Estimating fractional cover of crop,crop residue,and soil in cropland using broadband remote sensing data and machine learning     

《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2020

The fractional vegetation cover (FVC), crop residue cover (CRC), and bare soil (BS) are three important parameters in vegetation–soil ecosystems, and their correct and timely estimation can improve crop monitoring and environmental monitoring. The triangular space method uses one CRC index and one vegetation index to create a triangular space in which the three vertices represent pure vegetation, crop residue, and bare soil. Subsequently, the CRC, FVC, and BS of mixed remote sensing pixels can be distinguished by their spatial locations in the triangular space. However, soil moisture and crop-residue moisture (SM-CRM) significantly reduce the performance of broadband remote sensing CRC indices and can thus decrease the accuracy of the remote estimation and mapping of CRC, FVC, and BS. This study evaluated the use of broadband remote sensing, the triangular space method, and the random forest (RF) technique to estimate and map the FVC, CRC, and BS of cropland in which SM-CRM changes dramatically. A spectral dataset was obtained using: (1) from a field-based experiment with a field spectrometer; and (2) from a laboratory-based simulation that included four distinct soil types, three types of crop residue (winter-wheat, maize, and rice), one crop (winter wheat), and varying SM-CRM. We trained an RF model [designated the broadband crop-residue index from random forest (CRRF)] that can magnify spectral features of crop residue and soil by using the broadband remote sensing angle indices as input, and uses a moisture-resistant hyperspectral index as the target. The effects of moisture on crop residue and soil were minimized by using the broadband CRRF. Then, the CRRF-NDVI triangular space method was used to estimate and map CRC, FVC, and BS. Our method was validated by using both laboratory- and field-based experiments and Sentinel-2 broadband remote-sensing images. Our results indicate that the CRRF-NDVI triangular space method can reduce the effect of moisture on the broadband remote-sensing of CRC, and may also help to obtain laboratory and field CRC, FVC, and BS. Thus, the proposed method has great potential for application to croplands in which the SM-CRM content changes dramatically.  相似文献   

一种云端一体化的土地督察遥感监测方法     

孙久虎 《测绘通报》2020,(3):129-133

针对目前土地遥感监测工作中存在的监测频次低和数据现势性差等问题，通过统筹获取国产卫星影像数据提升监测频次，设计了多源遥感影像的空间网格组织和调度方法，改变传统的影像切片发布模式，建立实时影像服务方法，大幅提升了土地督察遥感监测时效。通过在国家土地督察济南局试点应用，研发了云端一体化的土地督察遥感监测服务平台，实践证明基于空间网格的影像组织管理效率优于传统金字塔切片管理模式，有效支撑了违法用地、永久基本农田保护和城市开发边界突破等监测预警，应用成效显著。  相似文献   

结合IR-MAD与均值漂移算法的密集城区遥感影像变化检测     

聂倩  赵艳福 《测绘通报》2020,(6):57-62

不同时相遥感影像变化检测已成为土地利用变更调查、城市扩张分析、自然灾害分析及其他环境问题必不可少的技术手段之一。本文提出了一种结合IR-MAD与均值漂移算法的密集城区遥感影像变化检测方法。该方法通过伪不变特征法完成两期影像的相对辐射校正，有效改善影像间的配准误差，并利用IR-MAD算法对校正后的影像进行迭代运算，采用均值漂移算法对迭代后的影像进行分割，同时运用形态学方法处理分割后的影像，最终提取变化图斑。试验结果表明，该方法可以有效检测出变化区域，可应用于城市地表覆盖的变化检测。  相似文献   

A-FPN算法及其在遥感图像船舶检测中的应用     

于野  艾华  贺小军  于树海  钟兴  朱瑞飞 《遥感学报》2020,24(2):107-115

光学遥感图像船舶检测主要面临两个挑战:光学遥感图像背景复杂,船舶检测易受海浪、云雾及陆地建筑等多方面干扰;遥感图像分辨率低,船舶目标小,对于其分类与定位带来很大困难;针对上述问题,在FPN的基础上,提出一种融入显著性特征的卷积神经网络模型A-FPN (Attention-Based Feature Pyramid Networks)。首先,利用卷积提取图像特征金字塔;然后,利用顶层金字塔逐级构建显著特征层,抑制背景信息,通过金字塔顶层的细粒度特征提高浅层特征的表达能力,构建自上而下的多级显著特征映射结构;最后利用Softmax分类器进行多层级船舶检测。A-FPN模型利用显著性机制引导不同感受下的特征进行融合,提高了模型的分辨能力,对遥感图像处理领域具有重要应用价值。实验阶段,利用公开的遥感目标检测数据集NWPU VHR-10中的船舶样本进行测试,准确率为92.8%,表明A-FPN模型适用于遥感图像船舶检测。  相似文献   

FY-3D/MERSI-II全球火点监测产品及其应用   总被引：1，自引：0，他引：1  

郑伟  陈洁  闫华  刘诚  唐世浩 《遥感学报》2020,24(5):521-530

FY-3D/MERSI-II全球火点监测产品主要包括全球范围内的火点位置、亚像元火点面积和火点强度等信息,可用于实时监测全球范围的森林草原火灾、秸秆焚烧等生物质燃烧状况。火点判识算法主要根据中红外通道对高温热源的敏感特性,即含有火点的中红外通道像元辐亮度和亮温较远红外通道的辐亮度和亮温偏高,同时较周边非火点的中红外像元偏高,建立合适的阈值可探测含有火点的像元。亚像元火点面积估算主要使用中红外单通道估算,根据亚像元火点面积估算结果对火点强度进行分级,不同的级别表示不同程度的火点辐射强度。基于全球火点自动判识结果,每日生成0.01°分辨率的卫星遥感日全球火点产品,每月生产0.25°×0.25°格点的全球月火点密度图。在利用FY-3D/MERSI-II火点产品开展的全球火点监测应用中,对多起全球重大野火事件进行了监测,为防灾减灾、全球气候变化研究、生态环境保护等方面提供卫星遥感信息支持。  相似文献   

基于森林模型参数先验知识估算高分辨率叶面积指数   总被引：1，自引：0，他引：1  

张静宇  王锦地  石月婵 《遥感学报》2020,24(11):1342-1352

目前，估算高分辨率叶面积指数LAI（Leaf Area Index）的常用方法是采用大量地面测量数据和遥感数据建立统计模型，再用统计模型估算LAI。然而，与农田地面测量实验相比，森林地面测量实验获取的观测数据更加有限，这使得基于统计模型的森林高分辨率LAI的估算精度低，难以满足应用需求。为此，本文提出一种基于森林模型参数先验知识、使用森林研究区少量的LAI地面测量数据和归一化植被指数NDVI数据估算森林高分辨率LAI的方法。首先，获取全球20个森林实验区的LAI地面测量数据和NDVI数据，建立LAI-NDVI统计模型并提取森林模型参数的先验知识。然后，以一个新的森林站点Concepción作为研究区，将该研究区的数据分为建模数据和验证数据两个部分。使用研究区有限的建模数据对森林模型参数先验知识进行本地化校正得到优化模型，优化模型用于估算森林高分辨率LAI，使用验证数据评价LAI的估算精度。同时，选取了Camerons站点、Gnangara站点、Hirsikangas站点评价本文方法的LAI估算精度。使用地面测量LAI验证基于森林模型参数先验知识估算高分辨率LAI的结果精度，经验证4个森林站点的均方根误差分别为0.6680，0.4449，0.2863，0.5755。研究结果表明：在仅有少量观测数据时，采用本方法能有效地提高森林高分辨率LAI的估算精度。因此，本方法可为森林高分辨率LAI的遥感估算提供参考。  相似文献   

空-谱融合的条件随机场高光谱影像分类方法     

魏立飞  余铭  钟燕飞  袁自然  黄灿 《测绘学报》2020,49(3):343-354

高光谱遥感数据具有光谱信息丰富、图谱合一的特点,目前已经广泛地应用在对地观测中。传统的高光谱分类模型大多过分依赖影像光谱信息,没有充分利用空间特征信息,这使得分类精度还有很大的提升空间。条件随机场是一种概率模型,能够较好地融合空间上下文信息,在高光谱影像分类中已经得到越来越多的关注,但大部分条件随机场模型存在超平滑的现象,会导致影像细节丢失。针对该问题,本文提出了一种优化融合影像空-谱信息的高分辨率/高光谱影像分类方法,该方法将影像的纹理信息与原始光谱信息进行融合,利用SVM分类器对其进行预分类,并将各类概率定义为一元势函数,以融合空间特征信息;然后将空间平滑项和局部类别标签成本项加入二元势函数中,以考虑空间背景信息,并保留各类别中的详细信息。最后,通过两组的高分辨率/高光谱影像数据进行试验。结果表明,与SVM算法、传统的条件随机场方法和面向对象的分类方法相比,本文提出的算法在整体分类精度上分别提高了10%、9%和8%以上,同时在保持地物边缘完整性、避免“同谱异物”与“同物异谱”的现象方面有较明显的优势。  相似文献   

HY-2B卫星散射计海面风场产品质量分析 *     

陈克海  解学通  张金兰  邹巨洪  张毅 《热带海洋学报》2020,39(6):30-40

星载微波散射计是获取全球海面风场信息的主要手段, HY-2B卫星散射计的成功发射为全球海面风场数据获取的持续性提供了重要保障。本文利用欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析风场数据、热带大气海洋观测计划(Tropical Atmosphere Ocean Array, TAO)和美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center, NDBC)浮标获取的海面风矢量实测数据, 对HY-2B散射计海面风场数据产品的质量进行统计分析。分析表明, HY-2B风场与ECMWF再分析风场对比, 在4~24m·s^-1风速区间内, 风速和风向均方根误差(root mean square error, RMSE)分别为1.58m·s^-1和15.34°; 与位于开阔海域的TAO浮标数据对比, 风速、风向RMSE分别为1.03m·s^-1和14.98°, 可见HY-2B风场能较好地满足业务化应用的精度要求(风速优于2m·s^-1, 风向优于20°)。与主要位于近海海域的NDBC浮标对比, HY-2B风场的风速、风向RMSE分别为1.60m·s^-1和19.14°, 说明HY-2B散射计同时具备了对近海海域风场的良好观测能力。本文还发现HY-2B风场质量会随风速、地面交轨位置等变化, 为用户更好地使用HY-2B风场产品提供参考。  相似文献   

基于超像元词包特征和主动学习的高分遥感影像变化检测     

杨进一  徐伟铭  王成军  翁谦 《地球信息科学学报》2019,21(10):1594-1607

为解决高分辨率遥感影像变化检测中存在底层特征缺乏语义信息、像元级的检测结果存在“椒盐”现象以及监督分类中样本标注自动化程度较低,本文提出一种基于超像元词包特征和主动学习的变化检测方法。首先采用熵率分割算法获取叠加影像的超像元对象;其次提取两期影像像元点对间的邻近相关影像特征（相关度、斜率和截距）和顾及邻域的纹理变化强度特征（均值、方差、同质性和相异性）,经线性组合作为像元点对的底层特征;然后基于像元点对底层特征利用BOW模型构建超像元词包特征,并采用一种改进标注策略的主动学习方法从无标记样本池中优选信息量较大的样本,且自动标注样本类别;最后训练分类器模型完成变化检测。通过选用2组不同地区的GF-2影像和Worldview-Ⅱ影像作为数据源进行实验,实验结果中2组数据集的F1分数分别为0.8714、0.8554,正确率分别为0.9148、0.9022,漏检率分别为0.1681、0.1868,误检率分别为0.0852、0.0978。结果表明,该法能有效识别变化区域、提高变化检测精度。此外,传统主动学习方法与改进标注策略的主动学习方法的学习曲线对比显示,改进的标注策略可在较低精度损失下,有效提高样本标注自动化程度。  相似文献   

Comparative Assessment of Sludge Pre‐Treatment Techniques to Enhance Sludge Dewaterability and Biogas Production          下载免费PDF全文

Didem Okutman Tas  Cigdem Yangin‐Gomec  Tugba Olmez‐Hanci  Osman A. Arikan  Deniz I. Cifci  Elif B. Gencsoy  Alpaslan Ekdal  Emine Ubay‐Cokgor 《洁净——土壤、空气、水》2018,46(1)

Effectiveness of ultrasonication, microwave technologies, and enzyme addition prior to anaerobic digestion is investigated using sludge samples taken from the secondary settling tank of a domestic wastewater treatment plant to improve methane production, enhance dewaterability characteristics of the sludge, and to reduce excess sludge. Microwave pre‐treatment (1500 W, 10 min at 175 °C) results in better extra digester performance (compared to the control reactor) in terms of methane production (25 m³ ton^?1 suspended solids (SS)) than ultrasound (no improvement) and enzyme pre‐treatment (11 m³ ton^?1 SS). While methane production is not improved as a result of ultrasonication pre‐treatment (15 000 kJ kg^?1 SS), a noticeable increase (19%) is observed in the case of microwave pre‐treatment. Higher compactibility values are obtained after ultrasonication and microwave application compared to the control (i.e., from 7.1 to 8.7 and 9.2%, respectively) before anaerobic digestion. Although ultrasonication and microwave application decrease the dewaterability of the raw sludge (capillary suction time (CST) from 827 to 1364 and 2290 s, respectively), similar dewaterability results are obtained at the end of the anaerobic digestion process for all pre‐treated sludge samples. An economic assessment of this study shows that pre‐treatment with microwave results in more than 10‐fold less net cost compared to the enzyme application.  相似文献