基于Himawari-8和GF-1卫星的林火遥感监测

以2017年4月11日11-16时(北京时间)辽宁省丹东市森林火灾为研究对象,基于Himawari-8(H8)和高分一号(GF-1)卫星开展林火密集监测、火烧迹地和森林燃烧受害程度监测。基于H8数据采用前后关联的火点识别算法进行火点判识,提取中心燃点温度及燃烧范围;基于GF-1数据采用近红外光谱(B4)、归一化植被指数(NDVI)和全球环境监测植被指数(GEMI)法进行火烧迹地识别;采用高斯函数拟合模型模拟健康林地生长曲线,基于当前影像数据重构火灾前的林地光谱值,以B4衰减量为评价指标对森林燃烧受害程度进行分等定级。结果表明:H8的密集监测显示中心燃点的位置由燃点1变化到燃点2、影响范围由2像元扩大至4像元、燃点温度由321 K降低至314 K;对比火烧迹地提取方法,B4波段的衰减变化最明显、GEMI模型次之、NDVI的衰减不明显,因此小尺度的火烧迹地提取采用B4衰减法最好;基于368个离散点林地光谱指数模拟健康林地生长曲线,拟合方程相关系数为0.89;以4月3日相距火灾发生仅8d的数据进行燃烧受害程度监测,重度受害程度等级漏分误差为90%;经过光谱重构后,重度受害程度分类精度提高24%、轻度受害程度提高10%,总体分类精度为69%、kappa系数为0.44,因此有必要进行火灾前遥感影像的林地光谱重构。     

火烧迹地信息遥感提取研究进展与展望

火烧迹地是描述森林燃烧最重要的信息之一，也是碳循环扰动和全球变化研究的重要参数。重点对近年来国内外广泛使用的火烧迹地产品的解译标志和模型算法进行了归纳总结，以往研究主要侧重于火烧迹地提取模型算法开发，忽视了复杂地形下阴影、纹理等细节特征的作用，限制了人们对火烧迹地的准确提取和科学评估。针对该问题提出了对火烧迹地信息提取改进途径的展望，基于模拟真实地表的DEM参数，优化地形校正效果，建立阴影校正植被指数；明确灰度纹理产生的条件，尝试建立颜色空间和灰度纹理映射方案，实现颜色纹理的定量解译；耦合阴影校正植被指数与颜色纹理，希望减少对小面积火点的遗漏和混淆信息误判，基于高分卫星数据实现长时间序列高精度火烧迹地信息提取，对探讨全球火烧迹地产品研发具有典型代表意义。     

近50年辽宁热量资源时空演变特征分析

结合GIS技术、气候倾向率以及突变分析方法对辽宁近50年热量资源相关要素的时空演变特征和突变特征进行分析,研究表明：就区域平均值而言,除≥20℃积温以外,其它各界限温度积温都表现出极显著增多趋势,增幅在64~67℃•d /10a之间。≥0℃和≥5℃初日显著提前,≥10℃和≥15℃终日显著延后,持续日数都显著增多。≥0℃、≥5℃和≥10℃积温在1993年前后发生突变,≥15℃和≥20℃积温气候突变发生在1998年前后;≥0℃、≥10℃、≥20℃初日,≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃持续日数以及≥20℃终日都发生气候突变。在空间上,近50年≥0℃和≥10℃积温：在辽西大部、中部平原以及大连大部地区极显著增多,且增幅最大,在60℃•d/10a以上;在1970年代减少,从1980年代开始不断增多。≥0℃持续日数在中部平原、辽西南部、东部山区南部和大连南部地区显著增多,其中高值区范围在1980年代减小,低值区范围年代间交替变化。≥10℃持续日数在环渤海部分地区、中部平原和辽北部分地区显著增多,在1970年代大部地区减少,从1980年代开始,大部地区持续增多。     

气候变化对辽宁农业的影响和减轻自然灾害的对策建议

利用辽宁省1971年以来近40a气候资料和1981年以来25a物候期观测资料,采用数理统计、气候倾向率、地理信息系统精细化模拟等方法,对辽宁地区气候变化对主要农作物及自然物候的影响进行了分析,结果表明：近40a来辽宁地区增温趋势明显,气候变暖显著,2001-2006年全省平均大于10℃积温比20世纪70年代增加277．4℃,无霜期延长13d。农作物与自然物候对气候变暖反应敏感,种植带北移,近36a（1971-2006年）玉米适宜播期提前4d左右,水稻适宜生长期延长近8d;近25a（1981－2005年）草本植物春季展叶期每10a提前2～4d,草本、木本植物秋季枯黄期每10a推后5～7d。干旱、暴雨、暴雪等极端气象灾害频发,危害程度加重。气候变化对农业影响利弊并存。     

东北地区参考蒸散量的变化特征及其成因分析

蒸散是水分运动过程中地表热量平衡和水分平衡的组成部分,是影响气候变化的重要一项。进行蒸散量变化的研究,对了解气候变化、探讨水分循环变化规律具有十分重要的意义。论文利用东北地区124个气象站1961—2007年的日气象数据,采用Penman-Monteith方程计算了参考蒸散量,分析了参考蒸散量的变化趋势及其变化原因。结果表明,在这47 a间,东北地区年平均气温以0.38℃/(10 a)的趋势递增,但是参考蒸散量总体上却以4.4 mm/(10 a)的速度递减。在地区分布上,三分之二的地区参考蒸散量呈下降趋势,显著下降的地区集中在辽宁朝阳地区,三分之一的地区参考蒸散量呈上升趋势,主要集中在辽宁南部和吉林东部地区。对有关各气象因子分析表明,影响参考蒸散量的主要因子为日照时数和风速。     

NOAA/AVHRR图像资料在大雾灾害监测中的应用

通过对NOAA(诺阿卫星 )资料 5个通道光谱特征的分析 ,阐述了利用NOAA/AVHRR(甚高分辨率辐射仪 )图像资料监测大雾灾害的基本原理和方法 ,初步探索了适于监测大雾的通道组合和量化判读指标 ,揭示出综合利用近红外 3通道与 4、5通道资料实施对雾监测 ,可取得比较好的效果 ,并对 2 0 0 3 0 1 12～ 13大雾的监测过程个例进行了分析。研究结果表明 ,卫星遥感技术在大雾灾害的监测方面具有宏观、快速、直观、信息源可靠且成本低等优点 ,是其它任何常规监测手段无法替代的。     

农业气候资源综合评价方法研究——以辽宁省为例

根据辽宁省农业气候资源特点,利用特尔斐法设计了由年太阳总辐射等11个要素组成的农业气候资源综合评价指标体系。根据层次分析法原理,构建由目标层、准则层、指标层组成的指标体系框架,并逐一确定每个评价指标的权重。通过计算单项农业气候资源指数,分别对光能资源、热量资源、水分资源的优劣程度进行评价,在此基础上计算资源优势度,完成对农业气候资源的综合定量评价。利用辽宁省52个气象台站2006年气象资料和1971—2000年30年气候资料,分别对52个评价单元2006年和常年农业气候资源的优劣程度进行综合评价。结果表明:辽宁省30年平均农业气候资源优势区大部分位于环渤海湾沿海一带,农业气候资源优势度在0.5以上;2006年朝阳县、阜新县、锦州大部、沈阳大部、昌图、盘锦及营口部分地区农业气候资源优势度偏低,光、温、水条件综合匹配稍差。     

应用NOAA/AVHRR资料监测土壤水分和干旱面积

利用气象卫星资料监测土壤水分及估算干旱面积的研究方法已有很多,但监测精度还有待提高。通过利用近地面温度日较差实测资料,对气象卫星反演地表温度日较差进行了订正,使得热惯量计算值更接近实际。利用订正后的卫星反演地表温度日较差计算的热惯量与地面农田实测土壤绝对湿度进行回归分析,发现0~30cm土壤水分实测值与热惯量的相关显著,50cm以下不能通过显著性检验。在GIS平台的支持下,对2004年初夏发生的干旱进行了监测,监测结果精度较高,并为干旱灾害的进一步评估打下坚实的基础。