基于多源遥感数据的综合干旱监测模型构建

在全球气候变化越来越复杂的大背景下,准确监测华北粮食主产区的旱情对区域农业生产有重要的指导意义。以往的遥感干旱监测方法多侧重于监测土壤或植被等单一干旱响应因子,反映综合信息的能力较差,为此该研究使用中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)、热带降水测量计划(tropical rainfall measuring mission,TRMM)卫星等多源遥感数据,在综合考虑干旱发生发展过程中的土壤水分胁迫、植被生长状态和气象降水盈亏等因素的基础上,利用空间数据挖掘技术,构建综合干旱监测模型,并以山东省为例进行了试验验证。结果表明,模型监测出山东省近年来所经历的重大干旱过程与实际旱情一致,模型输出的旱情指标-综合干旱指数(synthesized drought index,SDI)与小麦的标准化作物单产变量的相关系数均大于0.7(P0.05);在小麦和玉米的生长期,综合干旱指数与作物受灾面积的相关系数在-0.67～-0.85之间,与标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)的相关系数在0.44～0.67之间,且通过了P0.01的极显著检验(3月份除外)。研究结果为综合评估区域干旱提供了一种新的方法。     

棉花品种叶片反射光谱吸收特征研究

应用地物光谱仪和光谱一阶微分分析技术研究了新疆7个主栽棉花品种叶片反射光谱吸收特征，结果表明，生育后期表现早衰的品种及受干旱胁迫的棉花“红谷”区最小波段光谱反射率(Ro)及数值积分面积(SRo)增大，谷低变浅，Ro及SRo与叶片光合速率呈显著线性负相关关系，可作为棉叶水分亏缺及衰老的快速诊断方法。     

利用遥感方法诊断小麦叶片含水量的研究

应用地物光谱仪探讨了小麦叶片含水量对近红外（ＮＩＲ）波段光谱吸收特征参量的影响。结果表明：１．６５～１．８５μｍ间的光谱反射率与小麦叶片的含水量呈显著负相关,而且该波段在大气窗口之内,受大气层水的干扰较小,可作为航空或卫星遥感探测指标应用。根据大量观测数据建立了叶片含水量与吸收深度及吸收面积间的线性相关关系和回归方程式,从而提出一种利用光谱反射率诊断小麦叶片水分状况的遥感方法。     

基于TRMM数据的山东省干旱监测及其可靠性检验

为了兼顾卫星遥感干旱监测的高时空覆盖性和气象站点干旱监测的普遍适应性,使用热带降水测量卫星(TRMM)3B43的逐月降水量资料和单站干旱监测Z指数方法,对区域干旱过程进行监测。研究以黄淮海平原冬小麦主产区的山东省为例,使用该方法对1998年1月-2010年12月间的逐月干旱情况进行了监测,并利用同期气象数据计算出来的标准化降水指数(SPI)对TRMM-Z指数进行了验证。结果表明TRMM-Z指数监测出的干旱发生、发展过程与实际相符,其监测结果与站点SPI相关系数为0.83,达极显著水平。该干旱监测方法在区域干旱监测与评估中具有很好的适用性和精度,为有效获取气象与农业旱情提供了一种新的思路。     

宁夏回族自治区NDVI的时空变化特征研究

利用1999年以来的SPOT-VGT NDVI及气象数据,在合成月、年最大值NDVI及标准化植被异常指数等指标的基础上,运用回归分析、相关分析和变异系数等NDVI时空分析方法,对宁夏回族自治区近11a来的植被活动特征进行了研究。结果表明,在空间分布上,NDVI存在南北好,中部差的特征,这与宁夏植被分布格局和地理气候特点相吻合;在年际变化上,NDVI值受降雨影响较大,特别是中部干旱带的NDVI对干旱胁迫响应明显;在变化趋势上,该区大部分地区的NDVI值处于逐渐增加的态势,只有5个地级市所在的少部分地区,其NDVI处于降低趋势。NDVI的时空变化特征表明,该区近年来的生态环境在逐步改善,且NDVI变化对区域生态系统变动响应明显。近年来,该区实施的许多重大生态治理工程是导致区域NDVI增强的主要因素。     

高分一号卫星影像特征及其在草地监测中的应用

为评价高分一号卫星数据的草地监测能力,在分析传感器波段设置、辐射分辨率和光谱响应系数等特征的基础上,以草地为研究对象,提取草地分布信息,计算不同植被指数,结合地面同步观测的草地光谱、地上生物量、覆盖度和叶面积指数等实测数据,通过R²和均方根误差筛选并建立最优估算模型。结果表明:波段设置与部分常用传感器保持了较好的一致性;空间分辨率的提高,增强了地物类型的识别能力,辐射分辨率的提高,增强了数据的层次性;光谱响应系数较好的涵盖了不同草地类型的光谱曲线特征;叶面积指数和生物量的最佳估算模型均为基于比值植被指数的三次多项式模型,覆盖度最佳估算模型为基于归一化植被指数的幂函数模型,并得到了较好的制图效果。     

南水北调中线水源区土地利用时空变化分析

在RS和GIS技术支持下,利用马尔科夫转移矩阵和土地利用动态度指数对南水北调中线水源区1990—2010年土地利用空间格局特征及其时空变化进行了分析。结果表明:1)南水北调中线水源区土地利用类型以林地、耕地、草地为主,其中林地面积占水源区土地总面积的76.00%左右,占有绝对优势。2)1990—2010年水源区土地利用变化主要发生在林地、耕地、草地三者之间,耕地、草地、水域和未利用地均呈现波动变化趋势,林地则呈现先大幅增长后趋稳定,建设用地不断增长,且增长速度不断加快。而这些发生变化的土地利用类型在空间上多分布于人类活动较多的低海拔、低坡度的河谷地区。3)水源区土地利用变化综合动态度为1.20%左右,整体上水源区土地利用变化速度不大,水源区土地利用稳定性整体上较好。     

用光谱反射率诊断小麦叶片水分状况的研究

 应用地物光谱仪探讨了小麦叶片含水量对近红外 (NIR)波段光谱吸收特征参量的影响。结果表明 ,1.45 μm附近的光谱反射率强吸收特征可敏感地反映小麦叶片的水分状态 ,适于作为地面遥感探测指标应用。根据大量观测数据建立了叶片含水量与吸收深度及吸收面积间的线性回归方程式 ,从而提出一种利用光谱反射率诊断小麦叶片水分状况的方法。     

基于GF-1/WFVNDVI时间序列数据的作物分类

归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时间序列已广泛应用于植被信息提取研究,然而目前NDVI时间序列的研究主要集中于中低分辨率遥感影像,从而影响了植被信息提取的精度。随着中国高分专项首颗卫星高分一号(GF-1)的发射,为高分辨率NDVI时间序列的构建提供了可能。该文尝试利用GF-1卫星16 m宽覆盖(wide field of view,WFV)影像,构建16 m分辨率NDVI时间序列,以河北省唐山市南部区域为研究区,开展作物分类研究。该文采用覆盖作物完整生长期的GF-1数据构建NDVI时间序列,避免了利用自然年(1-12月)数据构建NDVI时间序列的不足,有助于作物信息的提取。通过分析样地的NDVI时序曲线,发现GF-1/WFV NDVI时间序列能够清晰地区分不同作物的物候差异,捕捉作物特有的生长特性,而且能够识别研究区当年的作物种植模式。该文分别采用最大似然法、马氏距离、最小距离、神经网络分类、支持向量机(support vector machine,SVM)等分类方法,基于GF-1/WFV NDVI时间序列对研究区作物进行分类,研究结果表明SVM分类方法总体精度最高,达到96.33%。同时该文还采用时间序列谐波分析法(harmonic analysis of time series,HANTS)对NDVI时间序列进行了平滑处理,结果表明处理后的NDVI时间序列能更好地描述作物的物候特性,作物分类精度得到进一步提高。     

海南省自然保护区生态服务价值评估

森林生态系统服务功能及价值越来越受到人们的重视,对森林进行保护并对其估值将其纳入国民经济核算体系是社会可持续发展的需要。以遥感数据结合地面调查数据对热带森林进行分类,参照现有的热带森林各项生态价值指标对海南省天然林保护工程实施的效果进行估算和评价。结果表明,以2000至2010年的保护期计算,生态系统服务效益产出投入比在2倍以上。海南省热带天然林保护工程的实施,直接产生的生态系统服务价值增量及保护产生的损失替换价值远远高于保护工程的投入,是一项低投入高效益的项目。