基于AMSR2微波植被指数与地表温度的旱情分析

基于微波数据全天时、全天候、不受云层影响等优点,选取了2012年7月—2016年12月的AMSR2微波数据中的10,18,36.5GHz水平垂直极化亮温数据反演微波穿透指数MVI与微波极化差异指数MPDI_(18),MPDI_(36.5),构建了微波植被指数与光学地表温度的微波旱情指数TMVDI,TMPVDI_(18),TMPVDI_(36.5),并与光学旱情指数TVDI进行了对比,分析了微波旱情指数在黄河流域旱情监测中的适用性。结果表明:微波旱情指数时空变化趋势与光学旱情指数基本保持一致;微波旱情指数在黄河流域旱情监测中具有很好的适用性,在大部分地区微波旱情指数反演效果优于光学旱情指数;光学、微波旱情指数与降雨因素的相关分析也表明微波旱情指数与降雨的相关关系整体优于光学旱情指数与降雨的相关关系,且微波旱情指数与降雨相关关系较好的区域集中在黄河流域南部地区。     

GPM与TRMM降雨数据在黄河流域适用性分析

GPM(Global Precipitation Measurement)是继TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)之后的新一代全球卫星降水测量计划。GPM扩展了TRMM传感载荷,提升了降水观测能力。以GPM和TRMM重合期(2014年3月—2015年4月)数据为对象,利用黄河流域内76个气象站点的降雨实测数据,探讨了两种卫星降水数据在黄河流域的适用性,并分析了流域内两种卫星降水数据误差的时空分布。结果表明:年尺度上,GPM与TRMM卫星数据与实测降水量的决定系数分别为0.78,0.86,总体一致性较好,但分别存在2.46%与2.19%的相对高估。季节尺度上,春、秋两季数据精度高,夏季卫星降水数据相对于实测降水量存在较大的绝对误差,冬季则相对误差较大。月尺度上,除7月、8月外卫星降水数据均大于实测降水量,相对误差最大值出现在12月,绝对误差最大值出现在9月。单站点验证结果表明GPM与TRMM卫星降水数据在流域北部的陶乐、惠农、临河等区域数据精度偏低,而在广大的流域中南部区域卫星降水数据与实测降水量有较高的一致性。     

FY-3B/3C和AMSR2土壤含水量产品在锡林郭勒草原地区的适用性评价

土壤表层含水量存在于陆-气界面,是模拟全球水文、能源和碳循环及其相互作用的一个重要变量,对于气候和地球系统研究至关重要。为了评价风云三号B星（FY-3B）、风云三号C星（FY-3C）、先进微波扫描辐射计（AMSR2）土壤含水量产品在锡林郭勒草原以及不同土地覆盖类型的精度和适用性,本文基于2014-2019年生长季的地面观测数据,应用时间序列相关性（R）、均方根误差（RMSE）、平均偏差（Bias）和无偏均方根误差（ubRMSE）分析了这三种网格产品的可靠性。结果表明：（1）在日尺度上,FY-3B和FY-3C土壤含水量产品高估了陆地表层含水量,AMSR2低估了土壤含水量;各项评价指标表明三种土壤含水量产品均能够捕捉锡林郭勒草原表层土壤含水量的时间变化趋势。（2）在月尺度上,与AMSR2相比,FY-3B和FY-3C土壤含水量产品的月度分布与实测土壤含水量分布较为一致。（3）在生长季尺度,3种卫星土壤含水量产品能够反映各草原亚型的土壤含水量状况;FY-3B和FY-3C土壤含水量产品在植被覆盖较高的地区适用性较好,AMSR2在植被覆盖较低的地区可靠性较好,3种产品在监测土壤含水量方面具有互补功...     

黄河流域植被指数对气候变化的响应及其与水沙变化的关系

[目地]研究流域植被对气候变化的响应及其与水沙的关系,为黄河流域生态环境政策调整提供科学依据。[方法]基于归一化植被指数(GIMMS NDVI)、气温、降水和径流量、输沙量数据,利用线性回归和相关分析方法分析了黄河流域NDVI时空变化和对气温与降水的响应,及其与径流量和输沙量关系。[结果]①1982—2015年黄河流域及上、中游流域NDVI均呈显著线性增加趋势,中游流域增速最快,显著增加区域面积也最大。②1982—2015年黄河流域NDVI与年平均气温、年降水量呈显著正相关面积分别占22.39%和21.99%,集中分布在中北部区域。③2000—2015年黄河流域总体和上游流域年径流量均表现出增加趋势,上游和中游流域输沙量呈下降趋势。黄河流域水沙关系变化是多种因素共同作用的结果。[结论]气候变化背景下黄河流域1982—2015年植被总体呈改善趋势,但具有明显空间差异特征,植被变化与河流径流和输沙变化关系尚待进一步研究。     

GPM与TRMM卫星降雨数据在福建省的适用性对比分析

降雨是引起土壤侵蚀的外部动力因素,卫星降雨产品能够有效地克服常规降雨观测数据在空间上的不连续性,具有明显空间分布优势。为了探究卫星降雨产品在福建地区的适应性,利用福建省22个全国气象站点的观测数据,分别对全球降雨测量GPM和热带降雨测量TRMM两种卫星降水数据在日、旬、月、季度几个不同时间尺度上进行了对比分析。结果表明:随着时间尺度增加,GPM和TRMM与地面实测数据的相关性都呈现出依次递增的现象,日均均方根误差RMSE^*逐渐降低,特别是由日到旬尺度变化时RMSE^*出现陡降,而旬和月的差异不大;卫星产品与站点实测数据拟合直线的斜率逐渐趋向于1。在日尺度上,相关性都小于0.5,RMSE^*均大于13 mm/d;在旬尺度上,相关性介于0.7~0.8,RMSE^*均小于5 mm/d;在月尺度上,两者与观测数据的相关性都大于0.9,GPM数据整体上精度优于TRMM数据,但是在福建东南沿海TRMM精度要高于GPM。在季度尺度上两种卫星产品的精度与季节总降雨量呈负相关,季节差异较大;夏季多雨时r值和K值低而RMSE最高,冬季少雨时与地面实测数据一致性高,r和K值最高而RMSE最低,春秋两季也有较好的精度;在不同的季节GPM各项指标均优于TRMM。综合不同时间尺度的结果,总体上,两种卫星降雨数据都具有较高的精度,其中GPM卫星降水数据在福建省的适用性较高,数据的空间分辨率更高,数据精度也略高,更适合于区域应用。     

植被指数估算香格里拉地区植被覆盖度的精度对比分析

利用MOD13Q1数据构建多种植被指数,结合像元二分模型对香格里拉县植被覆盖度进行遥感估算,并通过实测数据和TM影像数据相结合,对估算结果进行精度验证。结果表明:（1）构建的4种植被指数NDVI,EVI,RVI,MSAVI均与研究区实际地表植被覆盖度具有较高的相关性,表明使用遥感方法对香格里拉县进行植被覆盖度的估算是可行的;（2）通过与TM影像进行对比分析,4种植被指数中,利用MSAVI估算的植被覆盖度更接近于香格里拉县的实际情况。     

现行淤地坝设计洪水计算方法的适用性对比分析

[目的] 洪水是导致淤地坝水毁最根本的原因,深入探讨淤地坝设计中洪水分析计算方法,以期对其发展提供有益参考。[方法] 梳理现行淤地坝设计洪水计算方法,对比分析各种方法的适用特点。对理论性较强的推理公式法在淤地坝设计洪水计算中的适用性进行分析,总结其各类参数的物理意义,提出其运用要点。选取典型算例,研究比较各方法的计算特点及适用性。[结果] 洪水调查法可靠可行但受洪水资料条件限制,经验公式精度和应用具有地区局限性,两种方法均不宜较大范围应用;推理公式法具有一定理论基础和计算精度,且简单实用,具体运用中应注意淤地坝处于特小流域的特点,在计算流域特征值L和J时应判明最远流程中的坡面部分,在计算暴雨递减指数n时应选取由10—60 min的点暴雨n₁值,产汇流参数中μ偏大,m偏小,应在合理范围内相应的倾斜取值。[结论] 推理公式法应当作为淤地坝设计洪水分析计算中的首选方法,需关注淤地坝处于特小流域的特点,把握应用推理公式法的运用要点。     

基于植被指数特征和空间分析的石漠化信息提取

通过对多光谱数据谱间特征与多种植被指数差异分析,采用改进的EVI指数提取石漠化信息,并使用NDWI指数修正水体信息,结合空间坡度分析进行决策树分析,提高信息提取精度。以贵州省务川仡佬族苗族自治县CBERS-02B星CCD数据为例,研究最新的中巴资源一号02B星在采用植被指数特征和空间决策树分析对石漠化信息快速的准确性。研究表明这一方法可以克服只靠单一指数提取出现信息混淆问题,共抽查203个图斑,其中石漠化图斑179个,误判图斑19个,漏判的石漠化图斑5个,其总精度判率88.2%,是一种快速有效提取石漠化信息的方法。     

TRMM卫星降水数据在怒江流域的适用性分析

利用怒江流域12个气象站点1998—2012年的实测降水数据,采用散点斜率法和相关系数法,在不同的时空尺度上分析了TRMM 3B43V7卫星降水数据在怒江流域的适用性。研究表明:月尺度上,TRMM降水数据与站点实测降水数据的相关系数R值为0.81,两者之间相关性显著;季节尺度上,夏季降水的相关性(R=0.74)高于其余3个季节,冬季降水的相关性最差(R=0.63);站点尺度上,上游和下游站点的相关系数均大于0.9,相对误差较大的站点主要分布在流域中游。总体上来看,TRMM 3B43V7月降水数据与怒江流域站点实测数据间的一致性,呈现出上、下游地势相对开阔平坦处相关性较好,而中游地形变化剧烈,坡度较大的峡谷区相关性较差的特点。     

雪深再分析资料在锡林浩特地区的适用性评价

利用欧洲中期预报中心（ECMWF）提供的1981-2010年ERA-Interim全球再分析积雪资料和ERA Interim/Land陆面模式积雪资料（简称ERA-Land）,以锡林浩特地区（锡林浩特、阿巴嘎旗、东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗、正蓝旗、多伦县、那仁宝力格、克什克腾旗）共8个国家气象台站的观测资料为标准,计算其与再分析资料的相关系数、平均偏差、标准差比等统计参数。结合线性变化对比及质量指数和Brunke排名法,综合评估雪深再分析资料在锡林浩特地区的适用性。结果表明：ERA-Interim、ERA-Land资料均能很好地再现研究区积雪深度的季节变化趋势,但锡林浩特及其以东站点较西部站点再现能力更强;ERA-Land资料的模拟效果更优,且具有很好的稳定性,其在包括锡林浩特的研究区北部站点较南部吻合度高,质量较好;ERA-Land资料在锡林浩特地区大部分站点有质量变好趋势,那仁站最明显,在锡林浩特以南的正蓝旗站、多伦县站呈现变差趋势,但变率很小;ERA-Land资料在东乌珠穆沁旗站排序结果最优,正蓝旗最差。     

植被指数监测绿洲农区风沙灾害的适宜性分析

绿洲农区风沙灾害的监测需要选择适宜的植被指数。以莎车县为研究区,根据2013年4月风沙灾害发生的时间和农作物的生长特征,利用多时相MODIS遥感数据产品和统计方法,分析了NDVI、DVI、EVI、ARVI、SAVI和MSAVI对风沙灾害的敏感性。分析结果表明,风沙灾害后的农区ARVI偏移和标准差均最大,分别为0.038 2和0.020 0;基于像元的相关关系分析显示,风沙灾害前后的ARVI相关系数最低,具有较高的信息量,对农区遭受风沙灾害的像元辨别能力强;ΔARVI的四分位距和标准差显著大于其他5个植被指数,分别为0.082 0和0.077 8,受风沙灾害的影响显著;结合近红外、红光和蓝光波段变化分析,说明ARVI更能反映农区风沙灾害的影响。因此,ARVI对绿洲农区风沙灾害的敏感性强,是风沙灾害监测较适宜的植被指数。     

改进的综合气象干旱指数在福建省的适用性分析

选取1961-2009年福建省5个气象站逐日气温和降水资料,引入线性递减非等权重方案计算综合气象干旱指数CI_new,通过比较分析CI_new与等权重方案计算的CI_old在干旱过程描述能力、干旱频率以及干旱年际变化特征上的差异,了解CI_new的改进效果及其在福建省的适用性.结果表明,CI_new与CI_old均能较合理地反映福建干旱频率分布特征和干旱强度变化特征,但CI_new在干旱监测过程中的不合理跳跃次数明显减少,有效克服了CI_old表现的不合理旱情加剧的问题;CI_new表现的缓解干旱的过程较CI_old敏感.因此,CI_new可以作为气象干旱监测业务和评估的指标之一.     

水稻叶面积指数与MODIS植被指数、红边位置之间的相关分析

对模拟中分辨率成像光谱仪（MODIS）两个植被指数归一化植被指数（NDVI）、增强植被指数（EVI）以及红边位置（REP）与水稻叶面积指数（LAI）进行了相关研究。利用光谱分辨率为3 nm 的ASD FieldSpec UV/VNIR 光谱仪获得了2002年两个不同水稻品种——杂交稻和常规稻整个生长期的高光谱数据，同时对水稻LAI进行了测定。利用一阶微分计算红边位移。模拟了MODIS 3个波段，波段1(620-670 nm，红波段)，波段2(841～876 nm，近红外)和波段3(459～479 nm，蓝波段)，并用这些波段计算了MODIS-NDVI和EVI。结果表明：对于常规稻，MODIS-NDVI、EVI和REP与水稻LAI呈现出良好的相关性；而对于杂交稻，与水稻LAI相关性来说，MODIS-EVI和REP要比MODIS-NDVI更敏感。分析原因，主要是因为杂交稻同常规稻相比在生长的中后期LAI比较大，MODIS-NDVI容易饱和；而MODIS-EVI和REP由于可以消除背景影响，增强对LAI的敏感性。因此MODIS-EVI和REP可以更有效地监测水稻叶面积指数。     

基于温湿度与遥感植被指数的冬小麦赤霉病估测

为明晰江淮区域大田冬小麦赤霉病的发生特征,建立冬小麦赤霉病遥感估测模型,该文分析了冬小麦赤霉病病情指数与气候因素(不同时间尺度日均气温和日均空气相对湿度)、生长参数(生物量、叶面积指数和叶片叶绿素含量)和光谱信息(NDVI、RVI和DVI)之间的互作关系。结果表明:1)不同时间尺度日均气温之间存在较好相关性,5日均气温与冬小麦赤霉病病情指数间的相关系数最大为0.77。与日均气温相类似,不同时间尺度日均空气相对湿度之间也存在不同程度的相关性,5日均空气相对湿度与赤霉病病情指数间的相关性最大,其相关性高于5日均气温。2)冬小麦生物量、叶面积指数和叶片叶绿素含量与赤霉病病情指数之间均呈线性正相关关系,且均达到显著水平,说明冬小麦群体密度大、郁闭程度高以及长势过旺是赤霉病易发的主要农学诱因。3)遥感植被指数NDVI(normalized difference vegetation index)、RVI(ratio vegetation index)和DVI(difference vegetation index)分别与冬小麦叶面积指数、生物量和叶片叶绿素含量之间有较好相关性,可以利用NDVI、RVI和DVI分别替换叶面积指数、生物量和叶片叶绿素含量参与建模。4)综合5日均气温、5日均空气相对湿度、NDVI、RVI和DVI 5个敏感因子,构建基于温湿度与遥感植被指数的冬小麦赤霉病病情指数估测模型,模型的估测值与实测值较为一致,RMSE为5.3%,相对误差为9.54%。说明本研究所建立的估测模型可以实现对冬小麦始花期赤霉病的有效估测,该研究可为江淮区域冬小麦生产中防病减灾的信息获取提供方法参考。     

遥感技术在黄河流域土壤侵蚀调查中的应用实践与建议

遥感技术以其宏观、快速、客观的优势,已经成为区域土壤侵蚀调查的重要技术方法。黄河水土保持生态环境监测中心以遥感为主要技术手段开展了黄河流域不同尺度、多种信息源的土壤侵蚀遥感调查,取得了大量的数据和丰富的区域水土保持遥感调查经验,培养起了一支专业的技术队伍,并拥有了先进的设施设备和软件平台。对即将启动的全国第四次土壤侵蚀普查工作提出了建议。     

CLIGEN天气发生器在黄河流域的适应性研究

根据年降水及其年内分布特征在全美范围内选择参照站的基础上,用黄河流域3个气象站30年降水和气温的月平均资料,对CLIGEN天气发生器在黄河流域的适应性进行了检验。结果表明利用参证站、通过月资料的输入,CLIGEN可以较好地模拟年降水、降水的月分布、最高温度和最低温度,模拟值的标准差普遍低于实际值的标准差,参照站的气候特征对模拟结果有显著影响,因此,在参证站选择时应综合考虑多个气象参数。     

基于MODIS时序植被指数的陕西植被季相变化分析

分析了MODIS在植被生长变化监测中的优势,讨论了省级MODIS植被指数序列的建立方法。根据陕西主要植被覆盖类型,在风沙草原区、农作物区、林区共选取了5个样本县,利用2004-2005年MODIS-NDVI序列数据,通过提取NDVI曲线特征参数,结合地面气象观测资料,总结上述植被类型的季相变化特征,提出了关中农作物的物候变化规律和长势评价指标,探索了利用遥感手段对陕西省植被进行宏观、动态监测的方法。结果表明:风沙草原区植被对降水的依赖性很强,林区植被与温度的相关性较好,对降水的响应不明显。时序NDVI曲线是农作物生长的动态迹线,结合农作物的物候节律,可实时监测其生长状况并进行量化评价分析。     

北票市基于Landsat8遥感影像的归一化植被指数分析

归一化植被指数(NDVI)是反映植被长势和营养信息的重要参数之一,由近红外波段与红光波段的反射率值计算得到。Landsat8作为美国Landsat计划的第8颗卫星,遥感数据的准确性更高,时效性更新,采用美国地质勘探局(USGS)网站提供的Landsat8卫星遥感影像,利用ENVI软件计算2013年7月~2016年6月北票市NDVI,分析北票市3a的植被覆盖情况。结果表明:用遥感影像的时效性,通过计算NDVI可以有效监测区域内植被的覆盖情况,获取多年的遥感影像可以分析区域内植被覆盖规律,便于分析区域水土流失情况,制定水土保持计划与决策。     

黄河流域水土保持信息的分类与采集

水土保持信息可分为背景资料信息和现状监测信息两大类。背景资料信息的采集应逐步实现对各类统计报表统一格式要求 ,实现网络传输上报、自动化预处理、结构化存储 ,建立数据库。现状监测信息的采集一方面可借鉴和直接应用传统的监测手段及监测成果 ,另一方面运用计算机、3S等技术来获取宏观监测信息。     

五种气候生产力模型在华北土石山区的适用性分析

植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是陆地植物的净固碳量,对于全球碳估算研究具有重要意义。华北土石山区作为中国林业工程重点区域,是典型的干旱半干旱气候区,准确估算该地区NPP大小及其变化特征对林业生态工程建设具有重要意义。本文基于河南小浪底森林生态系统国家野外科学观测研究站1980-2020年气候数据,利用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型、Chikugo模型、朱志辉模型及周广胜模型共5种气候生产力模型估算,分析NPP的变化趋势,运用随机森林算法探讨NPP影响因素,并以区域MODIS NPP数据为标准进行评价,以探究适合估算该地区NPP的气候生产力模型。结果表明：(1)华北土石山区年平均气温、最高气温、最低气温和降水量均呈上升趋势,变化速率分别为0.05℃·a^-1、0.04℃·a^-1、0.05℃·a^-1和1.58mm·a^-1;年平均太阳辐射和平均相对湿度则呈下降趋势,变化速率分别为0.46MJ·m^-2·a