基于Google Earth Engine的三峡库区土地利用与陆表参数变化研究

土地利用/覆盖变化(Land Use and Land Cover Change, LUCC)对全球有着重要影响,其已对植被覆盖、地表温度(Land Surface Temperature, LST)、反照率以及其它陆表参数产生显著影响。三峡工程自建设以来,库区的土地利用变化逐渐受到外界关注。利用欧空局300 m的土地覆盖分类数据分析三峡库区2000～2015年的土地利用变化;依托先进的Google Earth Engine(GEE)平台,获取MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)NDVI(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)、LST和反照率数据,并分析三者的时空变化趋势;此外,探究季节性归一化植被指数(Seasonally Integrated Normalized Difference Vegetation Index, SINDVI)与LST和反照率的关系;并分析土地利用变化对SINDVI、LST和反照率的影响。结果表明:2000～2015年,三峡库区土地利用变化显著,耕地、草地、灌木地分别减少2.4%,0.05%和0.62%;林地、水域和人造地表分别增加1.98%,0.04%和1.06%。研究期间SINDVI增加2.89,LST下降0.224℃,反照率减少0.002。总体来看,三峡库区SINDVI的空间分布格局与LST和反照率的相反,且库区大部分区域SINDVI与LST和反照率呈负相关。另外,不同土地类型对SINDVI、LST和反照率影响不同。该文系统地研究了LUCC与上述关键陆表参数的定量关系,可为更好地管理该地区自然环境和土地资源提供科学的依据。     

基于水面反射率光谱分类的太湖藻蓝蛋白浓度反演

藻蓝蛋白是蓝藻的标志性色素,利用遥感反演藻蓝蛋白浓度的时空分布对于蓝藻水华监测和预警具有重要意义.太湖水体光学特性时空差异较大,传统的藻蓝蛋白遥感反演方法在太湖各湖区各季节的适用性有限.因此,本文采用先分类再反演的策略,基于水面反射率光谱分类进行太湖藻蓝蛋白浓度反演建模.首先采用逐步迭代的K均值聚类方法实现光谱分类;然后分别利用每一类的训练样本光谱数据建立最适用于该类的藻蓝蛋白反演模型;最后利用每一类的检验样本光谱数据进行反演模型精度评价.为了对比,同时采用不分类的传统方法进行反演建模和精度评价.检验结果表明:基于不分类的传统建模方法得到的均方根误差RMSE=14.14μg·L-1,平均相对误差σ=59.1%,反演结果和实测数据可决系数为0.46;基于光谱分类的建模方法得到RMSE=8.47μg·L-1,σ=31.3%,反演结果和实测数据可决系数为0.87.因此,基于光谱分类的藻类蛋白反演方法有效地提高了反演精度,可以为其它水体的藻蓝蛋白浓度反演提供借鉴.     

野生动物生境景观连通性综述

分析了野生动物生境景观连通性的国内外研究进展,如生境景观连通性在生境破碎化分析、保护区规划和空间格局分析中的应用等,并对基于图论和渗透理论以及模型模拟等方法,开展连通性研究的方法进行深入分析。探讨了当前在生境景观连通性研究中存在的问题,认为要合理设置并建立生物廊道,这不仅是保护野生动物生境的重要手段,也是野生动物生境生态网络研究的重要方向。     

基于葵花影像中国地区夜间云识别方法研究

目的实现适用于中国地区的夜间云识别。方法根据红外波段云与非云的亮温差异,采用亮温阈值法研究适用于中国地区的夜间云识别算法。中国地形高程差异明显,其地表辐射能量也存在较大差异,影响云检测结果精度,因而提出基于三个高程阶梯的云识别方法。由于云检测结果验证缺少可见光波段,使用MODIS云数据产品和雷达数据CALIPSO分别做定性和定量验证。结果云检测区域与MODIS的MYD06云产品基本一致,CALIPSO雷达数据四个月的平均验证结果为:非云区域的提取精度约77.86%,云区域的提取精度为79.67%,将有云区域错提为非云的误差率为2.76%,而将非云区域误提取为有云区域的错误率为12.31%。结论利用日本静止气象卫星Himawari-8影像数据,根据阈值法提出的基于三个高程阶梯的云检测算法,较好地实现了适用于中国地区的夜间云识别。     

结合水体光学分类反演太湖总悬浮物浓度

本研究利用2008年11月、2009年4月、2010年5月及2010年8月的太湖水体原位观测数据,在对光学复杂水体进行光学分类的基础上,分别建立了针对各个类别水体的总悬浮物浓度高光谱反演模型.通过对每类水体中各个模型的性能比较,分别得到各类水体的最优模型:第一类水体,比值模型为最优模型;第二类水体,半分析模型2为最优模型;第三类水体,一阶微分模型为最优模型.同时,比较分类前后模型的精度和稳定性,结果表明分类后,两者均表现出不同程度的提高,并且分析了光学分类导致半分析模型精度下降的原因.最后针对本研究的结果在遥感数据上的适用性进行了探讨,表明在高光谱遥感数据上有很大的应用潜力.本研究结论对光学复杂湖泊水体的水色遥感具有积极重要的意义.     

矿区景观格局演变及生态系统服务价值响应

以铜锣山南段矿区为研究目标,借助高分辨率遥感数据获取景观覆被信息,测算景观格局指数和修正后的生态系统服务价值(ESV,万元)。结果表明:(1)ESV总计增加76.34万元。林地和水域的ESV上涨幅度最高,分别增加61.47万、22.34万元。山脊的峰丛及边缘、319国道沿线和采矿区中心地的ESV增长明显,植被恢复、水环境修复工程等有效改善了矿区生态环境。(2)各类景观的敏感性指数(CS)都小于1,其中2018年林地CS为0.83、未利用地CS接近于0。ESV对生态系统服务价值系数的变化缺乏弹性,说明核算结果可靠,可为生态修复提供参考。     

京津冀冬季大气混合层高度与大气污染的关系

大气混合层高度(MLH)是影响大气扩散的主要因子之一,其对大气质量评估和污染物的存储量及分布起着重要作用.本实验利用云高仪对2014年污染严重的2月京津冀区域4个站点(北京、天津、石家庄和秦皇岛)MLH进行了同步连续观测,分析了其各自及其区域总体变化特性.结果表明,秦皇岛MLH月均值最高,达到865 m±268 m;石家庄最低,为568 m±207 m;北京和天津介于这两城市之间,分别为818 m±319 m和834 m±334 m;结合气象数据分析发现,辐射和风速是影响混合层高度的主要因素;对4个站点颗粒物浓度与混合层高度的关系研究表明,混合层低于800 m,4个站点细颗粒物浓度均会超过国家二级标准(GB 3095-2012,75μg·m-3),观测期间北京、天津、石家庄和秦皇岛这4个站点混合层高度低于800 m天数所占比例分别为50%、43%、80%和36%.石家庄虽然近地层污染物浓度较高,但是大气混合层以内污染物负荷并不高,不利的大气垂直扩散条件是石家庄近地面长时间高浓度污染的主要原因.研究结果对于认知京津冀区域污染分布现状具有重要意义,并可为区域内污染源合理分布提供科学参考.     

城市垃圾场空间扩张遥感监测——以贵阳市高雁垃圾场为例

为研究垃圾场对城市发展的影响,利用2002、2006、2010、2013、2015和2016年6个时相的高分辨率遥感影像,通过目视解译监测贵阳市高雁垃圾场的时空扩张动态。以1︰10 000地形图为参考的多项式方法进行几何校正基础上,采用目视解译方法提取各时相的垃圾场占地区域,并分析高雁垃圾场扩张特征。在此基础上,通过GIS的空间分析功能,结合实地调查进行垃圾场的人口影响分析。结果表明,贵阳高雁垃圾场空间扩展迅速,垃圾场堆积区面积从2002年的5.4 hm~2扩展到2016年的46.5 hm~2,新增面积超过40 hm~2,年均新增面积超过2.9 hm~2约54%。垃圾场影响的人口数量超过10万,显著影响了区域的大气、水和植被。最后,遥感对中国的城市垃圾场监测具有重要作用,在遥感监测基础上,掌握垃圾场演变动态,能够为城市乃至区域可持续发展提供参考。     

重大自然灾害应急救助保障集成平台设计与应用

为解决重大自然灾害救助保障时效性低、需求不明确等问题,综合应用地理信息系统(GIS)、模拟仿真、物联网、智能终端等技术,设计开发了基于B/S架构的重大自然灾害应急救助保障平台。该平台包括重大自然灾害损失与社会影响快速评估、应急救助需求与能力快速评估、应急救助物资调度等关键功能模块,并在国家减灾中心及内蒙古、山东、海南和云南等4个省份50余个县(市、区)实际应用。结果表明:该平台在重大自然灾害损失快速评估、应急救助需求评估等环节发挥了决策支持作用,平台的技术与功能架构具有较强的可复用性,有利于整体技术方案的快速推广。     

自然灾害适应性研究进展

综述了适应性的发展阶段、适应性定义的多重属性和解析、适应性分析的模型和方法及国内外自然灾害适应性的研究进展。适应性的研究方法一般归为案例分析和数学模型两种。研究表明:国内外自然灾害领域的适应性研究主要侧重于社会经济的响应,尤其是农场(农户)尺度的适应决策和风险感知,然而,从自然灾害系统角度的适应性评价研究比较少。适应性在灾害领域的评价案例多作为脆弱性评价的一部分而存在。适应性研究首先要明确空间尺度,不同尺度所使用的适应性指标各有不同。适应性是局地具有的特征,尺度过小数据制约就越大,尺度过大需要考虑基本单元之间比较所用到的适应性指标灵敏程度。