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   

高分三号SAR影像双阈值变化检测   总被引：1，自引：1，他引：0  

崔斌  张永红  闫利  魏钜杰 《遥感学报》2020,24(1):1-10

双阈值合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)变化检测算法具有在发现变化区域的同时还能确定地表发生后向散射变化类型的优点。针对广义高斯双阈值最小误差法D-GKIT(Dual Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)在进行阈值选取时直方图中不同类别像素灰度级重叠严重时,分割结果容易在尖峰单侧选取出双阈值而导致无法正确分割差异图的问题,本文提出一种结合归一化最大类间方差和广义高斯最小误差法GKIT(Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)的双阈值SAR变化检测方法。首先,提出以归一化最大类间方差值作为灰度级重叠程度的判别参数,确定阈值的选取顺序及两个候选区间;然后,利用GKIT在候选区间内进行分割,获取单侧阈值及非变化类拟合函数;最后,提出利用非变化类拟合函数更新后的直方图作为另一侧阈值选取基础进行分割,得到对应分割阈值。以宁波地区高分三号(GF-3)SAR卫星影像作为试验研究数据,结果表明:本文方法能较好地解决灰度级重叠时D-GKIT无法进行正确分割的问题,具有良好的变化检测效果和更强的鲁棒性且达到了利用研究区数据验证利用GF-3号SAR卫星影像进行变化检测研究可行性的目的。  相似文献   

波段选择协同表达高光谱异常探测算法     

朱德辉  杜博  张良培 《遥感学报》2020,24(4):427-438

高光谱遥感影像具有光谱分辨率极高的特点,承载了大量可区分不同类型地物的诊断性光谱信息以及区分亚类相似地物之间细微差别的光谱信息,在目标探测领域具有独特的优势。与此同时,高光谱遥感影像也带来了数据维数高、邻近波段之间存在大量冗余信息的问题,高维度的数据结构往往使得高光谱影像异常目标类和背景类之间的可分性降低。为了缓解上述问题,本文提出了一种基于波段选择的协同表达高光谱异常探测算法。首先,使用最优聚类框架对高光谱波段进行选择,获得一组波段子集来表示原有的全部波段,使得高光谱影像异常目标类与背景类之间的可分性增强。然后使用协同表达对影像上的像元进行重建,由于异常目标类和背景类之间的可分性增强,对异常目标像元进行协同表达时将会得到更大的残差,异常目标像元的输出值增大,可以更好地实现异常目标和背景类的分离。本文使用了3组高光谱影像数据进行异常目标探测实验,实验结果表明,该方法与其他现有高光谱异常目标探测算法对比,曲线下面积AUC(Area Under Curve)值更高,可以更好地实现异常目标与背景分离,能够更有效地对高光谱影像进行异常目标探测。  相似文献   

姿态修正技术在黄河河口测验中的应用     

宋中华  田慧  王静 《测绘通报》2020,(11):120-123

为了解决黄河三角洲附近海区测验中测船姿态对单波束数字测深数据的影响，本文利用姿态传感器对测船的姿态进行了有效改正。试验结果表明，姿态修正技术对数字测深仪瞬时水深进行改正后，其测深结果与传统的人工水深曲线改正后成果比较，中误差为0.089 m，试验段面0 m线以下面积相差不超过0.22%，符合国家规范要求，提高了海区测验中测深成果的精度，为数字技术在海区测量的应用提供了技术保证。  相似文献   

基于深度学习理论的无人机影像分类     

阳成 《北京测绘》2020,(4):481-484

针对无人机影像深度学习分类方法缺乏现状,本文利用深度学习理论卷积神经网络方法对无人机影像进行了分类。该法首先抽取无人机影像作为训练集和检验集,然后建立一个2个卷积层-池化层的卷积神经网络模型进行深度学习,通过设定参数并运行模型实现无人机影像分类。实验表明,本文提出的方法可完成较复杂地区无人机影像分类,其分类精度与支持向量机方法相当,为无人机遥感影像分类提供了一个崭新的技术视点。  相似文献   

山地叶面积指数反演理论、方法与研究进展   总被引：2，自引：0，他引：2  

江海英  贾坤  赵祥  魏香琴  王冰  姚云军  张晓通  江波 《遥感学报》2020,24(12):1433-1449

叶面积指数LAI（Leaf Area Index）是表征叶片疏密程度和冠层结构特征的重要植被参数，在气候变化、作物生长模型以及碳、水循环研究中发挥着重要作用。遥感是获取区域及全球尺度LAI的一个重要手段，当前LAI产品主要基于遥感数据反演得到，但是多数LAI产品算法并未考虑地形特征的影响，导致山地LAI遥感反演精度不确定性大。提高山地LAI遥感反演精度亟需考虑地形因子对冠层反射率的影响，其中山地冠层反射率模型和遥感数据地形校正是提升山地LAI遥感反演精度的关键。本文围绕山地LAI遥感反演理论与方法，综合分析了国内外山地冠层反射率模型和地形校正模型的研究进展，总结了目前山地LAI遥感反演存在的问题，并讨论了未来研究的发展趋势。  相似文献   

国产高分辨率遥感影像农村公路核查方法及其应用     

蔡红玥  袁胜古  阳柯  王芳  盛光晓 《测绘通报》2020,(3):91-95

传统的农村公路核查需要人工实地抽查或通过GNSS设备进行信息采集验核，存在成本高、效率低等问题。遥感影像具有成像范围广、时效性高、成本低、能客观反映现实情况等优点。相比于传统方法，将遥感影像引入农村公路核查，能客观、准确、高效地对农村公路相关信息进行核查。本文基于国产高分辨率遥感影像，结合农村公路遥感核查业务，采用遥感影像道路提取算法，设计并实现了一种农村公路核查方法。将本方法应用于某中部省份农村公路遥感核查业务，实际应用表明该方法能有效提高现有农村公路遥感核查的工作效率。  相似文献   

一种基于GPU和内存映射文件的高分辨率遥感图像快速处理方法     

马秀丹  崔宾阁  钟勇  张永辉  费东 《海洋科学》2018,42(1):139-146

高分辨率遥感图像处理经常面临程序执行时间过长和内存空间不足的问题,虽然并行计算技术可以提高遥感图像的处理速度,但是无法降低算法占用的巨大内存空间。为了解决这一问题,本文提出了一种利用CUDA和内存映射文件的高分辨率遥感图像快速处理方法,并以K-Means算法为例进行了实现。其中,CUDA技术可以有效利用GPU强大的并行计算能力,而内存映射文件技术降低了磁盘I/O速度较慢对算法性能的影响。实验结果表明,本文方法比传统K-Means聚类算法计算速度提高了30倍左右,内存使用量降低了90%以上。  相似文献   

基于遥感水边线的潮滩面积提取方法研究          下载免费PDF全文

张媛媛  高志强  刘向阳  许宁 《海洋开发与管理》2018,35(3):56-61

潮滩作为动态变化的后备土地资源,对其研究具有重要意义。文章以江苏省如东县为研究区,使用环境资源卫星(HJ1A/1B)影像为数据源,应用面向对象技术创建分类规则,实现批量半自动提取水边线,随后利用DSAS软件处理水边线集获得潮位点集,基于最外边界法实现高(低)潮位点的提取,进而获得潮滩范围,估算的如东县潮滩面积为55 182hm~2。最后利用误差矩阵进行精度验证(Kappa系数为0.945)。结果表明:该方法对于潮滩面积提取具有适用性,无论在空间域还是时间域都具有一定的推广性。  相似文献   

基于“DEM-NDVI-土地覆盖分类”的天山博格达自然遗产地山地垂直带提取与变化分析     

冀欣阳  骆磊  王心源  李丽  万红 《地球信息科学学报》2018,20(9):1350-1360

本文基于Landsat影像数据获取天山博格达自然遗产地土地覆盖分类,结合归一化植被指数（NDVI）和数字高程模型（DEM）构建“DEM-NDVI-土地覆盖分类”散点图分析研究区植被受海拔和坡向的水热空间变化影响的分布特征,通过概率统计分析提取博格达遗产地山地垂直带,并结合研究区的气温、降水数据和NDVI变化特征分析垂直带变化的原因。研究结果表明：① 本文利用“DEM-NDVI-土地覆盖分类”散点图,揭示了研究区1989年和2016年的NDVI值和分类类别随着海拔上升的变化特征,其中NDVI值随着海拔上升呈现“倒U形”变化,而不同分类类别在一定的海拔区间内呈现出聚集效应,且不同分类类别有明显的高程界限。② 1989年和2016年博格达遗产地山地垂直带分带上限分别为：1278 m和1185 m（温带荒漠草原带）、1784 m和1759 m（山地草原带）、2706 m和2730 m（山地针叶林带）、3272 m和3293 m（高山草甸带）、3636 m和3690 m（高山垫状植被带）。③ 博格达遗产地1989年和2016年山地垂直带受区域气温升高和降雨增加的影响有较为明显的改变,其中温带荒漠草原带最为敏感,其上限变化最大,向下收缩93 m;山地针叶林带的分布范围则向两侧扩张49 m;山地草甸带带宽基本保持不变,但整体上移了约20 m;冰雪带则受到全球气候变暖的影响向上退缩54 m。  相似文献