基于Landsat TM遥感数据的沈阳市生态环境监测与评价

以近年Landsat TM 遥感图像为基础数据源,利用遥感与GIS技术对沈阳市生态环境状况进行了监测.结果表明,2009年间沈阳市生态环境质量处于一般水平,与2008年相比,生态环境质量指数上升,生态环境状况呈现变好的趋势.     

Benchmarking Optical/Thermal Satellite Imagery for Estimating Evapotranspiration and Soil Moisture in Decision Support Tools

Generally, one expects evapotranspiration (ET) maps derived from optical/thermal Landsat and MODIS satellite imagery to improve decision support tools and lead to superior decisions regarding water resources management. However, there is lack of supportive evidence to accept or reject this expectation. We “benchmark” three existing hydrologic decision support tools with the following benchmarks: annual ET for the ET Toolbox developed by the United States Bureau of Reclamation, predicted rainfall‐runoff hydrographs for the Gridded Surface/Subsurface Hydrologic Analysis model developed by the U.S. Army Corps of Engineers, and the average annual groundwater recharge for the Distributed Parameter Watershed Model used by Daniel B. Stephens & Associates. The conclusion of this benchmark study is that the use of NASA/USGS optical/thermal satellite imagery can considerably improve hydrologic decision support tools compared to their traditional implementations. The benefits of improved decision making, resulting from more accurate results of hydrologic support systems using optical/thermal satellite imagery, should substantially exceed the costs for acquiring such imagery and implementing the remote sensing algorithms. In fact, the value of reduced error in estimating average annual groundwater recharge in the San Gabriel Mountains, California alone, in terms of value of water, may be as large as $1 billion, more than sufficient to pay for one new Landsat satellite.     

Growth in urban extent and allometric analysis of West African cities

Urban area expansion is happening at much faster rates in Asian and African cities than elsewhere in the world. This study uses multi-temporal Landsat images to map the urban extent of six small to large cities in West Africa at four different time steps from the early 1970s–2010. The selected cities are Kumasi of Ghana, Daloa of Cote d’Ivoire, Abuja and Kano in Nigeria, Kindia of Guinea, and Ouagadougou of Burkina Faso. All cities revealed significant urban growth in both urban area and population; however, it was apparent that there was a lot of variability in urban area development. Exponential urban growth rates in the cities were measured as ranging between 0.026 and 0.077, with allometric scaling factors matching those of other countries.     

近10 a武汉市城市热岛效应演变及其#br# 与土地利用变化的关系

城市化进程的加快，农村人口大量涌入城市，城市布局及局部气候改变等因素使得城市热岛效应问题日益突出，已成为当前城市环境研究热点之一。以武汉市为例，应用遥感技术与地理信息系统技术，选取2004~2015年5个时相Landsat系列影像数据，利用单窗算法反演地表温度，并以此为基础进行热岛强度分级，获取了近10 a武汉市城市热岛效应变化结果，并分析了武汉市11个辖区城市热岛效应动态变化特征及热岛效应与土地利用变化的关系。研究结果表明：（1）自2007年后，武汉市老城区热岛面积持续减少，而新城区热岛面积则持续增加，呈现出以老城区为中心向新城区扩张的趋势，至2015年，新老城区热岛面积仅相差20.74 km2；（2）东西湖区、蔡甸区、江夏区与洪山区是近些年城市热岛面积增长较为显著的辖区，其中江夏区的热岛面积年际变化最大，最高值达95.42 km2；（3）城市热岛效应与土地利用类型的面积年际平均值拟合关系显示，2004~2015年，城市热岛效应与建筑用地的R2值最大，为0.681 2，建筑用地面积的增加是城市热岛强度面积扩张的重要影响因素。     

基于TM资料对上海区域热环境特征的分析

为了揭示城市热岛(UHI)形成机制,以TM卫星遥感资料为主要数据源,结合地面自动气象站(AWS)实测的气象资料,利用地表能量平衡参数化(SEBAL)的方法估算了净辐射通量和土壤热通量,分析了上海区域热环境特征.结果表明,TM地表温度与AWS实测地表温度具有较好的一致性；不同类型地表其地表温度差异明显,城市道路是城市中重要热量来源,绿地和水体面积的增加能有效地减轻城市热岛强度,同时也表明了卫星遥感资料在城市气候环境研究中的潜在价值.     

Landsat7 ETM+ SLC-OFF数据的修复及其在武汉东湖水质反演中的应用

自从2003年5月31日，从陆地卫星 7发回的ETM+图像数据就存在缺陷。这是由于增强专题制图仪的扫描线校正器发生故障引起的。这些称为SLC OF数据的图像有一些黑色的不存在任何数据的扫描行。丢失的数据约占全景数据的25％，使它们难以正常使用。但是，数据本身仍然保留了良好的辐射和几何性质，如加以妥善修复，仍可以在一些特殊领域中使用。首先介绍了如何使用自适应局部回归算法(ALR)恢复这些图像，然后使用修复后的图像反演武汉东湖的水质参数。结果表明：ALR算法可以对SLC OF图像进行较好的修复，而且利用修复后的图像和东湖的地面水质监测数据，通过多元逐步回归分析，可以建立很好的叶绿素a、透明度、总磷以及总氮等水质参数的经验遥感反演模型，模型的相关系数R²分别为0.86、0.75、0.73和0.71。反演得到的水质参数分布与实际情况符合。这些数据有许多优点，如空间分辨率高、存档数据非常丰富、可以从NASA的服务器免费下载等。在其他遥感数据不足或无法获得的情况下，这些数据经过适当的修复，可以作为补充或替代数据使用。〖     

基于GEE的1998～2018年京津冀土地利用变化对生态系统服务价值的影响

在京津冀地区可持续发展评估研究中,对生态系统服务价值进行动态估算具有重要意义.本文以京津冀地区为研究区,基于谷歌地球引擎(GEE)云平台采用分类决策树(CART)分类算法对研究区内1998、2003、2008、2013及2018年的Landsat TM/OLI影像进行监督分类得到5个时期土地利用数据并定量分析1998～2018年京津冀地区土地利用动态变化规律,再利用生态服务价值(ESV)当量估算方法定量估算京津冀地区的ESV并结合15 km×15 km尺度格网探明其时空动态变化.结果表明:①1998～2018年间,京津冀地区6种土地利用类型中建设用地(增加16. 67%)及草地(减少13. 73%)面积占比变化幅度最大,水体(减少0. 2%)面积占比变化幅度最小.②京津冀地区ESV总价值在1998～2003年间出现短暂增长(增加91. 97亿元),2003～2018年间持续降低(减少239. 07亿元),主要与建设用地面积在除1998～2003年的其余3个时间段扩张较快有关,6种土地利用类型中林地提供的ESV最高,建设用地及未利用土地提供的ESV最低.③基于15 km×15 km尺度格网的ESV时空分析表明,1998～2018年间京津冀地区ESV中等区逐渐较少,ESV较低区及较高区逐渐增加,且ESV较低区增速高于较高区.④1998～2018年间,京津冀地区6种土地利用类型对价值系数的敏感性系数(SI)范围为0～0. 40,且均低于1,表明本文ESV对修订后的生态系统服务价值系数缺乏弹性,证明本文定量估算ESV的结果是可靠的.在未来经济发展中,京津冀地区应合理优化土地利用格局,加强对林地、草地、水体及耕地的保护.研究可为制定可持续发展战略,建设生态友好型社会提供参考.     

塔里木河下游区域植被时空变化

为了对比生态输水工程实施前后塔里木河下游植被变化,分析植被对生态输水的时空响应,基于1986-2017年研究区上方无云的22期Landsat NDVI数据,辅以波动分析、趋势分析,探索研究区植被的时空变化特征,并对其驱动因素进行分析。结果表明：（1）空间上,植被的分布与水资源的分布密切相关,主要沿河道和积水区域分布。（2）1986-2000年,NDVI呈现缓慢下降趋势,2000-2017年NDVI总体呈现波动增加趋势;植被对生态输水有一定的滞后性,且与输水量密切相关。（3）研究区NDVI时间序列的方差介于0.0077~0.1957间,存在明显的空间差异,其波动的大小与植被种类密切相关。（4）1986-2000年,植被的NDVI空间趋势以减小为主,并主要发生在英苏和老英苏附近;2000-2017年,植被的NDVI空间趋势以增加为主,且主要发生在沿河道区域和喀尔达依东侧。     

城市公园的冷岛效应研究——以常州市为例

在长江三角洲地区快速城市化的常州市内研究公园组成与冷岛效应的量化关系.基于Landsat 8TIRS和天地图高分辨率遥感影像提取公园指标以及冷岛效应指标.使用辐射传输方程法反演研究区的地表温度,使用ArcGIS的缓冲区分析和分段回归的方法研究每个公园的地表温度、降温范围和降温幅度作为冷岛效应指标;提取公园的周长、面积,并计算融合指数作为公园组成指标,在天地图高清遥感影像中提取公园的绿地覆盖率、水体覆盖率、不透水面覆盖率以及乔木覆盖率作为公园地表覆盖指标.通过相关性分析和回归模型研究,发现公园的面积为26hm²、周长阈值为3600m,公园的面积和周长在阈值范围内能够发挥较强的降温效率,超过阈值则降温效率下降.公园的融合指数与冷岛效应呈线性相关关系,融合指数较小的公园能获得较大的降温幅度.公园的乔木覆盖率、水体覆盖率与公园内部的地表温度呈显著相关关系,不透水面覆盖率、绿地覆盖率与公园内部的地表温度相关性不显著.公园规划设计需要结合公园的面积、周长阈值,融合指数的数值以及乔木、水体的覆盖率,充分发挥公园的冷岛效应.     

Sampling and Mapping a Soil Erosion Cover Factor by Integrating Stratification,Model Updating and Cokriging with Images

Cost-efficient sample designs for collection of ground data and accurate mapping of variables are required to monitor natural resources and environmental and ecological systems. In this study, a sample design and mapping method was developed by integrating stratification, model updating, and cokriging with Landsat Thematic Mapper (TM) imagery. This method is based on the spatial autocorrelation of variables and the spatial cross-correlation among them. It can lead to sample designs with variable grid spacing, where sampling distances between plots vary depending on spatial variability of the variables from location to location. This has potential cost-efficiencies in terms of sample design and mapping. This method is also applicable for mapping in the case in which no ground data can be collected in some parts of a study area because of the high cost. The method was validated in a case study in which a ground and vegetation cover factor was sampled and mapped for monitoring soil erosion. The results showed that when the sample obtained with three strata using the developed method was used for sampling and mapping the cover factor, the sampling cost was greatly decreased, although the error of the map was slightly increased compared to that without stratification; that is, the sample cost-efficiency quantified by the product of cost and error was greatly increased. The increase of cost-efficiency was more obvious when the cover factor values of the plots within the no-significant-change stratum were updated by a model developed using the previous observations instead of remeasuring them in the field.