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一种适合高光谱卫星云识别的Fmask改进算法 被引量：1
1
作者 张舒宁 张浩 +2 位作者 张兵 崔珍珍 肖晨超 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第24期333-344,共12页
近年来,我国卫星高光谱技术发展迅猛,高分五号、高分五号02星、资源一号02D星、资源一号02E星等相继发射为遥感领域带来了丰富的高光谱数据源。但高光谱卫星在成像过程中不可避免地会受到云及云阴影的影响,如何准确识别成为保障后续应... 近年来,我国卫星高光谱技术发展迅猛,高分五号、高分五号02星、资源一号02D星、资源一号02E星等相继发射为遥感领域带来了丰富的高光谱数据源。但高光谱卫星在成像过程中不可避免地会受到云及云阴影的影响,如何准确识别成为保障后续应用的关键,Fmask算法作为国内外诸多算法中的典型代表,已被Landsat和Sentinel业务化产品生产系统采用。Fmask算法作为国内外诸多算法中的典型代表,已被Landsat和Sentinel业务化产品生产系统采用。但该算法对于缺少热红外波段的数据精度偏低,例如对Sentinel-2数据的云和云阴影识别精度分别为84.5%和50%左右。鉴于此,本文通过在原有算法中优化云及云阴影识别算法结构、增加高亮地物识别辅助判据等改进手段,提出了一种适合高光谱卫星的Fmask改进算法,并在含有城区、山地、平原等三类不同下垫面场景的20景高分五号和资源一号高光谱影像中进行检验,结果表明:云识别的用户精度和生产者精度可达91.26%和99.97%,云阴影识别精度达到78.66%和79.41%,明显优于原始算法。本文算法对于高光谱数据的云及云阴影识别具有精度高、效果稳定和易于工程化实现的特点,可用于支撑国产高光谱卫星数据的业务化处理。 展开更多
关键词 高光谱遥感 云识别 云阴影识别 Fmask 高分五号 资源一号
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基于CAR-Siamese网络的高分辨率遥感图像建筑物变化检测 被引量：2
2
作者 姚沐风 昝露洋 +2 位作者 李柏鹏 李庆亭 陈正超 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第3期380-387,共8页
准确提取建筑物变化区域对城乡规划、地理国情监测、城市扩张分析有着重要意义。传统遥感变化检测方法难以适应遥感图像复杂场景下的变化检测任务的要求。近年来广泛应用于计算机视觉领域的深度学习变化检测算法相对于传统方法在效率和... 准确提取建筑物变化区域对城乡规划、地理国情监测、城市扩张分析有着重要意义。传统遥感变化检测方法难以适应遥感图像复杂场景下的变化检测任务的要求。近年来广泛应用于计算机视觉领域的深度学习变化检测算法相对于传统方法在效率和精度上有明显提升。然而遥感图像上建筑物特征丰富、变化多样,且建筑物变化样本获取难度大,导致现有深度学习模型在建筑物变化检测任务上精度受限。针对这一问题,提出变化注意力残差孪生网络(CAR-siamese net),增强不同尺度下图像信息的共享交流,充分学习建筑物的变化特征,同时,提出建筑物语义分割样本预训练策略,有效利用现有建筑物分割样本,最终提升了变化检测网络对建筑物变化的解译能力。以北京昌平区影像为底图制作建筑物变化检测数据集,在该数据集和Levir-CD公开数据集上的实验结果表明,该方法能有效提高建筑物变化检测精度。 展开更多
关键词 变化检测 建筑物 深度学习 卷积神经网络 孪生网络 变化注意力残差
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基于局地气候分区的城市热环境分析——以北京市为例 被引量：4
3
作者 马永欢 鹿琳琳 +5 位作者 肖达 蔡萌 任超 周美玲 惠文华 李庆亭 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期901-909,共9页
局地气候分区(local climate zone,LCZ)是一种用于城市热岛研究的地表分类系统框架.本文基于卫星遥感影像、建筑物矢量等多源数据,开展了北京市中心城区局地气候分区分类制图,探讨了不同LCZ类型的热特征及季节差异:1)根据城市建筑矢量... 局地气候分区(local climate zone,LCZ)是一种用于城市热岛研究的地表分类系统框架.本文基于卫星遥感影像、建筑物矢量等多源数据,开展了北京市中心城区局地气候分区分类制图,探讨了不同LCZ类型的热特征及季节差异:1)根据城市建筑矢量、地物覆盖分类数据,利用分层次分类方法构建研究区LCZ地图;2)利用Landsat 8卫星遥感影像和辐射传输方程法,反演得到研究区逐月地表温度数据;3)结合LCZ地图和多时相地表温度数据,分析不同局地气候分区各月份及季节间的热表现及差异.结果表明:研究区建筑以中低层为主,且多为开阔类型,自然地表覆盖中低植被区LCZ D占主要比例;LCZ 1-3密集建筑类型较其他建筑类型地表温度更高,且随着建筑高度的降低温度依次增加,除水体外,LCZ A/B林区是所有类型温度较低的区域;夏季各LCZ分区之间温度差异显著,7月份热岛强度达到全年最大值.研究结果能够为城市规划设计提供参考,助力于城市的可持续健康发展. 展开更多
关键词 城市热岛效应 局地气候分区 地表温度 LANDSAT 北京 城市可持续发展
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基于多源数据和LSTM模型的县域冬小麦估产 被引量：1
4
作者 王旭 刘波 +1 位作者 陈正超 鞠婷 《农业现代化研究》 CSCD 北大核心 2023年第6期1117-1126,共10页
及时准确地估计区域冬小麦产量对维护国家粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。本研究利用中国冬小麦主产区2001—2018年的遥感数据、气象数据和县域产量,构建基于长短期记忆(Long Short-term memory,LSTM)估产模型,并与传统随机森林... 及时准确地估计区域冬小麦产量对维护国家粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。本研究利用中国冬小麦主产区2001—2018年的遥感数据、气象数据和县域产量,构建基于长短期记忆(Long Short-term memory,LSTM)估产模型,并与传统随机森林(Random Forest,RF)、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和决策树(Decision Tree,DT)模型对比,研究不同模型的估产性能,分析不同特征对模型精度的影响,评估模型的提前预测能力。研究结果表明:1)基于全部数据的LSTM模型精度最高,平均R2为0.853,平均NRMSE为7.22%。与DT、RF和SVR模型相比,LSTM模型将R2提高了0.324、0.088和0.028;2)光合作用相关的地面下行长波辐射(R20.737)、近地面气温(R20.747)、地面下行短波辐射(R20.735)和降水率(R20.681)超过了其他单一特征的估产能力,在单一特征的基础上增加特征的数量将进一步提高估产的准确性。气象数据、波段反射率和植被指数对估产的贡献依次降低,当同时使用这三种数据时估产准确性最高(R20.866、NRMSE7.00%)。3)小麦生长周期从10月8日至次年6月10日,8 d一个时相,合计32个时相数据,基于三种数据源的LSTM模型预测产量的能力在1~6时相增加,在7~19时相趋于平稳,在20~29时相再次上升,30~32时相基本保持稳定不再增加。当使用前29个时相的数据时,LSTM模型可以提前24 d获得最大的产量预测精度(R20.873、NRMSE 6.90%)。本研究提出的方法不仅估产精度较高,而且能够实现提前预测产量,可为农业管理和农业经济活动提供高效可靠的大面积冬小麦估产途径。 展开更多
关键词 作物产量 深度学习 MODIS 植被指数 气象数据
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基于MTBNet的唐山尾矿库提取 被引量：4
5
作者 张昆仑 常玉光 +3 位作者 潘洁 卢凯旋 昝露洋 陈正超 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第4期65-71,94,共8页
针对尾矿库位置及边界难准确提取问题,在传统实例分割网络基础上,提出一个具有多任务分支结构的实例分割网络(Multi-Task-Branch Network,MTBNet),并利用国产GF-1数据进行唐山地区的尾矿库提取试验。结果表明,召回率为95.8%时,尾矿库的... 针对尾矿库位置及边界难准确提取问题,在传统实例分割网络基础上,提出一个具有多任务分支结构的实例分割网络(Multi-Task-Branch Network,MTBNet),并利用国产GF-1数据进行唐山地区的尾矿库提取试验。结果表明,召回率为95.8%时,尾矿库的检测准确率可达78.8%。新方法进一步优化了尾矿库目标框和轮廓质量,增强了模型的特征学习能力,有效提升了尾矿库的实例分割精度,可为唐山地区尾矿库动态监测作支撑,辅助尾矿库开采或生态保护。 展开更多
关键词 深度学习 GF-1遥感影像 尾矿库实例分割 唐山地区 MTBNet
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基于多级靶标的航空多光谱相机绝对辐射定标 被引量：1
6
作者 崔珍珍 马超 +3 位作者 张浩 张宏伟 梁虎军 邱文 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3571-3581,共11页
基于场地的绝对辐射定标是航空遥感数据定量化应用的重要保障手段,如何降低外场测量环境及各种测量误差的影响、提高定标结果的稳定性和精度是航空相机定标的关键。利用2020年12月26日—28日在云南普洱定标场布设的5种不同反射率的灰阶... 基于场地的绝对辐射定标是航空遥感数据定量化应用的重要保障手段,如何降低外场测量环境及各种测量误差的影响、提高定标结果的稳定性和精度是航空相机定标的关键。利用2020年12月26日—28日在云南普洱定标场布设的5种不同反射率的灰阶靶标,采用反射率基法对机载Lecia DMCⅢ航空多光谱相机连续进行3次辐射定标试验。在飞机飞越定标场上空的同时,获取地表反射率、大气参数和试验场内各采样点的几何信息,利用MODerate resolution atmospheric TRANsmission(MODTRAN)5.2.1大气辐射传输模型得到遥感器入瞳处各波段的辐亮度,然后结合影像选定区域的平均DN值,分别采用单点法、两点法和多点法计算得到不同的定标系数。通过系统对比不同方法得到的定标结果并分析各种误差源,提出了一种基于多级靶标多次观测的航空多光谱相机外场高精度绝对辐射定标的方法,各波段的定标不确定度分别为7.24%(蓝)、6.20%(绿)、5.35%(红)和4.68%(近红外)。为了验证辐射定标的结果,通过反射率反演的方法来验证不同方法计算得到的定标系数的合理性;利用单点法、两点法和多点法得到不同的定标系数,基于Atmospheric/Topographic Correction for Airborne Imagery(ATCOR 4)大气校正软件对试验场内的多种典型地物进行大气校正;将反演的地表反射率与实测地物反射率进行对比验证。结果表明:多级靶标和短期多次试验对于提高定标精度非常关键,5%、20%和60%灰阶靶标单点定标法和单次多点定标法的定标精度相对最差,40%灰阶靶标单点定标法和两点法的定标误差明显减小,多次多点法的定标精度相对较高,三类方法平均相对误差分别为10%、5.43%和3.18%。本文提出的基于多级靶标多次试验的航空多光谱相机定标方法,降低了单点法、两点法及单次试验定标的不确定性,对于今后航空相机的外场高精度定标及� 展开更多
关键词 遥感 绝对辐射定标 多级靶标 反射率基法 验证
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高光谱遥感器通道中心波长漂移对红边光谱的影响 被引量：2
7
作者 张雅琼 张文娟 +1 位作者 陈正超 李海巍 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第14期205-211,共7页
通过模拟高光谱遥感器通道中心波长漂移前后的典型植被红边区间反射率,定量分析通道中心波长漂移对红边光谱的影响。结果表明,通道中心波长漂移导致植被红边区间反射率曲线出现多处尖峰、抖动,使植被反射率曲线在本不具有特征吸收的区... 通过模拟高光谱遥感器通道中心波长漂移前后的典型植被红边区间反射率,定量分析通道中心波长漂移对红边光谱的影响。结果表明,通道中心波长漂移导致植被红边区间反射率曲线出现多处尖峰、抖动,使植被反射率曲线在本不具有特征吸收的区域变得不光滑,并与红边位置误差呈显著线性关系,决定系数R^(2)达到0.99。10 nm分辨率的高光谱遥感器,存在1,3,5 nm的通道中心波长漂移量时,给植被红边区间反射率造成的最大误差分别为1.46%、4.49%和9.57%,所获取的植被红边将分别"蓝移"0.75,2.60,5.52 nm。通道中心波长漂移会导致红边伪漂移,或对植被受胁迫引发的红边漂移造成"掩盖"或"强化"效应,进而影响基于高光谱遥感数据的植被受胁迫状态等指标的监测精度。高光谱遥感器通道中心波长漂移是红边漂移不可忽视的来源,精确的光谱定标是植被红边光谱相关定量化应用的重要基础。 展开更多
关键词 遥感 红边光谱 高光谱遥感器 中心波长漂移 辐射传输模型
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