三江源区大面积退化草地毒杂草组分覆盖信息多源遥感协同提取方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41871326
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In our previous NFSC project (41271361) and other works we found that the rangeland degradation monitoring methods, which is represented by remote sensing vegetation index, can hardly reflect the change of community structure. In addition, the physical restriction of sensor itself leads to the result that from the same sensor we cannot obtain data covering large area and with high temporal, spatial and spectral resolution at the same time. In this project, over the "Three-River Headwaters" region we are aiming at: (1) to establish poisonous weed "growth type" and related spectrum acquisition; (2) to study on the complementary properties and fusion methods of multi-source remote sensing data, and to propose methods for extraction poisonous weeds based on multi-source remote sensing synergy technique over large-scale region which is lack of high-resolution remote sensing data; (3) to construct effective feature space for extraction poisonous weeds from their spectral, phenology, biochemical and habitat features; and to study and establish advanced multi-data and multi-feature synergistic toxic weed extraction models based on semantic and machine learning; (4) comparing the performance of different combinations of data and methods, and finally, the methodology for extraction poisonous weed component information over a large area by using multi-source remote sensing will be formed and promoting the application. This project is going to provide important ecosystem structure indicators and technical support for more objective and scientific monitoring rangeland degradation, protecting ecological system and biological diversity, as well as forage and livestock balance management over the large area of arid, semi-arid and alpine regions. This project will also provide demonstration and reference for the researches and applications on the similar regions.
通过基金项目(41271361)及其他研究发现以遥感植被指数为代表的草地退化监测方法难以反映群落结构的变化,以及由于物理限制单一传感器无法同时获得高时、空、谱分辨率并覆盖大区域的遥感数据以供大面积毒杂草组分提取的问题,以三江源为试验区开展研究:(1)建立毒杂草 “生长型”类别和相关地物波谱获取;(2)研究多源遥感数据的互补特性,建立适合大区域缺乏高分数据覆盖的毒杂草提取多源遥感协同方法;(3)对毒杂草光谱、物候、生化、生境及特征提取与选择进行研究,构建有效的特征空间;研究建立基于语义和机器学习的多数据、多特征协同的毒杂草组分提取模型;(4)对比评估各种原始及协同数据、协同方法的提取效果,提出区域尺度毒杂草组分遥感提取优化方法并推广应用,为干旱、半干旱及高寒地区科学客观的草地退化监测、生态系统保护、草畜平衡管理等提供重要的生态系统结构指标和技术支持,为类似地区问题的研究及应用提供借鉴和示范。

结项摘要

以单一传感器和遥感植被指数为代表的草地退化监测方法难以实现对草地群落结构变化的监测。本项目进行了多源遥感数据协同互补的理论方法及大区域草地组分多源遥感协同提取的研究。主要研究内容及结论如下:.1、毒杂草“生长型”类别定义和典型地物光谱获取.通过实地考察,明晰了毒杂草“生长型”情况。获得了草地组分覆盖度样方、地面实测光谱和无人机高光谱图像数据集。构建了“空-天-地”可食牧草和毒杂草“原始光谱、一阶导数光谱、地形特征、生化特征、植被指数、引导滤波和扩张形态学属性剖面特征”等的识别特征体系。.2、多源遥感互补协同相关理论与方法.应用HJ-1A CCD/HSI、Landsat 8、Hyperion、Sentinel-2和 MODIS等多源遥感数据,探索了适用于研究区草地组分信息提取的时-空-谱图像数据融合方法。.(1)引入空间分辨率增强的ASF方法,实现了星载高光谱图像的空间分辨率增强。.(2)基于光谱梯度角匹配同名点、混合像元分解与插值思想建立了ISRME、ASREM和MSREM光谱分辨率增强方法。.(3)探讨时空自适应及改进融合模型在研究区的适应性,生成高时、空分辨率的植被指数时间序列,为研究结合物候特征的草地组分信息识别提供数据基础。 .3、可食牧草、毒杂草组分覆盖度多源遥感协同提取模型方法.(1)提出了基于形状自适应邻域信息的半监督学习模型(SANI-SSL),实现了小样本情况下的无人机高光谱图像草种精细识别。.(2)构建了卫星高光谱新的可食牧草比值植被指数(YSRVI)、归一化植被指数(YSNDVI)和毒杂草光谱反射率累积植被指数(DZAVI);提出了空间光谱约束再聚类的训练样本扩展算法;建立了多特征复合三核SVM和自适应空间邻域稀疏表达的多维小样本草地组分信息提取优化方法。.(3)建立了生境-光谱多元信息协同的毒杂草空间分布模拟方法。.(4)提出了基于特定对象的高空间分辨率遥感图像的多层多尺度分割优化方法和一种端对端的深度神经网络结构GAMNet。为研究区毒杂草和可食牧草识别提取提供了新方法。.4、采用多种方法对建立的各种模型、方法进行了性能评估,得到了有益结论。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
Image Spectral Resolution Enhancement for Mapping Native Plant Species in a Typical Area of the Three-River Headwaters Region, China
中国三河源区典型地区的图像光谱分辨率增强技术用于绘制本土植物物种图
  • DOI:
    10.3390/rs12193146
  • 发表时间:
    2020-10-01
  • 期刊:
    REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wang, Benlin;An, Ru;Ju, Feng
  • 通讯作者:
    Ju, Feng
Mapping the occurrence and spatial distribution of noxious weed species with multisource data in degraded grasslands in the Three-River Headwaters Region, China
利用多源数据绘制中国三河源区退化草地有毒杂草的发生和空间分布
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2021.149714
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Science of The Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Fei Xing;Ru An;Benlin Wang;Jun Miao;Tong Jiang;Xiangling Huang;Yina Hu
  • 通讯作者:
    Yina Hu
Estimation of chlorophyll content in mountain steppe using in situ hyperspectral measurements
利用原位高光谱测量估算山地草原的叶绿素含量
  • DOI:
    10.1080/00387010.2019.1711131
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Spectroscopy Letters
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Fengling Zheng;Bin Xu;Pengfeng Xiao;Xueliang Zhang;Asiya Manlike;Yun-Xiang Jin;Chao Li;Xuezhi Feng;Shazhou An
  • 通讯作者:
    Shazhou An
Object-specific optimization of hierarchical multiscale segmentations for high-spatial resolution remote sensing images
高空间分辨率遥感图像分层多尺度分割的特定对象优化
  • DOI:
    10.1016/j.isprsjprs.2019.11.009
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing
  • 影响因子:
    12.7
  • 作者:
    Xueliang Zhang;Pengfeng Xiao;Xuezhi Feng
  • 通讯作者:
    Xuezhi Feng
Shape Adaptive Neighborhood Information-Based Semi-Supervised Learning for Hyperspectral Image Classification
基于形状自适应邻域信息的高光谱图像分类半监督学习
  • DOI:
    10.3390/rs12182976
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Hu, Yina;An, Ru;Ju, Feng
  • 通讯作者:
    Ju, Feng

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其他文献

基于TRMM 的三江源区8月份干旱特征
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安如;徐晓峰;李晓雪;梁欣
  • 通讯作者:
    梁欣

其他文献

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安如的其他基金

基于新生态系统功能指数的三江源区大面积草地退化遥感动态监测方法研究
  • 批准号:
    41271361
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    75.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
飞行器导航图像匹配理论与方法研究
  • 批准号:
    40771137
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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