基于高分1号杭州湾河口悬浮泥沙浓度遥感反演模型构建及应用

杭州湾高悬浮泥沙的实时快速遥感监测是河口沿岸水质保护的关键。本文利用杭州湾实测的高光谱及悬浮泥沙浓度数据,模拟高分1号卫星数据并分析不同波段组合的遥感反射率与悬浮物浓度之间的相关关系,开展杭州湾河口水体悬浮泥沙遥感反演模式的比较验证,得出适用于高分1号卫星的悬浮泥沙浓度的遥感反演模型,并利用该模型进行杭州湾河口跨海大桥水域悬浮泥沙浓度反演,研究发现跨海大桥对潮水稀释悬浮泥沙有一定影响,大桥两侧悬浮泥沙有明显差异。     

干旱内陆河流湿地景观破碎化模型构建与尺度分析——以黑河中游湿地为例

尺度的选择一直是地理学及景观生态学的研究重点和热点。在遥感和GIS的支持下,以黑河中游湿地为例,利用移动窗口技术和空间形态学准则构建湿地类型变化追踪模型;利用面积频率统计法、卡方分布归一化尺度方差、分维数距平和多样性指数探讨干旱内陆河流湿地类型变化追踪模型的适宜和最佳窗口尺度。结果表明：1）类型变化追踪模型能实现基于像元的湿地景观空间格局分析,弥补传统湿地景观破碎化研究主要基于景观和斑块类型水平尺度,难以深入解析湿地空间演变过程的不足;2）黑河中游湿地类型变化追踪模型的适宜窗口尺度为150 m×150 m~450 m×450 m,最佳窗口尺度为250 m×250 m。该结果是进一步研究黑河中游湿地空间破碎化特征的基础,同时对于丰富干旱内陆河流湿地景观破碎化研究尺度选择有一定积极作用。     

湿地芦苇光谱对富营养化响应的多尺度高光谱遥感研究

近年来大多数滨海河口湿地都受到了人类活动的影响,水体富营养化加剧的问题造成了深远的影响,亟待在不同时空尺度上以快速、稳定、准确的途径监测滨海河口水体富营养化。论文采用能够提取植被氮吸收特征细微变化的高光谱遥感技术,基于3个时相的野外实验测量数据和HJ-1A HSI高光谱遥感数据,在叶片、冠层和景观3种尺度上,研究湿地芦苇的高光谱特征对滨海河口水体氮素浓度变化的时空响应特性,以此避免营养物质脉冲效应导致的错误水体富营养化水平评估结论。研究结果表明：在叶片和冠层尺度,邻近不同氮浓度的水体,湿地芦苇的光谱特征存在差异。而且,所采用的高光谱植被指数能够对邻近水体氮浓度的变化作出响应,各指数与水体氮浓度的相关性在冠层比叶片尺度有所降低,其中TCARI/OSAVI指数与水体氮浓度的相关性较高（叶片尺度R²为0.73,冠层尺度R²为0.7）;在景观尺度,采用基于Bootstrap的SVM模型,构建高光谱指数TCARI/OSAVI的水体总氮浓度估算模型,应用于3个时相HJ-1A HSI高光谱图像。精度检验显示,估算值和实测值之间存在较好的相关性（R²=0.61,RMSE=2.96 mg/L）。综合叶片、冠层和景观3种尺度的研究结果,证明湿地植被的高光谱响应特征可用于滨海河口水体氮浓度的时空分布估算,进而可以指示湿地所在区域水体富营养化水平的变化状况。     

基于GF-6的翅碱蓬生长密度遥感定量反演

翅碱蓬作为辽东湾湿地典型生境植被,其生长密度可直观地反映盘锦蓝色海湾整治行动修复效果。本研究以高分六号(GF-6)卫星影像为数据源,基于野外实测数据,开展翅碱蓬生长密度遥感定量反演。研究发现：(1)翅碱蓬生物量湿重与各植被指数的相关性比干重更为显著,基于转换型土壤调整指数(transformed soil-adjusted vegetation index, TSAVI)的二次多项式回归分析模型是翅碱蓬生物量遥感反演的最优模型;(2)本研究基于实测数据构建的翅碱蓬生长密度模型,对不同覆盖情况的翅碱蓬群落均具有较好适用性,实测验证R²>0.97,符合生长密度遥感反演精度要求,且算法中的土壤线系数具有一定的鲁棒性。本研究可为滨海湿地保护修复效果评估提供技术支持。     

陈家大院泡湖泊湿地植物多样性研究

研究陈家大院泡湖泊湿地植物多样性规律对于改善大庆市萨尔图区的生态环境,了解物种群落丰富度具有重要意义.通过野外样地调查,分析了陈家大院泡湖泊湿地植物群落组成,并计算了植物群落多样性特征指数,包括Margalef指数,Simpson指数,Shannon-wiener指数和Pielou均匀度指数,结果表明,研究区湖泊湿地共有38种植物,分别隶属于18科34属,除榆树为木本植物外,有36种草本植物以及1种藓类植物.经数据处理后得出,每个样方平均含有3个物种,植株个体数目平均为115,Margalef指数平均值为0.567,Simpson指数平均值为0.814,Shannon-wiener指数平均值为0.313,Pielou均匀度指数平均值为0.267.由此看出,陈家大院泡湖泊湿地植物多样性水平较低,植物群落组成较为单一,生态环境脆弱.     

基于GF-1卫星遥感影像的生态空间周边建筑余泥渣土场提取方法研究

建筑余泥渣土存量增长速度不断加快,导致相关生态环境污染及安全问题不断增多。遥感技术具有快速、大范围、多时相的特点,对占地面积大、变化快的余泥渣土场实时监管具有显著技术优势。以深圳市部九窝余泥渣土场为研究区,基于高分一号(GF-1)卫星遥感影像,结合其波段设置特点及余泥渣土场与附近生态空间区域的可分性,间接通过植被指数试验与阈值分割参数提取,研究生态空间周边余泥渣土场快速提取方法。比较了归一化植被指数NDVI、比值植被指数RVI、增强型植被指数EVI、超绿指数EXG、归一化绿红差异指数NGRDI、可见光波段差异植被指数VDVI这6种指数计算结果及阈值分割后提取效果,结果表明NGRDI指数对余泥渣土场的提取效果最优,并基于三景GF-1影像,验证其提取精度在97.5%以上,Kappa系数大于0.8,最后基于该方法进行部九窝余泥渣土场变化检测并实地验证,相关研究成果可为生态空间区域及周边建筑余泥渣土场环境监管提供技术支持。     

基于植物多样性的北京市湿地生态质量评价

湿地植物多样性反映着湿地生态环境状况,并对维持湿地生态系统功能和服务至关重要.为掌握北京市湿地植物多样性现状并评估湿地生态质量状况,对北京市22处湿地植物多样性进行了调查,并结合遥感数据,从湿地植物的生境状况、物种多样性、群落典型性和外来种侵入度等4个方面建立指标开展评估,并分析生态环境因子和人类活动因子对湿地植物物种...     

遥感指数在湖泊叶绿素a反演研究中的应用

借鉴陆地植被指数的算法,利用MODIS数据的波段组合对太湖叶绿素8浓度进行反演。探讨了差值植被指数DVI、比值植被指数RVI、归一化植被指数NDVI这三种遥感指数形式的反演效果及各自特点。MODIS数据蓝光波段和红外波段的组合是反演太湖叶绿素浓度的最佳波段组合,DVI适合于反演叶绿素浓度高的情况,RVI的反演结果两极分化明显而普适性较差,NDVI适合于反演浓度较低的情况。     

基于遥感技术的河口三角洲湿地景观生态健康研究进展

本文通过介绍河口三角洲湿地生态参数(水体/泥滩/植被)的光谱特征,对比了不同特征植被的光谱曲线差异,探讨了最新的湿地遥感影像的信息提取技术及研究成果,综述了湿地景观生态指标参数的计算和基于景观指标的湿地生态健康评价。高分辨率遥感卫星技术的使用,将使人们在湿地研究中把宏观尺度,中观和微观尺度高度地统一,更加全面的把握湿地生态系统内部的变化趋势。     

沁河源头湿地谱系多样性研究

本文以2016年7月进行沁河源头湿地植物调查的数据为研究对象,应用Phylocom4.2对研究区域的72个非被子植物构建了沁河源头湿地植物谱系树,采用谱系多样性指数(PD)、群落谱系结构指数(净谱系亲缘关系指数NRI和最近种间亲缘关系指数NTI),分析了沁河源头湿地植物的谱系多样性、谱系结构。本研究拟阐明科学问题:沁河源头湿地植物的谱系多样性、谱系β多样性、谱系结构用以研究群落的亲缘性和稳定性。研究表明,生境过滤作用会导致群落内的物种适应能力相似、亲缘关系偏近,表现为谱系的聚集;相反,竞争排斥作用会导致群落内物种亲缘关系较远,表现为谱系的发散。本研究中样地S5的物种之间有聚集的趋势,说明在这个样地中以生境过滤作用为主导,S2和S6的物种之间有分散的趋势,其他样地内的NRI与NTI值正负不一致。     

基于高分1号杭州湾南岸滨海陆地土地覆盖信息提取方法研究

针对滨海陆地复杂地物环境下如何提高土地覆盖信息遥感提取精度的关键问题,基于最新发射的国产高分(高分辨率)1 号和资源3 号影像,采用面向对象分类法和最大似然法,开展杭州湾南岸滨海陆地土地覆盖信息的遥感提取。结果表明,相比最大似然法,面向对象法结合高分1 号既考虑对象的光谱、空间和纹理等多种属性特征,又充分利用高分影像所提供的丰富纹理和空间信息,对于土地类型多样、边界模糊等混合像元具有较好的识别能力,获得较高分类总精度(90.4%)和Kappa 系数(0.876 7);分割尺度对高分影像分类精度具有重要影响,高分1 号2 m和8 m最优分割尺度分别为63%和65%,资源3 号影像最优分割尺度为66%;高分1号比资源3 号更能体现在植被和水体等地物信息提取方面的优势。     

杭州湾南岸滩涂湿地多年蓝碳分析及情景预测

选取2003年、2017年杭州湾南岸遥感数据,利用ENVI软件和ArcGIS进行空间校正和图像处理,获得海岸带湿地数据,基于InVEST模型研究杭州湾南岸15年间滩涂湿地蓝碳及其价值的变化.结果显示:(1)2003~2017年总碳储存量和单位面积碳储量最大值均呈上升趋势,总碳储存量由0.223亿t上升到0.765亿t,增加0.542亿t.单位面积碳储量最大值也由451.27t/hm²上升到1775.42t/hm²,湿地碳汇潜力增加.(2)2003~2017年研究区域无碳损失,总体表现为碳积累,蓝碳总量为0.543亿t,单位面积净碳固定最大值为1324.12t/hm².(3)2003~2017年15年间杭州湾南岸海岸蓝碳总价值为4761.3亿元,单位面积蓝碳最大值为148.8万元,具有十分可观的生态价值.(4)滩涂蓝碳的储量同植被类型关系密切,研究区域芦苇作为优势种类,在提高本区域固碳能力中作用最大.(5)在预设的退塘还湿情景下,预测至2030年研究区固碳量和蓝碳价值增加明显.     

遥感影像小波特征与城市大气污染相关性对比分析

PM10质量浓度是表征城市空气质量最为重要的污染指标之一.快速了解其浓度和大范围的分布状况,有利于控制PM10质量浓度,并最终提高空气质量.卫星遥感可在瞬间获取大区域的地表和大气信息,在污染监测上具有广泛的应用前景.本文在对覆盖杭州市2004年至2007年的MODIS数据进行了小波分析的基础上,建立了小波系数与同期PM10质量浓度实测数据的回归模型,并进一步比较了不同空气质量条件下的相应图像特征.初步实验表明,MODIS遥感影像特征与PM10浓度存在相关关系.     

基于改进光谱角法的红树林高分遥感分类方法研究

传统影像分类方法多利用影像端元光谱进行地物分类,影像的空间结构信息被忽视,本研究结合面向对象分类方法思想以提高红树林遥感分类精度。本研究提出了一种结合端元类型选择、像元提纯等混合像元分解手段及分水岭图像分割算法的改进光谱角影像分类方法,并以山口红树林国家级自然保护区为研究区,利用GF-1号遥感影像数据,在光谱特征分析和地面调查的基础上,对红树林生态系统进行分类,并对分类精度进行分析。研究结果表明:改进的光谱角分类方法对GF-1影像分类效果较好,既兼顾地类光谱组成较复杂时的特殊性,又有效避免结果的破碎化现象,且总体精度达到95%（KAPPA系数0.944）,证明了其在红树林遥感影像分类及信息提取方面的应用潜力,为红树林生态系统业务化遥感监测奠定了基础。     

贵州植物物种高丰富度区域人类干扰变化分析

结合地面调查和卫星遥感监测手段,基于贵州省维管植物、濒危植物物种、特有物种野外调查数据的整理和空间化,叠加形成物种高丰富度区,结合1990~2018年贵州土地利用和人类干扰遥感监测数据,对其动态变化进行分析,结果表明:1)贵州植物物种高丰富度区域主要分布在册亨县、安定县、兴义市、兴仁县、凯里市、雷山县、印江土家族苗族自治县、龙里县西侧、荔波县等地.2018年,物种高丰富度区域内部林草地面积占比为72.63%,高于外部;区域内部人类干扰指数(0.1205)明显大于外部(0.0810);区域内部处于较重度、重度干扰分别占2.58%和2.94%,主要位于兴义市东南部、龙里县西侧、凯里市西南部,而物种高丰富度区外部处于较重度、重度干扰仅分别占0.46%和0.35%.2)2018年,维管植物、濒危物种高丰富度网格处于重度干扰的面积占比最大,分别为3.22%、3.01%.特有物种较低丰富度网格中处于重度干扰的面积占比最大,占4.81%;其次为高丰富度网格,占2.61%. 3)1990~2018年,维管植物、濒危物种、特有物种高丰富度网格的城镇工业用地增加比例最高、重度干扰面积增加最多.城镇工业用地逐渐增加,且在2010~2018年增加最为明显,年变化速率达到17.94%/a,是物种高丰富度区域外部的1.80倍,主要表现为城镇建设和耕地开垦. 4)1990~2018年,贵州物种高丰富度区域人类干扰指数增加幅度为3.47%,约为外部增加幅度的6.43倍,其中,重度干扰面积增加2.18%,人类干扰指数明显增加区域主要位于兴义市、龙里县西侧、凯里市等地.本文实现物种生境野外实地调查数据和定期卫星遥感监测相结合的方法,开展物种高丰富度区域生境遥感动态监测,在物种生境保护和管理方面具有较高应用价值.     

基于非负矩阵分解和支持向量机的墨西哥湾溢油HJ-1星遥感图像分类

为提高国产自主卫星在海洋溢油监测中的精度,提出一种基于非负矩阵分解和支持向量机的环境减灾星(HJ-1)海洋溢油遥感图像分类算法。针对HJ-1星遥感图像,首先利用非负矩阵分解算法进行图像特征提取,相对图像光谱和纹理等图像基本特征,构造具有针对性的溢油图像局部化非负特征,更符合遥感图像特征所对应的物理意义。进而在新特征的基础上,采用支持向量机实现遥感图像分类,解决小样本训练问题。通过墨西哥湾溢油遥感图像仿真实验比较,证明该方法在HJ-1星溢油图像分类中的有效性。