区域土壤侵蚀遥感抽样调查方法

土壤侵蚀是全球性环境问题,土壤侵蚀调查是水土保持规划和生态文明建设的科学基础。为了完善土壤侵蚀抽样调查方法,快速、精准地估算土壤侵蚀实际速率,对基于高分辨率遥感影像进行目视解译,提取高精度土地利用和水土保持措施信息的方法进行了研究。基于现代地理信息科学,充分利用虚拟地球及其提供的公开高分辨率遥感数据资源,考虑土壤侵蚀及其治理的时空特征,采用分层不等概系统空间抽样方法布设抽样单元,通过对公开高分辨率遥感影像的目视解译,完成泛第三极地区土地利用和水保措施的遥感抽样调查。研究实现了2万个抽样调查单元的解译,提取了土地利用和水土保持措施信息;基于CSLE模型完成了典型抽样调查单元的土壤流失速率计算,并对解译结果进行了精度和实用性分析。结果表明:基于公开高分辨率遥感影像、利用分层不等概系统空间抽样方法,可快速提取土地利用和水土保持措施信息,完成区域土壤侵蚀抽样调查。     

水土保持措施图斑遥感识别提取研究进展

精确识别提取水土保持措施图斑是评估水土保持工程成效的重要技术手段。遥感影像是识别水土保持措施图斑的重要依据,伴随着遥感多源识别技术的发展,为图斑识别的精准化、快速化提供了更加有益的技术参考。为了厘清当前该研究现状,运用文献法,归纳总结了用于图斑识别研究的不同数据源、提取技术以及三大水土保持措施图斑识别方法现状以及存在的问题。下一步应结合水土保持治理工程区域特点,强化不同措施特征信息以及不同时空分辨率遥感影像的协同解译与提取研究,在水土保持措施图斑提取中引入人工智能、大数据等交叉学科技术从而提高水土保持措施图斑提取的准确性和时效性,并探索不同区域水土保持措施图斑提取技术和规程的标准化研究与应用。     

基于深度学习理论的山地城市水土保持卫星影像变化图斑提取实践

随着卫星遥感技术的不断发展,遥感监测已成为及时精准发现人为水土流失违法违规行为的有效手段。重庆高山环绕、丘陵广布且常年云雾,影像采集困难,图斑破碎,是典型的山地城市,传统的遥感人工目视解译需要耗费大量的人力物力,难以满足大区域山地城市的变化图斑提取需求。为提升重庆市水土保持遥感监测效率,将深度学习理论应用到对不同时期影像的变化检测分析中,采用基于语义信息的变化图斑提取和基于端到端深度网络的变化图斑提取方法,能够自动发现疑似水土保持扰动变化图斑,大大提高了水土保持监测监管的工作效率。     

基于面向对象的SPOT卫星影像梯田信息提取研究

梯田信息准确和快速提取是区域水土保持动态监测和评价的核心技术之一,运用遥感技术进行地物信息提取是一种有效手段。该研究以燕沟流域为研究区,采用高分辨率的SPOT5遥感影像数据,基于面向对象分类技术,通过影像分割构建影像对象,在分析影像对象的光谱特征、纹理特征和空间特征的基础上,建立了梯田信息的遥感提取规则,实现了梯田的自动提取。最后用手工勾绘结果对梯田的遥感提取结果进行精度评价,从田块边界的吻合度评价位置精度,并通过比较该结果与人工目视解译结果进行面积精度评价。结果表明,基于面向对象分类的遥感方法可以较好地从原始影像中提取复杂地貌区梯田的位置信息,面积提取正确率达到78.38%,该方法可为黄土高原地区梯田信息遥感提取提供借鉴。     

泛第三极典型地区土地利用和水保措施解译精度分析

[目的]进行泛第三极典型地区抽样单元土地利用和水土保持措施遥感解译精度评价,提高高分辨率影像的解译正确率,分析解译结果的区域代表性。[方法]于2018—2019年在中国西藏、泰国清莱和巴基斯坦地区分别选取9个、18个、15个抽样单元进行野外调查。以野外调查的土地利用结果作为参照,通过混淆矩阵、土地利用变化转移矩阵分析基于Google Earth影像进行土地利用和水保措施判读的精度;通过与参考数据集土地利用结构的对比,分析解译结果的区域代表性。[结果]①3个典型样区土地利用解译精度较理想,总体分类精度在80%以上,平均kappa系数分别为0.74,0.75和0.82;②与野外调查结果相比,3个典型样区水土保持措施解译结果比较理想;③遥感抽样解译的结果与GLC 30 m,GLC 10 m数据集的土地利用结构相似度较高。[结论]基于高分影像解译土地利用类型和水土保持措施的结果与野外调查的结果一致性较好,且符合参考数据集的土地利用结构,抽样单元遥感解译结果对于土地利用的宏观特征结构有较好的区域代表性表达。     

面向水土保持监管的黄土高原区生产建设项目地块快速提取

生产建设项目是黄土高原区人为水土流失的主要来源之一.快速获取生产建设项目地块的位置和属性信息,对提升水土保持监管效率、保护区域水土资源具有重要意义.当前生产建设项目地块的提取主要采用专家目视解译遥感影像的方法,存在效率低、主观性强、稳定性差等问题.本文采用高分一号(GF-1)影像,提出一种面向对象的快速提取黄土高原区生产建设项目地块的方法.首先,分析研究区各类典型生产建设项目地块中组成地物的可分性,确定6类用于标记生产建设项目地块的标志性地物.在此基础上,融合多尺度分割和模糊分类方法,构建面向对象的多层次提取模型提取标志性地物,获得生产建设项目地块的提取结果.结果显示:6类标志性地物具备标记黄土高原区生产建设项目地块的能力,使用本方法提取点型生产建设项目地块的数量精度达到95％以上,提取线型生产建设项目地块的长度精度超过86％,且总耗时不超过现行方法的20％.与专家目视解译相比,本文方法在保证提取精度的同时,极大地提升了提取效率,可用于黄土高原较大区域的生产建设项目地块的快速准确提取.这一方法可为水土保持监管的高效化、精准化实施提供有力的技术支撑.     

应用高分辨率卫星影像提取水土保持措施信息的分类后处理技术研究

在应用高分辨率卫星影像进行水土保持措施信息的提取过程中,遥感分类图像后处理方法对不同类别的水土保持措施信息的提取精度具有重要影响。采用空间分辨率为2.5 m的卫星影像数据,针对黄土丘陵区水土保持措施的信息提取,用不同大小的聚类处理参数对各类型的措施面积精度进行了检验,在综合考虑水土保持措施的空间特征与图像特征基础上,确立了采用Spot5高分辨率卫星影像进行水土保持措施信息的遥感分类时,宜选用最小图斑为6×6个像元的参数值。     

民和县淤地坝遥感解译及其运行状况分析

淤地坝是控制流域水土流失、改善生态环境及淤地造田的一项有效的沟道治理工程措施，对淤地坝进行动态监控十分必要。基于传统目视解译及实地考察等方法的不足，以民和县39座淤地坝高分辨率遥感影像为研究对象，采用GIS空间分析与机器学习相结合的方法，从样本标签制作、基于DeepLab V3+模型的语义分割、模型评价指标、最优DeepLab V3+模型训练、基于DeepLab V3+模型的民和县淤地坝影像提取、基于遥感解译民和县淤地坝运行现状等方面，介绍了自动、快速、精确的遥感解译过程，并结合野外调查，对其解译结果进行印证，旨在为实现民和县淤地坝动态监控、空间优化配置及水土流失防治等提供技术支撑。     

真彩色增强影像在“天地一体化”监管中的应用

由于卫星遥感影像存在地域和季相特征差异大、色彩不自然、波段相关性高、地物"同物异谱"和"异物同谱"现象突出等问题,因此难以满足生产建设项目水土保持"天地一体化"监管对遥感影像使用的需要。采用融合增强方法对真彩色影像进行增强处理,处理后的真彩色增强影像色彩自然,符合人的视觉习惯,具有信息丰富、层次分明、细节突出、季节差异小、可比性强等优点,突出了植被、建筑、水域、裸露地表和扰动地表等目标对象的影像特征差异,可以作为生产建设项目水土保持"天地一体化"监管的标准影像,广泛应用于水土流失防治责任范围上图、遥感解译标志库建立、水土保持状况解译、水土保持现场调查、监管成果制作与系统管理等监管工作各个环节。     

低空无人机遥感技术在公路水土保持监测中的应用实践

公路施工期间工程组成复杂、土石方挖填动态变化大，传统的水土保持地面人工监测手段由于识别工程类型效率低下，难以高效、直观地获取工程点位开挖扰动面挖填变化、水土保持措施实施动态变化等情况，无法满足公路水土保持监测的需要。低空无人机遥感技术因其辨识度高，为精准、高效、直观地判识复杂地物提供了方法。本文以四川山区某隧道掘进施工现场为对象，实施了两期低空无人机遥感监测，运用空间信息处理技术进行遥感影像处理，精准识别了临建工区各项工程、水土保持措施和挖填方量变化情况，有效弥补了传统监测方法的不足，为规范公路水土保持低空遥感监测技术提供了参考。     

小流域土壤侵蚀遥感监测新技术研究

在水力侵蚀地区开展以小流域为治理单元是我国水土保持工作的一项基本方针。根据部颁新标准《水土保持监测技术规程》,我们着重研究了基于小尺度、大比例尺的小流域土壤侵蚀监测的新技术,内容包含：研究和制定基层水土保持数据标准化（元数据）,采用1：1万地形图建立数字高程模型（DEM）,使用高分辨率SPOT卫星遥感图像进行投影、校正、融合处理,在遥感影像解译中采用快速提取分类,在栅格到矢量的转换中采用了几乎全自动化的方法,在结果分析中完成了图形和属性数据的联合查询和虚拟GIS。因此,在基层单位我们率先实现了小流域土壤侵蚀遥感监测的部颁标准。     

面向对象分类技术在开发建设项目水土保持监测中的应用

[目的]研究基于无人机低空遥感影像的面向对象分类技术在开发建设项目水土保持监测中的应用,为水土保持监测工作的信息化能力提升提供技术支撑。[方法]利用旋翼无人机获取水土保持监测目标区域的低空遥感影像,通过倾斜摄影技术构建数字表面模型,结合ESP分割尺度评价工具获取最优分割尺度参数,采用多元特征空间指标参与最邻近分类法的监督分类,并依据位置信息的评价方法和误差矩阵对分类解译精度进行验证。[结果]本研究的水土保持监测目标区域的地物分类总体精度达到了86.10%,Kappa系数为0.841,有较好的一致性,能够满足精度需求。[结论]利用无人机低空遥感影像的面向对象分类技术实现了开发建设项目水土保持监测区域地物的快速、精确识别和分类。     

土壤侵蚀遥感监测方法及其思考

土壤侵蚀监测一直是遥感和地理信息系统应用的一个重要领域。纵观国内外土壤侵蚀遥感监测方法,概括起来有遥感影像目视解译监测法、遥感光谱分析监测法、人机交互式解译监测法、智能化土壤侵蚀监测法和模型参数化监测法5种。分析各种方法的优势及其在实际应用中所面临的困难,提出基于知识库与空间信息耦合的土壤侵蚀监测方法,以满足水土保持及其管理工作的需要。     

基于多时相遥感影像的作物种植信息提取

为了快速、准确地在遥感影像上对作物种植信息进行提取,该研究运用多时相的TM/ETM+遥感影像数据和13幅时间序列的MODISEVI遥感影像数据,采取基于生态分类法的监督分类与决策树分类相结合的人机交互解译方法,建立决策树识别模型,对黑龙港地区的主要作物进行遥感解译,总体分类精度达到了91.3%,与单纯对TM影像进行监督分类相比,棉花、玉米、小麦、蔬菜4类作物的相对误差的绝对值分别降低了1.3%、20.5%、2.0%、13.8%。结果表明该方法的分类精度高,能较好的反映作物的分布状况,可为该地区主要作物种植结构调整提供科学依据,还可为其他区域尺度作物分布信息的提取提供参考。     

遥感影像在罗玉沟流域下垫面调查中的应用

以2013年校正处理后的资源三号卫星影像解译图为底本,采用人工全覆盖实地勘察的方法,对遥感影像解译的图斑进行逐一核实。通过调查,掌握了罗玉沟流域土地利用现状和坡面水土保持措施,以及沟道工程的数量、质量、分布情况等,弥补了影像判读解译过程中存在的一些问题和不足。该成果为黄土丘陵沟壑区第Ⅲ副区乃至整个黄土高原小流域下垫面调查和规划治理提供了技术支撑和科学依据。     

牛栏江流域上游保护区“四型”小流域水土流失治理模式

[目的]分析牛栏江流域上游保护区水土流失治理模式,以期为流域水土流失治理提供新的思路.[方法]基于DEM数据在ArcGIS内进行子流域自动提取,结合遥感影像进行人工交互解译、修正以确定子流域;以划分的子流域为基本单元进行定性与定量赋分并计算综合得分,依据综合得分确定流域水土保持分区及其主导功能;根据确定的水土保持分区主...     

基于差值主成分分析和图像非监督分类的水土保持遥感监管图斑提取应用

为了贯彻落实习近平生态文明思想，围绕“水利工程补短板、水利行业强监管”发展总基调，水土保持工作要“在监管上强手段，在治理上补短板”。自2018年开始，水利部大力推进信息技术手段在水土保持监管工作中的应用，为及时精准发现、依法查处人为水土流失违法违规行为提供了有力支撑。绍兴市继2018年实施水土保持“天地一体化”试点后，不断对遥感监管技术进行迭代升级，在2021年遥感监管工作中引入主成分分析和图像非监督分类的方法进行水土保持遥感监管图斑的快速提取，可以及时快速发现大部分未批先建的违法违规项目和存在重大水土流失隐患的生产建设活动，实现生产建设项目和生产建设活动监管全覆盖。     

卫星遥感与无人机遥感技术在生产建设项目水土保持监管中的应用——以晋陕蒙接壤地区部批生产建设项目为例

加强生产建设项目水土保持监管、防治人为水土流失是各级水行政主管部门的重要职责,但传统监管方式已难以满足日益严格的水土保持监管要求。以晋陕蒙接壤地区部批生产建设项目为例,探讨卫星遥感与无人机遥感技术在生产建设项目水土保持监管中的应用,认为卫星遥感能够快速、高效地发现生产建设项目扰动,无人机遥感能够精准观测地面扰动和水土保持措施,可以为水土保持监管提供重要技术支撑。     

达拉特旗土地利用及水土保持措施现状遥感调查与制图

达拉特旗土地利用及水土保持措施现状遥感调查以分辨率为30 m的Landsat的TM影像为主要信息源,首先确定典型样区,通过野外调查,确定土地利用和水土保持措施的分类系统和建立解译标志;绘制典型样区草图并进行室内判读; 野外校核,提交编绘原图.最后分析该旗土地利用及水土保持措施现状的基本特征和分布规律,发现存在的问题并提出对策.     

北京市生产建设项目水土保持遥感监管创新与实践

北京市从2013年开始以房山区为试点开展生产建设项目遥感监管工作,而后拓展至全市范围,探索建立了北京市遥感监管关键技术。通过影像处理、协同解译、防治责任范围空间化、扰动土提取、疑似违规图斑判读、现场核查及处理等方面不断进行优化与深入,形成了遥感监管"北京模式",水土保持监督执法工作取得跨越式发展,效果显著。