[00366527]城市环境遥感关键技术与应用

随着国家新型城镇化规划的实施，2017年中国人口城镇化率已达到57.35％，国家中长期科学与技术发展规划“城镇化与城市发展”重点领域设置了城镇区域规划与动态监测、城市生态居住环境质量保障优先主题。遥感是监测城镇区域和环境质量的关键技术。城市环境遥感作为遥感信息工程、环境监测技术、城市地理学的多学科交叉领域，面临着因景观破碎度高、下垫面复杂、环境快速变化、多要素相互作用强等导致的混合像元、异物同谱等科学难题。项目组面向以上难题，系统研究了城市环境遥感的基础理论和关键技术，创新发展了遥感图像处理模型与信息提取方法，实现了城市地表覆盖准确分类、城市扩展与环境变化精准识别、地理环境多要素综合监测和城市支撑服务功能科学评价。 项目主要发现点和科学价值： 1)发现了城市地物类别的稀疏分布和空间光谱特征耦合特性，创新发展了城市土地覆盖和地表环境遥感分类稀疏表示理论与空间光谱综合分类模型。建立了字典和分类器同步学习的判别稀疏表达模型，提出了遥感影像稀疏形态成分分离和特征综合模型，实现了分类特征、判别准则、分类器的全过程优化，解决了城市复杂下垫面分类精度不稳定、信度不高的问题。 2)发现了多维特征表达城市环境变化的互补性和多种变化检测模型的多样性，首创了基于信息融合与集成学习理论的城市环境变化检测模型与算法。深入挖掘整合多源遥感影像中光谱、结构和空间多维特征，构建了“数据-特征-模型-知识”多层次融合的城市环境变化检测方法，解决了城市扩展与环境变化准确、精细、多维描述的技术难题。相对常规方法，变化检测精度和可靠性显著提高，虚检率和漏检率得到有效抑制。 3)创建了综合多尺度、多时相、主被动遥感信息的城市地表环境定性定量综合监测方法。从理论上构建了多时相光学、SAR影像中可信地物特征提取框架，改进了城市不透面、水体、湿地、植被等关键要素提取模型，发展了地面传感器和卫星遥感结合的地表温度、湿度和土壤参数反演算法，实现了城市地理环境关键要素综合协同建模和描述表达。 4)突破了常规方法以行政区为评价单元的粗尺度限制，创新发展了空间格网尺度上的城市功能评价技术方法。建立了集成遥感信息、多源数据和时空模型的人居环境自然适宜性评价、生态安全评价、人居环境质量遥感评价和植被生态服务评估等专题模型，实现了城市支撑、服务和承载功能空间分区分级定量评价和时空变化监测。 围绕以上研究，发表SCI论文52篇、核心期刊论文60篇，出版著作3部。7篇代表性论文被SCI他引124次，代表性著作入选国家出版基金。项目负责人因在城市遥感方面的突出成果被遴选为国际城市遥感大会组织委员会和国际对地观测与遥感应用研讨会程序委员会共同主席。