植被覆盖度遥感估算研究进展

植被覆盖度是刻画地表植被覆盖的重要参数,在全球变化研究、地表过程模拟和水文生态模型中发挥着重要作用.遥感能够反映不同空间尺度的植被覆盖信息及其变化趋势,是获取区域及全球植被覆盖度参数的一个重要手段.综合分析了用于植被覆盖度估算的遥感数据源,包括高光谱数据、多光谱数据、微波数据和激光雷达数据.而且分析了各种常用的植被覆盖度遥感估算方法及其优缺点,并评价了现有基于遥感数据的植被覆盖度产品及存在问题.最后,针对目前研究中存在的问题,讨论了植被覆盖度遥感估算研究的发展趋势,指出高时空分辨率长时间序列的全球植被覆盖度数据集、多源遥感数据融合和同化技术是未来植被覆盖度遥感估算研究的主要方向.     

海洋重要水文参数的卫星遥感反演研究综述

经过近50年的发展,海洋卫星遥感日益成熟,各种反演算法和数据集应运而生,大大推动了海洋水文过程的研究。围绕与海洋水文相关的重要物理参数,简要回顾了海面高度、海水深度、海表洋流及海水质量变化的卫星遥感反演基本原理、主要算法以及存在的难点和前沿性研究问题,介绍了应用遥感反演算法制成的全球海洋水文参数主要数据集,并结合目前存在的问题探讨了卫星遥感反演海洋水文参数的发展趋势及所面临的挑战。研究发现,运用多卫星、多通道、多模式的联合反演方法可以显著地提升人们监测海洋水文参数时空动态变化的能力,必将成为未来全球海洋水文遥感的主要研究方向之一。     

机载高光谱遥感在内陆水体或海湾水质监测中的研究与应用现状

与传统卫星遥感相比,机载高光谱遥感具有高时空分辨率、机动灵活等优势,可解决传统水质监测方法中存在的短板问题。机载高光谱遥感反演方法可以更全面地反映水质的时空分布变化,能够更好地捕捉地物光谱特征以提取更多的水质参数,适用于内陆水体或海湾的水质监测和水体污染的应急遥感监测。文章简述了机载高光谱遥感的特点,阐述了机载高光谱遥感水质监测的原理、监测对象和方法,综合介绍了有人机载和无人机载高光谱遥感在内陆水体或海湾水质监测中的研究与应用现状,剖析了机载高光谱遥感在水质监测中的问题,并对未来的发展趋势进行了展望。     

基于多源空间数据的淮河流域洪涝灾害监测评估

提出了综合利用被动微波卫星、中等空间分辨率光学卫星、高空间分辨率光学卫星和雷达卫星等遥感数据,地理数据,以及水文和气象等多源空间数据的洪涝灾害监测评估方法。并以2007年淮河流域洪涝灾害监测为例,快速获取了全流域洪涝灾害的时空变化特征信息,以及淮河干流区域的最大淹没面积及淹没历时数据,实现了重点区域灾情的精细监测和量化评估。结果表明,该方法充分利用多源空间数据,保证下垫面洪涝灾情信息的及时获取,克服了传统调查统计方法的不足,在2007年淮河流域防洪减灾服务中发挥了重要作用。     

高分一号遥感数据在冰川变化监测中的应用

针对冰川遥感监测研究工作中存在的数据源选择问题,首次将国产高分一号卫星数据应用于祁连山系青海境内冰川动态变化监测工作.通过国产高分遥感数据与同尺度的Landsat历史数据对比,从变化面积、变化率、空间变化、类型变化、结构变化等方面阐述祁连山系冰川变化规律.研究对比表明：国产高分卫星遥感数据在采集、处理、监测冰川变化中的应用效果完全可以满足1：10万尺度的遥感调查和监测,不管是光谱信息还是纹理信息都优于ETM等中低分辨率数据;国产高分卫星的多光谱数据与Landsat、Aster等历史数据可以形成对比数据集;祁连山系冰川总体变化不大,但在内部结构与时空分布存在较大差异,冰川面积和数量呈双降态势;针对冰川的特殊性,能保证在每年的最佳季节获取最优质的遥感数据,对于时间跨度大的遥感监测目标监测具有重要意义.     

黑河流域遥感—地面观测同步试验：科学目标与试验方案

介绍了黑河流域遥感-地面观测同步试验的科学背景、科学问题、研究目标以及观测试验方案和观测系统布置.总体目标是,开展航空-卫星遥感与地面观测同步试验,为发展流域科学积累基础数据;发展能够融合多源遥感观测的流域尺度陆面数据同化系统,为实现卫星遥感对流域的动态监测提供方法和范例.以具备鲜明的高寒与干旱区伴生为主要特征的黑河流域为试验区,以水循环为主要研究对象,利用航空遥感、卫星遥感、地面雷达、水文气象观测、通量观测、生态监测等相关设备,开展航空、卫星和地面配合的大型观测试验,精细观测干旱区内陆河流域高山冰雪和冻土带、山区水源涵养林带、中游人工绿洲及天然荒漠绿洲带的水循环和生态过程的各个分量;并且以航空遥感为桥梁,通过高精度的真实性验证,发展尺度转换方法,改善从卫星遥感资料反演和间接估计水循环各分量及与之密切联系的生态和其他地表过程分量的模型和算法.由寒区水文试验、森林水文试验和干旱区水文试验,以及一个集成研究--模拟平台和数据平台建设组成.拟观测的变量划分为5大类,分别是水文与生态变量、驱动数据、植被参数、土壤参数和空气动力参数.同步试验在流域尺度、重点试验区、加密观测区和观测小区4个尺度上展开.布置了加密的地面同步观测、通量和气象水文观测、降雨、径流及其他水文要素观测网络;使用了5类机载遥感传感器,分别是微波辐射计、激光雷达、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机;获取了丰富的可见光/近红外、热红外、主被动微波、激光雷达等卫星数据.     

基于北斗与InSAR的地质灾害监测关键问题探讨

针对我国南方地区在地形复杂、植被覆盖度高的特殊条件下,地质灾害监测成本高、精度低的难题,提出了基于北斗联合光学、雷达等多源卫星遥感手段的地质灾害监测技术体系。充分利用北斗的高时间分辨率、雷达卫星的高空间分辨率,结合高分率光学遥感手段,探讨了面向复杂地形和植被覆盖的CR和PSInSAR联合监测、基于多源遥感数据的地表覆盖信息提取与变化监测以及集成北斗与多源遥感的地表形变监测等关键技术问题,建立地质灾害区域的高时间分辨率+高空间分辨率的地表形变场,耦合地表覆盖物的变化场,建立了一套基于地表形变的地质灾害监测技术方法。相比于传统方法,此技术方法成本相对低廉,监测精度相对较高,可为今后复杂地区的地质灾害监测提供一种新的方法。     

中亚干旱区陆地水资源评估方法与挑战

集中回顾中亚干旱区陆地水资源评估手段进展.水资源评估手段主要可分为基于观测数据和水文模型模拟两大类.从数据获取手段来讲,站点实测、遥感、再分析数据是目前中亚水资源评估的主要数据来源.其中,遥感数据又可分为成像遥感数据以及非成像遥感数据(包括雷达高度计、重力卫星数据).由于干旱区站点资料缺乏,遥感与水文模型集成已经成为常...     

遥感对地观测技术现状及发展趋势

遥感对地观测技术从地面遥感阶段、航空遥感阶段发展到航天遥感阶段,从最早发达国家开始应用,现在已经普及到绝大多数国家,其中应用程度较高的国家有美国、法国、加拿大、日本、前苏联、印度、以色列和中国;遥感技术已广泛应用于地质调查、植被遥感、大气遥感、环境与灾害、土壤调查、城市环境,水文与冰雪等领域;现在正朝高光谱分辨率、雷达传感器、高分辨率小卫星的方向发展.     

全球主要流域径流变化趋势分析与定量归因

受水文站数量与空间分布的制约,目前径流变化研究集中于区域或流域尺度,基于实测数据且综合考虑多种因子影响的全球尺度径流变化趋势归因尚待开展.基于此,本文整合多套站点实测径流数据,并提取各站点对应集水区范围的气象和植被数据,构建了当前站点数量最多、空间分布最完整的全球气象水文数据集.采用Mann-Kendall等趋势分析方法,检测了全球4 469个水文站点径流变化趋势;基于随机森林方法,建立全球径流变化趋势归因框架,定量评估了降水、潜在蒸散发、植被叶面积指数、融雪4个驱动因子对全球主要流域径流变化的影响.结果表明,全球径流变化以减少趋势为主,径流显著减少（增加）趋势站点占比28.2%(9.7%).植被变化主导了全球42.2%的水文站点径流变化趋势,高于降水（35.3%）、潜在蒸散发（12.5%）和融雪（10.0%）主导的站点.     

基于高精度遥感亮温的典型流域河道径流模拟分析

随着对地卫星遥感技术的发展,微波遥感监测为径流模拟提供了新途径。目前,基于被动微波遥感亮度温度的河道径流模拟方法亟待深入探索。本文基于M/C信号法,利用新一代高精度被动微波亮温数据集在中国典型流域进行河道径流模拟,探讨该方法的适用性,分析断面河宽、平均流量、控制面积、植被覆盖度、高程、土地覆盖/利用类型、气候类型等地形地貌和水文气象因素对模拟效果的影响。结果表明:在中国七大流域61个典型站点中,决定系数R2 ≥ 0.5的站点占比超过59.0%,41.0%的站点纳什效率系数E_NS ≥ 0.5;位于西南诸河流域的站点模拟效果最佳,尤其在青藏高原地区;高程、平均流量、气候类型以及断面河宽是影响模拟效果的主要因素;站点位于高原山地气候下的小型河流一般模拟效果更佳,本文方法相对更适用。研究成果可为河道径流模拟提供研究思路,为微波遥感的水文应用提供切实指导。     

基于遥感空间信息的洪水风险识别与动态模拟研究进展

对地观测卫星遥感能够提供广泛可靠的空间信息,是洪水风险识别与动态模拟的重要支撑技术之一。为阐明卫星遥感技术对洪水研究的推动作用,回顾了洪水风险识别与动态模拟研究的发展历程及技术需求,以对地观测卫星遥感三大阶段的发展轨迹为主线,分析了遥感空间信息在洪水研究中的历史性贡献和阶段性效用,讨论总结了危险分区法、水文模型和微波遥感监测等3种洪水研究典型方法的应用进展。提出未来洪水风险识别与动态模拟研究的重点:遥感空间信息与模型算法的深度结合,遥感反演算法与系统的开发及应用,典型洪水研究方法集成系统的开发与应用,大数据方法与手段的应用。以期为提升洪水应急响应能力与灾害风险管理水平提供有效参考。     

数字黑河的思考与实践4:流域观测系统

数字化的流域观测系统是数字流域的重要组成部分.①首先介绍了水循环卫星遥感和地面观测的最新进展,以及航空遥感在流域观测中的重要作用.②介绍了对于流域观测系统的构想.认为流域观测系统应兼顾陆面过程、水文、生态观测的不同空间尺度和时间尺度,监测与控制试验并重,地面与遥感配合,重视采样设计,重视新兴观测手段,与信息系统扣模型高度集成,科学目标导向,模型需求驱动.③黑河流域观测系统由位于流域上中下游不同景观带的野外研究站、综合观测试验以及气象水文业务化观测网络组成,在流域内先后开展了HEIFE实验、金塔试验和黑河综合遥感联合试验.④介绍了对于流域观测系统的进一步构想:增强遥感观测能力是关键,集成遥感、地面观测和模型模拟才能更好地定量估计水循环,流域观测系统应和信息系统、综合模型等共同构成流域科学研究的信息基础设施,更好地为流域科学服务.     

青藏高原积雪范围和雪深/雪水当量遥感反演研究进展及挑战

积雪是地表特征的重要参数,对辐射收支、气候和长期天气变化均有重要影响。雪本身又是一个重要的天气现象和水文气象参数,过量的降雪也会带来严重的雪灾,如牧区雪灾、雪崩和融雪洪水灾害等。因此对积雪的监测,尤其是对山区的积雪监测,具有多方面的意义。利用卫星遥感技术监测积雪已有50余年的历史,并已形成了系列业务产品。青藏高原平均海拔超过4 000 m,该地区的积雪具有重要的水文、气候和生态环境意义。由于地形复杂,人迹罕至,地面观测站点稀少,受较强太阳辐射的影响,积雪消融迅速、区域差异消融以及风吹雪等因素导致积雪分布破碎化严重,对使用遥感资料监测该地区的积雪造成的极大的困难和不确定性。随着国内外传感器技术的不断发展,光学和被动微波遥感数据的同步获取技术已经非常成熟,综合利用光学遥感数据高空间分辨率和被动微波数据不受云干扰的特点,结合机器学习、无人机等技术,将环境参数加入反演模型中,有助于提高青藏高原积雪参数反演精度。     

遥感水文应用中的尺度问题

遥感技术在水文科学中的广泛应用，极大地拓宽了其研究的领域和范围，增加了其研究的深度。但同时也应该看到，遥感信息的空间分辨率和时间分辨率，以及水文科学自身尺度问题的复杂性，一方面对遥感水文的应用产生困难和问题，限制了水文遥感的应用；另一方面又对水文尺度问题提供了新的技术手段，为遥感水文应用增添了新的亮点。从水文机理与空间尺度、遥感信息的空间分辨率、水文参数的空间延拓，以及遥感技术与水文科学的发展等 4个方面探讨了遥感水文的空间尺度问题；从瞬时遥感信息的时间拓展和遥感信息的时间分辨率 2个方面讨论了遥感水文的时间尺度问题。     

基于遥感空间信息的洪水风险识别与动态模拟研究进展

对地观测卫星遥感能够提供广泛可靠的空间信息，是洪水风险识别与动态模拟的重要支撑技术之一。为阐明卫星遥感技术对洪水研究的推动作用，回顾了洪水风险识别与动态模拟研究的发展历程及技术需求，以对地观测卫星遥感三大阶段的发展轨迹为主线，分析了遥感空间信息在洪水研究中的历史性贡献和阶段性效用，讨论总结了危险分区法、水文模型和微波遥感监测等3种洪水研究典型方法的应用进展。提出未来洪水风险识别与动态模拟研究的重点：遥感空间信息与模型算法的深度结合，遥感反演算法与系统的开发及应用，典型洪水研究方法集成系统的开发与应用，大数据方法与手段的应用。以期为提升洪水应急响应能力与灾害风险管理水平提供有效参考。     

东北半干旱地区流域分布式水文模拟——以洮儿河流域为例

以东北半干旱地区典型流域-洮儿河流域为研究对象,应用SWAT模型对流域水文过程进行了模拟研究;选择流域上游子流域和中下游子流域分别进行参数敏感性分析,识别出影响模拟结果的敏感参数,研究发现部分参数敏感性存在空间变异性,分析主要原因在于气候和下垫面的空间异质性导致了流域上下游产流模式存在差异。采用1988-1997年水文气象数据进行模型率定和验证,结果表明：干流水文站月流量过程率定期Nash-Sutcliffe 效率系数平均值为0.78,验证期为0.72,相关系数都达到0.86以上,水量误差大多在20%以内,对日过程的模拟也有较高的精度;枯水年模拟结果较差,主要是因为流域降水站数量不够,难以反映降水的时空分布。对于水文、气象等资料相对缺乏的东北半干旱地区,SWAT模型的模拟结果总体令人满意,可以应用于与流域径流相关的各种模拟分析,研究成果对进一步加强洮儿河流域水资源综合管理提供了依据和手段。     

Review on snowmelt runoff simulation in mountain regions,Northwest China北大核心CSCD

Snowmelt runoff is a valuable water resource in Northwest China. In the past few decades, progress has been achieved in snowmelt runoff simulation in mountainous areas, including observation and simulation of snow melt process, improvement and development of distributed snow melt runoff model, and ability for application of snow melt runoff model with temporal and spatial distribution driving data. The development of interpolation algorithm, remote sensing and data assimilation technology provides data support for the widespread application of distributed snowmelt runoff model in northwest mountainous regions of China. Climate warming and economic and social development will further aggravate the contradiction between supply and demand of water resources in the arid regions of Northwest China, which requires higher precision and detail spatial and temporal resolution of snowmelt runoff simulation. Based on the progress and challenges on snowmelt runoff simulation in mountainous regions of Northwest China, following studies need more attention：the mechanism of snow accumulation and ablation, snow cover spatial and temporal distribution monitoring and high precision of snow distribution data acquisition, quantitative climate change impact on river basin snowmelt runoff. © 2022 The authors.     

Geo-spatial dynamics of snowcover and hydro-meteorological parameters of Astore basin,UIB, HKH Region,Pakistan

Snowcover dynamics and associated accumulation and depletion of snowcover along with its spatial and temporal scale mainly constitute hydrological phenomena of the given basin and are mostly controlled by the local climate variables. Snow accumulation and melting time and duration determine the cyclic volume of water resources and downstream availability. In this study, snowcover area (SCA) was extracted from remotely sensed Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) snow products (MOD10A2) for the period 2000–2016. Data for hydro-meteorological parameters was obtained from relevant departments acquired through their field stations. The analysis of 16-year satellite data shows that there is a slight increase in cryospheric area at high altitude. In Astore basin, the study concluded that 15–20% of the basin area is covered by glacier and snowcover may reach around 90–95% of the basin area due to accumulation of seasonal snow from the westerly wind circulation. Analysis of hydro-meteorological parameters showed significant correlation between temperatures (T_max, T_min) and river runoff while no significant correlation was observed between river runoff and rainfall. Similarly, significant inverse correlation was found between river runoff and Astore mean snowcover. At sub-altitudinal zone level (zones 1, 2, 3), river runoff has significant correlation with snowcover. Analysis of 20-year climate data along with river runoff depicts that river runoff is a general phenomenon of snowmelt when minimum temperature starts to rise above 4 °C during mid of April. The study highlights the importance and interdependence of meteorological parameters and snowcover dynamics in determining the hydrological characteristics of Astore Basin.