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空间分辨率与纹理特征对多光谱遥感分类的影响 被引量：17
1
作者 杨闫君 田庆久 +2 位作者 占玉林 陶波 徐凯健 《地球信息科学学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期99-107,共9页
多光谱遥感分类与影像空间分辨率有着密切的关系,在适宜空间分辨率影像上进行地物分类能够获得更高的精度。随着遥感影像空间分辨率的提高,纹理特征被广泛用于遥感分类,但由于不同地类空间尺度不同,纹理对不同地物分类的影响程度也有所... 多光谱遥感分类与影像空间分辨率有着密切的关系,在适宜空间分辨率影像上进行地物分类能够获得更高的精度。随着遥感影像空间分辨率的提高,纹理特征被广泛用于遥感分类,但由于不同地类空间尺度不同,纹理对不同地物分类的影响程度也有所差异。本文基于高分一号2 m全色和8 m多光谱影像融合后的高空间分辨率多光谱数据构建反射率空间序列,选用3种分类方法对序列分类,并分别计算2 m融合数据及8 m多光谱影像的纹理特征,选择特征波段与相应多光谱波段组合用以分类研究,最后计算混淆矩阵评价分类精度。研究结果表明,通过回归分析得到多光谱分类的最佳空间分辨率为5 m,与其他研究中利用全色波段分类的结论一致,这说明最佳空间分辨率的选择不受光谱信息影响;对多光谱分类精度随空间分辨率变化的变化趋势分析发现,分类精度在20~30 m分辨率范围区间内快速降低,这为多光谱遥感分类数据空间分辨率的选择提供了重要参考;此外,对光谱与纹理特征结合后不同地类分类精度的变化分析显示,加入纹理特征后,冬小麦、人工建筑、有林地和水体的分类精度在2 m分辨率下分别提高了1.49%、1.51%、4.94%、1.54%,8 m分辨率下分别提高了2.95%、10.95%、5.91%、5.14%,说明引入纹理特征有利于提高分类精度,但其对不同地物类型、不同分辨率影像的影响程度不同。 展开更多
关键词 遥感分类 纹理特征 空间分辨率 反射率序列 光谱信息
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Sentinel-2卫星落叶松林龄信息反演 被引量：10
2
作者 唐少飞 田庆久 +2 位作者 徐凯健 徐念旭 岳继博 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期1511-1524,共14页
林龄结构信息能够有效反映区域森林群落不同生长阶段的固碳能力,对于评估森林生态系统的健康状况具有重要意义。本研究以中国温带典型优势树种落叶松林为研究对象,分别选择其芽萌动期、展叶期和落叶期时段的Sentinel-2影像,采用多元线... 林龄结构信息能够有效反映区域森林群落不同生长阶段的固碳能力,对于评估森林生态系统的健康状况具有重要意义。本研究以中国温带典型优势树种落叶松林为研究对象,分别选择其芽萌动期、展叶期和落叶期时段的Sentinel-2影像,采用多元线性回归(MLR)、随机森林(RF)、支持向量机回归(SVR)、前馈反向传播神经网络(BP)以及多元自适应回归样条(MARS)等5种方法依次构建落叶松林龄反演模型。通过相关性分析首先确定最佳遥感反演物候期,并在此基础上根据相关性差异筛选出5个最优特征变量用于模型反演,分别为冠层含水量(CWC),归一化水体指数(NDWI),叶面积指数(LAI),光合有效辐射吸收率(FAPAR)和植被覆盖度(FVC)。研究结果表明,展叶期为落叶松林最佳遥感反演物候期。除植被衰减指数(PSRI)以及落叶期的NDVI、RVI外,落叶松林龄与各指标之间均呈负相关关系,其中与冠层含水量(CWC)的相关性最高,pearson相关系数达到-0.74(p<0.01)。此外,不同模型反演结果表明,随机森林模型(RF)为最佳落叶松林龄估测模型,其平均决定系数R2和平均均方根误差RMSE分别为0.89和2.91 a;多元线性回归模型(MLR)的林龄估测结果最差,其平均决定系数R2和平均均方根误差RMSE仅为0.57和5.69 a,非线性模型能更好的解释林龄与建模变量之间的关系。 展开更多
关键词 遥感 Sentinel-2 落叶松 林龄反演 生物物理参数 随机森林
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定量遥感地表参数尺度转换研究趋势探讨 被引量：9
3
作者 栾海军 田庆久 +2 位作者 章欣欣 聂芹 朱晓玲 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期483-492,共10页
尺度效应是定量遥感重要而基础的问题之一,学者们利用尺度转换模型定量描述尺度效应。重点以归一化差分植被指数(NDVI)为例,对其尺度转换研究现状进行分析,进而对定量遥感地表参数尺度转换研究趋势进行探讨。认为:(1)融合地物类别信息... 尺度效应是定量遥感重要而基础的问题之一,学者们利用尺度转换模型定量描述尺度效应。重点以归一化差分植被指数(NDVI)为例,对其尺度转换研究现状进行分析,进而对定量遥感地表参数尺度转换研究趋势进行探讨。认为:(1)融合地物类别信息的升尺度转换模型建立将成为遥感地表参数升尺度转换研究的一种新趋势;(2)利用分形理论与方法尝试揭示尺度转换动力学过程也是遥感地表参数降尺度转换研究的一个新的发展趋势;(3)时空尺度转换耦合研究将继续成为未来遥感地表参数尺度转换研究的新主题,对利用多重分形方法建立时空尺度转换耦合模型的可能性进行分析,展示了该方法的潜在研究价值;(4)定量遥感尺度转换与遥感影像地类自动识别结合研究将成为新趋势,2个研究领域可相辅相成,在今后的研究中取得新的成果。 展开更多
关键词 遥感地表参数 尺度转换 NDVI 地物类别 分形
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多光谱影像NDVI阴影影响去除模型 被引量：9
4
作者 焦俊男 石静 +2 位作者 田庆久 高林 徐念旭 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期53-66,共14页
归一化植被指数(NDVI)在植被多光谱遥感反演中占据尤为重要的地位,而遥感影像中普遍存在的阴影对NDVI的精度产生很大的影响,因此去除阴影对植被NDVI的影响对更精确的定量化研究具有应用价值。本文基于光照区和阴影区的太阳辐射能量差异... 归一化植被指数(NDVI)在植被多光谱遥感反演中占据尤为重要的地位,而遥感影像中普遍存在的阴影对NDVI的精度产生很大的影响,因此去除阴影对植被NDVI的影响对更精确的定量化研究具有应用价值。本文基于光照区和阴影区的太阳辐射能量差异,模拟出同一植被在光照区和阴影区的辐亮度,分析阴影对NDVI的影响机理;利用植被固有反射率谱间关系,引入对阴影极敏感的且与植被信息相关性小的归一化暗像元指数NDPI(Normalized Dark Pixel Index),分析同一植被处于光照区与阴影区的NDVI关系,构建以光照区植被NDVI为基准的NDVI阴影影响去除模型NSEE(NDVI Shadow-Effect-Eliminating),并应用于Landsat 8 OLI影像进行验证。结果表明:NDVI阴影影响基本去除,阴影区NDVI接近正常值,且光照区NDVI保持稳定;有效解决了阴影导致NDVI统计直方图的偏态问题,使其更接近正态分布;与验证影像NDVI沿剖面线逐像元比对发现,植被NDVI阴影影响基本去除;均方根误差RMSE为0.067。本模型能够将本身NDVI值很低的像元与阴影导致NDVI降低的植被像元区分开,符合实际地物情况;模型基于影像自身信息,去除NDVI阴影影响的同时,有效保持了NDVI的相对空间关系;本文基于物理机理构建模型,模型表达简洁、易于应用,且仅依赖于影像自身信息,无需异源数据,计算方便且高效。 展开更多
关键词 遥感 植被阴影冠层 NDVI NDPI 阴影 LANDSAT 8 OLI 多光谱遥感
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基于高光谱和深度学习的水稻秸秆覆盖度遥感估算
5
作者 岳继博 李婷 +3 位作者 宋洁 田庆久 刘杨 冯海宽 《河南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期838-851,共14页
【目的】设计一种结合高光谱遥感、卷积神经网络和迁移学习技术的田间水稻秸秆覆盖度(RRC)信息提取方法。【方法】1)实验室测量了多种土壤含水量、水稻秸秆含水量和RRC的“土壤-水稻秸秆”混合光谱。2)基于视觉几何组网络设计了水稻秸... 【目的】设计一种结合高光谱遥感、卷积神经网络和迁移学习技术的田间水稻秸秆覆盖度(RRC)信息提取方法。【方法】1)实验室测量了多种土壤含水量、水稻秸秆含水量和RRC的“土壤-水稻秸秆”混合光谱。2)基于视觉几何组网络设计了水稻秸秆覆盖度高光谱网络(RRChyperNet)模型,该模型融合深层和浅层网络特征开展RRC估算。3)基于实验室实测和田间实测“土壤-水稻秸秆”混合光谱评估了使用RRChyperNet模型开展田间RRC估算的可行性。使用决定系数(R^(2))和均方根误差(RMSE)评估田间RRC信息提取的准确性。【结果】1)RRChyperNet可用于开展田间RRC信息高精度估算(R^(2)=0.953,RMSE=0.085)。2)基于预训练的RRChyperNet结合迁移学习方法能够实现对研究区RRC高精度估算(R^(2)=0.867,RMSE=0.093),其精度明显高于广泛使用的随机森林和支持向量机回归模型(R^(2)=0.686~0.691,RMSE=0.122~0.128)。3)研究仅基于水稻秸秆开展了RRChyperNet模型训练和性能测试,其针对小麦、玉米等秸秆覆盖度信息提取精度仍需要未来更多的试验来验证。【结论】RRChyperNet能够提供高精度的田间水稻秸秆覆盖度信息,为动态掌握农田保护性耕作实施进度和落实农业生态环境保护建设提供技术支持。 展开更多
关键词 卷积神经网络 水稻秸秆覆盖度 深度学习 迁移学习
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空间尺度上推转换对影像信息的影响分析 被引量：4
6
作者 徐凯健 田庆久 +2 位作者 朱小波 杨闫君 焦俊男 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2019年第5期117-125,共9页
针对尺度上推转换在不同空间分辨率遥感影像的应用结果中所产生的光谱扭曲和失真现象未受到普遍重视这一现象。以福建省河田盆地马尾松林样区为研究对象,采用同时相的1～16m卫星多尺度观测影像,基于最邻近法、双线性内插法、三次卷积内... 针对尺度上推转换在不同空间分辨率遥感影像的应用结果中所产生的光谱扭曲和失真现象未受到普遍重视这一现象。以福建省河田盆地马尾松林样区为研究对象,采用同时相的1～16m卫星多尺度观测影像,基于最邻近法、双线性内插法、三次卷积内插法以及像元聚合法4种方法,将原始影像转换生成一系列低分辨率影像,并分别与同尺度真实卫星影像的光谱反射率、植被指数、光谱空间结构和影像产品数值进行对比分析,以定量评估升尺度转换对影像光谱信息的影响。结果表明:伴随升尺度倍数的增加,升尺度转换影像的光谱均值、NDVI以及变化趋势与真实观测尺度影像相比呈显著差异;经不同倍数尺度上推后的影像空间信息量和清晰度逐渐下降,其幅度明显低于真实影像的变化结果。建议通过构建经验统计方程对不同传感器数据进行光谱转换,以充分利用多尺度遥感观测优势并保证结果的准确性。 展开更多
关键词 尺度上推 影像光谱 尺度转换 空间分辨率 影像重采样
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高分四号静止卫星辐射性能模拟与信噪比分析——以香港近海岸水体为例 被引量：4
7
作者 朱小波 田庆久 +2 位作者 徐凯健 吕春光 王玲 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期526-546,共21页
随着高分四号(GF-4号)地球同步卫星的发射与初步应用,其兼顾高空间与高时间分辨率的优势在同类型卫星中独具特色,中国对地静止卫星影像的研究也越来越受到重视。为了对GF-4号卫星在轨探测能力进行评估,掌握日内可用影像数据时段以合理... 随着高分四号(GF-4号)地球同步卫星的发射与初步应用,其兼顾高空间与高时间分辨率的优势在同类型卫星中独具特色,中国对地静止卫星影像的研究也越来越受到重视。为了对GF-4号卫星在轨探测能力进行评估,掌握日内可用影像数据时段以合理安排成像时间提高卫星使用效率与延长寿命,有必要对以暗像元为代表的典型地物(如水体)进行辐射能模拟与信噪比研究。基于MODTRAN辐射传输模型,将香港沿岸水体作为暗目标,对GF-4号静止卫星多光谱遥感全色谱段以及蓝、绿、红、近红外4个多光谱谱段进行标准大气条件下入瞳处辐亮度的模拟,并利用在轨影像进行验证。在此基础上去除大气背景辐射干扰计算有效信噪比,并分别选取一年中春分、夏至、秋分、冬至,4个典型日的模拟数据进行质量分析,探讨一天连续观测中卫星能够获取高质量水体影像的有效时段,尤其是对晨昏时段临界微弱信号的敏感性进行分析。结果表明,夏至、冬至日内表观辐亮度峰值依次为59.26W/(m^2·sr·μm)、56.20W/(m^2·sr·μm),均出现在蓝光谱段;夏至、冬至最高地表有效辐亮度分别为17.52W/(m^2·sr·μm)、12.13W/(m^2·sr·μm),出现在蓝光谱段,但差距有所缩小。这是由于入瞳处辐射主要受到大气背景辐射的影响,以夏至正午为例,各谱段受背景辐射影响程度达到49.7%-75.5%。为规避背景辐射噪声,提出适用于陆表观测的有效辐射百分比的概念,推导出传统信噪比、有效信噪比以及有效辐射百分比之间的转换关系式,揭示了背景辐射对成像信噪比干扰的定量形式,提出有效信噪比计算方法,并以此为依据,以香港海岸带水体为目标,建立了相应有效信噪比对应时刻表。经计算香港海岸带水体一年中卫星全天有效信噪比均低于50dB,夏至、冬至最高地表有效信噪比分别为41.0dB、38.2dB,其中蓝光谱段模拟效果最差,近 展开更多
关键词 高分四号卫星(GF-4) MODTRAN 辐亮度 有效信噪比 程辐射 香港水体
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基于MODIS日地表反射率产品的长时序日分辨率EVI重建方法 被引量：1
8
作者 王宁 田家 田庆久 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期969-980,共12页
增强型植被指数EVI(Enhanced Vegetation Index)综合处理了源于大气、土壤、饱和的问题,比归一化植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)能更好地与植被的生物量、叶面积指数和光合有效辐射分量等建立有效的相关关系。针... 增强型植被指数EVI(Enhanced Vegetation Index)综合处理了源于大气、土壤、饱和的问题,比归一化植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)能更好地与植被的生物量、叶面积指数和光合有效辐射分量等建立有效的相关关系。针对EVI产品时间分辨率较低以及受到云覆盖等影响导致大量像元缺失问题,本文基于MODIS日地表反射率产品,提出一种MVC(Maximum-Value Composite)与HANTS(Harmonic Analysis of Time Series)算法相结合的日分辨率EVI重建方法,以黄淮海平原为研究区重建了2021年日分辨率EVI时间序列数据。结果表明,提出的EVI重建算法可用于大面积长时序日分辨率EVI时间序列数据的重建,重建结果纹理丰富,填补了原EVI大量的缺失像元,同时可去除原EVI数据的噪声,且符合各类地物EVI时序曲线的变化规律。此外,在与S-G滤波方法的对比分析中,经HANTS算法重建后的EVI在空间分布合理性以及保真性等方面均优于前者,其重建EVI与优质EVI像元之间的年均R2与RMSE分别为0.94和0.024,优于S-G方法的0.73和0.093。提出的日分辨率EVI重建方法为生成高时间分辨率EVI提供了新思路和技术途径。 展开更多
关键词 MODIS 植被指数 EVI MVC HANTS 日分辨率 黄淮海平原
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归一化植被指数的土壤背景影响去除 被引量：3
9
作者 方雨晨 田庆久 《遥感信息》 CSCD 北大核心 2017年第6期8-13,共6页
植被冠层归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)由于不同土壤背景的混入干扰,导致利用NDVI信息对作物长势监测等应用的有效性降低。以安徽省来安县小麦农田为研究区,以2种土壤类型(水稻土和黄褐土)背景下拔节期... 植被冠层归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)由于不同土壤背景的混入干扰,导致利用NDVI信息对作物长势监测等应用的有效性降低。以安徽省来安县小麦农田为研究区,以2种土壤类型(水稻土和黄褐土)背景下拔节期冬小麦为研究对象,采用实测小麦冠层光谱及叶面积指数(leaf area index,LAI)数据,利用传统的照相法求算植被覆盖度,基于混合光谱理论,提出2种NDVI土壤背景影响去除模型(NDVIT),对模型进行对比验证。研究结果表明:2种模型均可去除一定的土壤背景影响;采用信噪比的分析方法定量研究2种模型抵抗土壤噪声影响的能力,分析发现NDVI1T提取植被信息抗土壤噪声能力更佳;2种土壤背景影响去除模型和NDVI的拟合关系良好,相关关系R^2均达到0.9以上。 展开更多
关键词 混合光谱 NDVI 像元二分模型 土壤背景 冬小麦
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