三种土地覆盖遥感数据在中国区域的精度分析

土地覆盖遥感数据的精度分析是数据应用的前提和基础。该文以中国科学院资源环境科学数据中心提供的2000年中国土地覆盖数据作为参考,基于对土地覆盖类型的归并,在各种土地覆盖类型的分布面积、空间位置等方面分析了GLC2000、MODIS V004和MODIS V005三种数据描述中国土地覆盖状况的能力,并引入差异性指数,深入分析影响土地覆盖数据精度的原因,得到以下主要结论:总体上各数据均能反映中国主要土地覆盖类型的分布情况,GLC2000、MODIS V004和MODIS V005数据的总体精度分别为62.8%、61.7%和61.9%;3种数据的乔木林地面积较参考数据均偏大,而建筑用地、湿地和水体的面积均偏小;乔木林地、灌木草地、耕地和裸地冰川的精度较高,建筑用地和湿地的精度较低;GLC2000数据在省级水平上对乔木林地和耕地的描述最准确,MODIS V005数据的平均用户精度和生产者精度最高;土地覆盖数据的精度随着数据差异性指数的增加而降低,随着差异性指数为1的区域面积比例的增加而升高;MODISV005数据的精度受土地覆盖差异性的影响相对较小。     

基于时序NDVI图谱库提高土地覆盖分类精度的方法

为提高MODIS土地覆盖产品的分类精度,该文以河南省为试验区,首先将MODIS土地覆盖产品(MCD12Q1)分为高精度区域和低精度区域,然后通过构建时序NDVI图谱库并利用图谱曲线相似性测定方法,改进MCD12Q1低精度区域的分类精度。结果表明:1)时序NDVI是土地覆盖的重要分类特征,二者之间具有较强的关联性。2)利用时序NDVI图谱库能够明显提高MODIS土地覆盖产品的分类精度,改进后的MCD12Q1的总体分类精度分别由72.76%(比较评价)、64.52%(样本评价)提高到83.05%和81.72%。3)不同土地覆盖类别精度提高的程度不同,林地、草地、耕地、人工地表以及水体的生产者精度分别提高35.36%、29.51%、2.98%、6.96%和6.11%。4)对于判定时序NDVI曲线相似度的2种具体方法而言,最小距离法(minimum distance,MD)总体上优于光谱角度匹配法(spectral angle mapper,SAM)。综上,保留现有土地覆盖产品中分类精度较高的部分,基于时序NDVI图谱库改进分类精度较低的部分,是提高现有土地覆盖产品分类精度的有效方法。     

基于遗传算法优化的BP神经网络遥感数据土地覆盖分类

提出了一种基于遗传算法优化的BP神经网络遥感分类方法。该方法兼顾了遗传算法和梯度下降优化算法分别在全局和局部搜索极小点的优势;避免了在BP网络训练过程中过早收敛于局部极小点的风险;与BP算法相比,该算法多次重复过程所得网络的均方差比较稳定。在算法验证中,用中巴地球资源一号卫星数据作为试验数据,详细描述了网络优化过程中的参数设置和关键参数变化过程,比较了该算法与BP算法、最大似然法的分类精度。分类试验表明：该算法不但有较高的执行效率,也能达到很高的分类精度。     

中国区域多源土地覆被遥感产品精度分析与验证

国家及区域尺度的土地覆被信息对于解决环境演变、生物多样性保护、生态系统评价及环境建模等一系列问题起着至关重要的作用。该文以中国科学院CHINA2000数据为参考,从国家尺度比较了当前全球4种土地覆被遥感产品的分类精度,以便解释验证数据与参考数据在空间及专题上的一致性和异质性。结果表明:与参考数据相比,4种遥感产品的土地覆被类别的空间分布,从整体上表现出较高的一致性,但在局部区域差异性较大,特别是在景观异质性较强的西南和东南地区;GLC2000遥感产品从相关系数和总体精度方面都表现出与参考数据较好的一致性,其相关系数为0.92,总体精度为55.86%,GLOBCOVER产品则表现出与参考数据较差的一致性;4种产品与参考数据在空间上表现出明显的混淆现象,混淆主要发生于林地、灌木、草地和耕地之间,这表明粗空间分辨率遥感产品在识别叶类土地覆被类型的能力上仍需要改进,该文为中国用户合理利用遥感产品提供了科学合理的依据。     

基于MODIS数据设计的中国土地覆盖分类系统与应用研究

该文阐述了国内外主要土地覆盖分类系统及其土地覆盖产品在中国的表现,依据中国植被编码体系在MODIS数据试验的基础上,对现有国内土地覆盖分类系统进行了重新设计,包括7大类22个二级类别,并利用2001～2002年MODIS1km时间序列NDVI数据和多波段反射率光谱数据对中国区域进行了土地覆盖分类,结果显示分类产品能较为准确地描述中国区域土地覆盖的实际情况。     

多源土地覆被产品在长三角地区的一致性分析与精度评价

土地覆被数据是全球环境问题,人类活动对生态系统影响评估等相关研究的重要数据源.近年来国内外生产了众多全球尺度或国家尺度上的土地覆被数据集,这些数据集在应用于特定区域研究时精度的可靠性以及多源数据集间的一致性对数据集的选择有着重要意义.该研究以长三角为研究区域,采用混淆矩阵、构成相似性分析和空间一致性分析等方法,对CCI...     

GPM与TRMM降水数据在海河流域的精度对比研究

[目的]对GPM与TRMM降水产品在海河流域的测量精度进行对比研究,以评估TRMM及GPM数据在海河流域的适用性。[方法]以海河流域为研究区,利用35个气象站点2014年4—10月的实测降水量数据在月时间尺度上对两代降水产品利用决定系数R2和相对误差BIAS进行精度评价。[结果](1)卫星降水产品与气象台站实测降水量决定系数从TRMM数据的0.758 2提升至GPM数据的0.7607,斜率K从TRMM数据的0.810 5提升至GPM的数据的0.833 5。(2)TRMM与GPM降水产品差别较小,虽两者均轻微低估了降水量,但整体上精度较高且GPM略优于TRMM。[结论]GPM IMERG降水产品在海河流域月尺度的高空间分辨率水文分析方面具有很好的应用前景。     

水稻格点作物模型在中国区域的不确定性评估

作物模型是评估气候变化对农业生产影响的主要手段之一,但中国对格点作物模型间的比较研究尚处于初始阶段。为全面评估不同作物模型在中国不同区域对水稻产量模拟的有效性,利用联合国粮农组织（FAO）和中国农业农村部种植业管理司（SYB）水稻年平均产量统计资料,对由2种气候资料（AgMERRA和WFDEI-GPCC）和 3种不同种植管理情景（Default、Fullharm和Harmnon情景）驱动的7种全球格点作物模型（CGMS-WOFOST、CLM-CROP、EPIC-BOKU、GEPIC、LPJML、PDSSAT和PEPIC模型）模拟的中国水稻产量进行了对比分析。结果表明：不同格点作物模型之间的模拟结果差异较大,在不同区域不同格点作物模型的模拟效果差异显著,不同格点作物模型对气候变化和种植管理情景的响应和敏感性不同,大部分模拟结果低估了水稻产量。使用不同水稻统计产量数据会对评估结果产生一定的影响。格点作物模型能够一定程度上模拟出水稻产量的年际变化和气候变化对产量的影响,但对于统计水稻产量上升的趋势较难模拟。通过综合分析产量在时间和空间上的波动情况,并利用2种评分方法对模拟表现打分,发现LPJML和PDSSAT在7种格点作物模型中模拟效果最好,同时也对不同气候数据和种植管理情景的变化最敏感,CLM-CROP的模拟效果最差。对不同种植管理情景,Default情景下的模拟效果显著高于Fullharm和Harmnon情景。多种格点作物模型集合平均（MME）可以降低单个格点作物模型模拟的误差,但需对MME中的集合模型进行挑选。     

CLDAS驱动陆面模式模拟中国区域潜热通量的精度评价

利用不同下垫面的通量塔站潜热通量观测数据,计算中国气象局陆面数据同化系统的3个陆面模式(CLDAS-CLM、CLDAS-Noah和CLDAS-Noah-MP)和全球陆面同化系统(GLDAS-Noah)与通量塔站观测资料之间的相关系数(R)、平均偏差(ME)、均方根误差(RMSE)和纳什系数(NSE),进行多时间尺度、多下垫面的精度评价。结果表明:4个模式模拟结果基本能模拟出单峰型的日内变化和年变化趋势以及峰值出现时间,日变化峰值基本出现在14:00,年变化峰值出现在夏季,在分别存在灌溉和土壤冻融现象的农田和湿地处春季数值模拟效果稍差;在小时、日和月尺度上,CLDAS系列模式的模拟效果基本优于GLDAS,从相关系数(R)上看,CLDAS系列的平均值较GLDAS-Noah分别高出0.07、0.08和0.02,从均方根误差(RMSE)上看,CLDAS系列的平均值较GLDAS-Noah,分别减少6.6、5.5和2.3W·m^-2。模式模拟效果随着时间尺度和下垫面性质发生变化,月尺度上的模拟效果最好,其中Noah-MP表现较好,其R值为0.88,RMSE为20.8W·m     

近10年中国耕地变化的区域特征及演变态势

随着工业化、城市化进程推进,中国耕地在数量和质量方面均发生了显著变化。通过分析2009－2018年中国耕地的时空变化,掌握中国耕地变化的区域特征与变化态势,有助于制定差别化的区域耕地保护政策与管理策略,为保障粮食安全提供科学依据。该研究基于2009－2018年土地调查格网数据,利用GIS空间分析、数学指数模型等方法,从耕地数量、空间以及立地条件等方面研究近10年来中国的耕地时空变化特征。研究表明：1）2009－2018年间中国耕地数量总体稳定,但是耕地数量变化的区域差异较大。全国耕地共减少39.37万hm2,减少幅度为0.29%。2）从市域尺度分析,呈现以“哈尔滨-郑州-昆明”带为中心的东-中-西分异特征,该中心带内耕地净减少面积与全国耕地净减少总量基本持平,而该中心带以东地区的耕地净减少量与中心带以西地区的耕地净增加量相近。3）耕地空间变化率在长江以北的长江中下游平原区、黄淮海平原区以及四川盆地及其周边地区相对较高,表明这些区域人为调整耕地空间布局的强度较大,但其市域内净增加耕地面积总量却不大。4）耕地减少主要分布在距离主要城市中心30 km以内的区域,而耕地增加主要发生在离城市中心40 km以外区域,这进一步说明城市化发展仍然是当前耕地减少的主导因子。此外,石嘴山、延安、雅安、榆林、张家口、丽水和泉州等地的耕地平均海拔增加较大,说明这些地区耕地“上山”现象较为严重。因此,今后应根据耕地变化“热点地区”的动态识别,提升自然资源管理和督察的精准定位和因地施策的能力。     

中国1999－2009年土地覆盖动态变化的时空特点

基于SPOT NDVI时间序列研究中国近10 a来（1999－2009年）土地覆盖动态变化的时空特点。首先,对BISE模型进行改进并对数据进行预处理;其次,结合光谱角分类和最小距离分类算法各自的优势构建了一个新的分类算法（SAM-MDM）,并对多年NDVI数据分类和后处理,提高了分类精度,能满足土地覆盖变化趋势分析要求;再次,应用土地覆盖动态度模型和GIS叠加方法分析了全国土地覆盖的时空变化,建立了土地覆盖类型转移概率矩阵;最后,应用马尔科夫（Markov）过程建立了类型转移演化模型,对未来20 a土地覆盖动态变化过程进行了预测。通过该研究探讨了中国土地覆盖近10 a来在时间上的动态变化特点、空间上的变化差异、土地覆盖类型的转移概率分布和未来10～20 a的时空变化趋势。     

近10 a黄河三角洲LUCC及其驱动因素分析

研究滨海脆弱生态区的土地利用/土地覆被时空变化过程,可以为区域土地资源的规划、开发和管理提供科学依据。该文应用遥感和GIS技术,分析黄河三角洲区域1995－2004年间土地利用/土地覆被的时空变化特征,并对区域土地利用/土地覆被变化的驱动因子进行了探讨。结果表明,近10 a来黄河三角洲的土地利用/土地覆被类型发生了复杂变化;黄河三角洲土地利用/土地覆被动态受到自然因素和人类活动的共同作用,而人类活动是近10 a区域土地利用/土地覆被变化的主要驱动因子。尽管近年来黄河三角洲的开发取得了快速发展,但部分人类经济活动给区域土地资源及其生态环境的可持续发展带来巨大压力,甚至导致区域土地质量的进一步退化。     

关于中国农地整理中预测性环境影响评价问题

农地整理作为中国现阶段土地整理的主要形式，对其进行环境影响评价是必要的。在此背景下，该文对农地整理中环境影响评价进行综合分析，指出了农地整理中环境影响评价现状及存在的问题等，并从景观、土壤、生物多样性、水资源、植被、大气等几个方面，对农地整理存在的潜在环境影响进行了分析，在此基础上提出了建立农地整理环境影响评价制度、农地整理环境影响评价的内涵和方法体系，以期对农地整理中环境影响评价有所借鉴。     

基于土地利用和覆被变化的黄河三角洲土壤质量预警研究

该文通过1987和2002年黄河三角洲土地利用和覆被变化与土壤肥力变化的对比分析，探讨土地利用和覆被变化对土壤肥力的影响。研究结果表明：土地利用和覆被变化对土壤肥力变化有直接影响，耕地转为林草地、建设用地、盐荒地和沙地，土壤肥力均有下降趋势；林草地转为滩涂的土壤肥力明显下降，转为盐荒地的略有下降；沙地转为耕地的土壤肥力明显提高，转为林草地有下降趋势，转为盐荒地的略有提高或不变；盐荒地转为耕地的土壤肥力有较大的提高，转为林草地的保持不变或稍有下降，转为沙地的稍有提高，转为建设用地的略微下降；滩涂转为盐荒地的土壤肥力保持不变或略微下降，转为林草地的稍有提高。     

基于对象的方法(优于像素法)对巴西大西洋雨林地区的一个保护区进行土地覆盖分类

Conventional image classification based on pixels hinders the possibilities to obtain information contained in images, while modern object-based classification methods increase the acquisition of information about the object and the context in which it is inserted in the image. The objective of this study was to investigate the performance of different classification methods for land cover mapping in the vicinity of the Alto Ribeira Tourist State Park, a Brazilian Atlantic rainforest area. Two classification methods were tested, including i) a hybrid per-pixel classification using the image processing software ERDAS Imagine version 9.1 and ii) an object-based classification using the software eCognition version 5. In the first method, six different classes were established, while in the second method, another two classes were established in addition to the six classes in the first method. Accuracy assessment of the classification results presented showed that the object-based classification with a Kappa index value of 0.8687 outperformed the per-pixel classification with a Kappa index value of 0.2224. Application of the user’s knowledge during the object-based classification process achieved the desired quality; therefore, the use of inter-relationships between objects, superclasses, subclasses, and neighboring classes were critical to improving the efficiency of land cover classification.     

陕北黄土高原地区土地利用/覆被分类及验证

陕北地区自退耕还林工程实施以来,区域土地覆被发生巨大变化,退耕后土地利用/覆被分类有利于实现退耕前后土地利用/覆被动态监测,评价退耕还林工程进展程度。该文在前人分类系统的基础上,通过对研究区不同土地覆被类型分布特征的实地调查,首先构建了适合陕北地区的土地覆被分类系统;其次依照上述分类系统,以MODIS/NDVI数据、DEM数据和陆面温度数据为依据,采用决策树分类方法对2008年陕北地区土地覆被进行分类;最后采用野外调查数据和Google Earth高分辨率遥感数据,利用误差矩阵的方法对分类结果的整体精度和典型区域不同土地覆被类型的区分精度进行验证。结果表明,基于上述方法的土地覆被分类不仅反映了土地覆被分布的整体情况,而且不同的土地覆被类型之间也得到较好的区分。     

水蚀流域土地覆被格局土壤保持能力空间分布式评价

以丹江口水库以上的汉江流域为例,利用植被覆盖度、坡度加权的上游有效汇流面积空间分布型式和驱动-阻力耦合空间分布拟合函数2个指标,评价水蚀流域土地覆被格局土壤保持能力,并基于研究区14个子流域水文站泥沙资料进行验证.结果表明：汉江干流沿岸河谷盆地和丹江口水库周边丘陵区子流域是研究区城镇和农田的主要分布区,植被覆盖度低,距离汉江较近,当前覆被格局土壤保持能力相对较低,是河流泥沙的主要直接来源地;有效汇流面积空间分布型式和驱动-阻力耦合空间分布拟合函数能有效反映流域泥沙输出,可作为评价流域土地覆被格局土壤保持能力的指标.该评价方法基于土地覆被格局与土壤侵蚀的作用机制,简单易行,可为评价土地覆被格局土壤保持能力、土地覆被格局变化的土壤侵蚀效应提供一种简捷的途径.     

多源土地利用/覆被产品在黄土高原应用和精度评估

为准确掌握黄土高原土地利用/覆被的时空格局,基于6种不同来源的土地利用/覆盖数据产品,MCD12Q1,ESA-CCI-LC,GlobeLand30,GLASS,CAS-LUCC和ChinaCover,开展了黄土高原地区退耕还林(草)实施以来土地利用/地表覆被时空格局和转类特征的研究,对不同来源数据产品的精度进行了验证分析。结果表明：(1)分类特征和变化趋势上,MCD12Q1和GLASS产品与其他产品的差异最大,其次为ESA-CCI-LC产品,GlobeLand30,CAS-LUCC和ChinaCover产品的差异相对较小。(2)除MCD12Q1产品外,不同来源土地利用/覆被产品各类型面积随时间变化趋势基本一致。(3)空间转类上,GLASS产品与其他产品的差异最大,解译类型明显错误;其次为MCD12Q1产品,转林类和转草类也存在明显错误,退耕还林(草)特征表现不明显;ESA-CCI-LC和GlobeLand30在黄土丘陵沟壑区退耕还林(草)的转类特征表现不足;CAS-LUCC和ChinaCover退耕还林(草)特征明显。(4)抽样精度上,GlobeLand30,CAS-LUCC,Chin...     

Integrated qualitative assessment of wetland hydrological and land cover changes in a data scarce dry Ethiopian highland watershed

Wetlands are important sources of water for humans and livestock in the dry drought‐prone northern Ethiopian highlands. Hydrological changes in these wetlands affect local populations and are indicators of change in the upstream catchments. In this paper, we present a case study of hydrological and land cover changes in Hara Swamp located southeast of Kobo in Amhara State, Ethiopia. An integrated approach used remote sensing images, limited hydrological measurements, climatic data, and a survey of residents to gain complementary insights into what changes have occurred, when and why they occurred, and the local perceptions of these changes. Aerial photos and satellite images from 1964, 1973, 1986, 2000, and 2001 indicated limited flooding and dense woody vegetation cover in the wetland 40 years ago and a trend towards the current condition of no living trees/bushes, extensive flooding, and heavy sedimentation. Rainfall records revealed no significant trends which could sufficiently explain the observed changes in the wetland. A simple water budget analysis based on hydrological measurements indicated higher wetland flood levels were a result of increasing runoff and sediment inflow from the surrounding watershed over time. Reasons for increasing amounts of runoff were higher population pressure on the land and creation of more impermeable surfaces including houses and road construction in the watershed. Local residents' perceptions of the wetland changes, which were collected first, validated the sparse biophysical data and provided supplementary details. An integrated watershed management strategy is required to reverse the recent trends and protect the wetland resources. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.