Estimating aboveground biomass of Pinus densata-dominated forests using Landsat time series and permanent sample plot data

Southwest China is one of three major forest regions in China and plays an important role in carbon sequestration.Accurate estimations of changes in aboveground biomass are critical for understanding forest carbon cycling and promoting climate change mitigation.Southwest China is characterized by complex topographic features and forest canopy structures,complicating methods for mapping aboveground biomass and its dynamics.The integration of continuous Landsat images and national forest inventory data provides an alternative approach to develop a long-term monitoring program of forest aboveground biomass dynamics.This study explores the development of a methodological framework using historical national forest inventory plot data and Landsat TM timeseries images.This method was formulated by comparing two parametric methods:Linear Regression for Multiple Independent Variables(MLR),and Partial Least Square Regression(PLSR);and two nonparametric methods:Random Forest(RF)and Gradient Boost Regression Tree(GBRT)based on the state of forest aboveground biomass and change models.The methodological framework mapped Pinus densata aboveground biomass and its changes over time in Shangri-la,Yunnan,China.Landsat images and national forest inventory data were acquired for 1987,1992,1997,2002 and 2007.The results show that:(1)correlation and homogeneity texture measures were able to characterize forest canopy structures,aboveground biomass and its dynamics;(2)GBRT and RF predicted Pinus densata aboveground biomass and its changes better than PLSR and MLR;(3)GBRT was the most reliable approach in the estimation of aboveground biomass and its changes;and,(4)the aboveground biomass change models showed a promising improvement of prediction accuracy.This study indicates that the combination of GBRT state and change models developed using temporal Landsat and national forest inventory data provides the potential for developing a methodological framework for the long-term mapping and monitoring program of forest aboveground biomass and its changes in Southwest China.     

基于无人机可见光图像的夏季玉米植被覆盖度提取方法

为准确快速获取夏季玉米四叶期、拔节期、抽穗期和花粒期的植被覆盖度信息,利用无人机获取玉米田间可见光图像,对图像可见光波段提取的多种植被指数进行分析和比较,选择差异植被指数(Visible-band difference vegetation index,VDVI)、过绿指数(Excess green,EXG)和归一化绿蓝差异指数(Normalized green-blue difference index,NGBDI),结合监督分类提取了玉米4个时期的植被覆盖度信息。通过对试验田4个阶段的单幅图像监督分类处理,将其目标物分为土壤和玉米植被两类;分别统计监督分类后图像中土壤和玉米的VDVI像元直方图,将两者的像元直方图交点作为植被覆盖度提取阈值,同理获得EXG和NGBDI对应的玉米植被覆盖度提取阈值;利用获取的玉米植被3种覆盖度提取阈值,对玉米4个时期的植被覆盖度进行提取,并对提取精度进行了验证。结果表明,VDVI对应4个生长时期的植被覆盖度提取误差分别为1. 21%、4. 88%、2. 31%和3. 61%; EXG对应的植被覆盖度提取误差分别为1. 38%、1. 25%、0. 89%和0. 33%; NGBDI提取误差为1. 61%、3. 31%、1. 99%和3. 25%,EXG在夏季玉米4个生长时期的植被覆盖度提取效果最好。将玉米4个生长时期单幅图像确定的阈值作为固定阈值,对剔除确定阈值的单幅图像的试验田全景图像进行植被覆盖度提取,并对提取效果进行验证。结果表明,采用监督分类与可见光植被指数统计直方图相结合确定阈值的方法提取玉米植被覆盖度效果较好。     

基于GF-1与Landsat8 OLI影像的作物种植结构与产量分析

作物种植结构监测和估产是精准农业遥感的重点领域,其研究对于指导作物种植结构和制定农业政策具有重要意义。该文以黑龙江省北安市为研究区,以2015年的Landsat8 OLI和多时相GF-1为遥感数据源,基于物候信息和光谱特征确定的农作物识别关键时期和特征参数,构建面向对象的决策树分类模型,开展作物种植结构监测研究;综合植被光谱指数和地面采样数据,采用逐步回归方法建立产量遥感估算模型。结果表明:多源与多时相的遥感数据可以反映不同农作物的季相特征,应用本文所构建的决策树分类模型,作物分类效果较好,总体精度达87.54%,Kappa系数为0.8115;2015年,北安市的主要作物类型为大豆、玉米、水稻和小麦,面积分别为2204、1955、122和19 km~2,其中大豆的种植面积最大,占作物种植面积的51.24%。基于NDVI、EVI和GNDVI构建的多元回归模型为北安市大豆和玉米产量估算最优模型(R~2=0.823 7,均方根误差135.45 g/m~2,精度80.55%);北安市玉米高产区集中分布在西部,大豆的高产区主要分布在东部;2015年北安市玉米和大豆的单产分别为8 659、2 846 kg/hm~2,总产量分别为16.93×10~8、6.27×10~8 kg。利用作物关键物候期的多源多时相遥感数据能够精确高效地提取作物种植结构,构建的产量估算多元回归模型,为精准农业科学发展提供参考。     

一种基于航空可见光图像的烟草数量统计方法

传统烟草(Nicotiana tabacum L.)数量清点工作主要依靠人工现场抽样的方式,这种方法费时、费力且统计误差较大。针对这一缺点,提出一种基于航空可见光图像处理的烟草数量统计方法。利用无人机所获取的高分辨率影像,采用K-means聚类方法对烟田图像进行图像分割分类,提取图像中绿色植物部分,提取颜色、面积、长宽比等简单特征对杂草进行预剔除,通过构建烟株与杂草样本库,利用灰度梯度共生矩阵,提取其灰度平均、梯度均方差、相关、惯性等4种特征参量,并基于BP神经网络算法进一步对杂草进行识别,剔除杂草,统计烟株,提取连通域数量,即为烟株数量。     

最优分割尺度支持下高分遥感影像水土资源信息分类

为提升水土资源信息分类精度,以无人机航拍获取的高分辨率影像为实验对象,提出了最优分割尺度和决策树支持下的对象级影像分类方法。首先,根据影像内部的同质性和异质性,建立了分割质量函数,通过该函数获取了最优分割尺度;然后,提出了基于光谱信息和面积信息的最优分割尺度评价模型对分割结果进行评价;最后,引入决策树规则机制,完成了水土资源信息分类,并与最大似然法分类结果进行对比。研究结果表明:所建立的分割质量函数能准确获取最优分割尺度,有效避免了人工分割带来的主观性,所提方法分类总体精度为86.78%,最大似然分类方法总体精度为77.59%,在分类精度上有较大提升。     

基于多时相遥感数据的吉林西部土地覆被分类提取

为深化计算机自动提取土地覆被类型在遥感分类研究中的应用,以吉林西部的镇赉县为试验区,利用Landsat8多时相遥感数据的季节变化信息、地表植被、水体与土壤等特征参量,构建多维分类特征数据集对试验区进行土地覆被分类研究,提取了11种地表覆被类型。结果表明:1)多维变量组合方案的总体分类精度为95.50%,Kappa系数为0.9504。该方案自动提取地类达到了一个比较理想的分类结果,方案有效可行;2)方案中,3个主要特征分类变量的引入能很好改善易混淆地类的可分性,尤其,地表植被季节变化信息和土地信息的引入能明显提高土地覆被的分类精度;3)实际情况表明,引入的分类特征量不是越多越好,只有将多种分类特征有效结合才能够提高土地覆被分类精度。该文为农牧交错带上的土地覆被遥感监测提供了一个可行的方案,该方案有效可行。     

论理雅各的《易经》英译

19世纪末英国传教士理雅各的易经英译对中国文化在西方世界的传播和影响起了巨大的作用,他的译本经久不衰,至今仍被西方汉学家视为易经外译的典范。本文对理雅各及其易经英译本进行探讨,旨在发现其翻译的特定思路以及译本的优势与长处,寻找其不足与误译,以利新世纪易经英译的进一步精化与更为广泛的传播。     

融合光谱混合分解与面向对象的土地利用/覆被分类

错综复杂的土地利用模式和破碎的地物斑块制约了土地利用/覆被分类的精度和效率。一方面,混合像元模糊了地物的光谱信息,影响了分类精度。另一方面,如何高效利用地物的光谱、形状和纹理特征是当前土地利用/覆被分类的研究热点。为了提高基于遥感技术的土地利用/覆被分类精度,该研究基于Sentinel-2A遥感影像,开展融合光谱混合分解与面向对象的土地利用/覆被分类研究。首先,基于地物的光谱、形状和纹理特征,在3个分割尺度通过NDWI（Normalized Difference Water Index)、NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）、SBL（Soil Background Level）等8个特征参数构建了不同地物信息的提取规则。其次,利用光谱混合分解模型提取研究区基质（SL;岩石和土壤）、植被（GV;光合作用叶片）和暗色物质（DA;阴影和水）3类通用端元。最后,尝试融合3端元光谱特征优化地物信息提取规则。研究结果表明：1）基于构建的光谱、形状和纹理的地物信息提取规则,使用模糊函数、阈值法进行土地利用/覆被分类,获得了较高的分类精度,总体精度为80.83%,Kappa系数为0.76。2）融合3端元的光谱特征的提取规则将分类精度提升至90.00%,Kappa系数提升至0.88。3）具有明确物理意义的3端元的融入增强了像元内各组分信息的差异性,弥补了传统光谱指数对植被与土壤间的亮度信息解析度不足的缺陷。该方法能充分利用影像的光谱信息,是一种由易到难、对不确定因素进行逐层剥离的土地利用/覆被信息提取技术。因此,对中高分辨率的多光谱遥感影像十分友好,在土地利用/覆被的精细化分类中有较大应用潜力。     

基于序列信息的土壤CT图像超分辨率重建

受部分容积效应影响,土壤计算机断层扫描（Computed Tomography,CT）图像存在孔隙边界模糊现象,影响土壤孔隙结构研究的准确性。针对该问题,该研究提出基于序列信息的生成式对抗网络（Sequence information Generative Adversarial Network,SeqGAN）,实现土壤CT图像的超分辨率重建。针对土壤CT序列图像具有较高相似性的特点,SeqGAN法引入序列卷积块挖掘前后图像的序列信息,并将多重特征增强融合于目标图像中;利用多层残差块提取图像特征,构建残差块输入和输出的直接连接,以减少模型退化;利用对抗网络实现损失间接反馈,提高模型的特征学习能力。在序列相似性较高的土壤图像数据集验证了该方法性能。结果表明,SeqGAN法均方误差比次优方法GAN降低25%,峰值信噪比提升1.4 dB,结构相似性提升0.2%。重建的土壤图像具有较高准确率和清晰度,可为后续土壤物理学研究提供准确的数据基础。     

林业经营管理可视化先进技术研究(英文)

林业经营管理迫切需要引入能够对林业信息进行准确、可靠、生动地描述、表现和分析的技术 .该文仅就在自主开发的FLVS系统中应用的一些方法加以介绍 .这些技术可以被用来交互式地建立森林资源可视化管理工具平台 .其中 ,商品化软件 (PHOTOSHOP和MAPINFO)中相关技术的结合可以显著提高对森林资源可视化的调控 .应用实践证明该平台可以辅助林业分析和决策 ,对林业科学管理具有重要价值