祁连冰沟流域浅雪层光谱特征 分析与遥感算法反演

祁连山冰沟流域地形复杂,积雪深度较浅且破碎化严重,针对MODIS标准积雪面积比例产品在该地区监测精度较差的问题,本研究基于冰沟流域浅雪光谱特征分析及结合野外实测经验,探索浅雪的光谱特征对MODIS浅雪面积比例提取精度的影响;然后通过线性回归法、线性混合像元分解法及BP神经网络模型3种方法分别构建了针对研究区的MODIS积雪制图算法,并利用同时相的Landsat 8OLI二值积雪数据作为真值对上述3种制图方法进行精度验证。结果表明,1)浅雪的光谱反射率对基于NDSI阈值法的MODIS浅雪提取精度几乎没影响,MODIS提取浅雪精度差的主要原因为该地区复杂的地形而导致的积雪分布破碎化,即混合像元的大量存在;2)利用BP神经网络模型反演积雪面积比例的最佳输入参数组合为(ρ_1~ρ_7)+NDSI+DEM;3)线性混合像元分解模型在该研究区的积雪面积比例提取精度较低,BP神经网络模型精度最好;4)在地形复杂区域,多因素模型(BP神经网络模型)相对于单因素模型(一元线性回归模型)具有较好的积雪面积比例提取精度和稳定性,可以为研究区MODIS积雪面积比例的反演提供一种理想的方法。     

1982-2012年中国NDVI变化及其与气候因子的关系

GIMMS NDVI产品因其长时间序列的优势,一直以来被广泛应用于植被特征分析.本文利用1982-2012年该数据集,研究了我国NDVI时间和空间的分布状况及空间变化率,同时选用双变量相关与偏相关2种方法分析了我国不同植被类型区域NDVI与6种气候因子(年降水量、平均气温、平均风速、平均水汽压、平均相对湿度和日照时数)的相关性.结果表明,全国NDVI的年内变化显著,其中2月下半月数值最小,8月上半月达到峰值.31年间,全国NDVI呈缓慢增长趋势,其年平均增长率为0.0003.针对8种不同的植被类型,其NDVI与6种气候因子的相关性程度不同,总体而言,与年降水量、平均气温、平均水汽压及平均相对湿度多具有正相关性,而与平均风速和日照时数多具有负相关性.     

基于多角度融合的CHRIS数据提取湿地植被的研究

[目的]利用多角度高光谱数据,分析不同角度下东洞庭湖湿地典型植被群落的光谱特征,确定多角度信息融合的最佳方法,并对融合影像进行湿地植被类型精细识别。[方法]使用CHRIS多角度高光谱数据,针对洞庭湖湿地植被的光谱特征,研究计算窄波段NDVI的最佳波段组合和角度,评价CHRIS 0°影像与NDVI的像素级融合方法,进而对洞庭湖地区湿地植被进行提取。[结果]计算NDVI的最佳红波段和近红外波段分别位于667.6 nm和926.95 nm,对应于CHRIS数据的第24波段和第55波段;选取HSV、Brovery、Gram-Schmidt和PCA 4种融合方法进行融合,发现PCA融合图像的光谱信息丢失最少、纹理细节更丰富,信息量最大;PCA融合影像的总体精度为81.36%,比单角度影像提高7.93%,Kappa系数提高0.097 6,且苔草的漏分误差和泥蒿的错分误差得到明显改善。[结论]基于NDVI的多角度信息融合是提高湿地植被识别精度的一种有效途径,多角度信息融合丰富了地物的信息量,提高地物识别精度。     

呼伦贝尔天然打草场分布及生物量遥感估算

天然打草场在中国草地畜牧业中具有非常重要的功能,是保障草畜季节平衡、确保家畜安全过冬,灾后应急救援的饲草储备资源。目前关于天然打草场的资源分布与生物量高低等信息的研究欠缺,限制了区域性饲草储备资源的有效利用。该研究利用遥感技术和实地调查相结合的方法对陈巴尔虎旗天然打草场的资源分布及生物量估算进行了全面调查。结果表明:陈巴尔虎旗天然打草场面积达80.28×104 hm~2,其中鄂温克民族苏木打草场面积居首位,为22.69×104 hm~2,巴彦哈达苏木、东乌珠尔苏木、呼和诺尔镇及西乌珠尔苏木的打草场面积次之,面积均大于9.00×104 hm~2,宝日希勒镇面积最小,为0.64×10~4 hm~2。基于MODIS-NDVI与打草场实测量建立的反演模型相对误差为20.56%,能够比较准确地估算牧草产量;陈巴尔虎旗天然打草场平均生物量为1.24×10~3 kg/hm~2,总生物量为992.90×106 kg,生物量空间分布呈东高西低,鄂温克苏木打草场总生物量较高,为304.21×10~6 kg,巴彦哈达苏木次之,为221.01×10~6 kg,其他苏木占47.10%;研究区天然打草场面积和生物量主要分布在温性草原和温性草甸草原,少量分布在低地草甸草原、山地草甸草原及沙地草原。该研究结果可为将来分析典型牧区陈巴尔虎旗天然打草场变化提供数据支撑。     

基于时间序列NDVI的灌溉耕地空间分布提取

灌溉耕地空间分布地图是农业和粮食政策制定、水资源管理和环境变化研究的基础数据,及时、准确和适用性强是区域尺度灌溉耕地分布提取方法的重要要求。相比于非遥感数据融合和遥感影像分类方法,利用遥感参量对统计数据进行空间重建的方法具备少受样本限制、运算速度快、与统计数据匹配水平高和产品分辨率适宜的优势,但目前该方面的研究较为薄弱。该文以中国为研究区域,应用国外提出的基于时间序列NDVI的灌溉面积统计数据空间化方法,研制中国2010年、空间分辨率250 m的灌溉耕地空间分布地图,深入分析了该方法的应用效果及其影响精度的主要原因。结果表明,利用该方法获得的灌溉耕地空间分布数据的空间位置精度与同类遥感产品相当,在数量精度上具有明显优势,不同区域的制图效果具有差异性。全国总体精度64.20%,各省精度极差为48.35%。制图误差主要来源为耕地底图、方法假设和分类参量,未来方法的优化应重点加强耕地分布制图、改进方法假设、进行不同类别和时间点的特征参量的筛选和利用。     

太行山区不同坡度NDVI变化趋势差异分析

山区坡度对土壤侵蚀和植被生长有重要影响。分析不同坡度NDVI变化趋势的差异有助于理解植被对不同坡度的响应情况,加深对植被变化影响机制的理解。本文基于MODIS数据和DEM数据,以生长季NDVI均值为表征指标,采用基于像元的趋势分析方法以及基于坡度的回归分析法,分析了太行山地区2000—2015年间植被变化情况,并且对植被变化趋势与坡度关系的规律做了系统性分析。同时,本文采用土地利用转移矩阵来分析2000年和2010年两期不同坡度土地类型流转的面积及方向,探讨土地利用变化对不同坡度植被变化的影响状况。结果表明:(1)研究时段内太行山区植被总体上得到改善,植被改善区域占该区总面积的93.5%。(2)NDVI增加趋势在中西部地区(山西省境内)最为明显,东部和南部部分中低海拔区出现减少趋势,主要集中在东部邻接华北平原的低山丘陵区。(3)坡度较大的区域生长季平均NDVI较高。(4)植被变化趋势(y)与坡度(x)之间的关系为非线性关系,可用二次函数来表示,其表达式为:y=?0.311x2+8.098x+28.027。(5)当坡度在7°~15°,植被变好趋势最为明显,其次是坡度为15°~20°,坡度7°~20°NDVI变化趋势均值分别比20°区域和≤7°区域高15.8%和29.8%。(6)2000—2010年在低(0°~7°)、中(7°~20°)和高坡度(20°)区域,耕地、林地、草地总面积均减少,主要流向了建设用地和水域。然而,3个坡度范围NDVI变化趋势均为正,且增加最明显的为中坡度地区,然后依次是高坡度地区和低坡度地区。(7)NDVI变化趋势受到土地利用类型和面积的影响较小,主要受到自身生化条件、自然环境条件和人为扰动(土地利用强度等)的综合作用。基于以上结果,本文对太行山区不同坡度土地资源的合理利用和生态环境保护具有重要意义。     

基于MODIS数据的陕西省植被净初级生产力与实际蒸散的变化关系分析

[目的]分析陕西省植被净初级生产力(NPP)及实际蒸散量(ET),为生态环境中碳循环、水循环特征提供理论支持。[方法]基于美国航天局(NASA)提供的净初级生产力产品(MOD17A3)及蒸散产品(MOD16)数据,利用GIS与数理统计等方法,对陕西省2000—2014年植被NPP与ET的时空分布特征及其关系进行分析。[结果]陕西省植被NPP与ET的分布特征均为南高北低;2000—2014年陕西省植被NPP在波动中呈现上升趋势,其中陕北地区增加最大,陕南地区增加最不显著;陕西省ET年际变化呈波动状态。植被NPP与ET空间相关性较显著,陕北地区相关系数极高,而陕南地区相关性并不显著。[结论]在较为干旱区域植被NPP与ET的关系更为密切。     

基于MODIS的湖南省地表温度动态变化研究

陆地表面温度是地表能量平衡中的一个非常重要的参数,它在地表与大气相互作用过程中起着重要的作用。以MODIS数据资料研究湖南省地表温度动态变化规律,旨在为研究湖南省城市热岛效应的影响积累资料,为自然资源监测、保护及其相关领域提供理论数据,为相关部门制定决策提供科学依据。在总结和分析当前常用地表温度反演算法的基础上,采用分裂窗算法来反演地表温度,并利用卫星过境当天地面观测站观测的最高温度对反演结果进行验证。研究表明:在热量分布方面,由西北向东南递增,以武陵山、雪峰山东麓为界将全省分成2个区,东部丰富、西部偏少。温度反演结果与地面实测日最高温度曲线走势基本一致,符合实际情况。     

基于GIS和RS的咸阳市林地资源变化及飞播造林成效分析

利用1988年TM影像、2007年CBERS影像和1988-2007年NOAA AVHRR的NDVI数据集资料,采用GIS和RS软件分析了近20a咸阳市林地资源变化,并研究了咸阳市自1992年来飞播造林的成效.结果表明:经过多年的人工植树造林、封山育林、退耕还林,咸阳市森林覆盖率有了明显的提高;飞播造林区的林地类型变化与飞播造林有着很强的相关性,主要飞播造林区的NDVI值总体呈上升趋势,飞播造林对提高咸阳市森林覆盖率起到了很大的作用.