基于微分变换的湿地植物高光谱全氮反演

叶片全氮含量是监测和诊断湿地植物生理状况及生长趋势的重要指标,利用高光谱技术监测湿地植物氮含量,对于理解湿地生态系统氮循环具有重要意义.为探究湿地植物叶片全氮含量遥感光谱的估算方法,以云南省大理西湖湿地公园优势植物芦苇（Phragmites australis）和茭草（Zizania caduciflora）全氮含量为研究对象,对叶片光谱数据进行预处理并建立二者的关系模型,包括单变量模型、多变量模型（偏最小二乘回归模型和BP神经网络模型）,并利用决定系数（r²）和均方根误差（RMSE）对模型精度进行检验.结果表明:（1）不同形式的光谱变换增强了植物全氮含量与光谱变量的细节特征,二者的短波红外波段相关性强于可见光近红外波段.芦苇二阶微分（R"）反射率与全氮含量在1682 nm处相关性最强,相关系数为0.70;茭草平方根二阶微分[(R^1/2)"]反射率与全氮含量在1 190 nm处相关性最强,相关系数高达-0.80.（2）不同植物类型相比,利用茭草的变换光谱反射率建立的单变量和偏最小二乘回归模型建模精度都高于芦苇.（3）不同回归模型相比,BP神经...     

基于不同光谱主导因子的内陆湖泊水体叶绿素浓度三波段反演模型研究

利用分层聚类法,对实测的遥感反射率进行分类,结合固有光学特征和实测的水色要素,确定每种类别遥感反射率光谱变化的主导影响因子.根据太湖、滇池、三峡库区及巢湖的地面遥感实验,将其遥感反射率分为3类,类型一的光学特性由总悬浮物和浮游藻类共同主导,类型二的光学特性由浮游藻类主导,类型三的光学特性由悬浮物主导.根据每类水体光学特征的差异,分别建立叶绿素浓度的三波段反演模型,反演的平均相对误差为23.8%,均方根误差为8.5 mg/m3,其反演精度要高于未经分类而直接建立的三波段模型.     

黄河三角洲典型植被地物光谱特征分析与可分性查找表

通过实地测量黄河三角洲的6种典型植被的现场光谱,开展了基于反射率光谱的植被特征光谱分析和提取,该工作在原始反射率光谱曲线和经过包络线去除法变换后的曲线上分别开展。论文主要工作和结论包括:(1)通过分析建立了黄河三角洲6种典型植被类型的光谱特征波段查找表,并给出了每一种植被区别于其它5种植被类型的特征波段分布范围;(2)分析了包络线去除变换对上述6种植被光谱可分性的影响,发现柽柳由不可分变为可分,碱蓬、棉花、刺槐和天然柳树的可分性光谱波段明显增多和展宽。     

基于包络线法的长江三角洲典型植物光谱识别研究

高光谱遥感的出现使树种的精细识别成为可能,本论文利用FieldSpec3便携式地物波谱仪,获取了金边黄杨（Euonvmus Japonicus cv.Aureo-ma）,圆柏（Sabina chinensis）,麦冬（Ophiopogon japonicus）和珊瑚树（Viburnum awabuki）4种植物类型的高光谱数据。在对原始光谱数据进行有效预处理的基础上,进行包络线去除。选择差异较大的550~780 nm光谱波段,对包络线去除后的光谱曲线进行计算得到了这4种植被的吸收峰总面积、吸收峰左面积、吸收峰右面积、对称度等特征参数,根据吸收峰总面积与吸收峰左面积的差异,识别出金边黄杨。最后,对包络线进行一阶微分处理,发现在610~620 nm之间,圆柏的曲线特征表现为吸收谷,其他植物则表现为反射峰;而在670~680 nm之间,麦冬的曲线表现为反射峰,其他植被则表现为吸收谷,根据这两个特征,可以将麦冬、圆柏与珊瑚树区别开来。可见,包络线去除法能突出不同植物光谱特征的差异,从而实现不同树种的光谱识别。本研究结果将为利用遥感数据进行森林树种的高光谱识别与监测提供一些经验。     

水面溢油污染的多角度多波段偏振特性研究

水面溢油在反射光波的过程中,将表现出与自身性质密切相关的特征偏振。因此,对水面溢油的多角度多波段偏振探测成为水体污染遥感监测的一种新手段。本文以汽油、柴油、摩托车机油和大豆油作为水面油污实验样品,应用多角度光谱偏振测量仪实测了不同溢油污染水体的多角度多波段偏振特性数据,探讨了不同溢油污染水体的偏振特性与观测方位角、光源入射角、观测天顶角以及探测波段等影响因素的变化规律,以便为水面溢油污染偏振遥感的研究提供科学依据。     

查干湖叶绿素a浓度高光谱定量模型研究

叶绿素a含量能够在一定程度上反映水质状况,利用高光谱遥感可获得叶绿素a的诊断性光谱特性,较好解决了常规遥感中出现的问题.利用野外高光谱仪在查干湖进行了反射光谱测量和同步水质采样分析,通过分析水体叶绿素a浓度与其高光谱反射特征之间的相关关系,尝试采用多种半经验算法建立叶绿素a高光谱定量模型.结果表明:单波段光谱反射率与叶绿素a浓度的相关系数较小,不宜用于估算叶绿素a浓度,反射率比值法和一阶微分法与叶绿素a线性相关程度都比较高,决定系数分别为0.71和0.48,而且其显著水平p<0.01,皆可以用于叶绿素a的定量遥感,但反射率比值算法模拟效果好于一阶微分算法.这为今后利用星载高光谱传感器在查干湖进行叶绿素a浓度大面积遥感反演提供了研究基础.     

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。     

基于Sentinel-2数据的近岸高悬沙水体漂浮绿潮遥感识别

黄海浒苔绿潮自2007年以来连年暴发。为筛选跟踪监测绿潮发生、发展过程的遥感识别方法,本研究使用Sentinel-2 MSI多光谱数据,在分析漂浮绿潮及背景高悬沙水体光谱特征的基础上,利用归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）、漂浮藻类指数（floating algae index,FAI）、虚拟基线漂浮藻类指数（virtual baseline floating macroalgae height,VB-FAH）等多种遥感指数算法开展漂浮绿潮识别,比对分析了各算法的监测效果。结果显示,Sen2cor大气校正后地物光谱曲线峰谷特征显著,与实测光谱谱型的相似度明显提升;以近红外和绿光波段反射率差值为基础的VB-FAH指数算法可在一定程度上降低高悬沙水体对近红外和红光通道反射率的影响,漂浮绿藻识别效果比NDVI及FAI指数更好。本研究可为高悬沙水体漂浮绿潮遥感识别提供技术支持。     

基于导数光谱的混浊河口水体叶绿素浓度反演

基于2004年5月和2006年8月于珠江口现场实测的遥感反射率光谱及叶绿素浓度数据,采用导数光谱技术,对高光谱在河口浑浊水体的叶绿素反演的应用进行了研究。结果表明,二阶导数光谱的特征波段较原始光谱、一阶导数光谱对浑浊水体的叶绿素含量更为敏感;当水体浊度变化范围为10～130 NTU,光谱分辨率为10 nm、中心波长为620 nm、670 nm及680 nm的二阶导数光谱与叶绿素浓度(1～50μg/L)呈显著相关(线性相关系数分别为0.75、0.85及0.7);基于670 nm处二阶导数光谱的简单线性模型对叶绿素浓度有较好的反演精度。该结果可为光学复杂水体的叶绿素高光谱遥感估算提供新的方法。     

近岸水上油膜高光谱遥感特征分析

基于便携式地物波谱仪与岸基光谱成像仪数据,模拟获取了近岸海上油膜的反射率光谱数据与高光谱影像数据。通过对反射率数据及其一阶导数等的分析,提出了油膜区别于海水的光谱特征,利用基于端元波谱提取的光谱角度填充(SAM,spectral angle mapping)分类方法对高光谱影像数据进行了油膜提取。结果表明,海水、薄油膜、厚油膜在可见光-近红外范围内反射特征差异较大,在1000~2500 nm的近红外波段仅有厚油膜区分度较高。     

葫芦岛地区水体污染的卫星遥感监测示范研究

以葫芦岛地区为示范区域,采用卫星、地面、水体同步与准同步监测的方法,对示范区域水库水质和污染河段在研究主要污染物污染程度与波谱特性间的定量、半定量关系基础上,探索了水体污染卫星遥感监测中的关键技术,进而结合应用需求,建立宏观、快速的水体污染卫星遥感监测示范系统。对总体设计方案和技术指标、主要研究内容和方法、同步或准同步监测与分析做了简要阐述。     

微波植被指数在云南省植被动态监测中的适用性研究

基于遥感的植被指数是科学监测植被动态变化的最有效方法。然而,在我国西南地形复杂区域,基于植被光谱特征的光学植被指数常常因大气状况及环境条件等的影响而受到很大的限制。利用云南省2013年1月至2018年12月AMSR2 (Advanced Microwave Scanning Radiometer 2,即先进微波扫描辐射计2)双极化亮温数据,计算了云南省2013—2018年多年平均逐月微波植被指数,并选取草地、耕地、落叶阔叶林、常绿阔叶林及常绿针叶林五种典型植被类型区,对比分析了不同植被类型区各微波植被指数的季节变化规律及其与光学植被指数(NDVI)的相关性。结果表明:各微波植被指数的变化幅度均较小,低频和高频微波极化差异指数(MPDI)可以反映云南省各种植被类型的季节变化规律,同时低频MPDI对植被季节变化特征的响应更显著,而低频微波植被指数(MVIA和MVIB)对草地的季节变化响应更敏感。各微波植被指数与NDVI的相关性在低矮植被区更显著,更能反映低矮植被类型随季节变化规律。总体看来,各微波植被指数能够很好地识别不同类型植被的季节变化规律,可作为光学植被指数的有力补充,用于长时序、大范围植被动态监测。     

Spectral characteristics of plant communities from salt marshes:A case study from Chongming Dongtan,Yangtzeestuary,China

The spectral reflectance of recently formed salt marshes at the mouth of the Yangtze River, which are undergoing invasion by Spartina alterniflora, were assessed to determine the potential utility of remotely sensed data in assessing future invasion and changes in species composition. Following a review of published research on remote sensing of salt marshes, 53 locations along three transects were sampled for paired data on plant species composition and spectral reflectance using a FieldSpec™ Pro JR Field Portable Spectroradiometer. Spectral data were processed concerning reflectance, and the averaged reflectance values for each sample were reanalysed to correspond to a 12-waveband bandset of the Compact Airborne Spectral Imager. The spectral data were summarised using principal components analysis (PCA) and the relationships between the vegetation composition, and the PCA axes of spectral data were examined. The first PCA axis of the reflectance data showed a strong correlation with variability in near infrared reflectance and ‘brightness’, while the second axis was correlated with visible reflectance and ‘greenness’. Total vegetation cover, vegetation height, and mudflat cover were all significantly related to the first axis. The implications of this in terms of the ability of remote sensing to distinguish the various salt marsh species and in particular the invasive species S. alterniflora were discussed. Major differences in species with various physiognomies could be recognised but problems occurred in separating early colonising S. alterniflora from other species at that stage. Further work using multi-seasonal hyperspectral data might assist in solving these problems.     

天山北坡中段天然草场牧草产量遥感动态监测模式

本文用1989-1991年在天山北坡不同草场类型上观测的牧草产量与光谱资料以及同步接收的 NOAA/AVHRR资料,计算了牧草产量与各种植被指数的相关系数。结果表明,天然草场牧草产量与各种植被指数存在显著相关,并建立天然草场牧草产量动态监测光谱模型;牧草干重和鲜重与气象卫星比值植被指数的相关系数达0.7597和0.8066;建立牧草产量卫星遥感监测模型,可用于天然草场牧草产量的动态监测。     

基于热红外遥感数据和光谱混合分解模型的城市不透水面估算

不透水面的迅速增长是城市化的显著特征之一,针对大范围的城市监测,运用遥感技术迅速提取城市不透水面是当前国内外研究的热点。论文选用Landsat 7的ETM+影像,基于光谱混合分解模型,结合热红外遥感数据反演生成的地表温度,研究杭州市的不透水面分布信息的提取。通过高、低反照率、植被及土壤4类光谱端元的线性组合来表征不同城市土地类型,并利用地表温度和土壤分量分别剔除高、低反照率分量中的"噪声",综合修正后的高反照率分量和低反照率分量估算杭州市不透水面分布。结果显示,研究区中均方根误差的平均值为0.003 6,不透水面分布结果与同期Google earth上的高分辨率影像和SPOT 4影像的解译结果对比分析,绝大多数样本的估算值与解译值之差落在±0.15区间内,精度令人满意。研究表明,热红外遥感数据和光谱混合分解模型相结合,可以实现对不透水面进行快速、精确的估算。     

基于光谱混合分析和反照率-植被盖度特征空间的土地荒漠化遥感评价

采用线性光谱混合分析模型对Landsat TM遥感影像进行混合像元分解,获取植被、裸土和水体组分的相对丰度分布;在反演地表反照率的基础上,构建了基于Albedo-Vegetation特征空间的土地荒漠化遥感监测模型;以黑河中游部分区域为例,进行了实证研究,并利用实地调查数据进行精度验证。结果表明:此方法充分利用了多维遥感信息,反映了荒漠化土地地表覆盖、水热组合及其变化,具有明确的生物物理意义,而且指标简单、易于获取,精度较高,有利于荒漠化的定量分析与监测。     

遥感技术及其在环境监测方面的应用

简要介绍了遥感技术的概念及优越性,重点阐述了遥感技术在大气污染监测、水污染监测等四个方面的应用。     

珠江广州河段水体污染的遥感监测应用研究

由于城市工业废水和居民生活污水大量的排放，珠江水质受到严重污染，尤其有机污染更加严重。各项水质指标均严重超标。本文将运用遥感技术对珠江广州河段水环境质量中的水质污染进行监测应用研究。并建立了水质污染预测遥感模型。研究结果表明，利用遥感资料能有效地监测珠江水质污染状况，在监测水环境质量中遥感技术是一种快速，全面，有效的技术手段和方法。     

珠江口水体表观光谱特性与类型分析

珠江口海域是典型的二类水体,光谱特性复杂,一直是国内学者研究的热点区域。本文基于2014年春（5月）、夏（8月）、秋（11月）、冬（2月）珠江口海域四个航次实测的表观光谱资料,探讨了珠江口海域遥感反射率的类型及时空分布特性。结果发现珠江口海域四季水体遥感反射率呈5大类型,每一类光谱都具有典型的区域性和季节变化特征,其谱峰在450~575 nm范围内随季节变化而移动,A类型常年分布在珠江口内,B类型冬春季节分布在珠江口外混合过渡类水体中,C类型主要分布在珠江口口门外水深较深的离岸海域,D类型春夏季在万山群岛附近海域出现,E类型与大洋水体的光谱特征类似。分析表明5种光谱类型的谱型变化趋势由不同的水质因子主导。该研究对深入探讨珠江口等我国近海二类复杂水体的光谱特性及其水色要素的遥感反演具有重要的参考价值。     

建设内陆水体污染遥感监测信息数据库

建设监测数据库是现代监测方法和手段的延伸,可为环境管理提供有力支撑。遥感监测信息数据库的建立和应用,能为抚顺市水体污染卫星遥感监测示范系统提供可靠的数据分析、存储及查询支持,对水环境管理和饮用水源的保护具有重要的现实意义。根据数据库技术的发展和水库及河流各种污染物信息量大的特点,该数据库有适用应用软件支撑,并有数据输入、修改、删除、查询、输出、处理及生成各种图表等功能。笔者对建设内陆水体污染遥感信息数据库有关技术要求进行了探讨。