基于Landsat 8遥感数据的天津市地表温度反演

以Landsat 8遥感数据为数据源,进行天津市地表温度反演研究。首先采用单通道算法反演地表温度,并利用均值标准差法进行温度分级。然后建立不同温度等级面积比例的估算模型。再通过随机样点,从不同温度等级和土地覆盖类型2个角度,分别建立并比较不同类样点的地表温度与各指数的拟合模型。结果表明:次高温区域面积比例与人口密度、人均GDP都具有较高的决定系数;地表温度与NDVI、BAEM的二元线性回归决定系数高于地表温度与单一指数的决定系数;将样点分类后,低温点与MNDBI的决定系数高于其他温度等级样点,水域和植被样点与各种指数的决定系数高于其他地物类型样点。     

多尺度分割与特征优选下的盐碱地提取

土地盐渍化作为一种土壤灾害,严重制约着社会经济与农业的发展。对盐碱地进行实时监测,可为盐碱地的评价改良提供科学依据。由于盐碱地的信息复杂、提取精度不高,因此本文以高分六号（GF-6）卫星遥感影像为数据源,采用分形网络演化算法（fractal net evolution approach,FNEA）进行影像对象的多尺度分割,从面向对象的角度减少高分影像分类结果中的椒盐噪声问题,通过计算图像对象的局部方差和变化率来确定适宜的盐碱地分割尺度。利用基于特征选择的相关性算法（correlations-based feature selection,CFS）与Relief F算法分别对由光谱、纹理、形状、遥感指数构成的初始特征空间进行特征优选,精简特征子集,解决特征数量冗余问题,以此来优化随机森林对盐碱地提取精度。结果表明：CFS约简后的特征子集更小,精度更高,说明在盐碱地提取过程中,筛选特征数目能够减小冗余数据对提取精度的影响。CFS优化后的随机森林对盐碱地的提取效果较好,该方法总体分类精度达到83.7%。     

咸海流域地表水变化长期监测及驱动因素分析

咸海流域是绿色丝绸之路经济带的重要枢纽.但是地表水的逐年减少,对咸海流域的生态环境产生了恶劣的影响,严重阻碍了绿色丝绸之路经济带的建设.本文基于Google Earth Engine(GEE)平台上的1992?—?2018年Landsat影像,采用水体频率的方法提取咸海流域地表水信息,对咸海流域地表水的时空变化进行了研究,并绘制分布图.同时采用LandTrendr算法生成了地表水面积变化图.通过线性回归模型分析咸海流域地表水面积变化与气候变化、人为因素之间的内在联系.结果表明:咸海流域的地表水面积呈现递减趋势,其中以咸海为主的全年水体面积减少最为明显.2010年之后,整个流域地表水的减少趋于稳定.影响咸海流域地表水变化的主要驱动因素为气候因素中的温度.本研究可为后续确定咸海流域地表水减少的成因、影响,以及水资源保护研究提供有力的技术支持.同时也为绿色丝绸之路经济带的建设提供科学支持.     

基于遥感数据的渤海海冰灾害风险研究

从海冰带来的严重灾害问题出发,针对传统监测方法的局限性,阐述了遥感技术在海冰灾害监测中的优越性.以渤海海冰为例,提出一种海冰灾害风险等级划分方法,即利用遥感技术和地理信息系统制作经纬度间隔为0.2°的网格,然后得到渤海海冰密集度,选择最大冰密集度、平均冰密集度、冰厚和冰期作为等级划分的指标.根据现场观测和多年调查研究,把海冰灾害风险程度分为3个等级零风险、低风险和高风险.结果表明该指标能够反映海冰灾害的风险程度,用该方法描述海冰灾害风险等级可以为海洋预报提供依据.     

基于实测光谱的海河悬浮物浓度反演研究

悬浮物浓度是评价水质优劣的重要指标之一。以天津滨海新区海河为研究区域,进行光谱数据测量和水体样本采集,并在实验室进行水质参数提取,得到归一化光谱反射率和光谱一阶微分数据。然后对光谱测量数据和悬浮物浓度实测值进行相关性分析,发现896 nm归一化光谱反射率和光谱反射率比值(R_(896)/R_(546))与悬浮物浓度相关性较好。最后,分别建立单波段、波段比值和一阶微分函数拟合模型,进行对比分析。结果表明,基于R_(896)/R_(546)的二次多项式模型拟合效果最好,方差齐性检验(F)值也是最高的,可用于该地区水体的悬浮物浓度反演和预测。     

天津市热环境时空演变及影响因素分析

随着城市化进程加快,城市热环境发生显著变化,对人类活动造成很大影响。为探究天津市城市热环境时空变化及其影响因素,基于2005—2020年四期Landsat遥感数据,利用辐射传输方程法反演地表温度,计算城市热岛比例指数,用标准差椭圆法分析城市热环境发展和布局,利用地表温度并结合土地利用分类研究城市地物覆盖类型与地表温度的响应关系,并采用地理探测器探究高程、绿地、建筑用地和水体对地表温度变化的影响差异。结果表明：天津市热岛足迹沿主干道由市内六区向环城四区发展,天津城市热环境呈现先增高后降低的趋势;由标准差椭圆分析可知,城市热岛呈现发展主轴维持在东北—西南方向,整体空间格局呈现放射状分布;天津市中心城区建筑用地面积占比逐年增加,水体面积占比逐年降低,各类型地物平均温度排序为：建筑用地＞绿地＞水体;地理探测器分析表明：NDBI和NDVI是影响地表温度变化的主要因子,NDVI和MNDWI对LST交互作用最强,是城市热环境驱动作用最强的因子组合。     

地表水水质时空变化及其与土地利用响应研究

基于全国水质监测站点数据和Landsat 8 OLI数据，分析各个站点pH值、高锰酸盐指数、溶解氧和氨氮 4项水质参数的时空变化特征，采用冗余分析方法研究不同尺度缓冲区内土地利用类型对水质参数变异的解释能力。结果表明，大部分监测站点水质参数变异程度较小，水质状况良好；不同尺度缓冲区内土地利用类型对水质参数的影响不同，在1 200 m缓冲区内土地利用对水质参数的解释率最大；农业用地在300 m缓冲区内会使水质恶化，可在较大尺度上对水质有净化作用，林地和水域在一定程度上可以起到改善水质的作用，建设用地对水质有较大的负面影响。     

城市公园降温指标与地表热场耦合关系

城市热岛效应是生态环境问题之一，城市公园自身的冷环境能够对热岛效应产生一定的降温作用。基于Landsat 8遥感数据，利用辐射传输方程算法反演天津市的地表温度。以天津市9个公园为例，通过在公园周围建立多环缓冲区，研究公园的降温效应。为了考察空间连续性对公园降温效应的影响，选取公园的冷却强度和冷却梯度2个指标，结合冷却区域和冷却效率，分析城市公园的降温效果。研究结果表明：9个公园的降温距离差异明显，降温距离最大的是水西公园，最小的是人民公园；公园的周长、面积、绿量面积与公园的冷却区域呈显著正相关；形状指数与公园的冷却效率呈显著负相关；绿量面积和水体面积比与冷却强度、冷却梯度呈正相关。