全球陆表特征参量数据产品生成技术

该研究2014年开展了一系统工作,分别包括数据收集、制定规范、算法研发、系统集成、产品试生产和同化应用等几方面。在数据收集方面,共收集了12种卫星原始数据产品、辐射能量观测数据以及再分析产品,共收集数据量超过700TB。在算法研发方面,总体上完成了12个GLASS产品的算法发展。基于收集的已有反照率产品重新统计了全球反照率背景场,把背景场的空间分辨率从原先的5km提高到1km;实现了植被覆盖区域宽波度发射率算法发展;针对AVHRR和MODIS数据,地表温度算法发展了各自的分裂窗算法;发展了基于混合算法的全球晴空上行长波辐射反演算法;净辐射产品的算法已完成算法收集、研发、验证及产品试生产等各项任务;FVC产品算法的总体思路为在全球高空间分辨率植被覆盖度样本数据建设的基础上,训练和检验神经网络算法,最终形成FVC产品生产算法;ET算法采用五种传统的地表潜热通量算法,根据收集的全球陆表300多通量观测数据,采用贝叶斯模型平均方法融合这五种算法,最终形成潜热通量产品生产算法;采用贝叶斯多算法集成方法,集合目前国际上应用广泛的8个光能利用率模型,最终形成GPP产品生产算法。在系统集成方面,对算法进行程序化与系统化,并集成到高性能生产系统。在产品试生产方面,初步完成12个产品试生产与初步验证。在同化应用方面,发展了多源陆面遥感产品的数据同化方法,基于我们生成的遥感数据产品,探讨了北方水循环问题,提高了模型的预报能力。     

地理国情普查中地表覆盖信息提取技术研究

地理国情普查的开展,促使地表覆盖信息提取技术向智能化、高效化发展;以西藏地区作为研究区域,选用2011年11月空间分辨率为0.5 m的WorldView_2影像作为数据源,采用目视解译、计算机自动解译、计算机人工交互解译3种遥感信息提取方法进行土地覆盖信息提取;通过实验对比分析,3种解译各具优势与不足,分类结果精度与遥感影像质量与解译区地形复杂程度和目标地物种类息息相关,在地理国情普查过程中需要综合使用.     

基于高分辨率人工识别地表类型的GlobeLand30产品精度评价

我国国家地理基础信息中心2014年推出的全球首套30 m分辨率地表覆盖遥感制图数据产品(GlobeLand30)在土地资源利用、地理国情监测、气候变化研究等领域具有重要作用。为评价该产品精度,采用2m分辨率人工识别土地类型产品,选取两个典型研究区域,通过空间统计分析、空间一致性分析和空间混淆分析手段,结合高程等因素对GlobeLand30数据产品中的各地表覆盖类型进行精度评价,综合分析影响精度的原因。研究表明:产品总体一致性稳定在70%左右,各地类判别精度具有较大差异,影响精度的因素主要在于地形地貌特征与光谱相似性质。     

塔里木河流域遥感影像数据库系统的设计和建立

目的 采用当前非常流行的数据仓库技术管理塔里木河流域海量遥感影像、背景数据，实现塔河流域管理的数字化、信息化。方法 采用当前流行的数据仓库管理技术，按照空间数据-属性数据一体化、多源数据无缝集成及基于C／S结构和关系数据库3层体系结构的设计思想，将塔里木河流域遥感信息、空间地理信息、多专题信息、社会经济信息，以及多媒体和元数据等各类信息进行集成建库。结果 实现了多类型、多尺度的海量遥感影像、空间地理等基础数据的无缝集成和统一管理。结论 综合使用遥感、地理信息系统、数据库等技术，建立基于动态监测与管理的生态环境信息系统，具有明显的工程优势和技术优势。     

城市不透水面遥感提取应用探讨

城市地区是人类社会发展的主要区域,城市不透水层变化象征着城市化进程的速率。伴随着全球范围内城市化速度的不断加快,不透水层已经取代其他地表类型,城市不透水层的面积覆盖、范围大小、区域变化对城市生态环境、热环境、水文等具有重要的影响。因此,精准、高效的提取大范围不透水层已成为目前遥感研究的重要难题之一。介绍了根据不同的遥感影像的数据特点和技术提取不透水层的理论方法,并总结了现有的不透水层提取方法,主要包括基于光学遥感影像提取、利用雷达干涉技术提取以及融合多源遥感数据提取。最后探讨展望遥感技术在不透水层提取中的发展趋向于融合多源遥感数据提取不透水层,在此提出了一种融合多源遥感数据提取不透水面的理论方法。     

长三角地区夏季地表热环境的季节内和日夜变化特征

基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感反演的地表温度数据、土地利用数据以及植被覆盖数据,对长三角城市群及周边地区2013～2017年夏季地表热环境的时空分布特征及其驱动因子进行了研究.结果表明:①夏季地表高温风险区(即高温区和亚高温区)在日间主要分布在皖北农田覆盖地区、长三角城市群的城市建筑覆盖地区以及浙南的少数城市建筑和农田用地;夜间地表高温风险区转换为长江流域沿线的水体覆盖区域和城市群建成密集区.②季节内变化表现为从6月份到8月份地表高温风险区在空间上逐渐从长三角的皖北和苏北区域向长三角城市群片区转移;长三角北部区域地表高温风险区比例逐渐减小,而长三角城市群片区地表高温风险区比例逐渐增加.③地表热环境的空间分布与下垫面覆盖类型的空间分布有很好的对应关系,城建用地区域的高温风险比例要显著高于其他下垫面覆盖类型区域;皖北地区的夏季农作物轮作改变了地表的植被覆盖度,导致该地区的季节内和日夜变化特征不同于其他地区;地表高温风险季节内变化规律则表明植被覆盖度的提高对于减少高温风险区比例具有显著作用.     

基于小基线集干涉测量的天津地区地表沉降时空分析

基于覆盖天津地区2017—2019年的30景Sentinel-1A影像数据,采用小基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)方法对研究区域进行地表沉降监测,获取了天津地区的年平均沉降速率和累积沉降,并与水准数据进行比对,最后分析了该地区的沉降时空特征。结果表明:2017—2019年大部分区域地表形变速率为-15.8～4.1 mm/a,最大沉降速率超过-130 mm/a,最大沉降中心位于天津市西青区王庆坨镇;基于SBAS-InSAR获取的沉降结果与水准测量结果比对,其精度达到2.96 mm;地表沉降受地下水开采、城市基础建设的发展以及工业用地量、人为活动等方面因素影响明显。     

北京市土地覆盖变化对地表温度的影响

为研究北京市土地覆盖变化对地表温度的影响,选取1991年和2011年的Landsat-5专题制图仪影像,采用单窗算法和基于专家知识的决策树分类方法,提取期间地表温度和土地覆盖变化信息,分析了研究区20年来的土地覆盖变化对地表温度影响的空间分布格局和变化规律。研究结果表明:1991年到2011年间北京市土地覆盖类型的变化改变了地表温度的空间分布特征。在土地覆盖类型未发生变化的区域,6种土地利用类型的地表温度都升高,在土地覆盖类型发生变化的区域,地表温度有升有降,但总体上城市地表温度的空间分布与土地覆盖类型的空间变化格局存在明显的一致性。     

应用遥感影像更新地理信息若干问题的探讨

首先，针对高空间分辨率卫星遥感影像用于地理信息更新的特点，对信息融合、变化检测、数据挖掘、影像检索等问题进行了研究。遥感影像用于地理信息更新时，一方面应对多源遥感信息进行融合，特别是发展决策层融合算法，另一方面应进行多时相遥感信息融合和变化检测。其次，针对多时相遥感信息融合，提出了一种新的多时相融合处理方法体系，并针对自动信息更新的要求，探讨了遥感数据挖掘应重点解决的问题及其在地理信息自动更新中的应用。最后，面向快速影像提取和检索的需求，研究了基于内容的遥感影像检索技术，并重点分析了检索中能够应用的影像特征。     

“震害遥感综合评估技术与示范应用”2013年度总结报告

我国是地震多发国家,地震造成的经济损失和人畜伤亡均呈上升趋势。地震发生后,快速、准确地获取灾情信息,开展有效救援工作,可以大大地减轻灾害损失,是地震应急与评估工作中的重要环节。多源的遥感数据能够提供给人们更多的灾情信息,从而能够让人们对灾情有更全面、准确地了解。地震应用实践表明,卫星遥感技术以其速度快、范围大、动态性好等技术优势已在地震灾害调查和评估中发挥越来越重要的作用。我国利用遥感卫星和航空影像资料已开展了一些震害评估的研究,然而在灾情信息获取的时效性、准确性、应用层次、应用系统开发水平等方面还与国外存在差距。针对我国防震减灾工作的紧迫性及重要性,课题对震害评估中多源遥感技术应用的技术途径进行深入研究,开展多角度、多形式与多任务的研究,充分利用多源遥感技术的优势,研究基于遥感地面模型的震害综合评估技术,研究基于遥感成像机理及定量遥感技术的定量震害参数提取方法,建立基于纹理结构特征和散射等特征的遥感地面震害模型,并设计出定量的震害程度参数算法和标准,建立快速有效和经过效率优化的遥感震害评估系统,进行示范应用。通过2年的研究,课题在4类典型震害目标(建筑物倒塌、山体滑坡、泥石流和堰塞湖)的散射机理、SAR图像精确配准技术、高分辨率SAR图像建筑物成像表征分析和仿真技术、光学遥感影像变化检测技术、典型震害信息提取的极化SAR目标分解技术、Li DAR数据处理与特征提取技术以及震害信息提取与综合评估技术等诸多方面取得了一定的研究成果。这些成果,可以促进遥感技术、灾害监测预警技术、灾害损失实物量评估技术的综合发展,对我国灾害遥感信息处理研究及相关科研领域产生积极的促进作用。同时,通过后续研究及应用,将大大地提高灾害遥感信息处理效率,促进无人机测量、Li DAR等新型技术及传感器的发展与完善,同时也为我国的防震减灾事业提供技术及人才队伍支撑。     

基于RS和GIS的江西省生态系统格局和空间结构动态变化研究

利用多源多时相遥感数据,在RS和GIS技术的支持下,按照生态学的分类方法对地表覆盖数据进行解译,从生态系统的景观格局、空间结构变化趋势和变化速率等方面进行深入分析。研究结果表明:1)2000-2010年江西省主要生态系统类型为森林生态系统和农田生态系统;2)研究期内,城镇生态系统面积增加明显,而森林、湿地和农田生态系统面积减少;3)生态系统转换特征主要表现为农田生态系统转为城镇生态系统;4)生态系统的波动性前5年大于后5年,南昌市和新余市是江西省生态系统变化的热点区域。     

基于局地气候分区的城市热环境分析

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．      

基于GEE平台的国家公园土地覆盖变化遥感检测方法构建

【目的】高效、可靠地提取土地覆盖动态变化信息对于国家公园保护与管理方案制定具有基础性数据支撑作用。本研究主要目的是构建经济高效的遥感监测方法,提取钱江源国家公园体制试点区2001—2017年的土地覆盖变化信息,评估国家公园保护与管理活动的有效性。【方法】首先定义研究区的土地覆盖分类体系(耕地、森林、草地、水体、人造地表和裸地),并利用增强型目视解译方法选取历史训练样本点;其次综合Landsat多季节复合数据的光谱波段、光谱指数、纹理特征和地形特征,基于Google Earth Engine(GEE)云平台执行随机森林分类算法,生成土地覆盖数据集;最后建立土地覆盖转换规则从而识别主要的土地覆盖变化类型及其空间分布模式。【结果】独立样本集验证结果表明,钱江源国家公园2001年、2009年和2017年土地覆盖总体分类精度分别为83.12%、81.82%和87.35%。造林活动、耕地废弃和开发建设的变化信息体现出保护管理工作取得显著成效。【结论】增强型目视解译能够高效、可靠地选取历史训练样本点,从而支持历史土地覆盖数据集构建。采用基于云计算的变化检测技术可快速评估国家公园管理措施的有效性并发现生态脆弱地带,具有高效、经济及计算资源限制性少等优势,可广泛推广应用。     

基于ENVI植被动态变化分析

植被覆盖度是反映地表植被覆盖状况和监测生态环境的重要指标,是用来研究区域或全球尺度水文、气象、生态等领域的基础数据,在各类相关理论和模型中得到了广泛应用。简要介绍了研究区域的行政、地质、气候和能源的概况,论述了研究内容、研究方案、技术路线、RS处理平台等,详细讨论了数据收集、数据预处理、植被指数（NDVI）提取、植被覆盖度计算、植被覆盖度分等及面积统计等研究方法,分析了统计结果和植被变化情况,并讨论了孝义市植被覆盖度,提出了发展建议。     

PS-InSAR在南昌地表变形监测中的应用研究

利用2014-2018年覆盖南昌市区域范围Sentinel-1A卫星数据,采用PS-InSAR技术对南昌市主要的基础设施建设,如高铁、地铁、隧道、桥梁、高楼等地表形变情况进行计算、趋势分析与及时监测,为区域灾害提供预警与评估,及为地区规划与发展提供决策支持。PS-InSAR技术在地面沉降、自然灾害等地表形变监测方面已得到广泛的应用。就PS-InSAR在南昌地表形变监测的应用进行了探讨,并根据InSAR的特点,指出了InSAR的部分缺陷,给出了InSAR的使用局限以及今后的研究方向。     

结合SBAS-InSAR与光学遥感的矿区地表塌陷监测

针对矿区地表塌陷过程中难以获取全面的形变信息问题,本文以河南某采煤塌陷区为研究区,首先,基于多源多时相光学遥感影像采用综合归一化差异水体指数提取开采塌陷区积水的空间展布情况;然后,利用SBAS-InSAR技术处理63景2017年3月19日至2021年4月27日Sentinel-1A影像,获取研究区地表形变信息。结果表明：2010-2019年间年均塌陷积水面积新增幅度基本平稳,2019-2021年间年均塌陷积水面积新增幅度减小;研究区最大形变速率为-60.42 mm/a,形变速率小于-15mm/a区域均有煤矿井工开采作业。本文方法有效的提取了开采塌陷区较长时期内地表形变信息和空间展布情况,为矿区地表塌陷监测提供新的思路,形成了一套有效的矿区地表塌陷监测工作方法和流程,提高了遥感技术在矿区地表塌陷宏观、快速、准确监测的目的,为矿区塌陷修复和生态环境治理提供基础数据支撑。     

基于InSAR的DEM获取数据处理流程及方法

合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）是以复数据提取的相位信息为源获取地表三维信息,与传统的获取数字高程模型的方法相比,InSAR技术在获取DEM方面具有全天候、大范围、高精度等优势。详细介绍了基于InSAR的DEM获取数据处理流程及方法。     

采空区无人机影像地表裂缝活动特征研究

地表裂缝是一种典型地质灾害。以龙首矿西二采区为研究区,利用2020年8月和2021年6月两期沉降区的无人机正射影像,通过图像增强和多尺度分割处理得到用于分类的多边形对象,结合地表裂缝的光谱特征和形状特征构建模糊规则集,实现对地表裂缝的提取;选取覆盖该区域2020年8月19日-2021年6月27日52景Sentinel-1A升降轨影像,采用小基线集(SBAS)技术,获取地表二维形变信息,并采用经验贝叶斯克里金法(EBK)和径向基函数法(RBF)对形变数据进行空间加密;将获取的裂缝分布信息和加密后的地表形变信息叠加,结合采空区、塌陷坑等从垂直向和水平向上揭示研究期间矿区地表裂缝的形变特征和分布变化规律。研究表明：(1)不同裂缝群距离采空区越近,垂直向和水平向形变速率越大,裂缝群整体向采空区侧偏移;(2)采空区周围的地表裂缝群主要受垂直向不均匀形变的影响,采空区上方的地表裂缝群主要受水平不均匀形变影响;(3)受周围塌陷坑的影响,地表裂缝群两侧会产生形变速率差异,且靠近塌陷坑的一侧形变较大,导致新裂缝的产生和裂缝群的规模扩大。     

福州城市扩张对地表温度影响及其空间分异分析

基于福州城区两时相 Landsat 影像,根据城市发展程度差异将研究区划分为 Zone 1、 Zone 2、Zone 3三个环形区域,在反演地表温度和获取不透水面覆盖度信息的基础上,计算各区域 各级不透水面覆盖度的热分布指数和热效应贡献度指数,分析2004—2021年福州市不同发展程度 区不透水面覆盖度与地表温度之间的定量关系,并运用地理探测器分析植被覆盖度、不透水面覆 盖度和海拔高度对地表温度（Land Surface Temperature,LST）空间异质性的影响。结果表明：2004— 2021年,Zone 1不透水面扩张较少,Zone 2和Zone 3不透水面扩张明显,增加最明显的为Zone 3内 不透水面覆盖度大于60%的区域;不透水面覆盖度大于60%的区域对城市高温面积贡献最大,不 透水面覆盖度为80% ~ 100%时热效应贡献度最大;2004年影响地表温度的主导因子为植被覆盖 度,2021年Zone 1中不透水面覆盖度为影响地表温度的主导因子,其余区域中海拔高度为影响地 表温度的主导因子;福州市地表温度空间分异受多因子共同影响且两因子交互q值均高于单因子q 值。研究结果可为城市规划和缓解城市热岛效应提供参考。     

矿业信息异构数据的共享

随着信息化技术的普及与发展,早期所使用的各种矿业信息由于其数据具有海量性、多源性、空间性、时间性、形式多样性(文件、文本、图形等)等特点,使得矿业信息共享成了一个难题。文中提出基于XML技术的异构信息系统数据集成框架,以XML统一的信息描述标准去定义各种数据源中的数据,使实现异构数据源的信息集成与信息平台的查询和检索等数据互访成为可能。