Using LiDAR Data Analysis to Estimate Changes in Insolation Under Large‐Scale Riparian Deforestation1

Greenberg, Jonathan Asher, Erin L. Hestir, David Riano, George J. Scheer, and Susan L. Ustin, 2012. Using LiDAR Data Analysis to Estimate Changes in Insolation Under Large‐Scale Riparian Deforestation. Journal of the American Water Resources Association (JAWRA) 48(5): 939‐948. DOI: 10.1111/j.1752‐1688.2012.00664.x Abstract: Riparian vegetation provides shade from insolation to stream channels. A consequence of removing vegetation may be an increase in insolation that can increase water temperatures and negatively impact ecosystem health. Although the mechanisms of riparian shading are well understood, spatially explicit, mechanistic models of shading have been limited by the data requirements of precisely describing the three‐dimensional structure of a riparian corridor. Remotely acquired, high spatial resolution LiDAR data provide detailed three‐dimensional vegetation structure and terrain topography over large regions. By parameterizing solar radiation models that incorporate terrain shadowing with LiDAR data, we can produce spatially explicit estimates of insolation. As a case study, we modeled the relative change in insolation on channels in the Sacramento‐San Joaquin River Delta under current conditions and under a hypothesized deforested Delta using classified LiDAR, rasterized at a 1‐m resolution. Our results suggest that the removal of levee vegetation could result in a 9% increase in solar radiation incident on Delta waters, and may lead to water temperature increases. General, coarse‐scale channel characteristics (reach width, azimuth, levee vegetation cover, and height) only accounted for 72% of the variation in the insolation. This indicates that the detailed information derived from LiDAR data has greater explanatory power than coarser reach‐scale metrics often used for insolation estimates.     

汛期连云港市重点断面污染来源调查研究

长期以来汛期江苏省部分重点断面水质下降明显,是当地水环境质量提升的难点之一.选取连云港市重点断面为研究对象,应用手工监测和卫星遥感监测方法,分析4个典型断面水质变化特点;通过三维荧光溯源分析方法,确定农业源和生活源是主要污染源;结合现场核查,发现秸秆还田沤水和雨污分流不到位是导致典型断面水质下降的主要原因.研究提出,手...     

面向GOCI数据的太湖总磷浓度反演及其日内变化研究

总磷浓度是水质评价的一个重要指标,是水体富营养化、蓝藻水华暴发的重要影响因素,遥感技术具有范围广、时效高的优势,利用卫星遥感监测总磷浓度,对于水质和富营养化的研究有着重要意义.利用2013~2014年3次地面实验数据,构建了基于GOCI影像的总磷反演模型,为了检验模型的适用性,选取2014年春、夏、秋、冬各1日GOCI影像,对太湖总磷浓度的日内变化进行分析.结果表明,利用GOCI数据8个波段的波段组合作为变量,进行逐步回归分析所建立的模型具有较高的反演精度,模型的决定系数为0.898,平均绝对误差百分比为14.296%,均方根误差为0.026 mg·L~(-1).同时,利用地面实测样点与同步卫星影像对模型进行了精度分析,2014年8月5日和2014年10月24日同步影像的验证精度分别为:平均绝对误差百分比为33.642%和22.551%,均方根误差为0.076 mg·L~(-1)和0.028 mg·L~(-1).对4个季节中4 d的30幅影像对比分析表明,不同季节总磷浓度的绝对含量存在差异,但是,总磷浓度的时空分布及从早晨到下午的差异性存在相似性.从空间分布上看,梅梁湾、竺山湾、贡湖湾及西南部沿岸小梅港、长兜港总磷浓度长期偏高,各个区域的总磷浓度变化受到风向、风速等因素的影响;从时间变化上看,早上总磷浓度最高,随后逐渐降低,反映了总磷浓度受到温度和光照影响的效果.     

基于遥感的千烟洲人工林蒸散及其组分模拟研究

论文通过改进遥感蒸散模型的关键参数,结合遥感数据和气象观测数据,对2003—2008年江西千烟洲人工林生态系统蒸散及其组分进行模拟,并利用涡度相关技术获取的蒸散实测数据对模型模拟结果进行验证和评价。结果表明:①年均蒸散总量模拟值比实测值偏低2.4%,决定系数与均方根误差分别为0.83和0.61 mm·d^-1。②土壤蒸发、林冠截留蒸发和植被蒸腾分别占总蒸散量的12%、23%和65%。其中,土壤蒸发季节及年际变化相对稳定;林冠截留蒸发季节变化明显且在不同年份差异较大;植被蒸腾季节变化明显,但年际变异较小。③1—3月植被光合作用较弱,植被蒸腾与蒸散比小于30%。随着植被蒸腾的增强,从4月开始植被蒸腾与蒸散比迅速增加,在生长旺季(7月底)可达到约90%。由于该模型所需数据在区域尺度较易获取,从而为开展区域尺度中亚热带人工林生态系统蒸散及其组分模拟提供方法支撑。     

温升包络线在核电站温排水监测中的应用

采用核电站温排水遥感监测影像叠加合并方法提取温升包络线,监测核电站附近海域海表温升数据,确定核电温排水的影响范围,对海面温升面积进行计算,判断核电站温排水是否符合我国相关海洋空间管理标准。以某核电站实例表明,通过遥感监测获得的温升包络线在核电站温排水监测中具有应用价值。     

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.     

基于MAWEI指数的水体信息提取方法

遥感技术是快速而又准确获取水体信息的有效途径,对水资源管理与评估有着重要意义。以福州市闽江、贵阳市百花水库、曲靖市南盘江和泰安市东平湖区域Landsat 8影像为基础,构建改进的自动水体提取指数（MAWEI）对水体信息进行提取,利用目视解译结果作为精度验证数据,量化不同水体指数在多种环境条件下的水体提取精度。研究结果表明：（1）面向对象的分类方法改善了面向像素方法存在“椒盐现象”的缺点;（2）MAWEI、AWEInsh、AWEIsh和MNDWI四种水体指数在最优提取阈值的情况下,MAWEI指数提取水体的精度最高,效果最佳。且通过实验发现不同环境条件下MAWEI水体指数的稳定性较好。MAWEI指数可用于快速有效地提取大面积水体信息,能满足大面积的水体快速制图和土地利用的分类,对水体信息快速提取具有较强的应用价值,值得推广。     

卫星影像和高程数据在农村环境质量试点监测中的应用

大量长期地使用农用塑料薄膜,导致邻苯二甲酸酯类的监测结果出现超标。邻苯二甲酸酯类的污染形势不容乐观。结合桂林市农村环境质量试点监测工作,参考全国生态环境监测与评价工作的技术方法,利用高分辨率卫星遥感影像对试点监测村进行了农膜覆盖面积的统计。针对桂林市的丘陵地貌特征,利用高程数据对统计结果进行修正,提高了农膜覆盖面积统计的准确度。同时还对试点监测村周边区域的农膜覆盖情况进行了粗略统计和分析,确定了将来的重点调查目标区域,为将来深入调查邻苯二甲酸酯类污染状况、制定防治方案提供了一定的参考。     

地质调查安全生产远程监控系统开发与应用

目前地质调查工作中广泛应用的车辆导航系统和手持GPS虽然具备一定的便利,但无法获取野外作业车辆、作业人员行动轨迹和位置,延误勤保障服务的及时提供和突发事件的应急处置。地质调查安全生产远程监控系统采用北斗卫星定位技术、Web技术、天地图技术和无线通信技术等相关技术,构建了对野外地质调查人员、车辆、飞机和轮船进行统一监控,定位追踪、轨迹回放、双向通信、紧急呼救、应急保障和数据传输等的功能模块,并全流程、实时、动态地测试了系统在不同环境下的运行情况。结果表明:地质调查安全生产远程监控系统在不同自然环境下运行都较稳定,基本可以实现定位和短信通讯功能。     

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.