基于MODIS的乌梁素海“黄苔”监测预警系统

乌梁素海暴发的"黄苔"对其周边地区的生态、经济造成了严重的破坏,对"黄苔"进行监测预警对于改善湖区及周边地区的生态环境以及经济的可持续发展具有重要意义。以物联网的4层设计内涵思想为指导,构建了基于MODIS数据的乌梁素海"黄苔"监测预警系统,实现了"黄苔"监测预警平台的信息化与系统化。经验证,该模型的计算结果合理、可靠,基本达到了业务需要的精度。     

基于TM影像的乌梁素海叶绿素a浓度反演

首先选取预处理后乌梁素海TM影像的单波段及波段组合与实测叶绿素a浓度进行分析,发现相关性很低。然后,结合乌梁素海的水利条件和自身特点,把湖区分为两个区,发现波段组合(TM1+TM2+TM4)/TM3和TM4/TM3与叶绿素a浓度有较高的相关性。最后,选取误差较低的波段组合(TM1+TM2+TM4)/TM3建立线性模型,实时、快速地反演乌梁素海湖区叶绿素a浓度,与实地情况吻合,为乌梁素海"黄苔"预警提供理论依据。     

西安市PM_(2.5)的时空分布特征研究

大气污染物PM_(2.5)对空气质量造成严重危害,威胁着人类健康。根据西安市13个监测区2013年1月1日—4月26日的PM_(2.5)质量浓度数据,得出西安市PM_(2.5)的浓度呈冬季高、春季低的特点。结合西安市的海拔数据、气象资料,并引入污染系数,分析得出了西安市13个监测区PM_(2.5)的浓度有以下规律:从西到东递减;分布与海拔高度和风向特点相一致;与平均温度、最高温度、最低温度均呈现负相关关系,但相关性不是很高。这为PM_(2.5)的针对性治理工作提供了理论指导。     

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。     

内蒙古自治区2016年PM_(2.5)时空分布

研究了内蒙古自治区2016年PM_(2.5)浓度时空分布规律及PM_(2.5)与其前体物之间的关系。结果表明,内蒙古自治区PM_(2.5)浓度具有一定的时空分布特征,并与气象条件、污染物排放及前体物二次转化均有关联。时间上,PM_(2.5)日浓度变化曲线呈双峰型分布,两个峰值时段分别为10:00—12:00、23:00—翌日01:00,PM_(2.5)月均浓度曲线呈"U"形分布,在8月最低;空间上,内蒙古自治区PM_(2.5)浓度由高到低的区域依次为中部、西部、东部;PM_(2.5)小时浓度与其前体物NO_2、SO_2小时浓度均为显著正相关,说明前体物对PM_(2.5)浓度变化影响显著。研究结论可为内蒙古自治区大气污染环境治理提供参考。     

武汉市与西安市颗粒物PM_(10)、PM_(2.5)的污染水平分析

利用武汉、西安两市2013年PM10与PM2.5的监测数据,统计分析了武汉市和西安市PM10与PM2.5的污染水平,并比较了两城市的污染水平。根据GB 3095—2012《中华人民共和国环境空气质量标准》规定的二级浓度限值,可知武汉市和西安市PM2.5的污染都非常严重,PM10的污染相对较轻。从整体上说,西安市的污染水平要比武汉市严重,其中西安市PM10中PM2.5约占79%。武汉市和西安市的相关部门都应重视PM10和PM2.5的污染问题。     

基于高分一号卫星影像的柽柳地上生物量遥感估算研究——以昌邑柽柳国家海洋特别保护区为例

柽柳是滨海湿地植被中的典型物种，多生长在潮间带和潮上带，在保护海岸、改良滩涂等方面发挥着巨大的作用。国民经济与社会发展"十三五"规划明确提出实施"南红北柳"湿地修复工程，凸显了柽柳在滨海湿地保护中的核心作用，应用遥感技术估算大范围柽柳的生物量对柽柳保护具有重要意义。本文以昌邑柽柳国家海洋特别保护区为例，应用国产GF-1卫星遥感数据和地面生物量实测数据，构建了柽柳地上生物量估算模型，选取了最优模型并开展了应用试验。结果表明:(1)5个植被指数中，比值植被指数RVI与柽柳地上生物量(AGB)相关性最高，为0.686；(2)RVI对应的三次多项式生物量估算模型决定系数最高，为0.81，且平均相对误差MRE和均方根误差RMSE最小，分别为4.7%和0.05 kg/m2；(3)应用2014年9月4日获取的昌邑柽柳国家海洋特别保护区GF-1卫星遥感影像，利用RVI三次多项式估算模型进行生物量遥感估算，得到研究区柽柳林地上平均生物量为0.75 kg/m2，总生物量为15020 t。     

高光谱植被覆盖度遥感估算研究

以北京大学"无人机遥感载荷综合试验场"为试验区,采集草地植被覆盖度(Vegetation Cover, VC)和相应样方冠层高光谱反射率数据,并对比研究了高光谱反射率三种变换形式(小波能量系数、主成分和植被指数)与VC之间的关系模型。结果表明:在三种变换形式中,植被指数模型(R²大于0.8,RMSE小于等于0.018 8)优于基于小波变换和主成分分析的VC模型;经过对高光谱数据进行小波分解获得的第二和第四小波能量系数与VC之间存在显著的对数相关(R²分别为0.811和0813;RMSE分别为0.019 9和0.019 8);以多个小波能量系数作为自变量的VC多元回归模型明显优于基于主成分的多元线性回归,R²和RMSE分别提高0.058和0.030;将高光谱EVI模型与TM-EVI数据相结合生成的试验区VC空间分布总体上呈北部和南部植被覆盖度高(分别>75%和>55%),中部相对低(15%~55%)的特征,与其土地利用/覆被特征相吻合。     

基于MODIS数据的乌梁素海水体遥感监测

近年来,内蒙古乌梁素海水体富营养化日益严重,致使藻类"黄苔"频繁暴发,对该湖泊的生态系统及湖泊周围地区饮用水安全造成了严重影响。利用遥感技术监测湖泊水体具有时效性强、监测范围广、成本低等优点。本文基于高时间分辨率MODIS数据,对乌梁素海水体进行了遥感监测。利用各个采样点的经纬度提取了各个采样点的反射率,建立了叶绿素浓度的对数反演模型、总氮浓度的多项式反演模型、总磷浓度的多项式反演模型,并将反演出的叶绿素、总氮、总磷值与实测值进行了相关性分析。结果表明,乌梁素海叶绿素、总氮、总磷值的反演值与实测值的相关系数均在0.6以上,说明所建立的反演模型可以较好的反演相应的水质参数。     

包头市2015—2016年PM_(2.5)浓度时空分布特征及与气象因子的关系

根据包头市2015—2016年PM_(2.5)监测数据及气象数据,分析了包头市PM_(2.5)时空分布特征及PM_(2.5)与气象因子之间的关系。结果表明:包头市PM_(2.5)浓度在12月达到最大,日变化曲线为双峰型;在空间上PM_(2.5)浓度由西南向东北方向递减,且浓度梯度变化明显;气温、相对湿度、降雨量、风速等气象因子对PM_(2.5)浓度有显著影响。