遥感水文耦合模型的研究进展

遥感水文的耦合模型在目前生态环境领域,特别是在水资源的应用和管理中其作用日益重要,具有大流域尺度上快速应用、实时动态监测等优点。结合国内外近年来取得的研究成果,文章综述了遥感水文耦合模型的研究进展。首先介绍了遥感技术在水文学中的应用,讨论了它的分类发展概况,接着介绍了几种主要的遥感水文耦合模型及其应用实例,包括SCS(SoilConservationServices)模型、SiB2(SimpleBiosphereModelversion2)简化生物圈模型、SRM(SnowmeltRunoffModel)融雪径流模型以及SWAT(SoilandWaterAssessmentTool)模型,最后展望了遥感水文耦合模型未来的发展趋势,指出尺度问题上的时空变异性仍是其发展的关键,与GIS(Geographicinformationsystem)及其他空间技术的相结合是其未来发展的重要方向,从而为水文学、水资源的预测评价等研究提供参考。     

大数据技术在生态环境领域的应用综述

大数据技术能够有效处理多来源、多类型、多尺度数据,在生态环境领域受到广泛关注,但中国仍处于起步阶段,探索大数据技术在生态环境领域的应用对推动大数据发展具有重要意义,对生态环境精准监管和综合决策具有显著参考价值。基于国内外最新研究,文章将生态环境大数据技术体系分为数据采集、数据处理和实践应用3个部分,数据采集包括地面监测、卫星遥感监测、地理信息、社会统计及网络抓取,数据处理包括存储管理、预处理、深入处理与整合挖掘4个流程,主要应用于生态环境的监测评价、模拟预测与优化管理3个方面。在监测评价方面,大数据技术有利于实时监控、长期跟踪、网格化评价生态环境质量,提高了生态环境监测评价的有效性,但多领域监测数据的耦合分析、智能纠错、评价方法优化能力有待提升;在模拟预测方面,大数据技术与专业模型整合增加了不同时空尺度下复杂环境要素的模拟精度和预测速度,实现动态预警和生态风险评估,但仍缺乏基于大数据技术的高精度存储、分析和集成模型,缺少更专业、更开放的大数据分析系统支撑模型库;在优化管理方面,促进污染的有效溯源、科学控制与全过程监管,但新型污染物和特征污染物时空分布特征尚不明确,系统性数学模型与风险评价管理体系尚不完善,给基于大数据平台的优化管理带来局限性。因此,应有效集成多领域生态环境监测数据,提升数据处理技术能力,推进大数据应用,以满足政府多源管控需求,提升政府科学决策效果。     

基于Sentinel多源遥感数据的河北省景县农田土壤水分协同反演

植被覆盖层对微波遥感反演地表土壤水分产生重要影响。以河北省景县为研究区,基于Sentinel-1 SAR遥感数据和Sentinel-2光学遥感数据,采用改进水云模型和Oh模型的组合方法,对植被覆盖地表土壤水分进行定量反演研究。结果表明:在Sentinel-1 VV极化条件下,改进水云模型和Oh模型的组合方法具有较高的反演精度,决定系数(R~2)为0.653 0,均方根误差(RMSE)为0.040 1 cm~3·cm~(-3),平均绝对误差(MAE)为0.032 7 cm~3·cm~(-3),这3项反演精度评价指标均优于VH极化。该方法在获取高空间分辨率和高精度的植被覆盖区农田土壤水分信息方面具有较高的应用价值。     

广西柳城县农业生态环境的定量评价

建立了包括生态资源、人类驱动和系统响应3方面17个指标在内的农业生态环境定量评价指标体系,结合广西柳城县的实际情况,运用模糊综合评价模型,对当地农业生态环境进行定量评价。结果表明,柳城县农业生态环境质量属于一般水平,当地自然生态条件较好,虽受人类活动影响较大,但生态系统运行依然正常。该评价结果与当地实际情况相符,表明该评价指标体系具有较强的科学性和实用性。依据评价结果,提出了改善柳城县农业生态环境的对策和建议。     

广西柳城县农业生态环境的定量评价

建立了包括生态资源、人类驱动和系统响应3方面17个指标在内的农业生态环境定量评价指标体系，结合广西柳城县的实际情况，运用模糊综合评价模型，对当地农业生态环境进行定量评价。结果表明，柳城县农业生态环境质量属于一般水平，当地自然生态条件较好，虽受人类活动影响较大，但生态系统运行依然正常。该评价结果与当地实际情况相符，表明该评价指标体系具有较强的科学性和实用性。依据评价结果，提出了改善柳城县农业生态环境的对策和建议。     

城镇地区生态安全评价及对策——以上海崇明岛为例

从区域生态安全内涵出发,基于可持续发展理论、自然—经济—社会复合生态系统理论和压力(pressure)—状态(state)—响应(response)概念模型,从资源环境负荷、生态环境状态、人类社会响应3方面构建城镇生态安全评价指标体系。选择上海崇明岛处于核心地位且代表着不同城镇化水平(较高、中等、较低)的城桥镇、堡镇、陈家镇为研究对象,通过实地调研、监测、实验分析等方式获取指标数据,应用层次分析法(AHP)确定指标权重,并通过综合指数模型进行安全评价。评价结果表明:3个城镇生态安全综合评价结果为城桥镇(0.773 3)>陈家镇(0.762 8)>堡镇(0.749 0),社会经济的发展对资源环境的负荷较小,生态环境现状水平良好,但人类响应措施滞后;随着城镇化进程的加快,部分生态环境要素可能有恶化趋势,现已进入预警状态。     

新疆精河县生态变化评价及驱动力研究

以1994、2002和2016年3期的Landsat遥感影像为基础数据源,借助新型遥感生态指数(RSEI),通过综合绿度、湿度、干度和热度4个指数和主成分分析,对精河县生态环境质量进行监测和评价。结果表明,以绿度、湿度、热度和干度为基础建立的RSEI指数具有一定的适用性,可较好地对精河县生态环境质量状况及其时空变化进行监测和评价。1994、2002和2016年RSEI指数均值分别为0.377、0.323和0.327,对RSEI指数进行分级处理后,发现流域生态环境质量较差等级居于主导地位,优等级有所减少,区内生态环境状况向差的方向发展。精河县人工绿洲扩张显著,天然绿洲面积减少,气候变化和人类活动共同作用于精河县的生态环境,生态环境质量变差受人为干扰影响较大。人口压力、城市化进程、不合理放牧、土地资源不合理配置、水资源低效利用等人为因素,仍是未来精河县生态环境建设需要协调的重点。     

生态环境质量物元可拓评价及实例分析

生态环境质量评价属于环境质量评价的重要方面。为了探索建立生态环境质量评价的方法，尝试运用物元可拓的方法来建立生态环境质量评价模型，并且通过用该方法对土壤生态环境质量评价实例验证物元可拓方法的可行性，得到该土壤生态环境质量评价等级值为3．73。从而为尚处在探索发展阶段的生态环境质量评价方法提供一种新思路。     

激光雷达技术在矿山生态环境监测中的应用

传统遥感技术在矿山生态环境监测中存在无法获取垂直结构、精度较低和时效性较差等劣势,激光雷达(LiDAR)具有主动性强、穿透性强、扫描速度快和精度高等特点,可以弥补传统遥感技术在矿山生态环境监测中的不足。基于此,笔者通过对矿山生态环境问题进行分类,介绍了LiDAR技术的原理、类型与特点,在与传统遥感技术进行对比分析的基础上,探讨了LiDAR技术在矿山生态环境监测中的适用性,以及在典型矿山生态环境指标监测中的应用潜力。结果表明:LiDAR技术可用于监测矿山生态完整性损失、土地损毁、自然侵蚀等类型的大部分指标,且比传统光学遥感精度高,在植被垂直结构参数提取方面具有明显优势;对各指标提取的适用性,因矿山规模及生态环境监测的精度要求而存在一定差异;地基LiDAR数据不仅可作为光学遥感数据的补充数据源,而且通过与机载LiDAR相结合,可以满足高精度和较大范围植被结构参数提取的需求。     

基于MODIS数据的河南省冬小麦产量遥感估算模型

小麦是世界上最重要的粮食作物,小麦生产对中国的粮食保障起着十分重要的作用,及时、准确、大范围对小麦产量进行监测预报,对于农学经济发展和粮食政策制定具有极为重要的现实意义。对作物产量进行遥感监测的原理是建立在其遥感特征基础之上的,通过建立作物长势指标与遥感信息的定量关系,可实现对作物产量的监测预报。文章基于2009年MODIS遥感数据和气象数据,利用Arcgis和ENVI提取纯小麦像元,并提取纯小麦像元对应的NDVI、NPP和LAI,获取分县NDVI、NPP和LAI均值,利用统计软件对产量数据和分县遥感参数均值进行数据整理和分析,建立了河南省冬小麦产量估算模型。以往研究多采用遥感图像上某像元和地面调查点进行研究,具有很大的不确定性,文章以县为单位,对冬小麦平均单产和县域内冬小麦种植像元遥感参数的均值进行相关研究,提高了模型模拟精度。同时文章选用多种遥感参数和多项气象因子建立估产模型,避免了针对一个参数进行估产的局限性。在最佳时相的选择上,根据冯美辰（2010）以往的研究结果,从4月以后,5月8日和4月20Et植被指数和产量相关性最大,4月份之前冬小麦处于返青到拔节期,对产量来说还有很多不确定闪素,因此文章选用5月8El和4月20日进行冬小麦估产研究。结果表明,5月8日的估产模型优于4月20日,加入气象冈子的遥感气象估产模型优于只采用遥感参数进行估产的遥感模型。利用2010年产量数据对模型精度进行检验,遥感气象模型预测精度在70．2％N99．7％之间,平均精度为90．7％;遥感模型预测精度在68．1％到95．5％之间,平均精度为83．9％。表明遥感气象模型模拟精度更高,其精度可以满足大面积估产要求,可以对产量预报提供科学参考。