基于MODIS的郑州市夏玉米LAI反演研究

根据实测玉米高光谱数据和遥感影像数据,以郑州市为研究区域,分别利用原始光谱反射率、光谱反射率一阶导数以及植被指数(NDVI)建立了LAI回归模型,比较拟合效果以确定精度最高的模型,充分挖掘高光谱的优势,提高夏玉米LAI遥感估算精度.结果表明,夏玉米LAI的最佳回归模型为利用波长439.31nm处的光谱反射率一阶导数数据进行回归分析建立的三次多项式回归模型,其决定系数R2为0.761.     

基于不同环境下的河南省典型区域土壤田间持水量研究

土壤田间持水量是衡量土壤墒情和干旱程度的一个重要指标。由于田间持水量的测定环境不同,如季节、环境等因素,可能导致相同区域的土壤其测定结果也不相同。通过颗粒分析实验,确定了全省122处人工墒情站的土壤类型,并从中选取了3个不同土壤类型的站点开展不同季节不同环境下的田间持水量试验。结果表明:①从全省范围来看,河南省的土壤以壤土类型为主,在防汛抗旱时要充分考虑该种土壤类型的蓄水特性;②通过分析试验数据可以得到,其田间持水量与干容重呈现线性反比关系;③3种土壤在不同的季节及实验室温度环境下,田间持水量测定结果差别不大,因此可以得出田间持水量基本不受温度季节的影响的结论。     

黄土丘陵区小流域土地利用变化与土壤侵蚀特性的协同效应研究

土壤侵蚀特性与土地利用变化之间存在密切关系。以黄土丘陵区纸坊沟小流域为研究对象,选择不同土地利用类型和土壤侵蚀特性指标,定量研究其生态恢复中的协同效应,结果表明,在生态恢复过程中,土地利用类型的变化与土壤稳定入渗率、水稳性团聚体平均质量直径、土壤有机质、土壤抗冲性,及土壤侵蚀模数之间具有密切的关系,表现出较好的协同效应,表明土地利用方式能改变土壤抗蚀能力。其中,林地对土壤抗蚀能力的提高最显著,农地则降低土壤抗蚀力。     

基于多指标的郑州市城市化扩展过程研究

以郑州市为研究对象,选取2000、2006、2008和2012年4期遥感影像,运用RS数字图像处理技术和GIS空间分析技术,通过空间方位比重等多种指标综合考虑多种因素详细分析2000 ～2012年中原经济群中心城市——郑州市城市空间扩展动态变化轨迹.结果表明:2000年以来,郑州市区的城市扩展明显,但速度逐渐放缓,扩展方向以向东为主,呈东西南方向发展;城市扩展经历了从以外部延伸和边缘扩展为主到以内部填充和边缘扩展的转变,表明了城市建设正朝着土地利用集约化方向发展;人口、经济、交通以及政策因素是促进郑州市城市快速扩展的主要原因,其中政策因素起到了主导性作用.     

基于遥感的郑州市黄河湿地植被覆盖度变化研究

城市滨河湿地的治理与保护对于城市生态环境具有重要意义,而监测植被覆盖度是研究湿地植被状况的重要方法。以郑州市黄河湿地为研究对象,采用等密度模型,基于1999-2011年的郑州市黄河湿地TM遥感影像,进行湿地植被覆盖度的反演,并结合降水数据和实际调研情况,分析了郑州市黄河湿地植被覆盖度的变化情况。结果表明,郑州市黄河湿地生态环境比较脆弱,研究期内平均植被盖度由60%下降到40%,典型黄河湿地植被遭到破坏。年降水的差异对植被覆盖度影响明显,同时越来越多的人类活动是导致植被持续减少的重要因子。该研究结果可为制定区域生态修复规划,提高黄河湿地的生态价值和经济价值服务提供参考。     

河南省土地利用景观格局变化研究

基于2000、2005、2012年的土地利用数据和景观格局指数,对河南省7种主要土地利用类型的演变情况和景观空间格局变化进行分析,探索河南省近期的景观空间格局演变规律及其成因.结果表明,2000-2005年、2005-2012年在河南省土地利用各类型中耕地(旱地和水田)面积始终最大,未利用土地面积始终最小;耕地(水田和旱地)、草地和林地面积总体呈减少趋势,水域、建设用地、未利用土地面积总体呈增加趋势,其中耕地中的旱地面积减少最多,建设用地面积增加最多;景观水平指数中斑块数量、斑块密度、平均分维数、Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数呈增大趋势,而平均斑块面积呈减少趋势,土地破碎化加剧,斑块形状变得不规则,景观空间连接性下降,景观要素空间分布不均衡.总体而言,河南省土地受城市化发展影响较大,在以后的经济战略制定时要注意把握人与自然的协调,做好城市化对耕地影响的度量.     

High-resolution leaf area index inversion based on the Kernel Ridge Regression algorithm and PROSAIL model北大核心CSCD

Accurate estimation of leaf area index（LAI）plays an important role in ecological，environmental and climate change research. Large-scale LAI estimates can be obtained from satellite remote sensing technology，but they rely on a large amount of ground-measured data with and they have low spatial resolution，which often does not meet the needs of high-precision and large-scale research. In this study，using surface reflectance data with a spatial resolution of 30 m，we tested an inversion method combining the Kernel Ridge Regression（KRR）algorithm and the PROSAIL physical model to invert LAI without a large number of ground measured data. First，the sensitivity analysis was performed on the input parameters of the PROSAIL model to determine the input parameters and generate the simulated data sets. Then，the KRR model inversion between the simulated reflectance and LAI was established. For comparison，we linked two other models，the Multilayer Perceptron（MLP）algorithm and the Random Forest Regression（RFR）algorithm，with the PROSAIL model，to perform high spatial resolution LAI inversion. Finally，we used ground measured data to compare the outputs and performance of the three inversion models. We found that the LAI inversion accuracy of the KRR-PROSAIL model was the highest with an R2 of 0. 8089 and root-mean-square error（RMSE）of 0. 2492. The inversion accuracies of the PROSAIL model linked with MLP and RFR were inferior with R2 values of 0. 7726 and 0. 7118，respectively and RMSE values of 0. 2781 and 0. 2432，respectively. Based on this study we recommend the combination of the Kernel Ridge Regression algorithm and PROSAIL models to invert satellite data to LAI for improved accuracy and high spatial resolution of the inverted LAI data. This methodology provides a method for rapid and accurate inversion of regional high-precision LAI information. © 2022 Editorial Office of Acta Prataculturae Sinica. All rights reserved.     

基于MOD16的北洛河流域蒸散发空间格局演变研究

[目的]探究北洛河流域地表实际蒸散发年际和年内的时空变化特征,为该区域的生态基准与生态需水量研究、退耕还林效果研究提供理论依据。[方法]基于北洛河流域2000—2014年MOD16遥感数据、气象数据、水文数据和2011年土地利用数据,采用流域水量平衡法、均值法、标准差法和线性趋势法进行蒸散发(ET)时空变化特征分析。[结果]流域年蒸散量在波动中缓慢上升,波动范围为395.4~517.4mm/a,15aET均值为446.74mm/a,年内蒸散量呈单峰型分布,季节性变化特征明显,地表蒸散主要集中在5—9月,最高值出现在8月;经与北洛河流域的实测降水空间插值结果比较,MOD16-ET估算结果的相对误差均值为12.04%,相关系数达到0.81;流域内上游至下游的ET剖面线波动明显,呈不规则的"波动曲线"形态;流域内ET值年际变化空间分布特征明显,中游和上游地区以增加趋势为主,下游以减少趋势为主。[结论]近15a来北洛河流域蒸散发整体呈现增大趋势,主要驱动因素为人类活动,尤其是退耕还林和水土保持等工程的实施。