基于OMI数据的京津冀地区对流层NO2浓度遥感监测

为了解京津冀地区对流层NO2垂直柱浓度的时空变化,利用Aura卫星上OMI传感器反演获取2005~2016年对流层NO2垂直柱浓度数据进行分析。结果表明：京津冀地区的NO2垂直柱浓度空间分布呈现出从中部和东南平原地区向西北坝上高原地区逐渐降低的趋势,并且发现,京津冀地区的12 a的年均季节空间分布与NO2柱浓度年均空间分布趋势相似;京津冀地区NO2柱浓度月均值呈现出以每年为一个周期的波浪形变化,年均增长率为2.66%。2005~2010年京津冀地区的NO2年柱浓度值处于上升趋势,2014~2015年NO2浓度急剧下降,2016年又开始上升。京津冀地区NO2柱浓度值有季节差异,大体上呈现秋季、冬季高于春夏两季,冬季最高,夏季最低。利用线性拟合发现,京津冀的地面监测NO2柱浓度值和OMI传感器获取的NO2柱浓度值整体上显著相关且相关性很高。 关键词： 对流层NO2浓度;OMI数据;时空变化;京津冀地区     

中国若干典型城市对流层NO2时空分布特征

随着经济的发展,NO2污染日趋严重。利用OMI（Ozone Monitoring Instrument,臭氧监测仪）数据得到北京、上海、广州、武汉、西安5个城市2004年10月~2009年7月的NO2浓度月均值变化的时间序列,分析5个城市的NO2浓度变化特征。并根据2007年1月~2008年12月5个城市环境监测中心发布的NO2污染API指数,推算出近地面NO2浓度月均值,与OMI遥感数据反演的对流层柱浓度进行比较,两组数据有较一致的变化趋势。根据OMI数据得到的该5个城市2005～2008年的NO2浓度年均空间分布,发现中心城区NO2浓度值远高于郊区,形成了城市气候的“混浊岛效应”,这与发达的城市交通,高强度的人口活动以及城市局地流场特征有着密切的关系。通过GOME(Global Ozone Monitoring Experiment,全球臭氧监测实验)NO2浓度年均变化值和1999～2008年5城市机动车保有量的相关分析,认为机动车尾气排放量的增加是我国发达城市NO2污染的主要原因。〖     

基于数据融合的长江经济带城市建成区时空格局研究

在"共抓大保护,不搞大开发"导向下,准确识别长江经济带城市建成区,并揭示其演化规律对于优化流域国土空间格局具有重要意义.基于Landsat数据和夜间灯光数据,构建融合算法提取长江经济带城市建成区,并采用位序-规模、核密度、空间自相关等方法探索了其时空格局特征.结果表明:(1)长江经济带城市规模存在明显的位序-规模分布格局,分形特征显著;(2)建成区规模呈现"东高西低"、"轴线高两端低",建成区密度呈"一个中心,两个次中心"的格局特征;(3)城市由点源聚集增长向轴线式扩张转变,国土空间"T"型增长格局逐渐显现;(4)建成区增长表现出空间集聚特征,区域内三大城市群为主要热点区.研究结果能够为流域国土空间"保护"与"开发"权衡提供定量参考和决策依据.     

中国城市CO_2排放数据集研究——基于中国高空间分辨率网格数据

城市CO_2排放数据的可获取性和质量直接影响了城市碳排放的科学研究、低碳战略制定及公众对于城市低碳发展的监督和参与。数据缺乏和多源数据的不确定性大是中国城市CO_2排放核算和低碳城市规划面临的重要问题和挑战,而这些问题同时也导致中国低碳城市研究水平参差不齐。本研究使用自下而上建立的中国高空间分辨率网格数据(空间分辨率为1km),采用统一数据源和规范化、标准化数据处理方法,建立中国城市CO_2排放数据集,供研究者和决策者参考。城市CO_2排放计算借鉴国际上较为成熟和应用广泛的核算方法,包括范围1和范围2排放。以北京、上海、天津、重庆和广州5个典型城市的能源统计数据自上而下计算其CO_2排放作为参考水平,检验数据集的数值质量,结果显示5个城市的数据差异均不超过10%。中国城市CO_2排放整体呈现北方大于南方,东部高于中部和西部的空间格局。CO_2排放量较高的城市大多处于华北、东北以及华东沿海地区,西部地区城市CO_2排放量则较低。城市CO_2排放8个部门(工业能源、工业过程、农业、服务业、城镇生活、农村生活、交通、范围2排放)之间的相关性中,城镇生活和交通排放的相关性最高,并且呈现显著性(p0.001),工业过程排放和服务业排放的相关性最弱且没有显著性。基于中国高空间分辨率网格数据的中国城市CO_2排放数据集的不断完善和发展,为中国城市CO_2排放研究奠定了重要的数据基础,为城市CO_2排放横向比较和对标工作提供了重要依据。     

基于多源卫星数据的三峡库区水体悬浮物浓度遥感监测

悬浮物浓度是评价水体水质及区域生态环境的重要参数之一。利用2020年5月长江三峡库区与长寿湖水体实测悬浮泥沙浓度及同步光谱数据,对照Landsat-8、Sentinel-2、GF-1三类卫星遥感影像数据,分析了不同卫星仿真波段与不同波段组合下离水光谱反射率与水体悬浮物浓度相关关系,筛选得到长江三峡水体悬浮物敏感波段,并尝试率定其有效参数区间。采用线性、指数、多项式等多种数理统计回归方法,分别建立三类卫星对应的反演模型,对比不同卫星可用于三峡库区悬浮泥沙浓度遥感反演监测的最优模型,选出一个最佳模型用于长江三峡库区的水体悬浮泥沙浓度遥感监测。结果表明：(1)三类卫星数据中近红外/绿光的波段组合与悬浮泥沙浓度均具有最显著的相关性,其中Landsat-8的相关系数为0.771 3 (P<0.001),Sentnel-2为0.773 4(P<0.001),GF-1为0.730 0(P<0.001);(2)三类卫星的最佳回归模型均为线性模型,模型R²均超过0.60以上,方程F检验均通过99%置信区间,说明常用的三类卫星均可以有效应用于三峡水体悬浮物的监测。但...     

基于多时相遥感数据的村镇聚落格局演化及机理研究——以江苏省为例

快速城市化背景下,村镇聚落的空间格局正在经历前所未有的变革和重塑过程,探寻其演变规律、研判其背后动力机制对于实现城乡统筹发展意义重大.基于多时相遥感影像的村镇点位数据,运用最近邻比率、核密度、空间自相关等GIS和统计分析方法,以江苏省为例,从省域和县域尺度探讨快速城市化地区村镇聚落格局及演变机理.结果表明:(1)省域尺度上,江苏省村镇聚落整体呈集聚分布,但集聚态势略有减弱;核密度的区域差异显著,整体东部小于西部,苏北连续性较强而苏南较为破碎;密度核心普遍收缩,苏南地区收缩最为显著.(2)县域尺度上,村镇聚落集聚格局依旧,与省域尺度一样,其集聚程度随时间推移而降低;冷热点分布较为分散,"热点区"主要分布在苏北地区,"冷点区"均位于苏南地区;时间维度上,"热点区"有扩大趋势,"冷点区"则呈收缩之势;苏南和苏北地区的村镇聚落格局在该尺度上变化均较为明显.(3)演变机理上,自然地理、社会经济、政策制度和其他因素共同作用于村镇聚落空间演化过程,在本文研究时段内,交通、城市化和政策3个因子对江苏省村镇聚落的格局改变具有显著性.     

基于ENVISAT ASAR数据的东洞庭湖湿地植被遥感监测研究

针对湿地资源监测的需要,以东洞庭湖湿地为研究对象,开展基于ENVISAT ASAR数据的湿地植被遥感监测研究。湿地遥感影像分类是湿地遥感研究的一大难题,通过分析雷达影像的后向散射系数发现,由多时相的同极化、交叉极化波段合成的雷达影像对湿地地物的区分能力最强。研究表明：将基于原图像的灰度级共生矩阵所提取的Contrast纹理特征与滤波后图像的灰度特征组合用于分类,以此实现相干斑噪声的抑制,同时减少地物固有结构信息的损失,实验结果证明该方法可以提高湿地分类精度,其总体精度达到8759%,Kappa值为0822 8,将东洞庭湖湿地划分为水体、芦苇（荻）滩地、草滩地（苔草、虉草等）、森林滩地（杨树、柳树等）、优势种不明显的植物滩地和沉水植物、裸露泥滩地.     

新型城镇化对工业用地效率影响的空间计量分析——基于江苏省企业调查数据

利用2015年江苏省工业企业用地调查数据,通过空间自相关分析和空间计量模型,研究新型城镇化不同维度对工业用地效率的影响,并区分不同类型企业做出对比分析.结果表明:(1)全省工业用地效率水平总体上呈现出由南向北逐渐降低的空间结构,制造业、电力业企业对全省企业用地效率的空间格局特征具有代表性;(2)人口、经济、土地和社会城镇化对全部企业、采矿业和制造业表现出正向作用,而对于电力业企业,仅社会城镇化表现出正向作用.研究认为新型城镇化对工业用地效率具有正向促进作用,要进一步优化 城镇化进程中工业用地空间布局,促进不同类型企业在区域间协调发展,发挥城镇化的溢出效应.     

基于遥感的长江中下游城市群高温热浪风险评估

由全球气候变暖以及快速城市化引发的极端高温热浪事件频发现象已经影响到人类的生产和生活。利用多源卫星遥感数据和社会经济统计资料,构建基于"高温危险性-社会经济脆弱性-风险适应性"的高温热浪风险评估体系,获取2017年长江中下游城市群250 m分辨率的典型高温热浪事件风险评估结果。结果表明:热浪风险等级高值区主要分布在城市群中心城市以及其他城市中心城区,主要是较高的城市高温和社会经济脆弱性共同作用结果,围绕中心城区向外扩散,风险等级呈逐渐降低趋势。大城市虽具有更好的高温适应性,但离应对城市化导致的高温危险性和脆弱性还显得不足,从高风险区域面积来看,长三角城市群热浪风险高于长江中游城市群,主要与城市化水平以及人口聚集程度有关。通过多源遥感信息,获取高分辨率的城市群高温热浪风险空间分布特征,能为城市化过程中城市有效应对高温风险,加强区域防灾减灾提供科学参考。     

基于多源遥感信息和土地利用数据的中国海岸带GDP空间化模拟

目前包括GDP在内的社会经济数据大多以行政区划为统计单元,普遍存在统计单元内的数据均一化以及与其他环境数据空间不匹配等问题。以中国海岸带地区为例,利用DMSP/OLS夜间灯光数据和植被指数构建的人居指数与非农业GDP之间的线性关系建模,对非农业GDP进行了空间化模拟,基于土地利用数据建立了农业GDP空间化模型,最终得到2010年中国海岸带地区250 m×250 m空间分辨率的GDP密度图。结果显示：相比仅利用夜间灯光数据模拟非农业GDP,人居指数模型较好地改善了夜间灯光数据的像元溢出效应以及过饱和问题,提高了对非农业GDP的模拟精度。栅格尺度上的中国海岸带GDP密度图可以为沿海地区灾害风险评估、社会经济决策、区域规划和可持续发展研究提供基础数据支持。     

城市湿地损失和内涝灾害响应的遥感分析——以武汉市南湖为例

随着快速的城市化,城市湿地不断转化成建设用地,这打破了城市水量循环的均衡,城市内涝灾害的敏感性和危害性随之提高。选取城市快速扩张的武汉市南湖地区,基于1988～2015年近30 a南湖湿地多时相遥感影像,以武汉市南湖2016年7月内涝灾害为对象,运用遥感和GIS手段,分析南湖湿地损失过程、驱动因素以及城市涝灾害的响应情况。结果表明：（1）1988~2015年间南湖湿地持续损失,累计消减1 563 hm2;南湖湿地损失经历了快速损失（1988~1996）急剧损失（1996~2004）缓慢损失（1996~2010）相对静止（2010~2015）的4个阶段,每个阶段南湖湿地转化为建设用地量分别为35.3、135、30、5.4 hm2;损失过程从南湖湿地北部开始,逐渐向南部蔓延;（2）环湖地区房地产发展是湖泊湿地损失的主要原因,52%的损失湿地转换为住宅用地;（3）85.7%的内涝灾害区域位于原湖泊湿地内;南湖地区海拔较低,随着住宅用地以及其他建设用地对湖泊湿地的侵占,南湖地区不透水面面积增加,湿地蓄水排水能力下降,在降雨量较多的时段,原湖泊湿地区域更容易受到内涝侵袭。 关键词： 城市湿地; 湿地损失; 内涝灾害; 武汉市南湖     

基于GF-2的江苏滨海湿地遥感深度学习分类算法研究

以江苏盐城滨海湿地为研究区,基于高分二号(GF-2)高空间分辨率遥感影像,应用VGG16_BN深度学习网络对研究区不同地物类别进行分类,并与VGG16、SVM和BP神经网络分类结果进行对比,综合评价分析分类结果精度与适用性.研究结果表明:与其他分类算法结果相比,基于深度学习VGG16_BN网络的影像分类精度相对最高,总体分类精度达99.32％,Kappa系数0.99,均显著高于其它分类算法精度.此外,通过局部可视化分析,VGG16_BN网络算法分类结果可有效保持大面积同类地物的区域一致性,有效避免"椒盐"噪声,对道路、河流等线状地物的连续性和边界提取较为完整和清晰.     

Land Degradation Evaluation in North Hebei Province Based on Remote Sensing and GIS

Abstract

Land degradation is one of the serious environmental problems that can lead to poverty, and is especially prominent in eco-fragile areas in developing countries and increases the risk of environmental safety. North Hebei Province belongs to an ecologically fragile region in North China, which has great impact on the eco-safety of Beijing and Tianjin. Using Landsat TM data and GIS, this paper evaluates land degradation in North Hebei province of China from the the 1960's to 1987 and 2000. Land use/cover change pattern from 1987 to 2000, its regional difference and forest change characteristics will also be analyzed; soil erosion intensity and arable land suitability were also evaluated. Results revealed that land use/cover pattern in this study area did not change greatly from 1987 to 2000. The structure and function of regional land ecosystem was at a level of local improvement and integral deterioration. Land above medium soil erosion intensity reached 21 percent, which was also the area with a serious soil erosion and land degradation problem. Soil erosion and land degradation intensity of grassland was the biggest. For the present arable land, the proportion of high suitability was 13 percent.     

Land Degradation Evaluation in North Hebei Province Based on Remote Sensing and GIS

Land degradation is one of the serious environmental problems that can lead to poverty, and is especially prominent in eco-fragile areas in developing countries and increases the risk of environmental safety. North Hebei Province belongs to an ecologically fragile region in North China, which has great impact on the eco-safety of Beijing and Tianjin. Using Landsat TM data and GIS, this paper evaluates land degradation in North Hebei province of China from the the 1960＇s to 1987 and 2000. Land use/cover change pattern from 1987 to 2000, its regional difference and forest change characteristics will also be analyzed; soil erosion intensity and arable land suitability were also evaluated. Results revealed that land use/cover pattern in this study area did not change greatly from 1987 to 2000. The structure and function of regional land ecosystem was at a level of local improvement and integral deterioration. Land above medium soil erosion intensity reached 21 percent, which was also the area with a serious soil erosion and land degradation problem. Soil erosion and land degradation intensity of grassland was the biggest. For the present arable land, the proportion of high suitability was 13 percent.     

基于遥感生态指数的甬江流域生态环境变化分析

生态环境是人类生存发展的物质基础,城市化进程不断加快带来一系列生态环境问题,遥感技术可以快速、定量地评价生态环境变化.选取2000、2009、2017年Landsat遥感影像提取湿度、绿度、干度、热度4个评价指标,通过主成分分析方法计算遥感生态指数RSEI(Remote Sensing Ecological Index),对17年间甬江流域进行生态环境变化定量分析和动态监测评价.结果 表明:(1)2000～2017年间甬江流域生态环境质量整体上呈下降趋势,2000、2009和2017年的RSEI均值分别为0.724、0.651和0.687, 17年来下降了5.11％.(2)2000～2009年甬江流域生态逐步恶化,而2009 ～ 2017年生态环境质量有所改善;明显变差的面积为1 392.49 km2,约占29.63％,明显好转的面积仅为699.1 km2,仅占14.88％,呈现老城区变好,城市外围地带变差,林地、农田等保持稳定的特点.(3)在4个指标中,绿度指标的影响力较大,受建筑因素作用的热度指标影响力最具潜力,说明生态环境质量下降与不透水面的增加以及绿地景观的消减有关.     

江苏近岸辐射沙洲潮滩变化遥感监测研究

潮滩是动态的后备土地资源,具有重要的生态价值和经济价值。为了实现潮滩的大范围遥感监测,选择江苏近岸辐射沙洲作为研究区,以HJ 1A/1B和Landsat系列卫星影像数据为数据源,基于遥感水边线集合的最外边界方法确定潮滩范围,实现了2009～2017年的潮滩面积提取以及变化分析。结果表明：研究区2009～2017年潮滩面积减少量约为219.83 km²,减幅8.7%。在2009～2014年研究区潮滩淤长面积8.35 km², 2014～2017年潮滩蚀退面积达228.88 km²,减幅9.18%。在2009~2017年,辐射沙洲北翼岸段和南翼岸段主要表现为侵蚀特征,內缘区和中部岸段表现为冲淤交替特征。该方法可以实现大范围、复杂地貌潮滩监测,为江苏省潮滩资源的合理开发利用提供数据参考。     

利用广义加性模型解析长江中游城市群城镇用地扩展驱动力

研究城镇用地扩展的时空驱动机制对城市群的科学可续发展与国土空间规划具有重要意义.利用广义加性模型(General Additive Model,GAM),选取社会经济因子、自然因子和邻域因子,解析长江中游城市群1990～2015年城镇用地扩展驱动力的时空分异特征,挖掘各子城市群的核心驱动力并对其进行功能识别.结果表明:(1)25年间,长江中游城市群驱动因子时空差异显著.核心城市武汉、长沙、南昌极化效应明显,涓滴效应逐渐显现,但城市群仍未打破行政区划壁垒.(2)三大子城市群的核心驱动因子差异显著.其中,人口和地均GDP对各子城市群城镇用地扩展影响最大,武汉城市圈和环鄱阳湖城市群的空间溢出效应高于长株潭城市群,且城镇用地扩展模式渐由单核驱动发展为双核驱动.(3)核心驱动因子与城市群城镇用地扩展之间具有显著的非线性关系,且呈现地域性和阶段性特征.(4)GAM模型能够解释城镇用地扩展过程中各因子之间的非线性关系,较Logistic和Nonliner-Logistic模型具有更高的拟合优度和验证精度,表明了其探索非线性驱动力的优势.