协同光学与雷达遥感数据的面向对象土地覆盖变化检测

西南地区受云、雨天气的影响,高质量的光学数据难以获取,合成孔径雷达数据可以全天时全天候地工作,但其重访周期较长,因此在多云多雨地区协同光学与雷达数据开展土地覆盖变化检测,可以弥补单一遥感数据源的不足,对国土资源调查评估及全球变化研究具有重要的意义。该研究基于2019年眉山地区Sentinel-2光学数据对2016年和2019年全极化Radarsat-2数据生成的差异影像进行面向对象引导分割,提取对象级多维特征,并提出FSO-RF变化检测框架,该框架利用样本间距离度量可分性特征空间优化（Feature Space Optimization, FSO）方法来优化特征空间,结合面向对象的随机森林（Random Forest,RF）分类器实现土地覆盖变化检测,与现有的变化检测算法对比,该研究的变化检测框架在精度上有较大提升,在试验区的准确率达到92.90%,通过抽取具有代表性的样区进行检验,两个样区变化检测结果的准确率分别为95.08%和88.16%。该研究提出的算法框架可以很好地满足城镇、农田等不同地物类别的变化检测需求,在国土资源监测中具有一定的应用价值。     

一种基于U-Net的高分影像土地利用/覆盖变化检测方法

[目的] 介绍一种基于U-Net的高分影像的土地利用/覆盖变化检测方法,为该模型在遥感影像变化检测方面的应用提供理论支持。[方法] 采用U型神经网络对河南省禹州市两期高分一号影像和WHU building dataset建筑物变化检测数据集中的变化图斑进行自动检测试验,并与FCN和SegNet两种模型进行比较。[结果] 在两个数据集的验证样本中,U型神经网络模型的F₁值分别为0.699,0.66和0.673,均优于其他两种模型,并且漏检率较低,更加接近变化参考图。[结论] 采用U型神经网络对高分辨率遥感影像进行土地利用/覆盖变化检测是可行的,且能有较高的检测精度。     

土地利用变化分析与决策系统的设计与实现

为了快速准确地提取出土地利用数据的变化信息,该文采用增量变化提取方法,对同一地区2个不同时间的土地利用数据进行变化检测,并自动提取出土地利用空间及属性变化信息,设计并实现土地利用变化检测分析系统,能定量分析土地信息的变化,并成功应用于实际土地利用分析案例中,结果表明从技术上已解决土地利用规划上一些“定时,定位,定量”的问题。     

面向对象的湖北省土地覆被变化遥感快速监测

为了快速监测湖北省土地覆被变化,以HJ-CCD、TM以及ETM影像为数据源,探索出了集成面向对象技术与"3S"技术的中尺度土地覆被变化遥感流程和方法。该方法首先基于HJ-CCD影像和面向对象技术进行2010年湖北省土地覆被信息的提取,并用野外采样点对结果进行验证。在保证高精度的情况下利用向量相似性函数对湖北省2000－2005年以及2005－2010年进行变化检测,从而获得2个变化时期影像的变化区域,然后利用面向对象技术中的最邻近分类器对变化区进行自动化分类。最后分别将2期的变化结果与未变化结果融合后获得湖北省2000年、2005年和2010年的土地覆被图,在GIS中处理后建成县、市、省3级行政级别的湖北省土地覆被变化本底数据库。试验表明分类结果的总体精度为93.24%,Kappa系数为0.914;2000－2005年与2005－2010年变化检测的总体精度分别为90.88%和90.75%。同时研究发现景观破碎的地区应用面向对象技术有一定的局限性。     

20世纪末期黄河源区土地覆盖变化与气候变迁过程研究

利用NOAA-AVHRR数据,应用BP神经网络图像分类方法,研究了1990~2000年黄河源地区土地覆盖变化的过程,并分析了这11年间黄河源地区的气候变化趋势。在此基础上,通过偏相关模型对土地覆盖变化与气候变化之间的关系进行了分析。结果表明在1990~2000年间,黄河源区域荒漠化土地面积急剧增加,平均植被覆盖度呈持续下降趋势;而区域平均年平均气温、年最高气温都明显升高,年最低气温也有上升趋势,区域平均年降水量则呈波动下降趋势。对两者相关性分析表明,不同土地覆盖类型土地面积与各气象因子之间具有不同的相关关系,气候变化是影响黄河源区土地覆盖变化的一个重要驱动因素。     

中国1999－2009年土地覆盖动态变化的时空特点

基于SPOT NDVI时间序列研究中国近10 a来（1999－2009年）土地覆盖动态变化的时空特点。首先,对BISE模型进行改进并对数据进行预处理;其次,结合光谱角分类和最小距离分类算法各自的优势构建了一个新的分类算法（SAM-MDM）,并对多年NDVI数据分类和后处理,提高了分类精度,能满足土地覆盖变化趋势分析要求;再次,应用土地覆盖动态度模型和GIS叠加方法分析了全国土地覆盖的时空变化,建立了土地覆盖类型转移概率矩阵;最后,应用马尔科夫（Markov）过程建立了类型转移演化模型,对未来20 a土地覆盖动态变化过程进行了预测。通过该研究探讨了中国土地覆盖近10 a来在时间上的动态变化特点、空间上的变化差异、土地覆盖类型的转移概率分布和未来10～20 a的时空变化趋势。     

河西地区土地利用/覆盖变化研究

土地利用/覆盖变化作为国际上全球变化研究的前沿与热点课题,是所有可持续发展相关问题的核心。河西地区为环境演化的敏感区和生态脆弱带,土地的演化过程和机制有其不同于东部地区的特殊规律。本文简要介绍了河西地区土地利用/覆盖变化过程,分析了土地利用/覆盖变化的动力机制,并就土地利用/覆盖变化对该地区自然环境与社会经济的影响进行了初步探讨,从而探索有利于该地区土地可持续发展的土地利用方式与土地覆盖类型。     

基于ERDAS平台的NDVI植被覆盖变化检测

介绍了利用ERDAS IMAGINE软件对多时相遥感影像进行地表植被覆盖变化检测的方法及过程,采用归一化植被指数差值法,得到包含多时相遥感影像变化信息的差异图像,依据差异图像的灰度直方图分布情况,结合经验公式设置变化阈值来分离变化信息和非变化信息。     

基于生态分区的河北省植被覆盖时空变化特征研究

植被覆盖的时空变化可以反映气候变动的规律和趋势,是全球能量循环和物质流动的组成部分,可作为生态环境演变研究的重要方面。为研究河北省近些年植被NDVI变化和分布的情况,在SPOT-VGT数据的基础上,将研究区划分为坝上高原、燕山太行山山地和河北平原3个生态区,结合研究区的土地覆盖数据,利用最大合成法和均值法获取研究区内各时间点和各土地覆盖类型的NDVI值,通过趋势分析法对研究区NDVI时序变化趋势进行探析,由此对整个研究区和各生态分区NDVI时空变化与分布特征进行综合分析。结果表明:(1)河北省近11年NDVI整体呈上升趋势,植被覆盖总改善面积大于总退化面积,改善面积主要分布在坝上高原和燕山太行山山地部分地区,退化面积主要分布在河北平原部分地区。(2)河北省三生态区不同土地覆盖类型上的NDVI变化特征不尽相同,针对各个土地覆盖类型NDVI的变化特征提出了改善不同生态分区植被NDVI的方法和建议。     

基于多时相遥感影像分析的城市土地利用/覆盖变化与热环境演变--以徐州市为例

以1987,1994,2000和2005年共4期的Landsat TM遥感影像为数据源,利用先进的决策树分类法获取徐州市土地利用/覆盖信息,通过单通道算法反演地表亮温获取城市热场分布与热环境变化信息,采用土壤调节植被指数SAVI定量描述研究区植被覆盖变化,并综合采用这些信息对城市热环境演变与城市扩展、植被覆盖变化的关系进行了综合分析.结果表明,利用Landsat TM数据结合决策树分类方法,是获取土地覆盖/利用的有效方法.通过计算地表辐射亮温来研究城市热环境变化是合适的,SAVI等因子与城市热环境显著相关,能够有效地定量描述城市扩展及其生态环境响应.研究结果可服务于城市环境保护与人居环境改善.     

基于马尔科夫模型的吐鲁番市土地覆被动态变化研究

以吐鲁番市1990年TM影像解译数据和2005年、2011年的土地利用图为数据源,通过建立马尔科夫模型来预测该地区土地覆被变化情况。马尔科夫模型的预测精度与模拟步长密切相关,因此,首先以1990年为基础年,基于不同的模拟步长,预测2005年的各地类面积,并与其实际面积相比较,找出最佳模拟步长。其次,用该最佳步长预测2011年以后的土地覆被变化,由此分析该地区土地利用程度和土地利用空间变化动态度。研究表明:（1）未利用地和草地相互转换数量较大;（2）2005年后耕地减少较为迅速,供需矛盾日益突出,基本没有实现耕地占补平衡;（3）在21年间水体减少近6 000 hm²,很可能与全球气候变暖有关;（4）由于建设用地和园地的变化而使得土地利用程度逐年提高,说明经济的发展是土地覆被变化的重要因素;（5）人为因素是土地覆被变化的主要原因,人们正采取越来越有力的手段影响着土地覆被变化。基于上述结论,文章提出了相应建议。     

土壤二向反射特性及水分含量对其影响研究

土壤二向反射特性的研究是进行地表温度、地表反照率等方面反演必须解决的问题,同时也是全球地面覆盖遥感研究所要考虑的背景因素,对定量遥感及土壤遥感技术本身的发展有着重要意义。论文在对不同类型土壤进行室内二向反射率测定的基础上,分析了其在可见光及近红外波段随观测角度变化规律,得出以下结论:在不同的观测方位角,土壤二向反射率均随着观测天顶角的增加而增加,在垂直主平面方向是对称的;并且在后向散射方向达到最高,在前向散射方向达到最低。研究利用基于辐射传输理论的Hapke二向反射模型对不同类型土壤在不同水分含量条件下的二向反射率进行了模拟并取得了较好的结果。此外,基于实测的土壤二向反射率对Hapke模型的主要参数进行反演并研究土壤水分含量对其影响,结果表明随着土壤逐渐变干,其单次散射反照率在整个波段均呈增加的趋势,并且单次散射反照率不受测量时条件的影响。因此,论文可以为利用单次散射反照率来反演土壤水分含量提供研究基础。     

基于光谱和成像技术的作物养分生理信息快速检测研究进展

该文阐述了应用光谱和成像技术进行作物养分生理信息快速检测的主要研究进展和发展趋势。介绍了光谱和成像技术的基本原理、常用数据处理方法、建模方法和模型评价指标,重点总结了光谱和成像技术在5种常见农作物(水稻、小麦、油菜、玉米、大豆)的养分生理信息检测中的应用成果和研究进展(主要包括叶绿素类和氮素检测,病虫害、水分、杂草、重金属、农药胁迫诊断及产量预测等方面),分析了光谱和成像技术在作物生长信息检测的发展趋势。结果表明,光谱和成像技术能够快速无损获取作物养分生理信息,并能有效地对作物长势和逆境胁迫响应进行动态监测,对实现农业的精准化、数字化、信息化及智能化管理和作业具有重要意义。     

土地资源遥感监测产业化应用方法探讨

遥感技术已广泛应用于国土资源调查、评价和监测等领域，而遥感数据处理与分析仍是制约其应用深度的重要因素。该文在对比分析目前资源遥感监测技术的基础上，探索了基于两个时相遥感影像的变化信息提取、基于遥感影像与基年土地利用现状图的变化信息提取和基于最新遥感影像土地利用现状信息提取等关键环节的技术方法，提出了适合工程化和规模化应用的解决方案，为遥感技术在土地资源领域的深入应用提供技术支持。     

土壤重金属有效态含量检测与监测现状、问题及展望

随着经济和社会的发展,土壤重金属污染对粮食安全及人类的身体健康构成了巨大的威胁,而目前广泛采用的全量检测法并不能准确地反映土壤重金属的生物毒性。为了更好地了解土壤重金属的污染情况及其生物毒性,需快速有效检测土壤重金属的赋存形态及有效态含量。本文介绍了土壤有效态重金属的定义及其在土壤-有机体系统中的转移;并结合国内外相关研究领域的文献资料,按检测对象将土壤重金属有效态的检测方法分为直接检测方法(化学检测方法和物理检测方法)和间接检测方法(生物指示法),系统阐述了化学检测方法中的浸提法,物理检测方法中的梯度扩散薄膜技术和光谱分析法,及生物指示法中的指示植物检测法、微生物检测法和动物检测法的研究进展、适用范围及优缺点,概括了目前检测方法存在的主要问题是不能同时满足大面积监测和精确检测两个方面。并指出快速、大面积、原位测定污染物种类和含量,采取相应措施保障粮食安全及人类身体健康是目前迫切需要解决的问题。本文将土壤-植物-人作为一个整体,了解重金属有效态在该系统中的迁移富集机理,认为在此基础上选择合适的数据处理方法及建模参数,结合遥感、地理信息系统和全球定位系统对土壤重金属污染进行原位立体监测,是未来土壤重金属有效态含量检测与监测研究的主要发展方向。     

面向智慧农业的无芯片射频跨域感知研究进展

随着传统农业逐渐向智慧农业转型，室温条件下具有低成本、长寿命、低功耗、小型化的检测手段对于农业环境及动植物本体指标检测至关重要，尤其对于无法进行电路有线连接的农业场景。随着器件传感和无线通信的整合，无芯片射频识别（chipless radio frequency identification, CRFID）因为具有轻量、价格合理、普适性等优势被广泛应用，CRFID标签具有理论上的“无限”寿命，代替了集成电路，成为标识传感信息融合的重要媒介，适用于农业环境、动植物生长监测、物流运输、食品品质检测等。该研究首先介绍了CRFID系统构成，以及其基本原理，指出天线是CRFID实现跨域感知的关键要素之一，随着农业场景中气体、环境温湿度、pH值等变化，天线负载敏感材料的电导率、磁导率、介电常数变化，引起CRFID标签的反向散射信号变化；其次，基于时频域标签，介绍了CRFID用于湿度、温度、气体（二氧化碳、氨气、乙烯）、pH和食品（猪肉、牛肉、鱼肉、果蔬、牛奶）检测的国内外最新研究进展，对比了相关传感器的关键性能指标；最后，针对CRFID技术的成功案例，指出了该类型传感器面临的主要研究挑战、未来研究...     

Satellite remote sensing for water erosion assessment: A review

Water erosion creates negative impacts on agricultural production, infrastructure, and water quality across the world. Regional-scale water erosion assessment is important, but limited by data availability and quality. Satellite remote sensing can contribute through providing spatial data to such assessments. During the past 30 years many studies have been published that did this to a greater or lesser extent. The objective of this paper is to review methodologies applied for water erosion assessment using satellite remote sensing. First, studies on erosion detection are treated. This comprises the detection of erosion features and eroded areas, as well as the assessment of off-site impacts such as sediment deposition and water quality of inland lakes. Second, the assessment of erosion controlling factors is evaluated. Four types of factors are discussed: topography, soil properties, vegetation cover, and management practices. Then, erosion mapping techniques are described that integrate products derived from satellite remote sensing with additional data sources. These techniques include erosion models and qualitative methods. Finally, validation methods used to assess the accuracy of maps produced with satellite data are discussed. It is concluded that a general lack of validation data is a main concern. Validation is of utmost importance to achieve regional operational monitoring systems, and close collaboration between the remote sensing community and field-based erosion scientists is therefore required.     

县域土地整理与土地利用/覆被变化研究——以重庆市万州区为例

认为土地整理改变着土地利用/覆被变化(LUCC),并进而对其优化调控.而同时土地整理又需要土地利用/覆被变化的研究提供技术支持.加之县域土地整理是区域乃至全国土地整理目标和方向在时空推进上的具体落实,是检验和评价区域土地整理效果和跟踪监测的有效场地.因此,本文以重庆市万州区为例,就县域土地整理与土地利用/覆被变化变化作以探讨.     

大田农业节水物联网技术应用现状与发展趋势

物联网技术与农业领域应用的结合是推动传统农业向现代农业转型升级的重要驱动力,农业节水是中国农业发展长期关注的重点。以物联网技术感知层、传输层、应用层架构为主线,针对大田主要粮食作物水分需求,总结物联网技术在大田农业节水关键环节中的应用发展现状以及存在的局限性,并在大数据、云计算等现代信息技术发展基础上,结合新时期互联网+战略,对物联网技术快速发展态势下农业节水技术、服务、模式的未来发展趋势进行探讨,提出技术向服务转变、决策向预测转变、微观向宏观转变的发展思路。     

Characterization of soil conditions at the field level for soil specific management

Soil variability within fields is well documented by a variety of sources: soil survey, soil testing, and crop yields. Technology is emerging to vary field management procedures as the machinery traverses fields. This new concept can increase farm profitabily and reduce environmental pollution. Operational methods of soil characterization includes US National Cooperative Soil Survey maps and databases, various methods of field soil sampling, aerial photography and remote sensing techniques, and some soil sensors. Although some techniques have been used for many years, there is still a strong need to improve precision and procedures of methods. Soil specific management is a high technology type management. Easy-to-use soil characterization tools must be developed and incorporated into decision aid systems to insure a successful adoption of this emerging technology.