鄱阳湖流域生态环境动态评估及驱动因子分析

鄱阳湖流域生态环境是我国南方地区生态文明建设的重要组成部分.基于Landsat卫星遥感影像,利用主成分分析方法构建遥感生态指数(RSEI)作为生态环境质量评价指标,引入地理探测器模型定量剖析不同影响因素对生态环境空间分异性的影响,分析鄱阳湖流域1990～2020年生态环境质量变化及不同驱动因子的影响程度.结果表明：(1)流域内生态环境质量存在明显的区域性差异,生态质量等级为差和较差地区主要分布在流域中北部的低海拔平原与台地,质量等级为优和良地区主要分布在流域西南部的丘陵山地区域;(2)近30年鄱阳湖流域生态环境整体呈改善趋势,改善地区主要位于低海拔平原区域;(3)人口密度是鄱阳湖流域生态环境质量变化中驱动力最大的影响因子,与城市化发展密切相关的夜间灯光指数因子q值多年来呈升高趋势,鄱阳湖流域生态环境质量受城市化发展的影响越来越大.结果可为鄱阳湖流域生态环境保护工作提供理论依据.     

基于MODIS数据与多机器学习法的日PM2.5模拟研究

为了深入了解地面PM_2.5的空间分布,以山东省为研究区,利用2019年的PM_2.5站点实测数据,结合中分辨率成像光谱仪(MODIS)的L3级别的MCD19A2气溶胶光学厚度产品,充分考虑人口、地形、气象等因素,使用RF、SVR、BPNN、DNN等4种机器学习算法对山东省2019年逐日PM_2.5进行了模拟.结果表明:随机森林模型(RF)的RMSE和MAE的值分别为12.67和6.62,优于BPNN、SVR和DNN模型.随机森林模型(RF)最适合山东省的日PM_2.5模拟.     

基于高光谱遥感的镉污染潜在风险估算

为探究高光谱遥感快速监测镉污染的可行性,本文利用2002年以来农田土壤重金属镉实测数据,镉的标准原子光谱曲线数据,HSI(Hyperspectral Imaging Radiometer)高光谱遥感卫星数据,选取长江流域10个地区作为研究区,基于随机森林法估算镉污染的潜在风险空间分布值。结果表明:通过原子标准光谱曲线选择特征波段是可行的,能够极大简化特征波段选取流程;随机森林法具有估算土壤重金属镉含量的能力,预测准确度较高;长江流域镉污染超标问题普遍存在,大部分研究区超标率高于8%,其中上游地区镉污染较中下游地区更为严重,上游研究区镉污染超标率均大于20%。     

藏西北高寒草原生态资产价值评估

论文基于遥感估算的生态系统净初级生产力(NPP)和植被覆盖率,测算了1992、1995、2000和2006年4期藏西北高寒草原的生态资产价值,并分析了其时空分布规律。结果表明:藏西北地区生态资产在空间格局上由东南向西北逐渐减小。从生态资产构成来看,藏西北地区的生态资产主要体现在大气调节(45%)和涵养水源(40%)两方面,其次为生产有机物质的价值(11%),水土保持和营养物质循环所占比例较小。从生态资产变化趋势来看,藏西北地区生态资产总值由1992年的616.1×10⁸元增长到2006年的1 637.2×10⁸元,单位面积生态资产均值平均每年增加1.06×10⁴元/km²。考虑到多源遥感数据之间存在一定程度的不一致性以及遥感时间序列数据较短等原因,论文所反映的藏西北地区生态资产变化趋势可能比实际情况偏高,其结果还有待于进一步佐证。     

2010年春西南酷旱的监测与机理分析

针对2010年春季我国西南地区出现的严重干旱,采用MODIS数据和TVDI方法对云南省春季旱情进行了监测,揭示了云南省入春以来的旱情动态变化及旱情分布特点。以TVDI作为旱情评价的指标,并结合气象观测的探空资料、天气图以及ncep月平均气温资料和MODIS数据反演大气含水量,分析了导致云南省春旱的地面温湿特征、大气环流特征及大气能量结构特征,提出了此次干旱特殊的形成机理:大气环流、大气能量结构以及地热蒸发等因素的综合作用导致了严重干旱的发生,这对干旱的监测预警提供了有益探索。     

基于环境一号卫星的太湖叶绿素a浓度提取

综合环境一号小卫星的CCD数据和同步地面水质监测数据,发现可见光红波段与近红外波段的波段组合与叶绿素a实测浓度存在较高相关性,并以此为基础建立了3个提取水体表层叶绿素a浓度的遥感信息模型.经验证分析,基于近红外波段与红波段比值的模型用于叶绿素a浓度反演提取的精度良好,RMSE达到了6.04mg/m3.将该模型应用于环境一号卫星CCD数据,生成了2009年5~12月共8幅太湖水体叶绿素a浓度分布图,并对其进行了时空分析,结果符合实际,并与以往的研究结果相一致.但模型不适用于水生植被覆盖较多区域叶绿素a浓度估算.     

Development of a framework for fire risk assessment using remote sensing and geographic information system technologies

Forest fires play a critical role in landscape transformation, vegetation succession, soil degradation and air quality. Improvements in fire risk estimation are vital to reduce the negative impacts of fire, either by lessen burn severity or intensity through fuel management, or by aiding the natural vegetation recovery using post-fire treatments. This paper presents the methods to generate the input variables and the risk integration developed within the Firemap project (funded under the Spanish Ministry of Science and Technology) to map wildland fire risk for several regions of Spain. After defining the conceptual scheme for fire risk assessment, the paper describes the methods used to generate the risk parameters, and presents proposals for their integration into synthetic risk indices. The generation of the input variables was based on an extensive use of geographic information system and remote sensing technologies, since the project was intended to provide a spatial and temporal assessment of risk conditions. All variables were mapped at 1 km² spatial resolution, and were integrated into a web-mapping service system. This service was active in the summer of 2007 for semi-operational testing of end-users. The paper also presents the first validation results of the danger index, by comparing temporal trends of different danger components and fire occurrence in the different study regions.     

Modeling net primary production of a fast-growing forest using a light use efficiency model

As interest grows in the quantification of global carbon cycles, Light Use Efficiency (LUE) model predictions of the forest net primary production (NPP) are being developed at an accelerating rate. Such models can provide useful predictions at large scales, but evaluating their performance has been difficult. In this study, a remote sensing-based LUE model was established to estimate forest NPP. Using the forest inventory data (FID) from the regional forest inventory survey in China and established allometric biomass equations, we calculated the biomass, the biomass increment, and the NPP of Eucalyptus urophylla (E. urophylla) plantation plots in the forestry jurisdiction of the Leizhou Forestry Bureau, Southern China. The FID-based NPP and the NPP from LUE model predictions were then compared to each other. Results show that the NPP from model predictions at a spatial resolution of 30 m × 30 m varied from 0 to 265 gC/(m² month) and showed regional differences. In addition, the stand age had variable effects on the average individual biomass of the E. urophylla plantation plots. The average individual biomass of the young and mid-age forests increased exponentially and logarithmically with the stand age (R² = 0.9178 and R² = 0.8683), respectively. For young and mid-age E. urophylla plantation plots, the LUE model-predicted NPP was fairly consistent with the FID-based NPP, but the model predictions of the NPP were higher than the estimates from FID. Through the analysis of the causes of uncertainty and the possible reasons for the discrepancy between the model-based NPP and FID-based NPP, the FID-derived estimates provided a foundation for model evaluation.     

亚洲地区OMI和SCIAMACHY臭氧柱总量观测结果比较

利用臭氧观测仪(OMI)和扫描成像大气吸收光谱仪(SCIAMACHY)传感器反演的臭氧总量数据,结合从世界臭氧与紫外线辐射数据中心(WODUC)获取的地面观测臭氧总量数据进行验证,对比2种不同卫星遥感反演的臭氧总量产品优缺点,并分析亚洲地区臭氧总量的时空特征.结果表明,OMI反演的结果比SCIAMACHY的结果更好,而且具有更高的时间和空间分辨率.臭氧总量存在明显的季节变化,在低纬度地区最大值出现在4或5月,最小值在11或12月,而在高纬度地区则分别出现在2月或3月和8月或9月.臭氧总量纬度地带性分布明显,并随着纬度增加而逐渐上升,在10°N~30°N之间,臭氧总量增长平缓,在30°N~50°N之间,臭氧总量快速增大.在青藏高原地区出现臭氧低值区,并在青藏高原东面的横断山脉向低纬度延伸,隔断了臭氧总量的纬度地带性分布.臭氧总量变化在不同纬度呈现不同的模式,距平值随纬度的增大波动随之增大.纬度最低的站点(216)臭氧总量距平值变化最小,最大只有30 DU;而纬度最高的站点(326)臭氧总量距平值变化可达180 DU以上.     

基于遥感和ULSE模型评价1995~2005年江西土壤侵蚀

为了定量评价近10年江西省土壤侵蚀的时空变化,采用USLE模型的月模式,耦合1995年的NOAA-AVHRR归一化植被指数(NDVI)和2005年的Terra-MODIS增强型植被指数(EVI),定量评价了江西省1995年和2005年的土壤侵蚀空间分布.研究结果表明: (1)江西省土壤侵蚀主要受地形条件的影响,存在明显的空间差异,强烈侵蚀级别以上的土壤侵蚀主要发生在鄱阳湖流域各子流域的上游;地形平坦的鄱阳湖平原和吉泰盆地,土壤侵蚀强度低;(2)江西省土壤侵蚀在1995~2005年间得到一定程度的改善,年土壤侵蚀总量由1995年的1.494亿t下降为2005年的1.268亿t,全省平均土壤侵蚀模数由894.68t/(km2.a)下降为759.31t/(km2.a);中度以上侵蚀面积由1995年的16 945km2下降为2005年的13 833km2;(3)全省绝大多数县(市、区)的土壤侵蚀强度降低,其中德兴县、玉山县、婺源县、上饶县、浮梁县、横峰县等赣东北5县的平均土壤侵蚀模数下降最为显著;但也有少量县(市区)的土壤侵蚀呈进一步扩大趋势,主要有井冈山市、永新县、莲花县、瑞昌县、广昌县和永丰县.