基于MOD16的关中地区实际蒸散发时空特征分析

基于新型MOD16遥感数据集,在产品数据精度验证的基础上,利用GIS与RS技术统计分析关中地区2000—2012年间实际蒸散发(ET)时空演变特征及不同土地利用类型蒸散差异。结果表明:(1)MOD16-ET在关中地区数据精度良好,验证相对误差和相关系数分别为10.38%和0.69;(2)关中地区多年ET均值为520.05 mm·a-1,空间分布大致呈西南-东北递减的三级阶梯格局,四季ET空间分布与多年平均情况基本一致。(3)ET空间分布受地表覆盖类型影响显著,各地类蒸散强度排序依次为林地(623.67 mm·a-1)草地(504.51 mm·a-1)园地(460.86 mm·a-1)农田(448.89 mm·a-1)裸地(408.77 mm·a-1);(4)关中地区ET年际变化趋势以0.87 mm·a-1的速率增加,空间分布呈东部减小西部增加的趋势,其中春、夏季变化区域面积比例较大且以增加趋势为主,秋、冬季节绝大部分地区ET年际变化不甚明显。关中地区年内各月ET大致呈先升后降的变化趋势,且蒸散量主要集中于夏季。     

基于MapReduce模型的生物量遥感并行反演方法研究

MapReduce模型是一种基于云计算平台下新型的并行编程模型。文中将MapReduce并行编程模型应用到遥感影像并行化处理中,以2005-2009年5a生长季期(5-10月)MODIS13Q1数据产品为数据源,对青海省三江源地区的生物量(草地总生物量和可食草量)进行并行化反演,研究基于该模型的生物量遥感并行反演方法。实验分析结果表明:基于该模型的并行生物量遥感反演结果与经过精度验证的串行反演结果一致,并行化反演结果准确、可信;并行化反演效率较串行化反演效率有大幅提高,并随着计算节点的增加,并行效率不断提高。     

正蓝旗沙漠化草地分布格局及2002年-2011年动态变化的遥感监测

沙漠化草地分布格局及其动态监测是北方重要生态功能区防风固沙功能基线评估的基础数据。为开展防风固沙功能基线评估,以正蓝旗为典型研究区,地面调查与遥感解译相结合,以2002年和2011年TM影像为信息源,建立目视解译标志,利用ERDAS的图像和数据处理功能,获得正蓝旗2002-2011年草地沙漠化动态变化图,计算不同程度沙漠化草地之间的转换面积。探讨了北方防风固沙重要区近10年的沙漠化草地分布格局及动态变化。结果表明:(1)2011年正蓝旗沙漠化草地总面积为5246.62km2,其中轻度沙漠化草地面积所占比例最大,为49.15%,沙漠化草地主要分布在北部地区。(2)2002-2011年间,正蓝旗沙漠化草地面积减少了16.05%。(3)沙漠化逆转面积是沙漠化发展面积的1.5倍,草原沙漠化趋势得到了一定程度的逆转,但仍有20.1%的地区沙漠化程度加重。沙漠化发展的动态趋势是整体逆转,局部扩张。     

天山北坡城镇用地扩展及其空间格局分析

以1990和2007年TM/ETM遥感影像为数据源,利用人机交互解译的方法得到研究区2期土地利用现状图,然后采用GIS空间分析技术,对天山北坡绿洲城镇用地扩展及其空间格局进行了分析。结果表明：1990-2007年,土地利用动态明显;耕地、草地和沙地面积变化最大,耕地、林地和草地是建设用地的主要来源。城镇用地、农村居民点...     

25年来额济纳天然绿洲LUCC及景观格局时空变化

在3S技术的支持下,利用额济纳天然绿洲80年代、1990年和2009年3期Landsat-TM影像,对额济纳天然绿洲植被类型进行判读,结合实地调查,采用景观生态空间分布格局分析方法,确定植被类型,将研究区可以分为林地、灌木、草地、水体、耕地、居民地、荒漠7个类型。使用GIS分析工具,从各类土地分布面积变化和类型转移趋向...     

南疆典型绿洲土地利用空间格局变化特征分析——以疏勒县为例

利用新疆疏勒县三期遥感影像解译得到的数据,对疏勒县土地利用空间格局变化进行深入分析。分析结果表明:(1)研究区内耕地、林地、草地和建设用地四者之和面积占该区总面积的52.97%,盐碱地和沙地等未利用地占44.35%。1990～2006年间,林地、草地、建设用地面积大幅度增加;盐碱地和沙地面积大幅度减少。其充分说明人类活动对土地利用/覆被类型变化影响越来越强烈。(2)研究区土地利用/覆被类型转移的主要方向是耕地转化为林地和草地,草地和沙地转化为耕地,耕地和草地转化为建设用地,草地转化为沙地。土地利用变化经历了"显著变化-缓慢变化-显著变化"的过程。(3)景观格局分析表明,在人类活动的影响下,研究区景观破碎度、多样性增大,优势度减小。驱动力分析表明,人口增长和经济发展因素是研究区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,同时还受产业结构和政策因素及人类干扰强度的影响。     

基于Landsat影像的额济纳绿洲地表温度及冷岛效应时空格局研究

基于2009年Landsat-7、2013年和2017年的Landsat-8影像,采用单窗算法反演了研究区的地表温度。在此基础上,用同期MODIS数据验证了地表温度的反演精度,分析了地表温度、冷岛指数、蔓延度指数、均匀度指数和多样性指数等景观格局指数的时空变化特征。结果表明:研究区不同地类地表温度表现出水体<林地<草地<盐碱地<裸地的格局,呈现出明显的以绿洲为中心的"冷岛效应"分布模式;2009年、2013年和2017年的冷岛指数分别为0. 0031、0. 0020和0. 0051,呈现出先减后增的变化趋势;由蔓延度指数、均匀度指数和多样性指数得出,三个年份温度景观的破碎化程度、复杂程度和分布格局变化较大,与冷岛指数变化趋势相同。     

黄河中上游部分地区土地覆盖动态变化研究

作为美国国家科学基金项目"中国生态恢复综合影响评价"的部分研究结果,对项目选定的四个评价区之一的黄河中上游地区的研究区域进行土地利用和覆盖变化研究,并以此评价退耕还林效果。利用覆盖研究区域的卫星遥感图像进行解译,以便获取研究区域土地利用和土地覆盖变化(LUCC)的历史数据,特别是大于25度坡度的LUCC以及退耕前后的LUCC数据,通过这些解译数据评价研究区域的退耕还林效果。解译后的数据显示退耕还林效果良好。选定24景跨20年(1978年至2007年)的Landsat遥感卫星图像数据,通过解译追踪研究区域LUCC历史演变,来判断退耕还林的执行效果。     

祖历河流域自然草地生产力遥感反演

利用Landset_5 TM遥感影像数据，经几何校正、大气校正、辐射校正等前期处理后，计算比值指数（RVI）和再归一化植被指数（RNDVI），结合野外调查获得的自然草地生物量数据，在GIS中反演祖历河流域自然草地生物量，建立回归反演模型，并对两种植被指数的反演精度进行比较；利用RNDVI建立的模型，在Arc GIS的Grid模块中重采样计算，获得流域自然草地生物量的空间分布地理信息数据层。结果表明：RNDVI比RVI反演精度更高，相关系数[WTBX]R2=0.939（P=0.00）。[WTBZ]从RNDVI和反演的生物量空间分布规律看，祖厉河流域自然植被生物量空间植被分布极不均匀，流域南部植被生物量明显高于北部地区，高海拔地区明显大于低海拔地区。从畜牧业可利用性分析，流域不可利用草地面积占总草地面积的53.16%，限制性可利用草地面积占总草地面积的28.67%，可利用草地面积仅占总草地面积的18.16%。因此，流域自然草地畜牧业养殖潜力有限，需结合家庭养殖发展畜牧业。     

基于Landsat 8 OLI影像的三江源区表层土壤全氮空间格局反演

利用Landsat 8 OLI影像反演三江源区玉树、称多及玛多县的表层土壤全氮含量空间分布格局,选取光谱反射率(R)、光谱反射率的倒数(1/R)、光谱反射率倒数的对数〔lg(1/R)〕3个光谱指标,与表层土壤(0~30 cm)全氮实测数据进行相关性分析,筛选相关性最高的光谱指标,以达到显著性相关水平波段的主成分分量建立回归模型。结果表明:OLI影像的B1~B4和B7的R、1/R、lg(1/R)均与实测全氮数据达到显著性相关水平,以lg(1/R)变换最为明显;利用这5个波段lg(1/R)的第一、第二主成分建立负二次多项式回归模型,其中建模样本的R2为0.621,RMSE为2.075,验证样本的R2为0.730,RMSE为1.493,RPD为1.849,反演模型精度较高,稳定性较好。利用OLI影像可较好的估算表层土壤全氮含量的空间分布格局。     

基于热红外遥感的小麦条锈病菌越夏区精准勘界

为减少小麦条锈病菌越夏区勘界的人力作业成本和劳动强度,实现大尺度、精准勘界,本研究采用一套基于卫星和地理信息技术的新方法进行小麦条锈病菌越夏区勘界,利用2009年7月的Landsat-5卫星图像,截取甘肃省陇南地区热红外遥感影像,利用辐射传输方程对影像进行地表温度反演,通过反演温度实现对该区域的小麦条锈病菌越夏区精准勘界。结果表明:辐射传输方程L_λ=[ε·B(T_s)+(1-ε)L↓]·f+L能较好地反演Landsat-5卫星的热红外遥感影像,建立辐射温度与气温温度的拟合方程t=0.81T-216.52,拟合度较好,R~2为0.61。使用ENVI和Google Earth软件能将反演的温度和地理信息实现图层叠加,并能精准定位到小麦条锈病菌越夏区范围内的村庄及田块。这一技术可实现跨省份、跨地区大面积的遥感监测与调查,并且不受时间、空间限制。随着卫星技术和信息技术的发展,这一方法能使与温度相关的勘界调查精度更高。     

近15年来新疆耕地开垦时空特征分析

以1990-2000年、2000-2005的新疆土地利用动态图及遥感影像为数据源,采用GIS空间分析及遥感影像人工解译,提取新疆近15年的耕地开垦数据,并从现状、发展动态等方面对耕地开垦的时空格局和开发结构进行分析。结果表明:耕地开垦面积急剧增加,由绿洲向沙地、戈壁地区扩展;耕地开垦主要来源为草地、林地和未利用地,对草地的开发由低覆盖度草地转向高、中覆盖度草地;未利用地开垦的年均变化率最大,空间上由阿克苏、天山北麓山前平原、吐鲁番盆地转向全疆全面开发,由开发裸土地和盐碱地为主转向沙地、戈壁、盐碱地为主。耕地开垦在空间上由零星、分散转向连续、集中。除新疆中部和西南部少数区域,新疆大部分地区对林、草地的年均开垦速度有减缓趋势;中部和东南部地区对水域的开发速度有减缓趋势。     

科尔沁沙丘草甸相间地区土地利用与覆被识别

为了实现基于单独光学遥感数据对科尔沁沙丘草甸相间地区土地利用与覆被(LULC)类型的识别,选用2018年64景Sentinel-2影像,结合影像分割技术,利用植被物候信息和生境特征,建立了基于群落水平的LULC决策树识别规则,总体分类精度为0.91,Kappa系数为0.89。分类结果显示:研究区旱地分布面积最大,占33.79%,灌木群落次之,占25.03%,高多样性半灌木群落和乔木林相近,分别为14.54%和10%,低多样性半灌木群落、草甸地和流动沙地分别占5%左右,剩余类型的总占比小于5%。该方法不仅可以准确反映研究区覆被类型的空间分布情况,还能给出不同覆被类型的生长发育状况,可为该区域物质循环研究提供基础数据,同时为该区域历史LULC识别提供阈值参考。     

额济纳盆地1977～2005年景观格局演化及其生态学机制

基于1977、1993、2001和2005年四期Landsat遥感影像资料,综合运用遥感与GIS技术,分析了近30年来额济纳盆地景观格局的演化特征及其生态学机制。结果表明:(1)乔木林的结构不合理和回复力较低导致其始终处于退化之中,对黑河输水量变化的响应具有滞后和延迟效应;(2)灌木物种生态型的多样性较高,使得灌木林对水分变动的响应表现出一定的弹性,在快速退化后保持相对稳定;(3)草本植物对水分变动的响应十分敏感,草地的面积和空间分布受黑河输水量影响最为显著;(4)沙地总面积持续增加,单个沙丘的规模增大,与沙尘暴发生频率减少但强度持续增大的趋势相一致;(5)水域和干湖盆的景观格局具有明显的波动特点,主要受黑河向盆地内的输水量与输水方式控制。     

基于动力三角翼平台的草原鼠害遥感监测研究

基于动力三角翼和数码相机构建低空遥感平台,获取1 cm左右高分辨率的草原鼠害影像数据,在遥感目视解译的基础上利用GIS空间插值和统计方法获得了试验区鼠害的空间分布及危害程度情况。结果表明,试验区鼠害空间分布呈现中北部较轻,西北和中南部较严重的格局。试验区中度及轻度危害区面积为5 547 hm~2,约占总面积的72%,而极度危害仅占3%,表明试验区草原鼠害处于可控水平。基于低空飞行器作为遥感平台来进行草原鼠害的监测是基本可行的,具有较好的应用前景。     

渭干河—库车河三角洲绿洲棉田土壤盐分估算及遥感反演

基于研究区的野外采样数据与Landsat 8遥感影像提取的增强型植被指数,构建渭干河—库车河三角洲绿洲棉田土壤盐分估算模型,并对土壤盐分的空间分布格局进行预测。结果表明:(1)由土壤含盐量与增强型归一化植被指数(ENDVI)构建的线性回归模型(y=-56.494x+22.687)拟合效果最好(R2=0. 886,RMSE=0. 907)。(2)通过选取的82个采样点,依据最佳遥感反演模型,预测出研究区土壤含盐量在9.33～26.99 g·kg-1之间变化,平均值为17.42 g·kg-1,标准差为2.30 g·kg-1,预测结果与土壤盐分的实测值较为一致。(3)利用地统计分析方法制作研究区棉田土壤盐分的空间分布图,分析可知土壤盐分从绿洲内部向外围呈逐渐增加的趋势。     

塔里木河下游土地利用/覆盖变化环境效应

利用 1988和 2 0 0 0年Landsat 5的 4、3、2 (RGB)波段合成影像解译结果 ,采用中国科学院资源环境数据库中的全国 1∶10 0 0 0 0土地资源利用分类系统 ,基于GIS(Arc/info 7.1)对塔里木河下游近 12a来土地利用 /覆被变化进行了研究 ,在此基础上研究了生态环境效应。结果表明 ,(1) 2 0 0 0年研究区土地利用以未利用地和草地为主 ;(2 )景观格局指数表明 :多样性指数在增加 ,景观破碎度均在 0 .2以下 ,说明景观连通性高 ,抗逆性强 ;疏林地分维数值最大 ,说明其空间形状较简单 ,廊道效应较低 ;景观基质是沙地 ,且沙漠化在进一步加强 ;(3) 1988- 2 0 0 0年 ,耕地、水域、未利用地和城镇用地有所增加 ,而林地和草地则在减少 ;(4) 12a间 ,未发生转化的土地占 99.6 5 % ,发生转化的仅 0 .36 %。其中 ,改善类土地面积大于退化类土地 ,开发类土地净增长面积也大于同期弃耕类土地 ;(5 )研究区LUCC除受暖温带大陆性干旱气候的影响外 ,人类活动改变地表水的地域分配及对天然植被的破坏 ,则是引起生态环境退化的主要原因。     

基于MODIS 的沙漠化地区植被覆盖度提取模型的研究

目前常用的植被覆盖度遥感反演模型,受限条件较多,所用系数精度不高。针对上述问题,提出了利用研究区域的实测最大和最小植被覆盖度确定反演模型系数的方法和基于MODIS影像数据的地面实测验证方法。经用该方法对毛乌素沙地沙漠化地区的植被覆盖度进行反演,并同步监测该区域的地表覆盖度对反演结果进行验证,结果表明地面同步实测植被覆盖度与反演的误差绝对值平均值为0.04,反演方法精度较高。研究表明本文提出的利用MODIS影像数据反演沙漠化地区地表覆盖度的模型、地面验证方法切实可行,适合对沙漠化地区地表植被覆盖度大范围且快速的遥感监测。     

河套灌区不同土地类型生长季蒸散发量估算及其变化特征

为揭示不同土地类型蒸散发量(ET)差异特征,基于SEBS(surface energy balance system)模型,结合气象数据、遥感影像及土地利用分类结果,对河套灌区2017年生长季日ET进行SEBS模型估算,分析灌区ET时空变化特征及不同土地类型的ET差异。结果表明:①通过实测数据和FAO Penman-Monteith(PM)计算值对SEBS模型估算结果精度验证,蒸渗仪观测数据、涡度相关系统(EC)、波文比能量平衡系统(BREB)和PM计算值的相对误差平均值分别为:16. 66%、18. 34%、14. 93%、14. 03%,表明SEBS模型可以用来估算河套灌区ET。②生长季内,灌区日ET大小依次为:7月 6月 5月 8月 9月。日ET呈单峰形变化,7月日ET达到最大值5. 21 mm·d~(-1),9月日ET最小,为3. 51 mm·d~(-1)。③不同土地类型的日ET大小依次为:水体林地耕地草地城市荒地。灌区内ET分布与土地类型具有高度一致性,总体分类精度和Kappa系数分别为80. 63%和0. 75。④在生长季的不同时间,水体ET均处于较高值,7月日ET达到最大值6. 034 mm·d~(-1),9月日ET值最小,为4. 177 mm·d~(-1)。其次林地日ET较大,7月日ET值为5. 977 mm·d~(-1),9月日ET值为4. 147 mm·d~(-1)。耕地日ET变化趋势与作物生长情况相一致,作物生长旺盛期ET值达5. 851 mm·d~(-1),作物收获期ET值为3. 952 mm·d~(-1)。     

基于改进光能利用率模型呼伦贝尔植被净初级生产力时空格局

呼伦贝尔作为全球气候变化的敏感区域,分析其植被生产力时空格局具有重要科学意义。简化光能利用率模型的水分胁迫系数,基于E0S/MODIS卫星遥感资料,研究呼伦贝尔地区植被净初级生产力(NPP)时空格局。结果表明:1)研究区内大兴安岭林区单位面积NPP为高值区,呼伦贝尔草原西部NPP为低值区,林草交错区和农牧交错区NPP介于林区和草原区之间;2)2000年-2008年4类土地覆被类型单位面积NPP为下降趋势;3)呼伦贝尔西部草原、呼伦贝尔林草交错区单位面积NPP主要受降水量的影响,而大兴安岭林区和岭东农牧交错区主要受生长季气温的影响。