基于遥感影像的雪线高程提取方法对比分析——以天山北坡为例

利用2010-2014年6~8月MOD10A1、MOD10A2及HJ-1/CCD数据,以天山北坡为研究区,对比分析了积雪持续时间比率法及最大值合成法在雪线高程提取中的精度和适用性。结果表明:当MOD10A1以旬合成,积雪持续时间比率阈值为40%时,提取的雪线高程与"真值"最为接近;基于混淆矩阵法,以目视解译得到的HJ-1/CCD积雪面积为"真值",分析得出,积雪持续时间比率法提取积雪面积的总体精度较高,为98.59%,khat系数为0.90,最大值合成法的总体精度仅为85.29%,khat系数为0.70;基于统计学的方法,计算得出,积雪持续时间比率法提取的雪线高程与"真值"的相关系数较高,为0.77,其平均误差、正、负误差、绝对平均误差以及均方根误差相对较低;最大值合成法提取的雪线高程与"真值"的相关系数较低,仅为0.54,其平均误差、正、负误差、绝对平均误差以及均方根误差相对较高;积雪持续时间比率法提取的雪线高程结果优于最大值合成法。     

基于HJ卫星IRS遥感数据的农作物秸秆火点提取模式研究

根据农作物收割前后的HJ-1B 卫星红外相机(IRS)遥感数据特征,提出农作物秸秆焚烧火点提取模式:利用IRS波段3(3.78 μm)与波段4(11.36 μm)结合两种经典火点探测算法首先提取出所有类型的地面火点;再利用收割前后的IRS波段2(1.72 μm)与波段1(0.9 μm)建立农作物秸秆地判定依据,从而从所有类型的地面火点中识别出秸秆火点。结合10月6日、10月21日的HJ-1B IRS影像,对10月21日江苏省农作物收割时期的秸秆火点进行提取实验,并与对应的MODIS探测结果进行相关分析,相关系数R²为0.685,验证了研究方法的合理性。     

基于HJ-1数据的木孜塔格峰地区雪深时空变化

以木孜塔格峰地区为研究区,从不同坡度、坡向的样方内测量雪深和采集光谱,通过分析归一化差分雪盖指数（Normalized Difference Snow Index,NDSI）、反照率、HJ-1卫星的红外波段反射率与雪深的相关关系,建立了适用于HJ-1星的积雪深度反演模型,估算出2012年4月14日-25日木孜塔格峰地区的雪深时空变化,并结合实测数据进行验证。结果表明:反照率反演模型的复相关系数为0.992;通过NDSI阈值区分混合雪盖像元和积雪像元,雪深估测精度可达92.78%。冰川区的反照率、NDSI与海拔的相关系数分别为0.626和0.733,且高海拔带反照率值明显高于低海拔带的反照率值。受西风带降雪的影响,非冰川区的北坡雪深值较大;西坡、南坡次之;东坡最小,且雪深最大值出现在坡度约等于10°处。雪深估测的相对误差随着样地的坡度增大而增加,坡度为15°时相对误差较大。     

石羊河流域海拔、植被覆盖与景观类型空间关系研究

 以Landsat/TM为数据源,在桌面GIS支持下解译出研究区各景观类型,根据植被的生长周期,结合植被指数[WTBX]NDVI[WTBZ]作为研究因子,采用目前较为流行的主成分变换法（PCA）,结合景观类型图和数字高程模型(DEM),参考相关地理基础图件,对石羊河流域海拔和植被覆盖进行分级分类。运用叠置分析法研究了不同海拔高度和不同植被覆盖下[WTBX]NDVI[WTBZ]变化情况;同时分析了各景观类型与海拔和植被覆盖三者之间的空间关系。结果表明：研究区各景观类型大体依海拔呈垂直性分布,各自然要素组成垂直分异性特征亦较为明显。植被覆盖、景观类型与海拔之间呈垂直型分布规律,低海拔区景观类型单一,主要为荒漠系统,且与植被覆盖关系密切,相关度也最高;高海拔区景观类型较为复杂并交错分布,与植被覆盖关系不大,拟合效果不理想。此次研究目的在于对石羊河流域景观格局特征和格局优化研究提供参考思路,对流域生态规划和治理提供依据,对干旱内陆河流域植被及生态环境变化研究具有深远意义。     

基于去云处理的祁连山积雪覆盖遥感监测研究

雪盖信息在生态研究、水资源评价管理以及灾害防治中有重要的作用,MODIS利用冰雪指数(NDSI)和阈值提供全球每日积雪产品,微波遥感传感器AMSR-E提供南北半球不受云影响的雪水当量数据。通过融合同一天不同时间过境的MODIS积雪产品MOD10A1和MYD10A1为MOYD,融合MOYD和AMSR-ESWE积雪当量产品产生MODAM,以祁连山区气象站观测雪深数据为"真值",检验了2010-2011年积雪季MODIS积雪产品和AMSR-E识别积雪的精度,结果表明:MOYD产品和MODAM使云量减少了15%和100%,积雪精度和总体精度分别达到了24%、59%和88%、80%,通过融合多时相和多传感器数据大大提高了积雪监测精度,此外对祁连山积雪时间分布和不确定进行了分析。     

基于 NDVI 物候特征的华南地区冬种马铃薯遥感提取方法

马铃薯是华南地区的特色冬种农作物,其地块的“早稻―晚稻―冬种马铃薯”三季种植模式具有特有的植被指数时间序列曲线特征。利用这一特征,提出一种基于 NDVI 时间序列数据和 SAM 的冬种马铃薯种植面积提取方法。以广东省惠州市稔平半岛为研究区,冬种马铃薯面积为研究对象,采用 2011 年 HJ-1 A/B CCD 遥感数据为主要数据,计算每一景影像的 NDVI 后以时间为坐标轴排列成 NDVI 时间序列数据集,在此提取冬种马铃薯种植区的 NDVI 时间序列参考曲线,使用光谱角度匹配（SAM）方法,计算每个像元的 NDVI 时间序列曲线与 NDVI时间序列参考曲线的光谱夹角值,根据 Rule 图像的统计参数确定夹角阈值,达到快速有效地在遥感影像上提取冬种马铃薯对应像元的目的。结果表明：研究区总体提取精度为 82.70%,重点种植区域提取精度为 93.75%,可见基于 NDVI 物候特征的 SAM 方法能够有效提取研究区冬种马铃薯的种植面积。     

基于多时相环境一号卫星CCD数据的植被覆盖信息快速提取研究——以长白山地区为例

选取长白山地区为研究区,利用2009年14期环境一号卫星CCD数据,运用非监督分类方法提取了长白山地区2009年植被覆盖信息,对提取结果进行了精度验证并与单期TM数据提取结果进行了对比分析.研究表明,多时相环境一号卫星CCD数据能够快速准确地提取植被覆盖信息,总体精度为84.67％,Kappa系数为0.82,总体精度和单个植被类型精度均高于单时相TM数据;多时相环境一号卫星CCD数据能区分出常绿针叶林和落叶针叶林,且分类结果景观破碎度较低;长白山地区以针阔混交林为主,占区域总面积的40.84％,植被呈明显的垂直地带性分布.     

基于面向对象方法和多时相HJ-1影像的湿地遥感分类——以完达山以北三江平原为例

以中国东北地区完达山以北三江平原(下简称小三江平原)为研究对象,利用2010年多时相HJ-1A卫星和HJ-1B卫星CCD影像作为分类数据源,结合野外调查数据,应用多尺度分割算法,根据影像的丰富信息和物候、时相等特征,采用面向对象的分类方法,进行小三江平原的湿地遥感分类。结果表明,湿地二级分类的总体精度为85.45%,总体Kappa系数为0.81。小三江平原湿地主要分布在低洼地区,总面积为9084.16km2;其中,天然湿地面积为2635.09km2,人工湿地面积为6449.07km2。集中分布的水田是小三江平原最主要的景观类型;天然湿地主要分布在自然保护区、河岸附近和国界周围;其中,草本沼泽面积最大。本研究表明,面向对象的分类方法能够有效利用遥感影像提供的丰富信息,产生较高的分类精度;对于中分辨率遥感影像不同分割尺度的组合使用有利于湿地信息的提取。降雨量较多、较少月份影像的选取和物候规律的利用是提取湿地信息的关键。多时相遥感影像数据的使用,改善了洪泛湿地和森林沼泽的分类效果,尤其是水田边界的划分;同时可以提高湿地分类精度。基于面向对象的遥感方法,利用多时相的中分辨率遥感影像,能够获取较高精度的湿地分布信息,是一种成本较低且行之有效的技术手段。     

2000—2018年塔里木河流域植被覆盖时空格局

选取2000—2018年MODIS-NDVI数据，采用Sen+Mann-Kendall趋势分析、变异系数法、Hurst指数、偏相关分析及残差分析等方法，分析塔里木河流域植被覆盖时空格局及气候因子和人类活动对植被变化的影响。结果表明：(1) 塔里木河流域植被覆盖总体呈明显增加趋势，以2008年为转折存在明显阶段变化。(2) 植被分布存在明显地域差异，“北高南低，西高东低”，植被覆盖高区分布于山体多的地带、绿洲及绿洲荒漠交错带。(3) 全区植被覆盖趋势以基本不变居多。山体等植被覆盖高区，植被活动响应显著。全区大部分区域将保持现有的稳定趋势。(4) 气温和降水量对[WTBX]NDVI[WTBZ]的综合影响从东北向西南逐渐增强，且降水量对NDVI的影响更为明显。人类活动对植被变化产生积极影响的区域主要分布于绿洲、绿洲荒漠过渡带以及塔里木河下游附近。     

极端干旱区胡杨根围丛枝菌根真菌的分离与鉴

 以极端干旱区塔里木河下游处于干旱胁迫下的天然胡杨为研究对象,采用传统形态鉴定法和分子生物技术,研究了胡杨根围土壤中丛枝菌根真菌。结果表明：处于干旱胁迫下的胡杨根围土壤中丛枝菌根真菌孢子密度较低,且孢子种类单一,经形态鉴定和分子生物学鉴定,孢子为球囊霉属的摩西球囊霉〖WTBX〗Glomus mosseae[WTBZ] （T.H. Nicolson &; Gerd.）,孢子在土壤中单生、根内生或孢子果内形成;圆形,近圆形,直径150~220 μm,浅黄色至黄褐色;孢壁3层,L1和L2无色透明,L3浅黄至黄褐色。连孢菌丝单根,连点漏斗状。胡杨根系内存在丛枝菌根真菌的泡囊结构,分子检测表明摩西球囊霉[WTBX]Glomus mosseae[WTBZ]与胡杨根系形成共生关系,但是胡杨根系的菌根侵染率及根系的菌根侵染强度均不高。     

MODIS数据在云南省积雪监测中的应用

介绍了EOS／MODHS数据特点。通过对雪的光谱特征分析，提出利用归一化积雪被指数NDSI结合归一化植被指数进行积雪信息提取的方法。并以2004年2月7日云南省大面积降雪过程为例，分析和讨论了该次过程的范围和面积。结果表明：MODIS数据在云南省积雪监测方面有很好的应用前景。     

2010年春季西南地区干旱遥感监测及其影响评估

利用国产环境减灾星多光谱、热红外数据以及美国中分辨率MODIS数据建立了2010 年春季我国西南地区的干旱及其影响的遥感监测与评估方法。主要包括：1) 旱情遥感监测,利用环境减灾星多光谱数据和热红外数据构建旱情遥感综合指数监测西南地区的旱情;2) 地表可用水资源遥感监测,主要利用2010 年3 月中旬及去年同期的多光谱数据,对位于云南、贵州、广西境内的三个典型水体的水面面积进行了动态监测,以评估地表水面面积及水位的变化;3) 干旱对农作物的影响,主要通过农作物生长过程曲线分析各省(市) 区的作物受旱情的影响过程,并利用耕地面积与遥感监测作物种植成数、分类成数,以及耕地受旱比例计算作物受旱面积,通过田间实验对不同生育期冬小麦受到水分胁迫条件下的减产结果,确定不同旱情等级对应的粮食减产比例,计算各省(市) 的冬小麦减产数量。结果表明旱情最严重区域在广西西北部、贵州西南部和云南的中部与东北部,冬小麦、油菜、甘蔗等作物生长过程受到明显抑制,受旱面积分别达到9.13×10⁵ hm²、5.43×10⁵ hm²与9.00×10⁵ hm²,冬小麦产量损失达到8.3×10⁵ t,约占2009 年四省市冬小麦总产量的13.7%、全国冬小麦总产量的0.8%和全国粮食总产量的0.16%,对我国粮食总产量影响不大,但云南和贵州的冬小麦减产分别达到48%和31%,对区域粮食供应影响较大。     

基于TVDI的福州地区土壤干湿状况遥感监测

土壤干湿状况的监测对于区域生态资源环境具有重要意义．本研究选取福州地区为研究区,利用HJ-1BCCD／IRS遥感影像建立基于不同植被指数（NDVI和EV1）的地表温度一植被指数特征空间,分析和比较了2种特征空间差异,并计算得到2种地表温度一植被干旱指数TVDL将TVDI与同期野外采集的实测土壤湿度数据进行线性回归分析,结果表明这2种植被指数计算得到的TVDI在研究区进行表层土壤湿度监测具有一定的可行性,且TC/EW的监测精度更高,其能很好地反映区域表层土壤湿度状况,是一种有效的表层土壤湿度监测方法．     

基于MODIS影像的土地覆被分类研究——以京津冀地区为例

在全球变化研究中,如何快速、准确获取土地覆被信息对该项研究有着至关重要的作用.随着遥感科学的不断发展和应用领域的深入,研究者可以利用遥感影像进行土地覆被分类研究,并且具有准确、快速、自动化等优点.本文利用MODIS数据具有的多光谱、多时相特点,以京津冀地区为例,选取2013 年全年16-day 的MOD13Q1/EVI时间序列数据、2013 年5 月份一期的MOD09Q1(1、2 波段)和MOD09A1(3-7 波段)产品,并运用时间序列谐波分析法对全年MOD13Q1/EVI 时间序列数据进行去云、去噪的平滑重建处理,使其数据更能反映物候周期性变化规律.选择谐波分析后的全年MOD13Q1/EVI 时间序列数据、MODIS数据的1-7 波段地表反射率和NDWI(归一化差异水体指数)、MNDWI(改进归一化差异水体指数)和NDSI(土壤亮度指数),构建了3 种特征变量组合方案的CART决策树,分别进行京津冀地区的土地覆被分类研究.结果表明:方案一(全年EVI 的23 个时相)、方案二(方案一+MOD09 的1-7 波段地表反射率)和方案三(方案二+MNDWI+NDSI+NDWI)的总体分类精度分别达到86.70%、89.98%、91.34%,Kappa系数分别为84.94%、88.66%、90.20%.研究表明,仅利用MODIS遥感影像自身多种分类特征和决策树方法对宏观土地覆被分类就可达到较高精度,显示了本文分类方法在实践中的可行性及MODIS数据在区域尺度土地覆被分类研究方面的优势与潜力.     

基于NDSI-Albedo特征空间的MODIS积雪丰度信息反演方法研究

积雪是新疆地区重要的水源补给,是冰冻和融雪洪水灾害的直接原因,也是水资源管理、气候变化、灾害防治和融雪模拟预报的主要参数。针对多种积雪信息提取方法的优缺点,提出运用特征空间方法,构建积雪丰度反演模型,并与支持向量机提取积雪丰度进行精度对比分析,NA模型方法的相关系数（R²）值比支持向量机方法高2.4百分点,而均方根误差（RMSE）提高了0.106。结果表明：利用归一化差分积雪指数（NDSI）和反照率（Albedo）建立二维特征空间反演积雪丰度的方法是可行的,并且提取精度优于支持向量机（SVM）方法。因此,该方法对水资源管理、气候变化以及洪水模拟预测等方面的研究具有一定参考意义。     

基于环境一号卫星的内陆水体水质多光谱遥感监测

基于环境一号卫星多光谱数据,针对我国内陆水体开展遥感监测研究。该研究建立分地区分季节经验模型反演叶绿素a浓度,基于生物光学模型的近红外单波段方法反演悬浮物浓度,以悬浮物浓度间接反演透明度,最终基于叶绿素a和悬浮物获得基于遥感监测的内陆水体营养状态指数。以2009年6月巢湖同步观测试验验证本文的水质参数反演算法,表明叶绿素a浓度反演精度不如悬浮物浓度,两者反演精度符合水环境监测业务需求。     

基于MODIS数据中国天山积雪面积时空变化特征分析

基于2011-2015年MOD10A2积雪产品和气象数据,通过几何校正、去云预处理,应用归一化差分积雪指数算法等获取中国境内天山山区积雪覆盖面积数据,分析了积雪面积的时空变化特征及与气温降水的关系。结果表明：（1）年内积雪面积呈单峰变化,9月开始积累,次年1月达峰值,3月气温回暖消融加速,至7月最小。春秋季波动较大但没有明显的增减趋势,夏季积雪面积最小,冬季最大且呈减小趋势。（2）2001-2015年积雪覆盖面积整体上呈减少趋势,积雪覆盖率最大值的波动比最小值的波动更加剧烈。（3）积雪覆盖率随着海拔升高而增大,海拔<1 500 m区域积雪覆盖率低于10%,海拔>4 500 m以上区域平均可达70%,为常年稳定积雪区。积雪覆盖率在西北坡最高,南坡最低。（4）年均气温升高是积雪覆盖面积减小的主因,年积雪覆盖面积变化与年降水量变化保持一致的下降趋势。     

基于FY-3D/MERSI-Ⅱ归一化积雪指数和MOD10A1的精度对比分析

风云三号D星（FY-3D）是我国新一代极轨气象卫星，中分辨率光谱成像仪Ⅱ（MERSI-Ⅱ）是其携带的核心传感器之一，MERSI-Ⅱ实现了云、气溶胶、水汽、陆地表面特性、海洋水色等大气、陆地、海洋参量的高精度定量反演。选取2018年7、8月无云时相的FY-3D/MERSI-Ⅱ数据对天山中段终年积雪进行归一化积雪指数（NDSI）的计算。结合高分辨率Landsat-8影像，利用混淆矩阵对FY-3D/MERSI-Ⅱ数据计算结果与同期MODIS日积雪产品数据MOD10A1进行精度对比分析。结果表明：FY-3D/MERSI-Ⅱ图像平均总体精度为0.855，MOD10A1图像平均总体精度为0.820，FY-3D/MERSI-Ⅱ积雪覆盖提取平均总体精度比MOD10A1积雪覆盖提取平均总体精度高0.035。FY-3D/MERSI-Ⅱ的Kappa系数平均值为0.659，MOD10A1的Kappa系数平均值为0.558，FY-3D/MERSI-Ⅱ的Kappa系数平均值大于MOD10A1的Kappa系数平均值。故FY-3D/MERSI-Ⅱ数据提取积雪覆盖面积精度更高，更接近高分辨率Landsat-8影像目视解译结果。