基于MODIS的植被指数对估测塔里木河中下游植被盖度的适用性

以干旱荒漠区塔里木河中下游的植被为研究对象,采用长时间序列的MODIS数据构建研究区常用的4种植被指数[归一化植被指数(NDVI)、差值植被指数(DVI)、增强型植被指数(EVI)、比值植被指数(RVI)],并通过遥感方法和Image J软件获得研究区植被覆盖度,分析发现与实测的植被覆盖度有显著相关性。从Image J获得的植被覆盖度与4种植被指数的回归结果可以得出4种植被指数在研究区的适用性,从而优选出最适合此研究区的植被指数。结果表明,基于MODIS的4种植被指数与研究区实际植被覆盖度之间存在显著的正相关关系,各植被指数与研究区植被覆盖度的拟合程度由高到低依次是NDVIEVIRVIDVI,使用NDVI获取植被信息最为适宜。     

三江源区近30年植被生长动态变化特征分析

三江源区为长江、黄河、澜沧江提供了丰富的水资源,其地表植被状况与我国水安全和生态安全密切相关。由于所使用的数据时间序列长度有限,以往研究缺乏近30年整体视角的连续时间序列研究,也很少分析多时段变化趋势的持续性。为此,本文利用最新发布的1982-2012年的GIMMS NDVI3g数据集,采用多个嵌套时间序列的分析方法,在多个空间尺度上,研究了近30年来三江源区各季节植被活动的变化趋势和过程。研究表明,1)三江源区生长季和各季节NDVI在近30年均呈增强趋势,春季植被变化具有明显的阶段性,1998年前后NDVI分别呈显著增加、减少趋势。2)生长季、春季和夏季NDVI的增加随时段延长而趋缓,尤其是春季减缓迅速甚至停滞,而秋季植被活动持续增强。3)尽管区域尺度生长季、春季和夏季NDVI变化趋缓,但在像元尺度显著变化的区域范围却多呈增加趋势。4)不同植被类型显著变化的季节、时段存在差异。针叶林和灌丛NDVI主要在春季前几个时段增加显著,荒漠、草甸的增加主要集中在春季、夏季前几个时段。5)各季节NDVI在14个时段增加趋势持续性的差异,引起各季节对生长季植被活动变化贡献的变化。总的趋势是,前几个时段,春季NDVI变化较为剧烈,夏季NDVI的贡献最大,而随时段延长,逐渐过渡到秋季NDVI变化幅度、变化量最大,夏季次之。     

Analysis of fine-scale spatial pattern of a grassland from remotely-sensed imagery and field collected data

An important practical problem in the analysis of spatial pattern in ecological systems is that requires spatially-intensive data, with both fine resolution and large extent. Such information is often difficult to obtain from field-measured variables. Digital imagery can offer a valuable, alternative source of information in the analysis of ecological pattern. In the present paper, we use remotely-sensed imagery to provide a link between field-based information and spatially-explicit modeling of ecological processes. We analyzed one digitized color infrared aerial photograph of a serpentine grassland to develop a detailed digital map of land cover categories (31.24 m × 50.04 m of extent and 135 mm of resolution), and an image of vegetation index (proportional to the amount of green biomass cover in the field). We conducted a variogram analysis of the spatial pattern of both field-measured (microtopography, soil depth) and image-derived (land cover map, vegetation index, gopher disturbance) landscape variables, and used a statistical simulation method to produce random realizations of the image of vegetation index based upon our characterization of its spatial structure. The analysis revealed strong relationships in the spatial distribution of the ecological variables (e.g., gopher mounds and perennial grasses are found primarily on deeper soils) and a non-fractal nested spatial pattern in the distribution of green biomass as measured by the vegetation index. The spatial pattern of the vegetation index was composed of three basic components: an exponential trend from 0 m to 4 m, which is related to local ecological processes, a linear trend at broader scales, which is related to a general change in topography across the study site, and a superimposed periodic structure, which is related to the regular spacing of deeper soils within the study site. Simulations of the image of vegetation index confirmed our interpretation of the variograms. The simulations also illustrated the limits of statistical analysis and interpolations based solely on the semivariogram, because they cannot adequately characterize spatial discontinuities.     

冷季深入对AMSR-E监测内蒙古积雪的影响

传统的积雪范围和厚度监测是通过气象台站的定时观测, 其缺点是:地面观测资料区域代表性有限和地面气象台站分布很均匀.遥感技术可以弥补传统观测的不足,中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)数据具有高空间分辨率、高时间分辨率,地球观测系统先进微波扫描辐射计(Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS, AMSR-E)数据具有不受云层影响的特点.分析冷季深入对AMSR-E影像积雪判别的影响,最终得出,在内蒙古地区随着冷季的深入,AMSR-E将MODIS影像上无雪像元和有云像元判别为有雪的比例越来越高,最高分别达34.22%和28.29%.两者同时判别为有雪像元的比例也越来越高,最高达33.66%.     

天然草原生育期遥感估测方法研究——以锡林郭勒盟草原为例

研究利用2005年MODIS-NDVI数据集定义,提取内蒙古锡林郭勒盟草甸草原、典型草原、沙地草原和荒漠草原4种草地类的2个关键生育期,并与生育期地面观测资料对比,从而评价应用归一化植被值指数(NDVI)数据集识别草原生育期的能力.研究结果初步表明,利用NDVI的旬度变化可以准确鉴别出2个关键生育期,即返青期和最高生物量期.     

基于MODIS数据的雪水当量监测模型研究

依据对MODIS数据36个波段波谱值的研究,选择对雪深信息最敏感的两个波段(第1波段,第3波段),采用“度日法”及积雪消融过程中的实测资料,建立了雪水当量统计模型.通过实测数据的进一步验证,该雪水当量监测模型的精度达到了0.86,可以为融雪径流计算、融雪洪水预测预警等工作提供重要的参数,为相关部门提供决策支持.     

滴灌春小麦氮素营养诊断施肥方法研究

为探究适宜滴灌春小麦的氮素诊断方法,比较了硝酸盐反射仪、GreenSeeker手持光谱仪和SPAD-502叶绿素计三种氮素营养诊断施肥方法,分析不同生育时期测定指标与施氮量和产量之间的关系。结果表明,小麦茎基部NO-3含量、归一化植被指数(NDVI)和叶绿素含量相对值(SPAD)三种诊断指标与施氮量的拟合度均较高,与产量呈显著或极显著正相关,均可用于滴灌春小麦氮素营养诊断施肥。三种诊断指标与施氮量、产量的决定系数均表现为NDVISPAD茎基部NO-3含量。硝酸盐指标与施氮量的拟合精度较差,试验操作也相对繁琐;GreekSeeker手持光谱仪法表现最优,拟合精度高,操作方便,较适合用于滴灌春小麦的诊断施肥;SPAD值与施氮量的拟合度也较高,也可以作为一种氮素诊断参考方法。     

泛河西地区植被覆盖变化及其对气候的响应

基于2002—2012年MODIS NDVI数据产品,分析了泛河西地区植被覆盖的变化状况,并结合2002—2012年该研究区22个气象站点的降水和气温资料,分别从年际、年内与季节变化3个层面综合分析了泛河西地区植被覆盖对气候变化的响应。结果表明,泛河西地区植被覆盖呈增加趋势和减小趋势的面积分别占研究区总面积的71.07%和28.93%,呈增加趋势的面积明显大于呈减小趋势的面积;从年际变化来看,研究区植被变化受降水影响的程度高于气温;从季节变化的空间分布来看,3个季节中NDVI与降水之间呈正相关关系的面积大于其与温度之间呈正相关关系的面积,即与温度相比,泛河西地区植被的变化趋势对降水的响应较为敏感。     

影像分辨率对植被覆盖度提取的影响

研究植被指数以及植被覆盖度演算结果与影像分辨率的关系可以为遥感影像在大、中尺度下的合理利用提供理论依据。以陕西省安塞县的县南沟以及纸坊沟的部分区域作为研究区,对SPOT、MODIS、TM、ALOS、IKONOS五种基本分辨率的影像进行了NDVI的计算并利用像元二分模型反演出植被覆盖度,在此基础上进行了统计分析和空间结构分析,实验结果表明30 m分辨率的TM影像无论是在统计结果还是在精度分析中均适用于小流域范围,而500 m分辨率的MODIS以及1 000 m分辨率的SPOT数据可以在研究区扩大至10 000 km²条件下使用。     

一种基于MODIS·TM影像融合技术提高水稻种植分布提取精度的方法

综合考虑湄公河三角洲地区高质量TM影像难以获得、影像单一以及MODIS时间序列数据影像的空间分辨率无法满足监测需要的问题,提出一种基于影像对象的MODIS与TM数据融合模型(IOBFM)。根据2009年12月9日和2010年7月5日湄公河三角洲中部地区Landsat7 TM影像数据,融合MODIS时序数据提取裸地纯象元点中的水稻点,并与单纯运用MODIS影像的提取结果的精度进行比较。结果表明,用IOBFM模型的水稻象元提取精度比MODIS提取精度高出9.7个百分点,MODIS与TM数据融合可提高提取地区植被分布的精度。