESISC45遥感影像数据集上进行实验分析。结果表明,改进网络在保持分类准确率的同时缩减了网络规模,提高了计算速度,对遥感影像场景分类具有较好的实用性。
2020 Vol. 35 (1): 1-8 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 2139KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
9 王勇|董思思|刘严萍|任栋|李江波
区域MODIS水汽季节修正模型
针对MODIS水汽空间分辨率高但精度不高的不足,提出了一种利用GNSS的MODIS水汽校正模型。MODIS水汽校正模型通过GNSS水汽和线性回归方法分季节构建。通过GNSS水汽与MODIS水汽的相关性分析比较,利用线性回归方法分季节构建区域和城市MODIS水汽校正模型,通过与GNSS水汽比较验证区域和城市模型的可靠性。研究结果表明,GNSS水汽与MODIS水汽的变化趋势基本一致,存在显著正相关特性;经检验3个测站的城市和区域,冬季模型均方根误差优于1mm,春、秋季均方根误差接近,约为2mm,夏季城市模型均方根误差最大,值为6.58mm。区域模型有效提高MODIS水汽精度,可为短时天气预报提供基础。
2020 Vol. 35 (1): 9-14 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 1068KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
15 张洪群|顾吟雪|郭擎
灰色关联分析与模糊推理边缘检测图像融合法
:为解决融合图像不同程度的光谱失真问题,提出了一种结合灰色关联分析、模糊推理和IHS变换的图像融合算法。首先通过灰色关联分析和模糊推理算出全色图像的边缘点和非边缘点,得到丰富的边缘信息,然后对多光谱图像进行IHS变换,以亮度分量为依据对全色图像进行直方图匹配,再基于边缘信息对亮度分量和直方图匹配后的全色图像进行线性加权,最后通过IHS逆变换得到融合图像。为验证本文方法的有效性,与5种常用方法比较,从视觉和定量两方面进行评价,且采用降尺度评价和全分辨率评价。结果表明,该方法得到的融合图像比其他5种方法更优越。本文方法不仅提高了遥感图像的空间分辨率,也较好保留了多光谱图像的光谱信息。
2020 Vol. 35 (1): 15-27 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 3482KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
28 戴激光|杜阳,|金光|陶德志
一种多尺度卷积神经网络道路提取方法
针对神经网络训练过程存在分辨率不断降低和梯度消失的共性问题,提出一种基于多尺度卷积神经网络的遥感影像道路提取方法。首先,针对网络前向传播过程分辨率逐渐降低的问题,采用子影像训练网络模型,增强网络对细节信息的获取,然后应用多尺度卷积学习获取不同维度的分层特征,解决由分辨率下降导致的信息缺失问题;其次针对网络在反向传播阶段中出现的梯度消失问题,融入残差连接限制梯度过度更新,改善网络的深度受限问题;最后,针对网络深度和宽度的挖掘导致的网络训练效率问题,使用全局均值池化优化全连接层中大量的冗余数据。大量遥感影像实验结果表明,相对于U-Net网络和经典卷积网络,该方法在Accuracy和F1值上均具有较大优势。
2020 Vol. 35 (1): 28-37 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 2817KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
38 孙灏|刘伟汉|王艳梅|周伟|蔡创创
京津冀冬季气溶胶光学厚度遥感反演
针对传统的暗像元算法难以满足植被稀疏陆表气溶胶遥感监测需求的问题,提出了冬季植被稀疏的京津冀地区气溶胶光学厚度的遥感反演方法。以2016—2018年连续3年1—2月的AQUA/MODIS L1B数据为数据源,采用暗像元算法与深蓝算法结合的方法对冬季京津冀地区的气溶胶光学厚度进行了遥感监测。使用AERONET数据对结果进行了验证,并与MODIS MYD04_L2暗像元-深蓝气溶胶产品进行了对比。结果表明,该算法在冬季京津冀地区的气溶胶监测效果远好于暗像元算法,并与MODIS气溶胶产品表现出了显著的相关性,且有效监测范围更大、空间分辨率更高。根据连续监测结果,分析了京津冀地区冬季气溶胶光学厚度空间分布特征及其影响因素。
2020 Vol. 35 (1): 38-44 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 2851KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
45 张钰萌|陈辉|马鹏飞|厉青|王中挺
从短波红外与红光波段反演华北地区气溶胶
针对MODIS数据监测华北地区陆地气溶胶存在的植被稀少和仪器老化的问题,开展了基于短波红外波段和红光波段地表反射率比值反演气溶胶。讨论了华北地区MODIS传感器红波段和短波红外波段地表反射率的时间变化特征,发现二者之间的比值较为稳定,据此去除地表反射贡献,建立了陆地气溶胶反演算法。利用2016年9月—2017年8月过境华北地区的MODIS数据进行了算法测试和验证,该算法能够同时在植被稠密和稀疏的地区获得反演结果,较好地反映了气溶胶的空间分布。与AERONET北京Radi站和香河站气溶胶产品对比表明,该算法对于城市和乡村区域的应用效果较好,与地面观测结果的相关系数高于0.9,但算法出现了整体低估;分季节验证结果表明,季节之间的差异较小。
2020 Vol. 35 (1): 45-52 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 2160KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
53 曹亚楠|周述学|袁野|吴林林
利用MODIS云产品对安徽不同地区云特性的研究
针对不同区域云特性的差异,利用2006—2015年MODIS云产品MYD06_L2,对安徽淮北和江淮地区云相态、云粒子有效半径、云光学厚度和云顶高度发生概率进行统计分析,并对两地区云特性进行对比研究。研究表明,两地区夏季水云发生概率>冰云>晴空>混合相云,秋冬季则水云>晴空>冰云>混合相云。夏季两地区水云粒子有效半径相当,在14μm左右。淮北地区四季冰云粒子有效半径略高,夏季年际变化小,两地区逐年在24μm左右。春冬季江淮地区云光学厚度相对淮北地区较高。夏季冰云和混合相云云顶高度相对较高。研究结果为安徽省不同地区合理科学的规划和开展人工增雨作业提供了一定的理论依据。
2020 Vol. 35 (1): 53-63 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 6625KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
64 李宗凌|汪路元|禹霁阳|程博文|郝梁
遥感舰船目标检测识别方法
针对基于经典图像处理方法的目标检测识别方法虚警率高、分类效果差等问题,提出了一种基于深度学习的光学遥感舰船目标检测识别方法。该方法采用形态学运算+深度学习的方法,基于视觉增强技术快速筛选疑似目标,大幅降低需处理的数据量;采用深度学习网络,大幅降低目标检测虚警率。在2片Xilinx FPGA上完成了设计验证,利用FPGA全并行流水处理的特点,大幅提升处理效率和实时性,相对采用i7-CPU和GPU-GTX1050实现该算法,能效比分别提升260倍和28倍。经16景高分2号卫星遥感图像验证,目标检测识别率高于98%,虚警率低于5%。与现有的目标检测识别方法比,该方法在工程化能力、鲁棒性、实时性、准确率、能效比等方面达到较好平衡,性能优越,优于当前业内方法。
2020 Vol. 35 (1): 64-72 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 4590KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
73 杭斯加|张云|李彬彬|杨树瑚|韩彦岭
岸基北斗IGSO卫星反射信号相位测高
针对全球导航卫星系统反射信号的特性和我国北斗导航卫星系统反射信号在海面测高应用上的特点,证明了利用北斗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星反射信号对湖面和海平面进行岸基载波相位测高的可行性。实验分湖面和海面2组进行研究,用相位测高结果与实际测量结果对比的均方根误差(RMSE)描述测高结果的精度。在湖面岸基实验中,接收天线到湖面的相对高度为5.2m,IGSO7和IGSO10卫星相位测高结果的RMSE值达到厘米级,分别为3.23cm和4.98cm。在海面岸基实验中,海面的潮位高度差约2m,利用相位测高结果可以反演海面潮位。IGSO8卫星相位测高结果的RMSE为17.96cm,IGSO9卫星相位测高结果的RMSE为15.27cm,IGSO10卫星相位测高结果的RMSE为16.38cm。通过分析IGSO卫星仰角的变化,发现较大的卫星仰角变化率可以提高相位测高的结果的精度。
2020 Vol. 35 (1): 73-81 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 3057KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
82 孙新佳|田宏哲|罗凯
基于WebGL技术的三维煤场重建系统
基于二维图像实现三维重建一直是三维可视化中一个重要的研究内容。现有的实现方法基本上都是基于C/S架构或借助第三方插件实现,对于系统的稳定性和实用性带来较大的影响。针对这一不足之处,设计了一套B/S架构二维图像重建三维场景的系统应用于煤场三维可视化,并实现移动端、电脑端无插件浏览。后端程序利用python脚本对图像进行处理操作,前端通过JavaScript获取数据和渲染模型。实验表明,本文设计的三维煤场系统具有较好的实用性。
2020 Vol. 35 (1): 82-86 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 1283KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
87 王思雪|李英成|刘沛|耿中元|孙新博
基于图遍历的计算DEM数据洪水淹没范围的算法
针对数字高程模型(digital elevation model,DEM)大区域数据量大,而常用的洪水淹没算法(如种子蔓延法)不适用于对DEM的分块计算和分次存储,且用时和耗内存大,设计了一种使用图遍历来有效计算洪水淹没范围的算法,对DEM数据分条带读入计算机内存,然后采用块码压缩方式将潜在淹没区域压缩成块存入磁盘,使用广度优先搜索的图遍历方法读取数据。该算法设计逻辑清晰、实用性强且运算效率高,适用于大范围地形复杂的淹没区域。选取北京市、四川省的DEM数据进行实验,实验结果验证了该算法满足计算快速、占用内存少的要求。
2020 Vol. 35 (1): 87-92 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 1599KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
93 吴义生|韩震|周玮辰|王艺晴|劳国栋
不同介电常数模型的平静海表面亮温仿真差异性分析
利用介电常数模型仿真平静海表面亮温是海洋盐度遥感反演的基础工作之一。利用Matlab软件对K-S模型、M-W模型和Bl模型3种介电常数模型进行了仿真。首先分析了3种介电常数的实部和虚部值随电磁波入射角变化的差异性,然后通过介电常数模型获得的3种平静海表面亮温,分析了在盐度为30~40psu以及不同入射角的情况下,3种介电常数模型得到的平静海表面亮温和盐度变化率的关系。研究结果表明,在L频段(1.4~1.427GHz),3种模型的差异主要体现在实部,K-S模型介电常数实部值相对于其他2个模型更高,电磁波衰减程度基本一致;在入射角为55°时,亮温与盐度的变化率差异最明显,3种模型的垂直极化亮温的变化率比水平极化亮温高30%左右。
2020 Vol. 35 (1): 93-98 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 2345KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
99 张燕|樊彦国|许明明|钟先金
一种利用均值匹配改进的高光谱异常检测方法
传统高光谱异常检测算法由于背景信息估计不准确等原因普遍存在高虚警率的问题,针对这一现象,提出了一种利用图像均值进行匹配改进的高光谱异常目标检测后验处理方法。首先采用传统的高光谱异常检测算法将待检测高光谱图像划分为背景与异常目标潜在区域,之后通过对待测图像求解均值,将其与异常目标潜在区域像元进行相似性匹配计算,剔除大范围误检像元,得到最终检测结果。该方法在传统异常目标检测算法基础上进行相似度量剔除大范围虚警像元,在提高原算法探测能力的同时有效地降低虚警率。实验表明,该方法可以有效降低虚警率,提高原算法对于亚像元异常目标的检测能力,且对于不同算法、不同数据具有普适性。
2020 Vol. 35 (1): 99-104 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 3029KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
105 李薇|李晓燕
长春市城市扩张及其微气候响应
针对目前城市化和热岛效应研究多为单一定性评价和半定量化研究,缺乏耦合分析的问题,提出了一种可行的定量耦合分析方法。分析了长春市建设用地扩张和热岛效应的时空演变特征及其关系。首先收集遥感数据,采用归一化差分复合指数阈值分类法提取建设用地,之后采用辐射传输法反演地表温度,以此为基础计算扩张强度、热岛强度等指数,进而将城市扩张与微气候变化进行相关性分析。结果表明,长春市建设用地1990—2016年间增加了608.85km2,2000年后陡增,扩张模式由面状扩张变为沿道路辐射状扩张、飞地式扩张。城市扩张初期,相对热岛效应显著,随着建设用地的扩大,热岛面积增大,但是强度下降。相关性分析表明,单位格网内城市用地所占面积高于40%时地表温度上升明显。
2020 Vol. 35 (1): 105-111 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 2977KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
112 张航|卢小平|张晓强|路泽忠
面向矿山监管的无人机视频关键帧影像动态提取方法
为满足对露天煤矿违法开采实时监测需求,提出了一种基于无人机瞬时航飞速度的视频关键帧影像动态提取方法。首先对无人机采集的视频影像进行预处理,提取视频影像中无人机瞬时飞行速度、飞行航高等信息;然后基于提取的相关信息加权化处理并结合相机参数进行计算,得出抽取关键帧所需的动态间隔,再对关键帧时间间隔进行加权和阈值约束处理,提取出关键帧的动态时差。实例验证表明,采用该方法提取的关键帧影像进行矿区三维重建,在保证三维场景的同时有效提高了数据处理速度,且比等时差法用时缩短了近5倍,显著提高了三维重建的效率。
2020 Vol. 35 (1): 112-116 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 2703KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
117 唐焕丽|姚琴|吕晓莹|杨名名|王婧
多源卫星融合的广东海域海面风场特征
针对大部分风场时空融合算法复杂、执行效率低、业务推广难的问题,基于HY-2A和MetOp-B海面风场数据提出一种快速可行的时间空间插值融合算法,并将融合产品用于广东附近海域海面风场特征的研究。算法通过时间匹配和空间插值,获取了空间分辨率为0.25°×0.25°、数据时间差控制在30分钟以内的融合风场。浮标观测数据验证结果表明,该方法有效地弥补2种卫星数据的覆盖盲区,融合风速和风向均具有较好的精度。在此基础上,本文利用融合风场成功捕捉1622号台风"海马",掌握该台风当日对全广东附近海域海面风场的影响;分析2016年10月研究区域的上、下旬及整个月份的风场分布特征和变化规律,为海洋预报、区域海洋动力环境研究以及海洋防灾减灾策略的制定等提供数据支撑。
2020 Vol. 35 (1): 117-122 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 2596KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
123 瑚敏君|冯德俊|伍燚垚
城市规则建筑物阴影去噪
针对建筑物阴影提取受同物异谱和异物同谱特点的噪声干扰较大这一问题,提出一种结合几何特征和语义特征约束条件去噪的城市规则建筑物阴影提取方法。首先,针对阴影在HIS色彩模型中低亮度、高色调和高饱和度的特性,采用归一化阴影指数进行初步阴影检测,并与经过过绿指数变换后的图像做差值运算去除偏蓝色地物的干扰,然后根据建筑物阴影特征采用4种几何指数和阴影方向进行去噪处理。分别选取高分辨率卫星影像和航空影像进行实验,结果表明,该方法对于城市规则建筑物阴影提取具有较高的精度,并且结果边界完整,无破碎图斑。
2020 Vol. 35 (1): 123-128 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 1768KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
129 梁远玲|简季
采用分段主成分和PPI的高光谱影像分类
高光谱遥感影像波段多且存在混合像元,特征提取以及端元提取都是高光谱影像分类必不可少的工作,分类方法的选择也是因地适宜。以福建省泉州市德化县下属某一地区的CASI影像为实验数据,基于分段主成分(segmental principal component analysis,SPCA)和纯净像元指数法(pure pixel index,PPI),提出了最小距离(minimum distance classification,MDC)和二进制编码(binary encoding,BE)的高光谱影像分类方法。实验结果表明,MDC的总体精度为69.71%,BE的总体精度为70.88%。对单一地物精度而言2种方法各有其长,MDC对道路的分类精度更高,为98.08%;而植被、耕地和水体采用BE方法的分类精度更高,分别为94.12%、98.08%、98.11%。本文提出的方法应用于CASI高光谱影像,对该研究区的地物分类研究有一定的实用性和参考价值。
2020 Vol. 35 (1): 129-134 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 2346KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
135 李想|张世强|梁倩
小型四旋翼无人机序列影像三维重建实验
传统航空影像三维重建受到时效性、成本等限制,而无人机三维重建技术是解决中小范围三维地形问题的有效手段。基于小型四旋翼无人机航拍序列影像开展了三维重建实验。首先分析了小型无人机航拍三维重建流程的特点,随后重点讨论了无人机三维重建中涉及的关键问题,包括无人机飞行姿态控制、航速、航高、重叠度和拍照模式选择等,最后对比了不同软件的重建结果。实验结果表明,通过优化控制无人机飞行姿态、航高、航速、重叠度等因素,选择合理的序列影像获取模式,在不同的软件中均可完成精度较高的精细地物三维重建。
2020 Vol. 35 (1): 135-141 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 2611KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
142 张冬梅|卢小平|张航|余振宝|苗沛基
一种基于无人机视频影像的车流量统计算法
针对城市智能交通管理系统中车流量统计出现的漏检误检问题,提出一种基于无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)视频影像的车流量统计双虚拟检测线算法。算法利用数字图像处理技术和计算机视觉对视频流进行处理,首先对无人机获取的视频影像采用均值滤波进行去噪处理,利用改进的多帧平均方法提取出初始背景,通过背景差分法检测出运动目标,然后使用混合高斯背景模型进行背景更新,设置双虚拟检测线并计算二值图像上位于双虚拟线内的连通区域面积、长宽比,统计出实时的车流量。实例验证结果表明,该方法的准确率在非高峰期达到92.94%,高峰期达到91.62%,为城市智能交通管理提供了可靠的数据支持。
2020 Vol. 35 (1): 142-146 [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML KB] [PDF 885KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
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