遥感技术在基层环境监测单位的常见应用

卫星遥感成为环境监测的新手段,基层环保部门由于受技术装备、知识储备、资金的限制,只能开展部分工作。文章介绍了常见的数据源,基层单位可开展的常见工作及取得的工作经验。期望为广大环保基层单位在现有条件下开展遥感环境监测工作提供参考。     

海南东寨港红树林湿地面积变化及其驱动力分析

本文分析了海南省东寨港红树林湿地的面积变化及其驱动力。结合早期地形图和实地调查数据，利用3个时相的TM遥感图片，计算出1959年、1989年、1996年、2002年4个时相的红树林面积分别为3213．8hm^2、1657．8hm^2、2018．8hm^2和1552．6hm^2。在过去的近50年里，有近50％的天然红树林被毁掉，红树林湿地被转换为经济林种植田、水产养殖塘、城镇基础设施建设用地等。自1980年成立红树林自然保护区以来，红树林得到了一定程度的保护，1989年到1996年图像对比上红树林面积增加了361．0hm^2。近年来，旅游业的开发对红树林生态系统存在一定程度的干扰。2002年，红树林面积相对于1996年减少了566．2hm^2。此外，红树林斑块的空间格局和树种的构成发生了变化，红树林群落植物多样性明显减弱。在综合分析基础上，根据生态系统综合管理的思想。提出了建立高水平的管理研究队伍，采用先进的管理技术和手段，综合管理红树林生态系统。     

水域悬浮固体含量的遥感定量研究

该文提出了反射率与悬浮固体含量之间的理论关系式——负指数关系式,并确定了其与经验公式的关系。理论分析和实际应用的结果表明,该式精度高于原有公式的精度,是目前遥感水中悬浮固体含量的最佳公式。将该式应用于杭州湾水域悬浮固体含量调查中取得了成功。     

基于TM影像的乌梁素海叶绿素a浓度反演

首先选取预处理后乌梁素海TM影像的单波段及波段组合与实测叶绿素a浓度进行分析,发现相关性很低。然后,结合乌梁素海的水利条件和自身特点,把湖区分为两个区,发现波段组合(TM1+TM2+TM4)/TM3和TM4/TM3与叶绿素a浓度有较高的相关性。最后,选取误差较低的波段组合(TM1+TM2+TM4)/TM3建立线性模型,实时、快速地反演乌梁素海湖区叶绿素a浓度,与实地情况吻合,为乌梁素海"黄苔"预警提供理论依据。     

1998～2003年卫星反演的中国陆架海叶绿素a浓度变化分析

利用1998~2003年SeaWiFS反演计算出的叶绿素a浓度数据,对中国陆架海叶绿素a浓度分布的规律和机理进行了分析探讨。结果表明,不同海区叶绿素a的浓度在各年间基本呈周期变化,每年随季节不同而变化。SeaWiFS反演的叶绿素a浓度分布情况与前人现场调查的结果较为一致,更为直观地揭示了中国陆架海的水文物理特征。遥感方法作为海洋科学研究的重要手段,更具应用前景。     

中国水土保持生态服务功能价值估算及其空间分布

水土资源是人类赖以生存的重要的物质基础,水土保持作为人类对生态系统干预的有效手段,其生态服务功能价值也受到越来越多的重视。论文选取土壤保持价值和涵养水源价值两项指标,结合遥感数据、气象数据以及地面数据,对原有的基于遥感的水土保持生态服务功能价值估算模型进行改进,以期更好地体现水土保持生态服务功能应有的价值。论文运用改进后的模型估算2001年全国水土保持生态服务功能价值达16 760.55×108元,基本呈自东南向西北递减趋势。     

东洞庭湖保护区1989～1998年水禽栖息地动态研究

栖息地的改变是全球生物多样性存在的最大威胁。利用卫星遥感技术和地理信息系统的空间分析功能,从景观尺度上研究了东洞庭湖自然保护区1989～1998年越冬水禽栖息地的动态变化特征,结果表明:1989～1998年水体、泥滩地、草滩地和水田等水禽适宜栖息地的面积在减小,破碎化程度有所增加,而芦苇滩地、旱地、林地、建成区这几类水禽分布较少栖息地类型的面积和破碎化程度的变化正好相反;近10年来水禽栖息地的变化比较明显,其中草滩地演变为芦苇滩地及水田改为旱作农田的变化最为突出,变化的面积分别占整个保护区面积的10.66%和6.13%。这些变化趋势意味着研究区近10年来水禽的适宜栖息地在退化。针对变化的原因,论文还对该区域生物多样性的保护与栖息地管理提出了可行的建议。     

雅鲁藏布江源区风沙化土地演变趋势

雅鲁藏布江源区是世界上最高的江河源,其生态功能状况直接影响其水源涵养功能以及中下游地区,特别是日喀则和拉萨等地区的生态安全。源区内土壤发育程度低,气候干旱多风、植被稀疏,风沙地貌发育。论文以雅鲁藏布江源区所在的马泉河流域为研究对象,借助RS和GIS技术,解译了1990年、2000年和2008年3期近20 a遥感影像,并结合DEM数据,分析风沙化土地的分布特征及演变趋势,对准确把握源区内风沙化土地现状及发展趋势具有重要意义。研究结果表明:①2008年,源区共有风沙化土地1 376.22 km2,其中,固定沙地占风沙地总面积的36.03%,半固定沙地占28.10%,流动沙地占9.39%,裸露砂砾地和半裸露砂砾地分别占14.64%和11.84%;②源区风沙化土地呈逐年递增趋势,其中,1990年为1 281.78km2,2000年为1 359.7km2,2008年为1 376.22km2,近20 a增加了94.44 km2;③从高程上看,分布在海拔4 600~4 800 m范围内的风沙化土地占风沙地总面积的76.13%;从坡向上看,分布在平坦地区的风沙化土地占风沙地总面积的56.97%,其次为西南坡和南坡,比例分别为11.20%和8.66%。     

基于随机森林模型的中国近地面NO2浓度估算

NH₃针对传统近地面NO₂浓度空间模拟过程中NO₂浓度与其影响要素之间关系的复杂非线性机制解释不充分的缺陷,本研究基于随机森林（RF）算法、融合多源地理要素开展了近地面NO₂浓度空间分布模拟研究.以卫星OMI对流层NO₂柱浓度数据和多源地理要素（道路交通、气象因子、土地利用/覆盖、地形高程、人口数量）为输入变量,近地面NO₂浓度为输出变量,利用RF算法构建近地面NO₂浓度反演模型.通过对比地面观测数据与传统土地利用回归模型（LUR）检验RF模型的有效性,基于所构建的最优RF模型在不同时间尺度下模拟分析中国大陆地区近地面NO₂浓度空间分布特征.结果表明：（1）集成多源地理要素的RF回归模型精度高,月均模型整体拟合度R² 0.85,RMSE 6.08μg/m³,交叉验证的R² 0.84,RMSE 6.33μg/m³,显著高于LUR模型（拟合R² 0.53,RMSE 10.48μg/m³,交叉验证的R² 0.53,RMSE 10.49μg/m³）; （2）地面NO₂浓度与预测变量呈现显著的复杂非线性与时间尺度依赖关系,卫星OMI柱浓度对模型影响程度最大,重要性指标IncMSE介于97.40%~116.54%,多源地理特征变量对RF模型同样具有不可忽视的贡献力（IncMSE在23.34%~47.53%之间）;（3）中国大陆地区NO₂污染程度较高,年均模拟浓度为24.67μg/m³,存在明显季节性空间差异,NO₂浓度冬季（31.85μg/m³） > 秋季（24.86μg/m³） > 春季（23.24μg/m³） > 夏季（18.75μg/m³）,呈现以华北平原为高值中心、向外围逐渐减轻的空间分布格局.较已有研究揭示对流层NO₂柱浓度宏观分布特征,本研究对近地面NO₂污染特征的研究成果对于合理制定污染防控策略、降低居民暴露健康损害具有指导意义.     

基于光谱混合分析和反照率-植被盖度特征空间的土地荒漠化遥感评价

采用线性光谱混合分析模型对Landsat TM遥感影像进行混合像元分解,获取植被、裸土和水体组分的相对丰度分布;在反演地表反照率的基础上,构建了基于Albedo-Vegetation特征空间的土地荒漠化遥感监测模型;以黑河中游部分区域为例,进行了实证研究,并利用实地调查数据进行精度验证。结果表明:此方法充分利用了多维遥感信息,反映了荒漠化土地地表覆盖、水热组合及其变化,具有明确的生物物理意义,而且指标简单、易于获取,精度较高,有利于荒漠化的定量分析与监测。