Advances in snow-cover monitoring using optical remote sensing

积雪在全球水文和气候变化中扮演着十分重要的角色。利用遥感技术进行积雪监测已有40多年的研究历史,在雪盖制图、雪深反演、冰雪反照率等方面发展了一系列的算法及产品。其中,光学遥感以其高时空分辨率的特点在积雪监测中得到了非常广泛的应用。随着对地观测系统（Earth Observation System,EOS）的发展,以及国产环境卫星的陆续升空,越来越多的遥感数据被应用于积雪监测,遥感技术势必在积雪监测领域发挥更加重要的作用,为模拟地球辐射平衡、地表水文研究、全球变化等提供丰富的数据资料。     

草层高度遥感监测研究进展

草层高度在草地退化和沙化评价、生物量遥感监测、牧区雪灾监测中都具有重要的作用和价值,然而草层高度精确监测和制图一直是草地遥感研究的难点。近年来随着多光谱遥感、激光雷达遥感技术、无人机技术和高光谱遥感技术的不断发展,为草层高度的高精度遥感监测提供了技术支撑。本文在综述草层高度遥感监测研究进展的基础上,归纳了草层高度遥感监测研究存在的问题及展望,以期为草层高度高精度遥感监测研究提供帮助。     

遥感技术在土地管理中的应用与展望

随着我国的科学技术不断发展,作为新兴科学的遥感技术,必将成为国土资源管理中不可缺少的重要手段之一.文章阐述了土地管理动态监测、城镇地籍管理和国土详查等领域中遥感技术的主要应用,分析了遥感检测技术在我国的土地管理中的发展趋势.     

积雪被动微波遥感研究进展与前景展望

被动微波遥感可用于进行全天候的积雪监测。概述了国内外近年来积雪被动微波遥感研究进展,比较了常用的被动微波传感器SMMR（Scanning Multichannel Microwave Radiometer）、SSM/I（Special Sensor Microwave/Imager）、AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer-Earth Observing System)和MWRI（Microwave Radiation Imager）的参数特征,指出目前积雪被动微波遥感研究中存在的问题：1)干雪和湿雪的判别阈值受多种因素的影响,仍难以确定;2)各气象台站的实测雪深值缺乏代表性;3)分辨率不高,无法监测浅雪区信息等问题;4)容易造成积雪范围估计过大、雪深过深等问题。另外,雪的密度、粒径、降水、寒漠、植被、冻土等因素都在一定程度上影响了反演结果的精度。并对积雪被动微波遥感的应用前景提出了展望：1)在积雪遥感业务监测中,对可见光和被动微波数据进行融合,可充分发挥二者的优势;2)遥感和地理信息系统的结合,可以提高积雪遥感监测的精度和应用范围;3)随着积雪模型算法的进一步完善以及更高空间分辨率的AMSR-E和我国FY3卫星的被动微波数据MWRI的应用, 被动微波遥感必将成为积雪监测的重要手段。4)被动微波遥感与可见光MODIS的积雪监测范围较为一致, 当由于云的影响而无法得到满意的可见光影像时, 则被动微波遥感就可发挥替代作用。5)被动微波遥感在积雪业务监测中还存在较多的问题, 持续不断的地面监测和算法改进及验证是完善这项技术的重要保证。     

牧区积雪光学与微波遥感研究进展

在总结国内外积雪监测常用卫星资料甚高分辨率扫描辐射仪(AVHRR)、多光谱扫描仪(MSS)、专题绘图仪(TM)、中分辨率成像光谱仪(MODIS)、多通道微波辐射计(SMMR)、微波成像专用传感器(SSM/I)、改进型微波辐射扫描仪(AMSR/AMSR-E)、合成孔径雷达(SAR)和FY系列传感器优缺点的基础上,系统研究了牧区积雪可见光遥感研究进展以及微波积雪深度反演、积雪分类决策树遥感研究进展,提出了积雪监测中存在的一些问题及未来发展趋势和研究重点,为进一步做好牧区积雪监测提供科学依据。     

草地草种遥感判别技术研究进展

草地是促进区域经济发展的重要资源载体,也是中国陆地生态环境安全的重要生态屏障。遥感技术快速、高效、成本较低,是大范围草原监测的主流技术手段。利用遥感技术对草地草种进行判别是监测草地种群动态和群落更替的重要途径,有利于及时准确地发现草地生态环境的变化,为草地生态系统科学管理和生态文明建设提供重要参考。本研究围绕草地草种遥感判别问题,厘清草种判别技术流程,从草种判别主要遥感数据源的特点及其获取技术、重要的草种判别特征及其挖掘技术,以及目前常用的草种判别方法与模型等3个方面介绍了最新研究进展及技术难点。本研究认为,高光谱、激光雷达遥感及其融合技术在草种遥感判别中具有一定的应用前景,多维特征深度挖掘及互补特征有效结合可提升草种判别准确率。本研究指出了当前草种遥感判别技术存在的主要问题,对未来通过遥感技术实现草地草种的精确判别提出了展望,为全面了解草地草种遥感识别领域和深入开展草种判别研究提供了理论借鉴。     

遥感技术在林业中的应用现状与展望

遥感技术具有实时、动态、综合性强等特点,二十多年来,在林业中得到了广泛应用。本文从森林资源、森林火灾、森林病虫灾害和林业生态建设工程的监测与评价等方面总结了我国林业遥感技术的应用现状。同时结合国家需求与行业发展,对未来林业遥感进行了展望,并提出了几点建议,即大力推动林业遥感综合服务平台建设、加快遥感与GIS、GPS的结合、重视林业遥感教育和培训工作,尽快形成天、空、地一体化的综合监测模式,不断提升林业遥感的应用水平。     

草地遥感估产的原理与方法

在介绍草地遥感估产的原理和方法的基础上,分析了单纯的遥感模型、遥感模型与地学模型相结合等不同估产方法及草地面积动态监测的特点和存在问题,并对草地遥感估产方法发展趋势做了总结。随着遥感技术的发展,草地遥感估产技术和方法也将继续发展,基于遥感数据和方法的草地估产模型更加趋于成熟,其应用也将向草原生态系统、草地退化监测、草地植被生长监测等领域扩展。     

遥感在滑坡灾害研究中的应用进展

随着遥感技术的逐渐成熟,利用遥感评估滑坡灾害风险和灾害制图成为学术研究热点。遥感技术在地质灾害研究中的应用也逐渐从单一资料分析向多数据复合分析靠拢,并从静态滑坡识别过渡到动态滑坡监测,因此,遥感技术在滑坡灾害研究中的应用前景十分广阔,但受到从业人员技术水平不高和学科交叉的影响,遥感技术在滑坡灾害研究中的真正作用还没有被充分开发出来,这也促使滑坡灾害研究人员需要尽快找到遥感应用中存在的问题,只有这样才能最大限度的发挥遥感技术在滑坡灾害研究中的潜在价值。     

中国农科院草原所获批建立高分中心

正近日,中国农业科学院草原研究所获批建立高分辨率对地观测系统内蒙古数据与应用中心草原所分中心。草原所从20世纪60年代起在我国率先开展了草地遥感调查,是我国最早把遥感技术应用于草地资源监测的单位之一,长期从事草地资源及生态环境动态遥感监测、生态环境遥感应用、草原灾害应急管理技术创新应用等研究。     

基于CCI-LC数据的甘南和川西北地区土地覆盖类型时空动态分布及草地面积变化驱动力研究

土地覆盖变化是评价生态系统健康的关键,并对可持续发展有重要意义。遥感技术是实现快速动态监测大面积土地覆盖变化的有效方法。结合野外实测土地类型数据和Landsat 8 OLI影像,对欧空局全球土地覆盖产品(CCI-LC)在甘南和川西北地区分类精度评价的基础上,分析了研究区1992-2015年土地覆盖类型的时空动态变化特征,并从自然和人为两方面因素出发,研究了该地区草地面积变化的驱动力。结果表明:1)CCI-LC产品在甘南和川西北地区的总体精度为76.79%,在六大土地覆盖类型中(草地、林地、裸地、水体、永久冰雪和人类占用地),草地的用户精度最高(94.88%)。2)在1992-2015年,草地面积整体上呈减少趋势,且在1994-2001年发生了较大的变化,减少了6760.53 km²,动态度为-0.53%·年^-1。3)1992-2000年研究区主要发生草地、林地和人类占用地三者之间的相互转化,其中草地以转出为主;2000-2010年研究区土地覆盖类型的变化多样,草地仍以转出为主,但转出面积较上一时间段大幅度减少;2010-2015年间研究区地物类型的转换关系更加复杂,其中草地以转入为主,转入来源仅为林地和人类占用地。4)农业GDP和牧业GDP是甘南和川西北地区草地面积变化的主要驱动因素,且两者均与草地面积呈负相关关系。提供了一种宏观、快速、低成本分析长时间序列土地覆盖类型动态变化的遥感监测方法。     

阿勒泰地区草地畜牧业雪灾的遥感监测与评价

使用ERDAS IMAGING8．5软件分析NOAA／AVHRR资料,建立了基于空间统计分析的雪深遥感监测模型;在GIS技术的支持下,实现了对遥感获取的雪灾信息与地面实际监测信息的空间化、定量化分析,建立了草地畜牧业雪灾的评价模型和损失估算模型。对阿勒泰地区2000年雪灾损失的评价,可为政府部门今后制定防灾救灾措施、合理安排草地畜牧业生产提供决策支持。     

EOS-MODIS数据在草地资源监测中的应用进展综述

简要介绍了美国对地观测系列卫星(Earth Observing Satellites, EOS)及其中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)数据在遥感方面的应用,总结了近年来MODIS数据在草地资源监测领域的研究成果,指出了利用MODIS数据进行监测与其他遥感卫星监测有不可比拟的优越性,着重介绍了MODIS数据在草地上进行植被动态、雪灾监测、火灾监测、病虫害监测等领域监测中应用的一般原理,并与应用甚高分辨率辐射仪(The Advanced Very High Resolution Radiometer, AVHRR)遥感监测进行对比.从理论上、技术上和实践上证明MODIS数据在各领域监测中的监测能力及可行性,目的在于为MODIS遥感监测工作提供一种有益的启示,以期为及时、准确监测预报提供借鉴和参考.     

近10年石羊河流域水资源与生态环境遥感监测

在气候变暖的大背景下,石羊河生态环境发生了很大变化。针对流域生态环境的定量监测策略及关键技术,提出石羊河流域尺度的植被覆盖、水库面积、积雪面积等要素因子的快速监测方法,并具体通过实际监测水库蓄水前后面积、植被覆盖时空变化、积雪分布特征,分析石羊河流域生态环境。研究发现：1997-2006年,整个祁连山区域冰川积雪面积呈多波形变化,有线性增加趋势。其中,祁连山东段（石羊河流域上游）和中段积雪面积呈减少趋势,西段呈增加趋势。石羊河流域植被总面积整体上呈持续减少趋势,其中稀疏植被和茂密植被退化最严重,适中植被面积变化不大。红崖山水库面积基本呈增加趋势,最大值出现在2005年,是19.35 km2;最小值出现在2001年,为7.4 km2。     

分层变端元混合像元分解的新疆北部积雪分量制图研究

新疆北部冬季常多云天气,受地形和植被等因素影响,积雪分布不均,这导致了积雪分量遥感制图精度不高的难题。针对这一问题,本文利用MODIS影像,提出了分层变端元混合像元分解的积雪定量反演方法。该方法首先建立研究区影像和参考端元库,再对区域影像地类进行从粗到细的逐级划分,对每级包含的地类进行2 端元或3 端元混合像元分解。通过对上一级解混后与积雪相关的子类再实施上述变端元混合像元分解方法,得到下一级更细的地类划分。综合各级地类解混结果实现了高精度积雪分量制图。以HJ CCD影像分类数据、植被分布数据和实测数据为数据源,验证了变端元解混时模型包含端元数较少时(如2 端元或3端元)研究区域积雪分类精度最高,为87%。反之,包含端元数越多,分类精度会降低。     

基于不同下垫面的农业干旱遥感监测方法与发展前景

干旱是我国农业面临的主要自然灾害之一。利用遥感手段监测农业干旱,针对作物生长发育过程中不同下垫面状况选取适用的监测指标,可以及时、有效地评估干旱对作物生长的影响,从而为各级政府部门制定防灾减灾政策提供重要的依据。本文总结了目前广泛应用的基于不同下垫面状况的农业干旱遥感监测方法,并将这些方法分为适用于裸露地表与低植被覆盖条件的监测方法、适用于中高植被覆盖条件的监测方法及适用于各种下垫面状况的综合监测方法。在此基础上,对未来农业干旱遥感监测发展方向进行了研究与探讨:1)监测数据源由单一数据源向多源数据转变;2)监测指标由单一的气象监测指标向气象、卫星遥感与作物生理物理特征相结合的综合监测指标转变;3)逐步实现"3S"技术集成与数据共享。     

牧区雪灾遥感监测方法的研究

雪灾是影响我国北方草原牧区畜牧业发展的重要因子,如何准确评价雪灾对牧区造成的影响并及时援救,最大限度地减少灾区的经济损失,是一个十分迫切的问题.为此总结了国内外牧区雪灾遥感监测的现状,分析了卫星遥感系统在草地雪灾监测方面的应用及存在的问题,提出了雪灾遥感监测的原理及技术路线,为进一步做好牧区抗灾救灾及草地畜牧业持续发展决策的研究提供科学依据.     

牧区积雪监测中卫星资料应用的研究现状

牧区雪灾严重制约着牧区生产力的发展。卫星资料在雪灾监测中,起到控制雪灾和灾前预警的作用。牧区积雪监测中常用卫星资料NOAA/AVHRR在晴空条件下,具有大范围积雪动态变化监测的优势;TM资料则易于区分雪和云,同时适用于小范围积雪动态监测与精确定位;被动微波遥感数据SMMR、SSM/I和AMSR E在获取雪深及雪层内部稳定方面效果显著;MODIS数据具有数据免费、较高空间分辨率等特点。多种卫星资料还在去云、混合像元处理、积雪深度、积雪面积监测和积雪监测模型建立中起到基础数据的作用,为雪灾的准确监测提供重要依据。     

3S技术在有蹄类动物栖息地监测中的应用

3S技术是以遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)为基础,与其他高新技术有机地整合而形成一项新的有蹄类栖息地监测综合方法。全球定位系统(GPS)数据可以显著地提高RS识别地物的能力,为GIS提供数据源。应用地理信息系统(GIS)可以对有蹄类动物栖息地的状况进行评估,自动绘制有蹄类动物的分布图等。遥感(RS)是GIS数据库的数据源。3S技术在将来的野生动物栖息地监测研究中会有更大的发展潜力。