水土保持措施图斑遥感识别提取研究进展

精确识别提取水土保持措施图斑是评估水土保持工程成效的重要技术手段。遥感影像是识别水土保持措施图斑的重要依据,伴随着遥感多源识别技术的发展,为图斑识别的精准化、快速化提供了更加有益的技术参考。为了厘清当前该研究现状,运用文献法,归纳总结了用于图斑识别研究的不同数据源、提取技术以及三大水土保持措施图斑识别方法现状以及存在的问题。下一步应结合水土保持治理工程区域特点,强化不同措施特征信息以及不同时空分辨率遥感影像的协同解译与提取研究,在水土保持措施图斑提取中引入人工智能、大数据等交叉学科技术从而提高水土保持措施图斑提取的准确性和时效性,并探索不同区域水土保持措施图斑提取技术和规程的标准化研究与应用。     

基于深度学习的水土保持措施遥感解译信息提取研究

近年来计算机视觉图像处理的发展与遥感影像分辨率的提高，使得遥感影像水土保持措施快速精准提取成为可能。为有效推进水土保持措施图斑精准快速提取的研发与应用，在总结水土保持措施信息提取和卫星遥感影像解译常用方法的基础上，系统分析深度学习方法在遥感解译和遥感影像水土保持措施提取方面的改进与运用，对研究发展趋势进行了展望分析。     

GIS和RS支持下的土地利用格局变化分析

基于GIS和RS技术生成土地利用变化图谱,对图谱单元分析,更为简单直观地显示分析土地利用格局变化。以2000年和2005年重庆市长寿区TM遥感数据为基础数据,对遥感数据进行预处理,并对其进行遥感解译,最终利用解译结果合成土地利用变化图谱,通过分析图谱单元得到重庆市长寿地区的土地利用格局变化。研究表明:(1)耕地始终是主要土地利用类型,但由于城镇化建设,耕地面积有所减少;(2)居民点和交通用地面积增加明显,人多地少的问题愈加明显;(3)退耕还林工程的实施效果在靠近山区的部分比较显著,但仍然有少数天然林砍伐现象的存在。     

基于深度学习理论的山地城市水土保持卫星影像变化图斑提取实践

随着卫星遥感技术的不断发展,遥感监测已成为及时精准发现人为水土流失违法违规行为的有效手段。重庆高山环绕、丘陵广布且常年云雾,影像采集困难,图斑破碎,是典型的山地城市,传统的遥感人工目视解译需要耗费大量的人力物力,难以满足大区域山地城市的变化图斑提取需求。为提升重庆市水土保持遥感监测效率,将深度学习理论应用到对不同时期影像的变化检测分析中,采用基于语义信息的变化图斑提取和基于端到端深度网络的变化图斑提取方法,能够自动发现疑似水土保持扰动变化图斑,大大提高了水土保持监测监管的工作效率。     

基于GIS的青岛市山丘区退耕还林还草决策方案分析

通过对TM遥感影像的目视解译获得最新的青岛市土地利用数据，然后从土地利用数据中提取出旱地数据；利用GIS的图层叠加功能，分析不同坡度、不同土壤侵蚀强度和不同土壤侵蚀危险度条件下的旱地面积及分布；结合具体情况，制定退耕还林还草的条件，最后提出青岛市退耕还林还草综合决策方案。     

无人机遥感影像面向对象分类方法估算市域水稻面积

针对如何高效地从无人机遥感影像中提取农作物样方数据,用于农作物面积遥感估算,该文以浙江省平湖市为例,利用面向对象分类方法对无人机影像进行水稻自动化识别,作为样方数据与卫星遥感全覆盖空间分布分类结果结合,采用分层联合比估计进行2014年单季晚稻面积估算。然后,与人工目视解译识别方法获取的水稻样方数据推断的区域水稻面积估算的结果进行精度、效率对比分析。研究结果表明:1)利用面向对象分类方法对无人机影像进行分类,总体分类精度达到93%以上,满足构建样本的要求;2)通过区域作物估算对比分析发现,面向对象分类方法对无人机影像进行水稻识别,构建平湖市单季晚稻的样方数据,能够替代人工目视解译样方准确推断区域作物种植面积,有效地提高了无人机影像在遥感面积估算中的应用效率。     

基于遥感抽样的国家尺度农作物面积统计方法评估

国外从20世纪70年代已将遥感用于农业统计,中国从起步至今也有20多年的历史。遥感以其准确、及时、客观的优势推动了农业统计的进步,但对于遥感统计的精度评估一直不甚明确,影响了遥感监测的可信度和遥感技术优势的充分发挥。该文首先分析了目前国内外农业遥感统计的主要方法及其评估方式,针对中国大尺度农作物面积遥感统计方法的实际,采用多种指标对其进行评估,目的是对遥感统计调查的准确度予以明确的定义和计算。采用亚米级差分GPS采样获取足量样本的方法,对L andsat TM提取的水稻面积进行验证,基于原始的误差矩阵计算得出生产者精度为89.53%,用户精度为95.37%,总体精度为87.02%,地面实测数据和图像解译结果的相关系数为0.96;引入误差指标σ来直接反映分类结果较真值的总体误差,当σ〉0时,遥感解译结果较实际偏小,反之偏大,计算得到水稻遥感解译面积的σ值平均为0.084。     

区域土壤侵蚀遥感抽样调查方法

土壤侵蚀是全球性环境问题,土壤侵蚀调查是水土保持规划和生态文明建设的科学基础。为了完善土壤侵蚀抽样调查方法,快速、精准地估算土壤侵蚀实际速率,对基于高分辨率遥感影像进行目视解译,提取高精度土地利用和水土保持措施信息的方法进行了研究。基于现代地理信息科学,充分利用虚拟地球及其提供的公开高分辨率遥感数据资源,考虑土壤侵蚀及其治理的时空特征,采用分层不等概系统空间抽样方法布设抽样单元,通过对公开高分辨率遥感影像的目视解译,完成泛第三极地区土地利用和水保措施的遥感抽样调查。研究实现了2万个抽样调查单元的解译,提取了土地利用和水土保持措施信息;基于CSLE模型完成了典型抽样调查单元的土壤流失速率计算,并对解译结果进行了精度和实用性分析。结果表明:基于公开高分辨率遥感影像、利用分层不等概系统空间抽样方法,可快速提取土地利用和水土保持措施信息,完成区域土壤侵蚀抽样调查。     

生产建设项目水土保持遥感解译与判别技术实践及思考

水利部连续两年组织实施了生产建设项目水土保持遥感监管项目,目前已形成一套比较成熟和完善的技术路线,其中遥感解译与判别是遥感监管的关键技术环节,是疑似违法违规图斑现场核查处置的基础工作。通过对遥感解译与判别技术要求和工作流程进行梳理、总结,形成了一套标准的技术执行体系,以期为遥感监管在全国各级开展应用提供参考。     

基于RS和GIS的退耕还林生态建设工程成效监测

在GIS技术的支持下,利用SPOT VEGETATION数据从宏观上反映近年来植被覆盖所发生的变化;利用TM遥感影像解译土地利用状况、植被覆盖度,与DEM数据叠加分析计算坡耕地面积、土壤侵蚀强度,研究退耕还林前后的土地利用、植被覆盖度、坡耕地面积和土壤侵蚀强度的变化,较细致地揭示陕西省吴起县退耕还林生态建设工程的所取得的实效。结果表明,随着退耕还林工程的实施,吴起县域版图在遥感影像逐渐显现、越来越清晰,植被覆盖增加极为显著,高覆盖植被面积在逐年增加,低覆盖植被面积在逐年减少,植被恢复情况明显好于周围区域。与1997年相比,到2007年该县有75.15%耕地不再耕种,退出的耕地主要变为草地、林地和果园;林草覆盖率增加显著,由1997年的37.06%提高到2007年的80.60%;大于25°的坡耕地80%～90%实现了退耕;土壤侵蚀强度总体上降低,极强度、剧烈的高等级土壤侵蚀面积由1997年占国土总面积的42.52%下降到2007年的17.35%,但形势仍然严峻,需继续改善。     

基于面向对象的SPOT卫星影像梯田信息提取研究

梯田信息准确和快速提取是区域水土保持动态监测和评价的核心技术之一,运用遥感技术进行地物信息提取是一种有效手段。该研究以燕沟流域为研究区,采用高分辨率的SPOT5遥感影像数据,基于面向对象分类技术,通过影像分割构建影像对象,在分析影像对象的光谱特征、纹理特征和空间特征的基础上,建立了梯田信息的遥感提取规则,实现了梯田的自动提取。最后用手工勾绘结果对梯田的遥感提取结果进行精度评价,从田块边界的吻合度评价位置精度,并通过比较该结果与人工目视解译结果进行面积精度评价。结果表明,基于面向对象分类的遥感方法可以较好地从原始影像中提取复杂地貌区梯田的位置信息,面积提取正确率达到78.38%,该方法可为黄土高原地区梯田信息遥感提取提供借鉴。     

基于多期遥感影像的森林资源动态监测研究——以延安市桥北林业局直罗林场为例

通过研究森林资源动态变化状况以及与人类活动的关系,为进一步优化当地景观分布格局提供依据。以研究区为例,以1990年、2000年和2005年的TM/ETM＋影像为数据源,将3期影像叠加进行图像分割,检测出3期内土地类型发生了变化的敏感区域,结合GIS技术得到该区土地类型图,分析了其动态变化情况。结果表明：通过多期遥感影像进行图像分割,可以检测出土地利用类型发生变化的敏感区域,结合GIS空间分析,能有效地监测各种土地利用的变化及趋势,且使判读精度得到较大提高,图斑正确率为86.8%,解译的森林面积精度达到92.3%。在1990-2000年研究区有林地面积增加了1.17%,2000-2005年增加了14.2%。在15a间,其它林地（疏林地、未成林地、灌木林地）、草地、农地分别减少28.77%,29.89%,8.90%。受国家退耕还林工程和天然林保护工程实施的影响,该区的土地利用/覆被类型及其面积发生了显著变化,景观斑块布局处于优化过程。     

区域监管APP在生产建设项目水土保持遥感监管工作中的应用

为了支撑生产建设项目水土保持区域监管外业调查工作,设计开发了一种基于移动终端的区域监管APP,实现了防治责任范围/扰动图斑查询、生产建设项目/扰动图斑导航、水土保持图斑信息采集、水土保持图斑标注、工作日志管理,实现了终端设备与全国水土保持信息管理系统、区域遥感解译成果库的数据实时共享。实践应用表明,区域监管APP运行稳定,可大幅度提高生产建设项目水土保持遥感监管外业调查的工作效率和成果质量。     

基于多时相GF-6遥感影像的水稻种植面积提取

为获取高精度水稻种植面积提取方法和分析红边信息在作物识别能力上的优越性,该研究选取辽宁省盘锦市为研究区域,利用2020年水稻关键物候期的多时相高分6号宽幅相机（GF-6 WFV）遥感影像,构建归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）、归一化水体指数（Normalized Difference Water Index,NDWI）、比值植被指数（Ratio Vegetation Index,RVI）和归一化差异红边1指数（Normalized Difference Red-Edge 1 Index,NDRE1）,根据各地物类型进行时序分析,在获得水稻面积粗提取结果的基础上对其他地类进行掩膜,准确提取水稻种植面积。对2020年盘锦市水稻提取结果进行精度分析,结果表明,基于实测数据进行精度验证的总体精度为94.44%,基于目视解译数据进行精度验证的总体精度和Kappa系数分别为95.60%和0.91。根据目视解译数据对有无红边波段参与的水稻提取结果进行对比分析可知,红边波段的引入使总体分类精度、水稻制图精度和Kappa系数分别提高了3.20个百分点、6.00个百分点和0.06。该研究证明红边波段可以有效降低作物的错分、漏分情况,对水稻精准估产和丰富农作物遥感监测方法具有重要作用,显示出国产红边卫星数据在作物分类、面积提取方面具有巨大应用潜力。     

晋陕蒙黄河峡谷区土壤侵蚀遥感制图方法研究

从土壤侵蚀制图角度探讨黄河峡谷区侵蚀特点及其演化过程，不同地史期侵蚀一堆积轮回遗留下的界线可作为制图中地物定位、地图和信息源套合配准的控制参照，提出分线控制、分层解译提取信息和分步转绘制图的程序。流水线的现代沟谷缘线是决定图斑格局的最基本的特征线。图斑的形状和走线应遵照遥感影像（彩红外航片和ＴＭ卫星影像）特征，按双毫米尺度进行归并综合。     

应用遥感技术建立县级土地利用信息库

 以延庆县为例,介绍根据TM、SPOT数据复合影像判读土地利用现状的方法。在遥感图像处理、解译的基础上,对各类土地利用的信息进行提取、数据库空间管理、面积求取工作,最后得到延庆全县耕地、园地、林地、水域、交通用地、居民用地、工矿用地以及未利用地等土地利用类型的遥感监测面积和地理分布情况,为县级土地利用现状调查提供方法上的参考和借鉴。     

基于高分辨率遥感影像的生产建设项目扰动图斑解译标志的建立

面向对象的解译方式在遥感解译中得到普遍应用,解译标志的建立是其中必不可少的环节。截至目前,矿山开发、土地资源、围填海等解译标志已相继建立,但生产建设项目水土保持扰动图斑解译标志仍未系统化整理。结合生产建设项目水土保持"天地一体化"监管关键技术研究,分析了生产建设项目水土保持监管扰动图斑解译标志建立的工作流程,以典型生产建设项目扰动为例,建立了解译标志库,并进行了讨论,以期为开展后续项目提供支撑。     

区域水土流失植被因子的遥感提取

NDVI是区域土壤侵蚀评价的最佳植被因子。基于遥感影像TM数据提取了NDVI值并将其与土地利用信息同时集成于土壤侵蚀图的每个图斑,建立了包含多种因子的空间数据库。通过每个图斑林草地面积百分比和NDVI值的统计分析,建立了NDVI与植被盖度的线性关系。多重因子数据库和NDVI-植被盖度关系,可以为区域土壤侵蚀定量评价提供支持。     

遥感影像在罗玉沟流域下垫面调查中的应用

以2013年校正处理后的资源三号卫星影像解译图为底本,采用人工全覆盖实地勘察的方法,对遥感影像解译的图斑进行逐一核实。通过调查,掌握了罗玉沟流域土地利用现状和坡面水土保持措施,以及沟道工程的数量、质量、分布情况等,弥补了影像判读解译过程中存在的一些问题和不足。该成果为黄土丘陵沟壑区第Ⅲ副区乃至整个黄土高原小流域下垫面调查和规划治理提供了技术支撑和科学依据。     

退耕还林背景下寒地山区土地生态安全格局动态变化

为了研究退耕还林工程引起的土地生态安全格局变化,该文应用遥感和GIS技术对牡丹江地区2000-2014年土地利用变化特征进行了分析,并基于DPSIR概念框架构建评价指标体系,从空间上揭示了研究区退耕还林期间土地生态安全水平及格局变化.结果表明,退耕还林工程的实施对研究区土地利用结构产生了极大的影响,林地面积增加1 520.16 km2,草地、耕地面积分别减少878.50、517.14km2,土地利用强度先下降后上升:退耕还林工程在有效控制坡地垦殖、增加林地面积的同时,能够显著提高区域土地生态安全水平,2000-2014年,各坡度等级内安全、较安全、临界安全面积共增加1 088.6 km2;14 a来研究区土地生态安全水平总体呈“先改善后恶化”的趋势,但仍较2000年工程实施前有了较大幅度的提升,西部、东部及南部地区土地生态安全水平显著提高,但中部牡丹江河谷盆地土地生态安全水平提升缓慢,建议新一轮退耕还林工程将此地区作为重点调控整治区域.