水利部水土保持监测中心举办GPS技术培训班

为提高水土保持防治工作的科技含量 ,推进信息化进程和“3Ｓ”技术应用 ,水利部水土保持监测中心于 2 0 0 1年 7月 11日至 13日在北京举办了全国第一届全球定位系统 (ＧＰＳ)技术在水土保持领域中的应用培训班。各流域机构、省 (自治区、直辖市 )的技术业务骨干 80人参加了培训。本次培训针对水土保持领域中ＧＰＳ应用的需求和发展 ,讲述了ＧＰＳ定位测量基本原理 ,ＧＰＳ技术在水土保持领域中的应用、典型ＧＰＳ设备的硬件操作、软件使用和数据处理方法等。通过这次培训 ,学员们初步掌握了ＧＰＳ技术应用的基本知识和操作技能。水利部水土…     

GPS在水土保持监测中的应用

介绍了利用不同品牌ＧＰＳ野外实测不同地貌部位地块面积、周长，与人工测量比较，其测试精度都在９０％以上，随着３Ｓ技术的发展，水土保持动态监测工作也逐步由利用３Ｓ技术代替传统的工作方法。     

洪水灾害卫星遥感监测与评估研究综述

洪水灾害是当今世界上最严重的自然灾害之一,对其进行科学有效的监测和评估是科学防灾减灾的基础,也是目前国内外学者研究的热点和难点问题.本文简要介绍了卫星遥感监测洪水的原理,着重对基于Landsat TM与ETM+、SPOT、EOS/MODIS、NOAA/AVHRR等卫星遥感资料的洪水水体提取技术、淹没面积与淹没水深的计算方法以及洪水灾情的影响评估等几个方面的研究进展进行了综述.认为:目前洪水水体的遥感提取技术比较成熟;基于GIS的洪水面积计算也相对较为成熟;洪水淹没水深的获取难度较大、技术尚有待改进;洪水灾情影响评估技术发展较快,但定量评估方法、模型及评估的准确度、时效性都需要进一步提高.在此基础上提出:微波遥感、人工神经网络、GIS技术等在洪水灾害卫星遥感监测与评估应用中具有广阔前景,特别是在洪水灾害评估中应大量应用遥感信息.     

GPS相对测量技术在水土保持中的应用

介绍了相对定位方法,软硬件及仪器设备,结合在陕北安塞县大南沟的袖主测量结果分析,详细讨论了ＧＰＳ定位技术在黄土丘陵沟壑区小流域水土流失监测的独特优越性,并对实测中ＧＰＳ在定时一时所暴露出的问题的及其原因进行了初步探讨。测量结果分析表明;ＧＰ相对定位测量坡面定位精度可达毫米级。但在沟谷内等地形狭窄的地方,信号较弱,卫星失锁现象严重,ＧＰＳ定位精度较差,其应用受到限制。     

基于微波遥感的土壤水分反演估算研究进展

土壤水分是地表和大气水热过程交换的重要纽带，对于农业生产、生态规划、水资源管理等具有十分重要的意义。微波遥感具有基本不受天气条件影响，具有较好探测植被覆盖下的土壤信息和土壤水分变化趋势等优势，成为目前遥感精确反演土壤水分的热点。本文整理了现有全球尺度的基于微波遥感的土壤水分产品；分析比较了土壤水分反演中主动微波遥感、被动微波遥感、主被动微波协同技术的原理、特点、适用范围和关键技术进展：主动微波遥感和被动微波遥感的 优势分别在于高空间分辨率和高时间分辨率，高空间分辨率可以很好捕捉地表细微的空间信息特征，但囿于土壤水分与后向散射系数之间的复杂关系，特别是植被、地表粗糙度等对雷达后向散射系数的干扰，使得反演土壤水分的精度不高，因而根据现实情况选取不同散射模型以及利用多源数据协同是目前改善精度的研究热点。而高时间分辨率可以实现全球及大尺度下的土壤水分监测，但是很难满足小尺度或者小区域范围的实际研究需求，为了能使实测数据在空间上得以较好匹配，提出多种降尺度方法。结合以上两种微波遥感方式的优劣，依托更为丰富的数据源、相对成熟的观测技术来对两者进行融合以提取更多的水分信息，以提升反演精度或者获得长时间序列数据。在目前的方法中，土壤水分反演在小尺度下表现出良好的性能，但在全球尺度上会出现数据缺失、适用性不强、反演精度不高以及反演过程过于复杂等诸多问题，可以借助多种观测方式（多极化、多角度、多波段）、多时相重复观测、在原有模型上引入新的算法以及数据同化等方面着手进行改进，同时全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System, GNSS） 中长期稳定、高时空分辨率的L波段微波信号在陆面遥感领域的快速发展也为我国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System, BDS）的发展提供了借鉴，展现出在土壤水分反演方面的巨大潜力。     

遥感监测土壤水分研究综述

对于近年来国内外遥感监测土壤水分的理论、方法的发展和应用进行了全面的回顾，重点介绍了目前已经比较成熟和广泛应用的基于可见光与热红外波段的特征空间方法和微波遥感方法。并对各种遥感监测土壤水分方法的优缺点作出评价，提出了遥感监测土壤水分方法存在韵不足，指出了今后发展的方向，并展望了遥感监测土壤水分的发展前景。     

灌溉农田土壤湿度的时空变化特征

为了探讨现代土壤墒情监测手段在业务监测实践中的应用方法,利用中国气象科学研究院固城生态与农业气象试验基地的业务和试验资料,对灌溉农田土壤湿度的时间变化特征和空间关系进行了分析。结果表明,灌溉农田的土壤湿度呈一年的周期性变化;浅层(0-50cm)土壤湿度时空波动显著,且各层的变化存在不一致性,60cm以下土层湿度时空变化很小,0-50cm土层的平均土壤湿度能较好地反映0-200cm土层的土壤水分状况,对土壤湿度的监测应集中在浅层50cm内,并需要逐层测量;浅层土壤湿度变异明显,大田中两点各层土壤湿度的相关性一般随两点距离增加而减小,单个测点的土壤湿度测值的代表性差,因此在自动土壤水分仪器布点时,要获得地段的平均土壤湿度信息,必须设置多个观测重复;表层5cm的土壤湿度变化剧烈而迅速,不能正确反映作物根系主要分布层的土壤水分状况,而表层10cm的土壤湿度与作物根系主要分布层的土壤湿度具有很好的联动性,可以较好地反映作物生长的环境土壤水分状况,因此,在应用微波遥感监测土壤墒情时,其对地表的探测深度需要达到10cm以上才能获得关于作物根系主要分布层的土壤水分状况信息,相应地,在土壤墒情微波遥感监测中,需要采用5GHz以下的频率。     

基于被动微波遥感的中国干旱动态监测

目前用于中国干旱监测的遥感方法大多是可见光和热红外指数法,受云雨、植被和地形的影响较大,不能满足中国南方地区干旱监测的需求。该研究基于被动微波辐射传输方程,首先构建了基于AMSR-E（advanced microwave scanning radiometer-EOS）数据的地表温度反演模型,R2=0.79,RMSE（root mean square error）为2.54℃,实现了中国地表温度的被动微波遥感监测。然后,拟合了不同下垫面归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）与微波极化差异指数（microwave polarization difference index,MPDI）的关系。在此基础上改进了植被供水指数（vegetation supply water index,VSWI）,构建了基于AMSR-E数据的被动微波遥感气象干旱指数,并以中国2009年的旱情为例进行实例验证。研究表明,该干旱指数与AMSR-E L3土壤湿度数据有着显著的负相关关系（R2=0.75）,且能基本表征2009年中国实际的气象干旱状况。     

小流域综合治理的动态监测与效益评价研究进展

在分析小流域综合治理过程与特点的基础上，论述了动态监测的基本内容，回顾了动态监测的发展过程和各阶段的特点，并重点研究讨论了手工调查，遥感技术和计算机等技术的应用及各自的优缺点，同时较详尽地分析，论述了国内外各种动态监测模型的特点和应用范围，对比，讨论了小流域治理效益评价研究中的指标，指标体系和评价方法，最后提出了动态监测和效益评价等研究存在的基本问题和解决途径。     

土壤水分遥感监测的研究进展

土壤水分是土壤的重要组成部分,在地—气界面间物质、能量交换中起着重要的作用,是农作物生长发育的基本条件和农作物产量预报的重要参数。遥感技术具有大面积同步观测,时效性、经济性强的特点,为大面积动态监测土壤水分提供了可能。简述了到目前为止出现的几种主要的土壤水分遥感监测方法,如热惯量法、作物缺水指数法、归一化植被指数法、植被指数距平法、植被供水指数法、植被状态指数法、温度状态指数法、温度植被干旱指数法、高光谱法、微波遥感法,并分析了各种方法的原理和特点,最后展望了土壤水分遥感监测方法的发展趋势。     

皖浙闽赣丘陵山地植被遥感知识库的建立与应用

 应用遥感数据解译地表植被覆盖情况,从而进一步评价土壤侵蚀现状。采用人工调查与遥感判读相结合的方法,建立地表植被覆盖度的遥感识别样本知识库。通过建立知识库,并使用GPS对其加以检查、更新,提高了样本的广泛性与精确度,从而提高了土壤侵蚀动态遥感监测的精度与速度,并使遥感影像的植被判读具有一定的系统性。     

地下水遥感监测研究进展

地下水遥感监测是遥感应用研究的前沿课题之一.该文对30多年来国内外遥感监测地下水的研究进展作了回顾,对已有的主要研究进行概括,归纳为水文地质遥感信息分析法、环境遥感信息分析法、热红外遥感地表热异常监测法和遥感信息定量反演模型等四种方法,分别对这些方法的地下水监测思路和工作原理作了阐述.最后对地下水遥感监测进行了总结与展望,认为综合运用多种遥感信息可以提高地下水遥感监测水平.     

“3S”技术在水土保持工作中的应用及展望

随着遥感(RS)、地理信息系统(GIS)与全球定位系统(GPS)三项技术的飞速发展,其在水土保持工作中的应用也得到不断加强。基于“3S”技术在水土保持工作中的应用,提出了“3S”技术的集成构想,最后对“3S”技术在水土保持中的应用做了相应的展望。     

作物遥感识别中的数据挖掘技术

该文综述了数据挖掘技术应用在图像分类方面的各种方法，介绍了每种方法的优缺点、适用领域及应用情况。介绍了将数据挖掘技术应用于图像分类方面以有效解决当前作物遥感识别中的瓶颈问题。对当前作物遥感识别系统在数据源的使用、识别过程的规范和方法的实用性方面的问题进行了分析，展望了作物遥感识别中的数据挖掘技术研究发展方向。     

基于ALOS和PPS的退耕还林工程监测——以沽源县九连城镇为例

以ALOS数据作为卫星遥感数据信息源,利用计算机进行监督分类和人机交互式解译,可提取工程区实际退耕还林面积,但对所有图斑进行实地植被状况调查的费用是非常昂贵和费时的。采用不等概抽样方法(PPS),将给定的遥感解译图斑面积/各工程实施图斑面积作为辅助因子,根据30块工程实际面积和GPS实地量测退耕还林面积,估计工程保存造林总面积,将两者提取面积做了对比分析。分析结果表明,该方法分析精度达到86.2%,对及时掌握工程实施进度及质量,也具有极其重要的意义。     

切沟侵蚀监测与预报技术研究述评

切沟侵蚀作为一种常见的土壤侵蚀现象,不仅破坏土地资源,也是河流泥沙的主要来源之一;但是,由于切沟侵蚀机制复杂,研究手段欠缺,切沟侵蚀研究进展缓慢。切沟侵蚀监测技术是研究切沟不同发育阶段侵蚀速率和构建切沟预报模型的基础。近年来,高精度GPS、三维激光地形测量以及RS和GIS等切沟侵蚀监测技术取得了新进展,尤其是高分辨率遥感的应用为较大时空尺度的切沟侵蚀监测提供了可能性。世界范围的切沟侵蚀监测成果表明不同地区切沟侵蚀速率主要为0.16～15 m/a。切沟侵蚀预报技术进展缓慢,现阶段还没有广泛应用的切沟侵蚀预报模型。利用高分辨率航空和卫星影像及三维激光测量等新技术,开展较大尺度的切沟侵蚀监测是近期的研究热点和主要发展趋势,而从长远来看,发展切沟发育和侵蚀的经验和机制模型、进行不同时间尺度的切沟侵蚀预报是切沟研究领域的发展方向。     

基于GPS-IR的美国中西部地区NDVI时间序列反演

基于AVHRR(advanced very high resolution radiometer)、MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)等卫星遥感影像获取的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)存在大气噪声、土壤背景、饱和度等固有问题。GPS(global positioning system)卫星播发的L波段信号对土壤和植被水分含量变化较为敏感,GPS-IR(GPS-interferometric reflectometry)利用测地型接收机和天线记录GPS反射信号的变化,进而反演测站环境参数。该文研究了利用GPS-IR反演区域NDVI时间序列的方法。采用4个GPS参考站2007-2015年近9 a的连续观测数据,由伪距和相位观测值计算了归一化微波反射指数(normalized microwave reflection index,NMRI),傅立叶变换显示NMRI具有明显的周期特性,其中年周期和半年周期分量普遍较为突出。利用三角多项式拟合剔除NMRI中由积雪和降雨引起的粗差点后,其波动与同时间段内MODIS NDVI的趋势一致。一元线性回归结果显示NMRI与NDVI之间存在显著线性相关,相关系数在0.697~0.818(P0.001),NDVI反演误差的均方根误差在0.059~0.079,表明GPS-IR反演区域NDVI时间序列是可行的,该研究为获取准实时、低成本和高时间分辨率的NDVI提供了新的思路。     

沟蚀监测研究现状及发展展望

介绍了国内外常用的沟蚀监测方法中传统皮尺侵蚀针监测法、遥感监测法、GPS监测法、树木断代法、塘库淤地坝回溯法、三维激光扫描监测法的研究与应用成果,讨论了各种方法的优缺点及适用范围,指出提高监测精度、降低监测工作难度是沟蚀监测方法发展的趋势,认为监测精度高的三维激光扫描、无人机遥感等新兴技术在沟蚀监测领域的应用是今后一段时间的研究热点。     

多光谱低空遥感图像光照辐射度校正

为了提高受云层阴影影响的遥感图像的信息提取准确度,该文以水稻小区试验过程中为进行氮素水平检测而采集的低空机载高分辨率多光谱遥感图像为对象,对受云层阴影影响的高光谱图像进行光谱校正,从而提高氮素水平检测的精度。试验中采用机载的双摄像机同步采集可见光和近红外的水稻遥感图像,并将两摄像机的图像进行几何校正后合成得到彩红外(color infrared,CIR)光谱图像;同时在图像采集区域布置3块不同反射率的1.2 m×1.2 m标定靶,利用便携式光谱仪测定标定靶的反射光谱曲线,并统计标定靶在图像中各通道的亮度均值。以标定靶在晴天无云和有云图像中的亮度值为节点,对G、R和近红外(near infrared,NIR)通道分别建立分段的线性变换模型进行校正。为验证校正精度,在遥感图像中分别选择大田水稻、小区试验田块和裸地3个不同区域的图像的G、R和NIR通道像素亮度均值及归一化植被指数(normalized differential vegetation index,NDVI)作为评价指标。试验结果表明,和传统的整体线性变换相比,采用分段线性变换校正具有较高精度,G、R和NIR通道校正后的平均误差为8.6%,9.1%和11.7%,NDVI平均误差为11.5%,有效提高了阴影条件下的遥感图像的信息提取精度,提高了受云层影响遥感图像的利用率。研究为低空遥感的图像校正提供了参考。     

黑龙江省典型黑土区土壤侵蚀潜在危险度调查研究

依据黑龙江省第一、二、三次土壤侵蚀遥感调查资料 ,利用GPS等技术手段 ,通过开展外业调查及内业分析研究 ,对全省典型黑土区 11个县 (市 )各地类和不同土壤侵蚀强度的土地进行了土壤侵蚀危险程度分级