基于MODIS数据和模糊ARTMAP的冬小麦遥感识别方法

针对国家级农情遥感监测与信息服务系统对农作物遥感识别的需求,利用Terra/MODIS数据相对于NOAA/AVHRR数据具有的高光谱和中等空间分辨率的优势,以中国华北地区冬小麦识别为例,采用多时相和波谱分析方法,选取合适波段,构造特征植被指数,建立模糊ARTMAP影像分类模型进行大尺度农作物识别,实现农作物遥感自动识别.用Landsat TM进行局部抽样验证,结果精度可达到85.9%.研究表明,仅利用MODIS自身光谱信息,即可实现作物遥感全覆盖自动识别,并可达到较高精度,与传统方法认为冬小麦遥感识别的最佳时间为处于返青期的3月份相比,在时间上可提前约一个季度,因此可以确实地为农业决策部门提供信息服务.     

基于NDVI数据的黄河流域地表植被覆盖综合分类研究

在地理信息系统支持下,文章以时间分辨率为植物一个完整生长周期、空间分辨率1 km×1 km的NOAA/AVHRR遥感影像的NDVI指标为数据源,采用目前较为流行的主成分变换法,结合气象资料和数字高程模型(DEM),参考相关的地理基础图件,对黄河流域地表植被覆盖的进行综合分类.与传统对单一NOAA/AVHRR图像NDVI数据进行分类的方法相比,综合分类方法获得了较高的分类精度,取得了较好的效果.     

NOAA／AVHRR与EOS／MODIS的积雪监测模式对比

积雪是地表覆盖的重要部分,目前用于积雪监测的卫星主要是EOS/MODIS,NOAA/AVHRR,FY等.本文分别介绍了EOS/MODIS及NOAA/AVHRR的积雪监测模式.在MODIS的积雪算法中主要运用归一化差分积雪指数(NDSI)和反射率,其中用NDSI来区分雪与云,而NOAA/AVHRR利用可见光波段和近红外波段的信息作为积雪监测的基础,以此来区分高云、中云、低云和积雪.然后从两种卫星在时空分辨率等方面做对比,得出二者分别在积雪监测方面的优点和不足之处.     

使用MODIS数据监测土壤湿度

土壤湿度是水文学、气象学以及农业科学研究领域的一个重要参数,目前使用遥感来监测土壤湿度主要用NOAA/AVHRR数据和微波数据,使用MODIS数据的研究还不多见。本文采用MODIS数据,根据水的吸收率曲线提出使用中红外波段来监测土壤湿度。通过在内蒙古地区的实地调查,回归分析表明MODIS第7波段的反射率与地面湿度之间有较好的线性关系,因此认为使用MODIS数据进行大面积土壤湿度监测是可行的。     

MODIS资料在2005年陕西春旱过程监测中的应用

从可业务化的角度,在近年研究开发的NOAA/AVHRR遥感干旱监测业务化模型的基础上,充分考虑引起干旱的水热条件以及土壤覆盖类型等因子,结合陕西的地形、气候、植被覆盖特征,建立了基于MODIS数据的区域性干旱遥感监测的业务化模型和资料处理流程.通过对陕西2005年3-5月发生严重春旱过程的监测,结果表明使用基于MODIS数据的热惯量和植被供水指数两种模型进行区域性遥感干旱监测是可行的,修正后的植被供水指数模型在干旱面积估算精度和图像的可视化效果方面有了明显提高.     

基于物候参数和面向对象法的濒海生态脆弱区植被遥感提取

用遥感数据快速准确地提取植被信息对生态环境监测和发展气候模型具有基础性和关键性的意义。由于中国黄河三角洲地区植被类型插花分布,传统遥感提取方法精度较低。该文选取近代黄河三角洲典型生态脆弱区为研究区,基于MODIS和LANDSAT8数据,通过提取研究区的物候参数和不同分辨率遥感影像的融合处理,根据植被类型斑块大小确定分割尺度,根据典型植被类型的物候特征、光谱和空间等特征值构建分类规则,利用分区策略自上而下进行面向对象分类。结果表明,该方法总体精度为80.75%,Kappa系数0.79,高于传统物候和面向对象分类方法。广生态幅的棉田与其他植被的光谱混淆是传统面向对象分类方法植被分类精度低的主要原因,利用物候参数进行植被分区能规避棉田和自然植被的光谱混淆,有利于对植被类型的区分。分类结果与当地植被分布情况相符,可以用于研究区植被类型的精细提取。     

福建沿海海雾的卫星遥感监测

基于2000-2010年福建沿海18个气象站的能见度资料,利用NOAA/AVHRR、FY-1 D/CAVHRR和EOS/MODIS传感器的可见光、近红外、短波红外、中红外和热红外多光谱波段数据,分析福建沿海海雾的时空变化特征,探讨福建沿海海雾卫星遥感监测技术方法,并通过卫星数据样本分析海洋、中高云、低云和海雾等不同下垫面的光谱反射和辐射特征.同时分析了多种海雾遥感识别指数,根据海雾与其它地物光谱反射和辐射特征的差异确定监测模型的阈值指标,在此基础上分别建立了白天EOS、FY-1D、NOAA-17、NOAA-16/18海雾监测模型和夜间海雾监测模型.结果表明,研究区90％的海雾发生在1-5月,且大多在凌晨,中南部是海雾多发区.用沿海气象观测站的能见度数据对监测结果进行验证,其准确率总体达83％,表明基于多源卫星数据的海雾遥感监测模型能较准确地对福建沿海海雾的分布和发展过程进行监测,有利于在大雾天气过后及时采取相关应对措施,以减少大雾天气对福建沿海农业生产活动,尤其是对设施农业的不利影响.     

水稻遥感估产中AVHRR通道1和通道2的大气影响校正

NOAA/AVHRR通道1和通道2的大气校正可简化为加法因子天空反照率和乘法因子透过率的计算。研究发现,传统的用黑色目标扣除法确定天空反照率值,主观性很强,而且直方图横坐标并非实际的反照率值,而是反照率分组值,因此简单地用直方图并不能真正确定黑色物体的反照率。改进方法首先计算NOAA/AVHRR数据的统计量,采用ENVI的选择感兴趣区功能,将统计计算得出的头几个值作为利用图像定义感兴趣区的阈值,然后在影像中判断其是否符合要求,来确定天空反照率值。用改进的方法对57幅NOAA/AVHRR数据进行计算,结果表明,简单的直方图法和统计计算结果加上影像判读的结果是有差异的,后者才能找到真正的像元最低点的值。然后再用能见度进行透射率订正,取得较好的结果     

福建沿海防护林资源的卫星遥感监测

以2006年10个时相的晴空MODIS遥感数据为信息源，根据植被对MODIS遥感数据的反射光谱特征和沿海防护林的生长特点，选用归一化植被指数NDVI作为指标来增强沿海防护林与旱地和居民地的差异，并重点分析这三种典型地物的NDVI随时间变化情况，在此基础上选择训练样区，采用监督分类方法提取福建沿海防护林信息，分类后参考2005年福建省CBERS-2遥感影像对分类结果中明显错误的地方进行修正，最后得到沿海防护林的分类总精度为79．67％，Kappa系数为0．7625。研究结果表明：应用MODIS遥感数据，通过人机交互解译来监测福建沿海防护林资源是切实可行的，分类统计结果显示2006年福建沿海防护林面积约为33．6万hm^2。     

松辽流域景观分类研究

应用NOAA AVHRR数据对松辽流域进行季相变化的对比分析 ,并结合实地调查资料、历史资料和部分TM卫片等 ,绘制遥感和GIS支持下的 1km分辨率土地覆盖图 ,以此为基础底图并利用从遥感数据中直接获取的地形数据等 ,再根据气候和地貌特征将松辽流域景观分为 3个大区、 9个小区。在景观类型区划分的基础上 ,依据地貌类型 ,土壤侵蚀强度、土地覆盖类型等将松辽流域划分为 5 0 0多个景观类型 ,从而为长期、宏观、动态地监测土地覆盖和建立全国土地覆盖数据库和景观分类数据库打下了坚实的基础。     

基于光谱特征分析的主要秋季作物类型提取研究

为快速、准确地在遥感图像上提取各种农作物类型信息，满足国家农情遥感监测系统的要求，以2002年北京地区主要秋季作物提取为例，利用Terra/MODIS数据，采用波谱分析的方法，建立一种基于遥感影像全覆盖的秋季作物类型自动提取方法，实现主要秋季作物遥感自动识别。首先根据研究区秋季作物的波谱特性和生物学特性，选取了红波段、蓝波段、近红外波段和中短波红外波段作为秋季作物类型提取的工作波段；同时，还利用由这4个波段构建的陆表水分指数和增强型指标指数作为遥感特征参量。其次根据研究区农作物物候历特征，提取了2002年4月到9月共7个时相的MODIS数据。最后，采用分层决策树方法提取研究区主要秋季作物类型，并进行面积统计。为了验证其精度，与国家农业部农业统计数据进行比较，结果其精度达到86%以上。这表明，仅利用MODIS自身光谱信息，即可较为准确地提取秋季作物类型信息，精度基本能满足了大尺度农情遥感监测的要求，可以为农业决策部门提供信息服务。     

丝绸之路经济带沿线典型地区荒漠化动态变化遥感监测

在高强度人类活动影响下,“丝绸之路经济带”的资源环境面临严峻问题与挑战,而对研究区的荒漠化动态变化进行遥感监测可为荒漠化的防治和治理提供理论基础和数据支持.以2000-2014年的250 m分辨率MOD13Q1为数据源,利用归一化植被指数和决策树分类进行荒漠化程度划分,得到丝绸之路经济带荒漠化土地动态变化和转移面积矩阵.结果表明:2000-2014年研究区荒漠化土地面积增加,其荒漠化土地增长量为98 912.26km2和增长率为0.11％.其中,非荒漠化向荒漠化共转移308 289.73 km2,大于荒漠化向非荒漠化的转移面积266 497.67 km2.在空间分布上,中亚荒漠化土地由西南的严重荒漠化向东北的轻度荒漠化逐渐减轻,且向哈萨克斯坦北部地区不断推移;中国的荒漠化土地多集中分布在塔里木、吐鲁番和柴达木三大盆地中,且以宁夏陕西甘肃北部地区的减少为主.总体上,丝绸之路经济带沿线地区总荒漠化面积增加,程度趋于严重,荒漠化问题日益突出.     

华北平原2001-2011年冬小麦播种面积变化遥感监测

为及时、准确地获取华北平原冬小麦时空分布信息,构建多源遥感监测系统,基于MODIS EVI时间序列数据和两景TM影像,建立华北平原冬小麦时序波谱曲线库,并结合农作物物候历制订统一规则,在此基础上,重建华北平原2001-2011年冬小麦播种面积时空变化过程。结果表明:1)多源遥感监测系统提取华北平原2001-2011年冬小麦信息,在栅格尺度上获得了稳定的较高分类精度,平均为76.36%;在县域行政单元尺度上,2011年的冬小麦遥感监测面积与统计数据的耦合度也较高(决定系数为0.89,均方根误差为1.29×104 hm2);2)华北平原2001-2011年的冬小麦播种面积呈持续上升趋势,2011年比2001年增加了156.05×104 hm2(14.96%);3)冬小麦播种面积大致呈"南增北减"的时空变化格局:平原中南部的鲁西南平原、胶莱平原、豫东平原和皖北平原冬小麦种植面积扩张趋势显著;而北部的京津冀地区冬小麦面积明显收缩。该研究旨在为华北平原调整农业种植结构、制订粮食安全策略及优化水资源管理提供数据支持,也可为大范围、长时间尺度的作物播种面积时空变化遥感监测提供方法借鉴。     

基于GIS的喀斯特高原山区石漠化景观格局变化分析

石漠化是广泛存在于中国西南地区的一种生态-地质灾害,目前已成为备受关注的研究热点和难点。为了解喀斯特高原山区石漠化景观的时空变化,以贵州省普定县南部的典型喀斯特高原山区后寨河流域为例,以3期遥感影像（1987年和1995年的TM影像与2004年的SPOT-5影像）作为数据源,借助于ArcGIS9.0等软件和数理统计分析方法,从石漠化强度分级的角度对近18 a来石漠化的动态变化进行了研究。结果表明：从整体上来看,整个流域的石漠化出现扩展的趋势,其中前期（1987－1995年）的扩展速度为6.55 hm2/a,后期（1995－2004年）的扩展速度为29.64 hm2/a,扩展速度呈现增加的趋势。其中,轻度石漠化的面积呈现出先减少后增加的趋势;而中度石漠化和强度石漠化的面积均呈现出逐渐增加的趋势。     

福建沿海水域互花米草蔓延的动态监测分析

利用1999/2000年和2006/2007年2个不同时相的遥感影像对福建省沿海水域的互花米草进行解译提取,并结合地理信息数据和社会统计数据进行变化分析。研究表明:基于专家决策树的福建省互花米草信息提取法具有较高的解译精度,动态监测结果显示,7a来福建沿海水域互花米草蔓延迅速,已侵占了大片的养殖水域和滩涂资源,研究旨在为引起有关部门的高度重视并采取必要的治理措施提供理论依据。     

利用Landsat热红外遥感调查广西平果县石漠化现状和变化特征

喀斯特石漠化是我国西南地区严重的生态问题,通过对喀斯特地区岩石热特性的探究,提出基于热红外遥感的石漠化监测方法.以平果县为研究区,利用2006年Landsat 5和2014年Landsat 8热红外遥感影像计算亮温,参考高分影像建立典型样本区并分析样本区亮温,确定不同石漠化等级的亮温阈值,最后对全县石漠化进行等级划分,并分析平果县石漠化变化.平果县2014年石漠化分级结果显示:非石漠化占18.47％;潜在石漠化32.9％;轻度石漠化占24.8％;中度石漠化占18.94％;重度石漠化占4.89％.平果县2014年石漠化整体情况较2006年有所好转,局部区域石漠化有恶化的趋势.本研究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.     

典型农业干旱遥感监测指数的比较及分类体系

面对多种多样的农业旱情遥感监测指数,如何进行选取是目前遥感指数应用所面临的主要难题。该文以MODIS产品为遥感数据源,比较分析了13种典型的农业干旱遥感监测指数,建立了农业干旱遥感监测指数的分类体系,阐述了不同指数类型的适用范围。结果表明,多种遥感干旱指数对农业干旱的描述并非完全一致。不同指数利用不同的地表特征变化来描述农业干旱程度,是造成这种不一致的主要原因。据此,研究将典型农业干旱遥感监测指数分为4大类:土壤水分变化类、冠层温度变化类、植被水分变化类和作物形态及绿度变化类。其中第1类指数比较适宜于农业旱情预警及土壤干旱型农业旱情的监测,这类指数中修正的垂直干旱指数MPDI可以较好地反映表层土壤水分的变化,并适宜于时序变化监测。第2类指数不仅适宜于旱情预警,更适宜于旱情监测,这类指数中推荐选择基于LAI-LST特征空间的温度植被干旱指数TVDI;第3、4类指数,较适宜于农业旱灾的预警以及灾后评估,该文为农业干旱遥感监测指数的选取提供参考。     

塔里木河中游沙漠化地区地下水位遥感监测

[目的]探讨沙漠化地区地下水位的分布状况及其对沙漠植被的影响,为塔里木河流域生态环境保护提供科学依据。[方法]利用MODIS卫星遥感数据,采用遥感—数学—模型学融合的研究方法,在实地考察塔里木河中游区域的地下水位、土壤水分和其他辅助资料的基础上,通过建立土壤水分和地下水位的线性方程,提出在土壤中存在毛细管补给条件时,简便、有效地监测沙漠化地区地下水埋深的监测模型,并在塔河中游沙漠化地区进行实地验证。[结果]该模型反演地下水位和实测地下水位之间的相关系数为0.896 9,误差较小。研究结果符合实际。[结论]在较大范围且地下水埋深不大于6m的沙漠化地区,利用MODIS多波段遥感模型监测并评价地下水位埋深的空间分布是可行的。     

基于主被动遥感数据融合的土壤水分信息提取

为改善西北半干旱地区的土壤含水率监测精度,该文选择张掖地区黑河流域为研究区,提出了一种基于主被动遥感融合数据贝叶斯网络分类的土壤水分信息提取方法。该方法依据光学与雷达遥感数据本身在反演土壤水方面的各自优势,首先利用小波变换与IHS结合的算法将TM5、4、3与ASAR数据融合,融合规则采用局部距离最大替代法,在突出融合影像细节的同时,一定程度上保留了TM数据的光谱信息。然后构建BN网络进行分类,以融合后新的R'、G'、B'分量和TM6波段作为网络的输入,输出为5个不同的类别,分别对应5个不同等级的土壤水分含量。经实测数据对融合前后分类结果的比较分析,结果表明,此方法在植被区能取得更好的效果,分类精度达到76.1%,对荒漠区效果欠佳。因此该方法在植被覆盖区对提取区域土壤水分信息是可行的、有效的。     

基于地统计学和遥感的岩溶区石漠化空间变异特征

为了全面掌握岩溶区石漠化的空间分布特征,解决区域内遥感影像阴影区域石漠化信息"缺失"的问题,该文以广西平果县果化镇生态重建示范区为例,借助图像处理软件ENVI(environment for visualizing images)提取研究区域石漠化指数。在GIS技术支持下,利用地统计学的方法对剔除阴影区后的石漠化指数进行了空间变异特征分析。结果表明,研究区域石漠化指数主要受内在因子的共同作用,具有强烈的空间自相关性;Kriging插值结果表明,研究区域石漠化指数较高的区域主要分布在研究区的西南部和东北部,各石漠化等级的空间分布表现为条带状和斑块状分布。岩性和地形地貌条件是影响石漠化空间变异的主要因素。研究利用地统计学的方法很好地估计了阴影区石漠化指数的"缺失"信息,为岩溶区石漠化监控、评估提供了新的思路与方法。