遥感数据时间分辨率对土地覆盖变化监测的影响

由于土地覆盖通常存在年际变化和季节变化,区分人为活动引起的变化与这种自然变化需要两期数据时间一致。论文利用黑龙江省1975、1990、2000、和2005代表年Landsat数据,分析了数据时间差在16 d MODIS-NDVI时间序列的误差。研究发现,Landsat数据4个代表年的年际差分别为1975±4 a,1990±4.5 a,2000±1.5 a,2005±1.5 a,季节差为47 d。Landsat季节差对MODIS-NDVI的影响是:当季节差为16~48 d时,东北地区耕地与草地以生长高峰期为参照的MODIS-NDVI变化最高可达0.4以上,林地MODIS-NDVI变化0.1~0.2;当时间差<16 d时,如果仍以生长高峰期为绝对参照,东北大部分地区误差<0.1,只有少数耕地误差0.1~0.2。如果以两个时间为相对参照,则<16 d的误差也可能导致较大的MODIS-NDVI误差,其大小有明显的季节性。在生长高峰期7月12日至8月28日,8 d±8 d的时间差导致的NDVI差大于0.1的像元仅2.93%,是变化检测最佳时期;但在除此之外的6月10日至9月29日间,8 d±8 d时间差导致NDVI差大于0.1的像元比例超过11.42%,选择Landsat必须避开这一敏感期。结论:利用高时间分辨率MODIS-NDVI可在3个方面提高Landsat变化检测效果:①辅助选择最佳时间;②当无法选择最佳时间时,评估时间差可能引起的误差和方向;③直接使用生物物理参数作为变化检测的指标之一。     

盐城海滨湿地植被地上生物量遥感估算研究

以盐城湿地自然保护区核心区的ETM+图像数据和同期野外实测的31 个样方地上生物量干重、湿重数据为数据源,分析了15 个遥感信息变量与湿地植被地上生物量干重、湿重的相关关系,并选择在0.01 水平上显著相关的8 个遥感变量建立一元线性回归模型、一元曲线回归模型以及多元逐步回归模型,并对比得出最优模型,进而计算出整个研究区的地上生物量。研究得出：①与研究区湿地植被地上生物量干重和湿重相关性最大的都是ETM+4 波段,干重的相关系数为0.833,湿重的相关系数为0.796;②研究区植被地上生物量干重和湿重的遥感估算模型都是一元三次函数模型,且干重模型的拟合精度要优于湿重模型;③得到研究区地上生物量干重总重量为2.28×10⁸ kg,湿重总重量为6.10×10⁸ kg。     

NPP列入生态统计指标体系的潜力分析——以北京地区NPP测算与空间分析为例

通过梳理目前自然资源和生态环境统计指标(简称生态统计指标)定义和使用情况,发现同内统计指标体系的内容框架有待扩展,指标体系哌待标准化.NPP是衡量生态系统对环境气候响应的重要研究指标,可以考虑作为国内生态统计指标体系的有益补充,因而在列入指标体系之前需要在数据来源和模型方面进行统一和验证.以目前最常使用的NPP光能利用率模型进行适用于研究地区的参数改进,利用RS、GIS技术手段,综合MODIS遥感数据、气象数据(每日降水量、每日气温、日照时间)、一些辅助矢量数据等多源信息,计算出北京地区2008年NPP的月度值和全年累计值,目标是为其进入生态指标体系建立一个系统的数据处理规范,以保证NPP统计的一致性、可行性和有效性.结论:从区位统计结果来看,城市核心区和城市功能拓展区NPP的季节性特征变化不明显,而生态涵养发展区的NPP随着时间变化比较大;从地貌统计结果来看,远山区的NPP值大于平原区,也大于半山区.以上结果与温度、降水的季节性变化和耕地的收种时间具有一致性,证明该处理流程可以作为北京地区NPP量化及空间评估的有效手段.表明,NPP的数据来源稳定,测量模型具有可行性和有效性,可以考虑将该指标纳入自然资源和生态环境统计体系.     

基于IKONOS影像的城市住宅区中水回用空间分布估算

中水回用是解决城市水资源短缺和水环境污染问题的有效途径。开展分散式中水可行性研究,需要考虑中水原水与回用需求的数量、空间分布及平衡关系。论文以南京市住宅区为例,探索了基于IKONOS高分辨率遥感影像分类,估算中水回用空间分布的方法。通过引入单位面积用水定额,将遥感和GIS 分析得到的用地信息与中水原水产量和回用需求关联起来,计算了研究区域中27 个地块的中水原水产量和回用需求量,并分析了两者在空间上的水量平衡关系。结果表明,研究区域存在较大的中水原水供给潜力3.52 L/（m²·d）和较大的利用需求5.37 L/（m²·d）。住宅小区的单位面积原水产量与其建筑容积率成正比;以中高层住宅区为主的地区,中水原水产量能够基本满足本地区的中水回用需求。因此,在这些地区建立分散式污水处理系统,可减少废污水排放,节约自来水取用量,提高水资源利用率。     

基于Google Earth Engine云平台的黑龙江流域长时序常年和季节性水面提取及变化分析

遥感影像空间覆盖广、更新周期短,是快速提取大区域水面信息的可行技术,对水资源开发利用、管理和保护具有重要意义。针对年际内受降水波动性影响,充分应用年份内所有可用的影像数据构建年均水体指数,来减少单期影像难以准确反映年内水面特征的问题,利用Google Earth Engine （GEE）遥感云平台解决了传统影像下载和桌面端处理海量影像数据效率低的问题。以黑龙江流域为研究区,以Landsat影像为数据源,结合地形数据,提取1987—2019年常年水面和季节性水面。研究结果表明:1）相较于单期影像数据,年均水体指数能更全面反映水面的时间信息,水面提取总体精度达到95.32%,其中,常年和季节性水面的总体精度分别为96.59%、94.61%;2）与已有数据产品相比,提取的常年水面更加连续、完整,质量更好;3）近32年来,黑龙江流域常年水面面积波动较大,呈减少趋势,年均减少14.82 km2;季节性水面面积相对平稳,呈增加趋势,年均增加12.81 km2。     

基于热红外遥感的广西平果县石漠化初步研究

中国西南喀斯特地区石漠化问题十分严重。为更好地利用卫星遥感监测和评价石漠化现状,提出了一种基于卫星热红外遥感的石漠化等级划分的新方法。以广西平果县为研究区,利用2014年Landsat 8热红外遥感影像分别提取夏季和冬季的亮温值并计算亮温差,经过高分影像建立典型样本区并分析亮温差,确定不同石漠化等级的亮温差阈值,最后对全县石漠化进行等级划分。结果显示,平果县2014年重度石漠化面积占喀斯特区域面积的比例为3.87%,中度石漠化占9.19%,轻度石漠化占22.26%,潜在石漠化占57.46%,非石漠化占7.22%。研究表明,通过确定适当的夏冬季亮温差阈值可以有效地对石漠化程度进行分级划分,该新方法与已有方法相比,具有物理意义明确、方法简单有效、结果客观等优点,具有推广应用价值。     

基于多源遥感影像融合的武汉市土地利用分类方法研究

准确高效的获取土地利用信息,对于合理利用和开发土地资源具有十分重要的意义。在快速城镇化地区,土地利用活动频繁且密集,土地利用格局演变十分剧烈,增加了城市土地利用精准分类的不确定性;且受环境气候和云雨天气影响增加了有效光学影像获取的难度。为提高城市土地分类精度,该文选取武汉市中心城区为研究案例,以Sentinel-1A和Landsat8 OLI影像为数据源,采用Gram-Schmidt变换方法进行影像融合,选取最大似然、支持向量机、CART决策树、BP神经网络等4种分类方法对融合的影像进行分类,提取了研究区土地利用信息,并对其进行分析。进一步,通过与光学影像的分类结果对比,探究了Sentinel-1A和Landsat8 OLI融合影像在土地利用信息提取方面是否具有优势。研究结果表明:(1)对比其他3种方法,CART决策树分类方法对于融合后的影像分类精度最高,总体分类精度和Kappa系数分别达到88.55%和0.841 4;(2)与光学影像相比,Sentinel-1A和Landsat8 OLI融合影像可以更有效地获取高精度城市土地利用信息;(3)基于多源遥感影像融合的CART决策树分类方法是获取研究区高精度土地利用信息的一种行之有效的技术手段。研究成果可为快速城镇化区域的土地利用分类提供参考。     

丹江口库区土地利用/覆被与景观格局变化

丹江口水库作为南水北调中线工程水源地,其库区的土地利用/覆被变化可能带来的生态环境效应备受关注。以2000和2004年的多源遥感影像为主要数据源,解译生成土地分类数据,对研究区内土地利用变化总体特征、速度、景观优势度变化以及景观生态效应进行了分析。结果显示：库区在这4年间土地利用整体结构上没有显著改变,但是耕地、建设用地增加,林地、未利用地减少。景观多样性指数及景观均匀性指数呈下降趋势,说明景观异质程度下降,景观类型有向单一化及非均衡化方向发展的趋势。林地减少加剧库区的水土流失,导致库区的生态环境质量下降,应采取措施促使库区经济与生态环境良性地协调发展。     

街区尺度下城市高密度建成区火灾风险研究——以石家庄市中心城区为例

城市空间是火灾灾害系统的载体,街区是城市管理的基本单元,火灾风险评估则是火灾风险管控的关键。本文先利用遥感图像识别结合支持向量机算法及K-means聚类获取街区尺度的空间数据,进行“单位-街区-区域”层次的高密度建成区火灾危险性评估;然后通过POI(Point of Interesting)数据挖掘,识别城市空间用地类型衡量火灾损失,对高密度建成区进行火灾风险综合评估;最后利用聚类和异常值分析探究火灾风险空间分布,提出高密度建成区火灾风险防范措施。结果表明：研究区域的539个街区单元中,有37个为五级火灾危险性街区单元,45个为五级火灾风险街区单元;街区特征暴露性是影响火灾危险性的主要因素,工业和商业活动范围是城市火灾的高损失区域;提出了集“重点监测点-重点监测区-重点改造区-消防优化区-改造优化区”于一体的石家庄市中心城区火灾风险防范建议;POI数据及遥感图像识别技术的引入,不仅提升了风险溯源能力,还弥补了火灾风险评估模型没有充分考虑城市动态变化的局限。街区尺度的火灾风险研究为高密度建成区消防安全保障提供了新思路。     

基于多源同步数据的闽江下游悬浮物定量遥感

利用2006-09-18的同步Landsat TM数据、水面实测光谱数据和现场水样数据,研究了闽江下游的悬浮物,在这3种同步数据的基础上建立了分别基于实测光谱与影像光谱的悬浮物遥感预测模型.结果表明,实测光谱数据在690nm波长处,归一化光谱反射率与悬浮物浓度达到最大正相关,由690nm和530nm二处的反射率构成的比值预测模型与实测悬浮物浓度的拟合精度最高,最佳拟合模型可表达为SS=116.2(R690/R530)-33.4.TM影像各波段中以(TM2 TM3)2波段组合与实测悬浮物浓度的相关性最佳.由其所建立的影像光谱预测模型与实测悬浮物浓度的拟合精度最高.最佳拟合模型可表达为SS=3793.7(RTM3 RTM2)2-16.5.模型的精度评价表明,实测光谱模型的预测能力要强于影像光谱模型.但二者差异不大.在缺乏地面实测光谱数据时.基于影像光谱的遥感定量模型仍不失为一种预测悬浮物浓度的有效方法,其对闽江下游悬浮物浓度的反演结果能较准确地反映出该区域悬浮物浓度分布的空间差异,具有较高的实用性.