最新刊期
      2016 年 第 20 卷 2 期

        遥感大数据技术专栏

      • 赵理君,唐娉
        2016, 20(2): 157-171. DOI: 10.11834/jrs.20164279
        摘要：目前普遍采用的分类器通常都是针对单一或小量任务而设计的,在小数据量的处理中能取得比较满意的结果。但对于海量遥感数据的处理,其在处理时效和分类精度方面还有待研究。本文以遥感图像场景分类任务为例,着重对遥感数据分类问题中几种典型分类方法的适用性进行比较研究,包括K近邻（KNN）、随机森林（RF）,支持向量机（SVM）和稀疏表达分类器（SRC）等。分别从参数敏感性,训练样本数据量,待分类样本数据量和样本特征维数对分类器性能的影响等几个方面进行比较分析。实验结果表明:（1）KNN,RF和L0-SRC方法相比RBF-SVM,Linear-SVM和L1-SRC,受参数影响的程度更弱;（2）待分类样本固定的情况下,随着训练样本数目的增加,SRC类型分类方法的分类性能最佳,SVM类型方法次之,然后是RF和KNN,在总体分类时间上呈现出L0-SRC>L1-SRC>RF>RBF-SVM/Linear-SVM>KNN/L0-SRC-Batch的趋势;（3）训练样本固定的情况下,所有分类方法的分类精度几乎都不受待分类样本数目变化的影响,RBF-SVM方法性能最佳,其次是L1-SRC,然后是Linear-SVM,最后是RF和L0-SRC/L0-SRC-Batch,在总体分类时间上,L1-SRC和L0-SRC相比其他分类方法最为耗时;（4）样本特征维数的变化不仅影响分类器的运行效率,同时也影响其分类精度,其中SRC和KNN分类器器无需较高的特征维数即可获得较好的分类结果,SVM对高维特征具有较强的包容性和学习能力,RF分类器对特征维数增加则表现得并不敏感,特征维数的增加并不能对其分类精度的提升带来更多的贡献。总的来说,在大数据量的遥感数据分类任务中,现有分类方法具有良好的适用性,但是对于分类器的选择应当基于各自的特点和优势,结合实际应用的特点进行权衡和选择,选择参数敏感性较小,分类总体时间消耗低但分类精度相对较高的分类方法。  
        关键词：遥感图像;数据分类;场景分类;分类器;适用性   
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        发布时间：2021-06-10
      • 宫宁,牛振国,齐伟,张海英
        2016, 20(2): 172-183. DOI: 10.11834/jrs.20164210
        摘要：在全球气候变化及中国社会经济迅速发展的背景下,为了解中国湿地分布的时空动态特征及演化规律,以4期（1978年、1990年、2000年、2008年）中国湿地遥感制图数据和3期（1990年、2000年、2005年）土地利用数据为基础,同时考虑到对湿地变化的影响程度和数据的可获取性,选取12个影响因子（平均温度、平均湿度、累计降水量、人口数量、地区生产总值、农林牧渔产值、耕地面积、粮食产量、有效灌溉面积、水库库容量、除涝面积、治碱面积）研究1978年—2008年这30年间中国湿地变化的驱动机制。考虑到地理现象的空间非平稳性,本文采用地理加权回归的方法分析驱动因子对湿地变化的影响作用。地理加权回归作为一种局部线性回归方法,能够直观地反映湿地驱动因子对湿地作用的地域差异。结果表明:不同类型的湿地变化的主要影响因素不同,内陆湿地与温度、降水以及农业耕作灌溉等密切相关;人工湿地与经济发展水平和水利设施兴建密切相关;滨海湿地与农林牧渔产业和人口等密切相关。同一类型湿地变化的主要影响因素随着时间推移也有所变化,并且影响程度在地域上也存在较为明显的南北和东西差异。本次研究结果基本反映了1978年—2008年中国湿地变化的特征规律。  
        关键词：湿地变化;驱动力;中国;地理加权回归;遥感   
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        发布时间：2021-06-10
      • 张正,唐娉,李宏益,冯峥
        2016, 20(2): 184-196. DOI: 10.11834/jrs.20164293
        摘要：大数据技术中的一个难点是如何统筹多源异构的数据。在多源数据协同定量遥感产品生产系统中,不同传感器数据的协同使用为生产系统的各个环节都带来了许多的问题,例如异构数据文件的统一表示和调度,繁杂生产流程的统一抽象等。领域驱动设计是一种应对软件核心复杂性的设计方式。领域驱动是指在设计过程中经过不断的迭代,逐渐提炼出一套灵活优雅的领域模型。领域模型专注于分析问题领域本身,发掘重要的业务领域概念,并建立业务领域概念之间的关系。本文在不断实践的基础上提出了一组较成熟的领域模型,该模型用一种统一的方式解决了多源数据协同生产系统中各方面的问题,并显著地降低了系统集成的难度和工作量,且为新数据源的加入预留了灵活性。  
        关键词：领域驱动设计;领域模型;多源数据协同;设计模式;星机地综合;系统集成   
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      • 李宏益,唐娉
        2016, 20(2): 197-204. DOI: 10.11834/jrs.20164286
        摘要：针对当前遥感数据缺乏统一文件格式标准,多源遥感产品的生产使用涉及多种文件格式的现状,在研究多种遥感数据格式及对应库GDAL、HDF4、HDF5的基础上,参考国家气象局的NOAA AVHRR 1B格式标准,利用工厂模式,设计和实现了一个具有统一操作接口的多源遥感数据格式抽象库DFAL,在更高的抽象层次解决了GDAL和HDF4、HDF5库不能一致使用的问题。使用DFAL库进行不同文件格式的读写,专家无需了解这些文件格式的差别,以便从繁杂的遥感数据格式中解放出来,将更多精力投入到遥感科学研究的层面上。在DFAL库的基础上实现了两类常用遥感数据格式Geo TIFF和HDF5之间的转换工具,方便工程应用。DFAL库及转换工具在国家高技术研究发展计划《星机地综合定量遥感系统与应用示范》的多尺度按需定量遥感产品生产系统中进行了应用测试,取得了很好的实际效果,证明了DFAL库稳定性和可用性,并大大减少了多源数据协同使用时多种文件格式读写的工作量。  
        关键词：GDAL;HDF5;遥感数据格式集成;DFAL   
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        发布时间：2021-06-10

        大气遥感专栏

      • 李嘉伟,韩志伟
        2016, 20(2): 205-215. DOI: 10.11834/jrs.20165106
        摘要：气候模式对气溶胶光学厚度AOD的合理模拟,是模拟研究气溶胶气候效应的前提。利用在线耦合的区域气候—大气化学—气溶胶耦合模式系统RIEMS-Chem,模拟研究了2010年中国东部地区AOD的季节变化情况。模拟结果与卫星搭载的中分辨率成像光谱仪（MODIS）的反演资料和地基气溶胶观测网（AERONET）的站点观测资料分别进行了一年四季的详细对比,检验结果显示尽管模拟值有所低估,模式仍然能够合理地反映AOD的季节变化情况和空间分布特征,与AERONET站点观测值相比,整体相关系数为0.6。MODIS反演和相应模拟结果均显示,中国东部地区AOD整体水平夏季最大,春季次之,秋、冬季最小,华北平原、四川盆地和华中地区是AOD的主要大值区。只考虑日间AOD时,其季节分布特征略有不同,在华北平原地区,日间AOD夏季最大（1.1—1.5）,在长江中下游流域地区,日间AOD则在春季最大（1.1—1.7）;在中国东部,日间AOD的大值在夏、冬两季分别主要分布在长江以北、以南地区,而在春、秋两季则主要位于长江中下游流域。  
        关键词：在线耦合区域模式;气溶胶光学厚度AOD;季节变化;中国东部;MODIS;AERONET   
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        发布时间：2021-06-10
      • 孙林,于会泳,傅俏燕,王健,田信鹏,米雪婷
        2016, 20(2): 216-228. DOI: 10.11834/jrs.20165052
        摘要：GF-1卫星PMS（GF-1 PMS）数据具有高空间分辨率、短重访周期的特点,可以在地表类型识别、参数提取中发挥重要作用。但由于缺少2.1μm附近的短波红外波段,使得气溶胶反演时地表反射率的精确确定非常困难,从而导致其高精度大气校正难以开展,限制了该数据的应用。本文提出了一种地表反射率数据支持的气溶胶反演方法,用于GF-1PMS数据的大气校正。其基本思想是:使用现有的地表反射率数据集为GF-1PMS数据提供地表反射率,用于确定GF-1PMS图像中浓密植被像元（DDV）的分布,基于确定的浓密植被像元反演气溶胶光学厚度（AOD）,并用于大气校正。这里使用的地表反射率数据集为合成的无云MODIS地表反射率产品,对GF-1PMS数据做了空间尺度的转换。为降低两类数据配准误差对地表反射率确定的影响,提出了使用区域NDVI分布百分比匹配的方法,回避了像元的直接匹配,为GF-1PMS数据提供DDV的空间分布。为验证该方法的有效性,利用北京、太湖两个AERONET站点观测的气溶胶光学厚度对气溶胶反演结果进行精度验证,结果表明,气溶胶反演算法精度较高,稳定性较强。AOD反演结果应用于北京和敦煌地区的GF-1PMS数据大气校正,获得的地表反射率与地面实测的地表反射率的误差低于0.015,且大气校正后影像对比度明显提高。  
        关键词：GF-1 PMS;地表反射率数据集;气溶胶光学厚度;大气校正   
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        发布时间：2021-06-10

        综述

      • 徐涵秋
        2016, 20(2): 229-235. DOI: 10.11834/jrs.20165165
        摘要：Landsat系列卫星上的TIRS热红外传感器数据已被大量应用，针对TIRS数据的地表温度反演也相继开发出一些算法，并有一些研究对TIRS数据的定标及其地表温度反演算法的精度进行了对比。本文主要就TIRS热红外传感器定标参数的变化，结合这些定标参数变化的时间点对有关地表温度反演算法的适用性和有效性进行分析，特别是对劈窗算法是否适合当前的TIRS数据进行了讨论，以使用户能够对Landsat 8 TIRS热红外数据的正确使用有进一步的认识。总的看来，由于视域外杂散光的影响，TIRS数据的定标精度仍达不到设计目标，TIRS第11波段的不确定性仍成倍大于TIRS 10波段。因此，在Landsat团队未彻底解决这一问题之前，同时用TIRS第10、第11这两个差距较大的波段构成的劈窗算法来反演地表温度，其精度存在较大的不确定性，USGS团队仍在致力于改进第11波段的精度，目前应以TIRS第10单波段的方式来反演地表温度为宜。  
        关键词：Landsat 8;热红外数据;定标;劈窗算法;地表温度反演;交叉对比   
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        发布时间：2021-06-10
      • 杜培军,夏俊士,薛朝辉,谭琨,苏红军,鲍蕊
        2016, 20(2): 236-256. DOI: 10.11834/jrs.20165022
        摘要：随着模式识别、机器学习、遥感技术等相关学科领域的发展,高光谱遥感影像分类研究取得快速进展。本文系统总结和评述了当前高光谱遥感影像分类的相关研究进展,在总结分类策略的基础上,重点从以核方法为代表的新型分类器设计、特征挖掘、空间-光谱分类、基于主动学习和半监督学习的分类、基于稀疏表达的分类、多分类器集成六个方面对高光谱影像像素级分类最新研究进行了综述。针对今后的研究方向,指出高光谱遥感影像分类一方面要适应大数据、智能化高光谱对地观测的发展前沿,继续引入机器学习领域的新理论、新方法,综合利用多源遥感数据、多维特征空间互补的优势,提高分类精度、分类器泛化能力和自动化程度;另一方面要关注高光谱遥感应用的需求,突出高光谱遥感记录精细光谱特征的优势,针对应用需求发展有效的分类方法。  
        关键词：高光谱遥感;分类;支持向量机;特征挖掘;多分类器集成   
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        发布时间：2021-06-10
      • 周倜,彭志晴,辛晓洲,李福根
        2016, 20(2): 257-277. DOI: 10.11834/jrs.20165030
        摘要：本文评述了目前常用的遥感估算地表蒸散方法,包括地表能量平衡模型、Penman-Monteith类模型、温度—植被指数特征空间方法、Priestley-Taylor类模型和其他方法。然而使用这些方法估算地表蒸散时会面临严重的尺度效应,而产生尺度效应的根本原因之一是地表异质性,在分析了非均匀下垫面对水热通量遥感反演造成的影响后,介绍了面积加权、校正因子补偿与温度降尺度3种尺度误差纠正方法;并从地面观测实验的角度简述了非均匀下垫面水热通量真实性检验的研究;最后探讨了将来建立更具时空代表性的非均匀下垫面地表蒸散遥感估算模型可能会面临的一些挑战。  
        关键词：遥感;蒸散;模型;尺度效应;非均匀下垫面;地面实验   
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        发布时间：2021-06-10

        技术方法

      • 吴荣华,张鹏,杨忠东,胡秀清,丁雷,陈林
        2016, 20(2): 278-289. DOI: 10.11834/jrs.20165155
        摘要：月亮辐照度是可见近红外波段一种稳定的辐射参考基准,对月观测已成为星载遥感仪器辐射定标和验证的一种新方法。风云三号03星（FY-3C）中分辨率光谱成像仪（Moderate Resolution Spectral Imager,MERSI）增加了对月观测功能,改进了太阳反射波段的在轨辐射定标。本文收集分析了MERSI在轨工作以来的全部11组对月观测数据,利用通道间辐照度比值方法移除月相角,日—月—星相对距离等因素对月亮辐照度观测值的影响,开展了可见光近红外波段的辐射定标工作,实现了MERSI太阳反射通道的辐射定标系数动态跟踪和评估。通过线性回归及统计发现,通道8辐射响应的年衰减率达到了14.55%,通道9达到了8.42%,通道1、6、10、11、16和19的年衰减率为1.15%—4.72%,其余通道未检测到衰减。研究结果可以用于订正MERSI数据的辐射定标系统性偏差,提高MERSI全寿命期的辐射定标精度。  
        关键词：月亮定标;FY-3C MERSI;可见光近红外波段;辐射响应稳定性;月亮辐照度   
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      • 李喆,郭旭东,古春,姚阔,吕春艳,张路路
        2016, 20(2): 290-302. DOI: 10.11834/jrs.20165174
        摘要：在植被光合有效辐射吸收率（FAPAR）遥感估算中被广泛采用的植被指数法,其估算精度往往受到"红波段吸收峰"峰值点光谱反射率易饱和特征的影响。考虑到高光谱吸收特征参数能较好地诠释地物光谱吸收特征的细节信息,基于微分法与包络线去除法研发"高光谱曲线特征吸收峰自动识别法"识别对FAPAR敏感的特征吸收峰,再结合连续统去除法以及光谱吸收指数（SAI）提取FAPAR的高光谱吸收特征参数,构建估算天然草地冠层水平FAPAR的高光谱吸收特征参数模型。结果表明:（1）天然草地冠层FAPAR与高光谱吸收特征参数具有很好的相关性,其中,"红波段吸收峰"SAI对FAPAR变化最为敏感,在植被覆盖度较高时,其饱和性相比"红波段吸收峰"峰值点反射率与归一化植被（NDVI）值有较大的提升。（2）以"红波段吸收峰"SAI为变量的对数方程为FAPAR的最佳估算模型,在植被覆盖度处于中与高时,其FAPAR预测精度比NDVI模型有不同程度的提高。研究采用的高光谱吸收特征参数一定程度上弥补了部分植被指数因饱和问题在估算FAPAR时的不足,可作为植被FAPAR反演的新参数,适用于中、高覆盖度的天然草地FAPAR监测。  
        关键词：高光谱曲线;特征吸收峰;吸收特征参数;光合有效辐射吸收率;天然草地   
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      • 车美琴,阿里木·赛买提,杜培军,罗洁琼,鲍蕊
        2016, 20(2): 303-314. DOI: 10.11834/jrs.20165098
        摘要：利用全极化SAR影像进行城市地区地物分类和目标识别时,极化方位角偏移、散射类型复杂多样以及弱后向散射地物难以区分等问题影响了图像分类和目标识别的准确性。针对这些问题,提出一种利用目标散射矢量模型TSVM（Target Scattering Vector Model）生成的旋转不变极化参数组合提取城市区域典型人工地物（建筑、道路、广场和桥梁等）的方法。首先,采用目标散射矢量模型分解和Relief特征选择算法提取出表征目标对称性的旋转不变极化参数、表征散射机理的散射角旋转不变极化参数;然后利用支持向量数据描述SVDD（Support Vector Data Description）分类器快速提取典型人工地物。利用南京市Radarsat-2全极化SAR数据进行实验,结果表明提出的方法抑制了地形起伏的山地或建筑分布不规则城区的极化方位角效应,有效解决了全极化SAR影像中人工地物提取的难题。同时,相比光学影像利用生物物理组合指数BCI（Biophysical Composition Index）和归一化建筑指数NDBI（Normalized Difference Built-up Index）提取城市人工地物的方法,对称性极化参数和散射角参数组合能有效区分出城市建筑用地和具有相似光谱特征的裸地,其检测精度提高10%以上。  
        关键词：旋转不变极化参数;全极化SAR;人工地物检测;支持向量数据描述;特征选择   
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        发布时间：2021-06-10

        遥感应用

      • 朱恩泽,张雷,石汉青,廖麒翔,龙智勇
        2016, 20(2): 315-327. DOI: 10.11834/jrs.20165093
        摘要：利用美国国家浮标数据中心NDBC和热带大气海洋计划TAO浮标的海表面温度数据,对Wind Sat 2004年—2013年近10年的海表面温度产品进行了验证。结果表明,在美国沿岸海域,Wind Sat反演得到的海表面温度的平均偏差为0.10°C,标准偏差为0.59°C;在近赤道太平洋海域,反演得到的海表面温度的平均偏差为–0.15°C,标准偏差为0.33°C。Wind Sat海表面温度在夏季相对浮标实测值有正偏差增大和负偏差缩小的趋势,在美国东海岸以及墨西哥湾区域部分站点反演得到的海表面温度的标准偏差较大,其标准偏差超过1°C。在5–10 m/s风速段,Wind Sat海表面温度反演效果比较理想,平均偏差和标准偏差相对恒定。当风速大于12 m/s时,Wind Sat海表面温度反演的不确定性明显增加。与AMSR-E月平均海表面温度产品对比发现,夏季,Wind Sat SST较AMSRE偏低;冬季,Wind Sat SST较AMSR-E偏高。  
        关键词：海表面温度;WindSat;NDBC浮标;TAO浮标;AMSR-E   
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      • 孙佩军,张锦水,潘耀忠,谢登峰,袁周米琪
        2016, 20(2): 328-343. DOI: 10.11834/jrs.20165008
        摘要：传统变化检测手段进行水稻遥感识别受"云污染"和影像间配准误差导致的变化检测误差累积及"椒盐"现象的影响,水稻遥感识别精度低。本文提出时空融合模型（Temporal-Spatial-Fusion Model,TSFM）进行水稻遥感识别,旨在综合像元在时间、空间维度上的信息定义像元的水稻时空归属度,根据时空归属度划分阈值提取水稻。实验结果表明:在不同窗口尺度下,TSFM在整体和"云污染"区域对水稻提取均达到了较高精度。当窗口尺度为3×3时,水稻提取的用户精度、制图精度和总体精度分别达到93.4%、83.5%和87.9%。在不同窗口尺度下水稻提取的用户精度、制图精度、总体精度均高于分类后比较PCC（Post-Classification Comparison）和多数投票法（Majority Voting,MV）;在"云污染"区域,水稻识别总体精度均在92.0%以上,水稻制图精度比PCC、MV分别至少提高了14.0%、7.6%。有效地解决了传统变化检测作物遥感识别存在的误差累积问题,在一定程度上避免了"云污染"和"椒盐"现象对识别结果的影响。另外,初步探讨了TSFM水稻提取精度与景观特征关系,发现在景观规整区域适宜采用较小的窗口,在破碎区域适宜采用较大的窗口。该方法的成功实施,为大范围开展秋粮作物遥感识别,消除"云"影响进行了前期实验探讨。  
        关键词：遥感识别;时空归属度;变化检测;景观特征;分类精度;水稻   
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        发布时间：2021-06-10
      • 张临杰,张杰,张晰,郎海涛
        2016, 20(2): 344-351. DOI: 10.11834/jrs.20165006
        摘要：双参数恒虚警率CFAR（Constant False Alarm Rate）是舰船目标检测中的常用算法。近年来,合成孔径雷达（SAR）分辨率不断提高,SAR图像幅宽增大,并且在检测时希望尽量保持舰船轮廓以便后续的舰船目标识别。双参数CFAR算法虽然能满足目标检测需求,但算法运行时间过长,不利于信息的及时处理。传统的MPI（Message Passing Interface）并行化解决方案在分配检测任务给各进程时,没有考虑因陆地掩膜,几何校正等预处理所导致的图像中待检测点分布不均。针对这一问题,本文提出改进的MPI并行化解决方案。与传统的MPI并行化解决方案相比,该方案能较为均衡地为各个进程分配检测任务。在集群计算机上的实验结果表明,改进后并行标准效率提高约43%。为应对机载SAR实时舰船目标检测的需求,在多核PC机上进行实验,结果表明,本文算法在多核PC机上也能有效地缩短检测时间,对实现机载SAR实时舰船目标检测有积极意义。  
        关键词：舰船检测;双参数恒虚警率CFAR;合成孔径雷达SAR;MPI并行化;检测窗口尺寸   
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        发布时间：2021-06-10

        封面说明

      • 2016, 20(2): 352.
        摘要：<正>"第二十届中国遥感大会"拟定于2016年8月在深圳市召开。会议由中国遥感委员会、深圳市人民政府主办,中科遥感科技集团、深圳大学承办。本届会议旨在交流近年来国内遥感领域在理论、技术与应用等方面的最新进展,展示遥感技术最新成果。会议同期将举行"第九届中国青年遥感辩论会"、新技术新成果展览会及项目洽谈会等。  
          
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        发布时间：2021-06-10
      • 2016, 20(2): 353.
        摘要：<正>封面图片为北京二号遥感卫星星座3号2016年1月25日（侧摆:16°）获取的阿拉伯联合酋长国阿布扎比亚米级分辨率真彩色融合图像。该星座由二十一世纪空间技术应用股份有限公司投资建设,是中国航天领域核准的首个商业遥感卫星星座,现已被纳入国家民用空间基础设施规划。北京二号遥感卫星星座由3颗24 km宽刈幅、亚米级高分辨率的光学卫星组成,于2015年7月11日成功发射,3颗卫星在同一太阳同步轨道面上间隔120°等相位分布,右阵九35°的侧视能力可实现全球任意目标每日重复观测,提供覆盖全球、时间分辨率和空间分辨率俱佳的卫星遥感数据和空间信息产品,可  
          
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        发布时间：2021-06-10
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