流域地表生态信息的卫星遥感图像处理技术

以福建省九龙江流域为例,利用计算机技术和遥感-GIS工具软件,探讨利用多源卫星遥感影像获取流域地表环境信息的图像处理与分析技术,列举卫星遥感可获取的流域地表生态环境专题信息。重点分析利用遥感-GIS界定流域范围的方法、流域地表覆盖状况和植被覆盖密度的卫星遥感影像处理方法。      

中国西北地区地表植被覆盖特征的时空变化及影响因子分析

归一化的植被指数(NDVI)自然正交分解结果显示,自上世纪80年代初期至1994年前后,中国西北部区域地表植被覆盖呈增加的过程;1994～2000年,地表植被覆盖状况开始退化,植被退化强度空间分布不匀.TOVS云覆盖数据与地表特征时间变化的一致性,间接证明1994年之后西北部地区植被退化的事实.通过降水和NDVI的相关分析,划分出西北地区地表植被覆盖变化气候影响显著区域、气候与人为影响共同作用显著区域.并从气候和人为影响2个方面分析了造成西北部地区地表植被覆盖状况下降的原因.在降水和NDVI相关显著区域,气候干旱因素是造成1994年后植被覆盖退化的主要原因;而黄河等流域1994年后植被退化的区域,气候干旱和人为活动因素是造成植被覆盖退化的主要因素.     

RS技术在矿区地表沉陷监测中的研究进展

该文综合分析了国内外矿区地表沉陷监测技术的发展历程及现状,并结合遥感(RS)监测技术在矿区地表沉陷监测中的应用成果,指出:相比传统监测技术,利用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术和差分干涉测量(D-InSAR)技术能够对矿区地表沉陷进行高覆盖、高分辨率、高精度、实时动态的监测,但在实际应用中,D-InSAR技术会受系统本身因素、大气条件、地面植被、时间和空间等因素的影响。随后发展起来的PS-InSAR、CR-InSAR及SBAS技术克服了D-InSAR技术的不足,却仍存在缺陷。随着RS技术不断发展,在实际应用中将传统监测手段与遥测技术进行优势互补,同时把具有强大空间分析能力和表达优势的GIS技术与RS技术相互融合,可对矿区地表沉陷做出全新、快速、有效的监测和预测。     

松原地表通量遥感反演及与下垫面关系分析

选择松原地区为研究区,应用TM热红外遥感图像,采用SEBAL遥感模型,对地表热通量的相关参数进行反演,进而分析不同土地覆盖类型对地表热通量以及能量平衡的影响。结果表明,该遥感模型应用于地表通量估算是可行的,不同下垫面地表覆盖类型对地表热通量的影响差异较显著。在相同的外部气侯条件下,与城市周边的植被覆盖区相比,城市用地具有较高的显热通量,较低的潜热通量。由于城市地表显热通量明显高于周边植被覆盖地表,导致城市地表向低层大气供热的增加,这是城市热岛效应形成的重要机制之一。     

查干湖陆区地表通量的定量遥感估算

选择查干湖陆区为研究区,应用TM热红外遥感图像,采用遥感模型以及理论定位算法,对农田地表热通量的相关参数进行反演,分析不同土地覆盖类型对地表热通量以及能量平衡的影响,以实测数据进行了验证。结果表明:遥感模型应用于地表通量估算是可行的,可以减少在下垫面结构复杂的区域进行地表热通量估算时所需的参数,不同下垫面地表覆盖类型对地表热通量的影响差异较显著,水田的地表通量参数大于旱田。     

中国区域地表和大气人为影响敏感区域分布

通过1981-2000年NOAA-AVHRR 8km*8km卫星数据,从季节和年尺度分析了人为活动对地表植被覆盖具有显著影响区域分布.在季节尺度上,人为的多季农业耕作活动,造成部分地区植被覆盖出现季节不连续性,在植被轮作季节地表物理减性和几何特征发生明显变化;在年尺度上,人类活动对区域气候的影响主要体现在造成区域地表和...     

土地利用/覆被变化对小流域地表温度的影响

遥感和GIS技术被用于检测白家湾河流域土地利用/覆被变化,并评估土地利用/覆被变化对白家湾河流域地表温度的影响。不同时期的Landsat TM和ETM+影像被用于确定土地利用/覆被变化格局,并对矿点增长及相关的植被覆盖减少情况进行量化。采用Landsat数据的热红外波段进行地表温度的反演。结果表明:(1)小流域内不同土地利用/覆被类型上地表温度具有差异;(2)由于不同时期不同人为干扰造成的影响不同,不同时期土地利用/覆被类型间的地表温度差异不同。(3)在整个研究区域内,平均地表温度和NDVI之间呈负相关关系,各种土地利用/覆被类型上的平均地表温度和NDVI都呈现负相关性,但一些土地利用/覆被类型与NDVI的相关性高于平均水平。(4)植被覆盖情况越好,对稳定地表温度所起的作用越大。     

典型喀斯特城区土地利用变化对地表温度的影响分析

利用TM遥感影像数据,运用ENVI及GIS技术,提取典型喀斯特城区(白云区)2002~2013年的土地利用覆盖类型,并反演出地表温度,从而进一步分析探讨土地利用变化对地表温度的影响。贵阳市白云区是贵阳市重点工业区和新2型工业集中分布区,在2002~2013年土地利用变化明显,特别是城区建设用地增加显著,从35.11增加到71.81 km,并占用了大量耕地和灌疏林。白云区土地利用类型的变化引起地表温度的改变,尤其是建设用地的扩张对地表温度影响较大。对地表温度与NDVI关系进行分析,结果表明不同土地类型的地表温度与NDVI相关程度不同。     

植物在地表能量收支中的作用

绿色植物不仅生产了人类赖以生存的有机物,而且改变了地表能量收支关系,有植被覆盖的地表可获得较多的太阳能。在平坦地区,较小范围内,太阳总辐射强度相同,但因下垫面物理性质的差异,造成了净辐射收入差,从而引起局地小气候的变化。研究植物在地表能量收支中的作用,使我们更进一步认识到栽培和保护绿色植物将对人类的生存环境具有重要意义。下垫面温度下垫面又叫作用面或活动层,是指不断吸     

覆盖土层厚度对地表峰值加速度的影响研究

从我国不同地区地震安全性评价报告中选出3个代表Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地的钻孔,利用新一代土层地震反应分析方法和程序SOILQUAKE,计算这些钻孔在3种输入地震动强度下的地表峰值加速度,研究不同覆盖土层厚度对地表峰值加速度的影响。结果表明:3种场地在相同覆盖土层厚度下,输入地震动强度越大,PGA越大,在覆盖土层厚度约30～40m时PGA达到最大值。放大倍数与输入地震动强度反相关,覆盖土层厚度为25～30m时,放大倍数在3种地震动强度下均达到最大值,且其随着地震动强度增加而增加,增加幅度则随着强度的增加而减少。     

基于植被指数和地表反照率影响的北京城市热岛变化

利用TERRA/MODIS遥感反演的地表温度资料,对2000—2006年北京城市热岛季节变化特征进行了研究,结合同期降水量、植被指数和地表反照率变化,分析了该地夏季城市热岛的年际变化成因. 结果表明:北京多年四季热岛分布主要以城区为中心向周边郊区延伸,其中夏季城市热岛最强,春、秋和冬季较弱,这种热岛强度的季节性差异主要与太阳辐射强度、地表植被覆盖状况和城市人为热释放等的季节性变化密切相关. 北京夏季城市热岛的年际变化特征为:2005和2006年最显著,热岛中心强度分别为10.54和9.61 ℃;2002和2004年城市热岛最弱,热岛中心强度分别为6.54和7.39 ℃. 2000—2006年北京市夏季城市热岛具有明显增强趋势,热岛强度增温率为0.326 ℃/a. 北京夏季降水对城区地表温度影响大于郊区,降水主要通过影响城区地表温度来影响城市热岛变化;夏季地表植被和地表反照率变化对地表温度和城市热岛也均有较大影响. 2000年以来,北京郊区夏季地表植被指数增加率远高于城区,受地表植被和地表反照率变化的影响,郊区降温率明显大于城区,致使城郊温差增大,热岛效应加强.      

受污染地表水体生物修复技术研究进展

主要介绍了受污染地表水体生物修复技术的类型及特点,综述了国内外关于受污染地表水体生物修复技术研究及应用的现状,并对生物修复技术的研究及应用进行了展望.     

河道生态护坡对地表径流的污染控制

在上海市进木港生态河道示范区,通过现场模拟径流试验,研究了柴笼、灌丛垫、植草3种不同类型的生态护坡对地表径流的延滞作用和污染控制作用.结果表明,生态护坡在控制地表径流污染方面具有良好的生态效益,柴笼对地表径流的平均延滞时间为28.00～33.33min,可拦截80.95%粒径为30.07～111.05μm的悬浮固体,可截留92.58%～97.15%的水溶态营养盐和75.75%～91.24%的泥沙结合态营养盐.灌丛垫使地表径流进入河道的时间比对照裸坡滞后9.70～15.33min,可有效截留88.53%～92.94%的水溶态营养盐;但其对悬浮颗粒的拦截能力比柴笼和植草护坡弱.植草护坡延滞地表径流的能力不及柴笼和灌丛垫,但其对地表径流中较小粒径的悬浮固体(14.89～52.63μm)和泥沙结合态营养盐的拦截率分别达到85.93%和80.53%～85.33%.研究还探讨了生态护坡对地表径流污染的控制与植被覆盖度、土壤含水率以及土壤抗剪强度等指标的关系,并提出了控制地表径流污染的生态护坡优化组合方案.     

万山汞矿区地表与大气界面间汞交换通量研究

采用动力学通量箱与高时间分辨率大气自动测汞仪联用技术对万山汞矿区不同季节、不同地表与大气界面间汞交换通量和大气汞含量进行了测定.结果显示,受人为活动和地表强烈释汞的影响,万山地区大气汞含量高出背景区1～3个数量级,在冶炼厂附近平均值可达1 101.8 ng/m³,最低平均值达17.8 ng/m³,显示万山汞矿区已遭受较严重的大气汞污染.万山汞矿区土壤与大气界面汞交换非常强烈,土壤向大气的释汞通量最高可达27 827 ng/(m².h),大气汞干沉降通量最高可达9 434ng/(m²·h).万山汞矿区土壤与大气汞交换通量主要受光照强度、大气汞含量影响.光照在土壤释汞过程中起促进作用,而较高的大气汞含量则抑制了土壤向大气的释放,并导致大气汞强烈的干沉降.不同的地表类型对地表释汞影响较大,植被覆盖土壤释汞通量显著低于无植被覆盖地区,而冶炼后的矿渣堆则成为大气汞的净源.     

中国硫酸盐气溶胶直接辐射效应性质与地表反射率的关系

地表反射率是影响硫酸盐气溶胶直接辐射效应的重要参数.本研究在MODIS地表反射率数据和中国二氧化硫排放清单数据的基础上,应用CanMETOP模型和SBDART模型,模拟地表反射率、纬度和直接辐射效应之间的关系,并对中国硫酸盐气溶胶直接辐射效应性质进行分析.结果表明,部分冬季积雪或终年冰雪覆盖的地区,其硫酸盐气溶胶直接辐射效应为正.该研究结果对硫酸盐气溶胶及其气候效应研究具有重要意义.     

基于Landsat 8劈窗算法的地表温度空间响应关系研究:以于田绿洲为例

该研究选取于田绿洲为研究区,运用遥感技术,采用能表示地表能量的指标——地表温度来研究绿洲能量,分析和探讨新疆于田绿洲热环境空间分布特征。具体研究内容:(1)将Landsat 8数据作为本研究的数据源,运用热红外遥感技术,收集并结合研究区气象数据计算关键参数:亮度温度、大气透过率、地表比辐射率,最后采用劈窗算法反演地表温度;(2)计算研究区植被覆盖度,并分析植被覆盖度与地表温度间相互关系,结果表明植被覆盖与地表温度具有较强的负相关性,R~2=0.979 2;(3)通过空间叠加分析研究区的地表温度与土地利用类型,得出研究区地表温度呈现出沿绿洲中心逐渐向四周增高的环状分布,地表温度均值从低到高依次为水体(18.02℃)、耕地(24.23℃)、林草地(26.3℃)、盐渍地(35.34℃)、其他(37.87℃)、沙漠(39.64℃)。     

基于PS-InSAR技术的晋城矿区地表形变监测及地质灾害风险预警

地表形变是一种严重的地质灾害现象,不仅严重影响灾害区居民的日常生活,而且会造成巨大的社会经济危害,尤其在采煤区。针对传统地表沉陷监测方法费时费力、无法获取地表沉降面状信息、难以进行地表沉陷灾害评估的不足,基于高分辨率SAR卫星影像,利用永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR)技术对山西省晋城市晋城矿区2018年1月至2018年12月期间地表沉陷进行监测,分析获取了该地区地表连续形变情况,并利用该技术获取的海量PS点建立支持向量机(SVM)地质灾害风险评估预警模型,对晋城矿区周边居民点地质灾害风险进行了识别和预测。结果表明：晋城矿区10个煤矿及其周边区域存在较大的地表形变;晋城矿区平均LOS向年平均地表形变速率范围为-37～30.3 mm/a; PS-InSAR技术在晋城矿区地表形变监测中具有可行性,且可以实现矿区地质灾害风险综合识别和预警。     

黄土高原地表温度变化的时空格局

地表温度是表征大气底层和陆地表层之间热量状况的重要指标,地表温度的变化受地表反照率、蒸散发、地表粗糙度等因素的影响。利用MODIS数据中的地表温度、地表反照率和蒸散发数据产品,分析了2000~2013年黄土高原生长季地表温度变化的时空格局,探究了地表温度变化与地表反照率和蒸散发之间的关系。结果显示,2000~2013年,黄土高原地表反照率由2000年的0.178下降到2013年的0.146,年际下降速率为0.0015/a;蒸散发量由314.33mm增加到455.24mm,年际增加速率为6.56mm/a;日地表温度呈波动降温趋势,幅度为-0.16℃/a;夜地表温度有升高的趋势,但不显著,幅度为0.035℃/a;昼夜温差减少显著,幅度为-0.2℃/a,温度变化显著的区域集中于黄土高原中部地区。地表温度与地表反照率和蒸散发量之间相关性显示,日地表温度与地表反照率呈正相关关系,与蒸散发量呈负相关关系,在山西西部、陕西北部和甘肃南部区呈极显著相关关系,且日地表温度与蒸散发的相关性强于与地表反照率的相关性,夜地表温度的变化与地表反照率和蒸散发不具有显著相关性,因此,受退耕还林工程的影响,研究区蒸散发增加是引起地表温度降低的重要原因。     

煤矿地表塌陷规律及预测方法的研究

煤矿地表塌陷规律是进行塌陷预测的基础,地表塌陷预测是进行煤矿地表塌陷影响评价、提出防治对策、制定矿区土地复垦与塌陷区综合治理规划和工程设计的依据。本所从五十年代起就从事这一领域具有开拓性的研究工作,与各矿区广泛协作,经长期现场观测,分析了数百条观测线和两个网状观测站,并经室内模型试验和理论研究,掌握了我国煤矿地表塌陷的基本规律,提出了一套适合我国不同地质采矿条件的塌陷预测方法,该方法曾获煤炭部科技进步二等奖。近年来,由于使用了先进的电算技术,地表塌陷规律和预测方法的研究获得了更迅速的发展。例如,为煤矿地表下沉(塌陷)计算建立了统一的概率模型,用严密的计算方法迅速、准确地预测煤矿大范围的地表塌陷,并能将地表形态变化下沉等值线图直观地表示出来,还能为制定塌陷区综合治理规划预测出土地塌陷面积、塌陷坑容积,塌陷后积水面积和积水量等参数。     

矿业密集区地表热环境时空异质性驱动机理

基于Landsat遥感影像热红外波段数据，利用大气校正法反演地表水热因子中的地表温度值，基于Landsat遥感影像可见光波段，从生物地球物理效应角度提取下垫面地表扰动类型和4个生物物理参数（光合植被覆盖度，Fractional Cover of Photosynthetic Vegetation，f_PV；土壤湿度监测指数，Soil Moisture Monitoring Index，SMMI；增强型裸土指数，Enhanced Bare Soil Index，EBSI；归一化不透水面指数，Normalized Difference Impervious Surface Index，NDISI），借助叠加分析、相关分析和回归分析，定量分析了河北省迁安市马兰庄镇地表热环境时空异质性特征并可视化，以及4个生物地球物理参数的响应规律.结果表明：矿业用地地表温度最高，属热岛效应聚集区；地表下垫面扰动类型以及4个驱动因子的时空变化，导致研究区夏季午间地表热环境异质性较大，且5期影像下垫面地表温度均呈现出工矿用地>居民地>耕地>林地>水域的分异特征；单因素回归分析表明，f_PV和SMMI指数与归一化地表温度（Normalized Land Surface Temperature，NLST）呈线性负相关（P<0.01），EBSI和NDISI与NLST呈线性正相关（P<0.01）；多元回归分析表明，利用4个生物物理参数综合考量地表热环境异质性，可全面反映下垫面生物物理参数与地表温度的真实关系，且5期影像与LST呈负相关关系的SMMI回归系数均大于f_PV，说明地表温度的下降与土壤湿度的增加有明显的关系；与LST呈正相关关系的EBSI回归系数均大于NDISI，说明地表温度的上升与裸土的增加有明显的关系.研究结果可为矿业密集区地表热环境异质性的评估和优化提供定量参考.