红树林遥感动态监测研究进展

红树林动态是地理学、生态学和湿地学等学科关注的热点之一。遥感技术具有宏观性、高效性和经济性等特点,在红树林动态监测中发挥日益重要的作用。本文通过关键词对Web of Science和中国知网2个数据库自2000年以来发表的文章进行梳理和归纳,从研究区域分布、文献数量、遥感监测数据源与方法、全球红树林动态以及全国红树林动态变化分析5个方面总结了近20年来国内外对于红树林遥感动态监测研究进展。研究结果表明,多传感器高时空分辨率数据将成为红树林遥感动态监测的重要数据源。将雷达数据和光学遥感数据进行融合,有助于进一步提升红树林卫星遥感监测能力。无人机平台搭载多种类型的传感器（如多光谱、高光谱或激光雷达传感器）,可以从不同方面获取红树林生态系统参数,结合遥感智能分析算法,有助于推动红树林遥感研究向纵深方向发展。红树林遥感动态监测相关研究表明,全球红树林总面积范围大致在1.1×10⁸ ~2.4×10⁸ hm²,总体仍呈减少趋势,而在区域上中国红树林面积则有所恢复。本文最后对红树林遥感动态监测的发展趋势进行了展望。     

基于GIS的沙漠化土地面积遥感分析监测

本文利用2000年的TM数据,经过图像增强、合成、几何精纠正、镶嵌和分割,以1∶10万地形图分幅标准,在微机Windows的ARC/INFO软件平台上,人机交互解译,最终获得2000年全国各省的沙漠、沙地和沙漠化土地面积。土地覆盖类型采用二级分类系统,第一级分为6大类:耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地。TM解译结果表明,于2000年,新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、青海省和甘肃省的沙漠、沙地和沙漠化土地面积分别为:79361263hm²、58570586hm²、18917225hm²和12340694hm²。面对中国局部生态环境得到改善但整体上土地荒漠化面积每年都在扩大的现实,利用遥感手段快速准确地监测国土荒漠化面积,对政府决策整治防护有重要意义。     

变换光谱数据对土壤氮素PLSR模型的影响研究

光谱数据变换对消除背景、噪音影响以及提取光谱特征有重要的作用,是光谱数据分析过程中的必要步骤。为了研究光谱变换处理对土壤氮素PLSR模型的影响精度,并选择最佳光谱变换处理方法,本文对原始光谱数据进行了15种典型光谱变换,通过比较不同变换光谱与土壤氮素的相关性,实现土壤氮素的PLSR精确诊断,并综合评定最佳光谱数据变换方法。结果表明,涉及微分处理后的光谱变换,尤其是先进行开方（T₈、T₁₁）、对数（T₆、T₁₂）等变换后再进行微分处理,可提高其与土壤氮素的相关性。在引入较少因子变量个数的条件下,该方法使因变量解释量达到了98%。综合考虑模型的校正、验证效果及模型复杂度（模型最佳因子变量个数）,可得出光谱平方根的一阶微分变换处理（T₈）为最佳的土壤光谱变换算法。该条件下的土壤氮素的校正模型表现为R²=0.985、RMSE_C=0.000132、F_n=6,验证模型的表现为R²=0.9853、RMSE_V=0.000162,结果表明基于T₈的光谱数据变换可实现本试验条件下土壤氮素的光谱估算。另外,可以考虑将原始光谱的一阶微分（T₉）、对数和对数倒数的一阶微分（T₆、T₇）以及平方根和对数的二阶微分（T₁₁、T₁₂）作为光谱数据变换方法。本文研究结果可为土壤氮素估算和光谱数据预处理提供技术参考。     

近50年来富锦湿地景观遥感与GIS的时空动态分析

湿地是重要的自然资源,但是由于自然和人为影响,湿地正在大面积的萎缩,导致功能和效益下降,并危及到区域的持续发展。本文以三江平原挠力河流域富锦(市)作为研究区域,以RS、GIS和Fragstats为技术手段,分析了自1954年以来沼泽湿地的空间和时间退缩过程及其驱动力,重建了自1954年以来的土地利用/土地覆被变化过程。结果表明,湿地面积由1954年的519.917．96hm²下降到105.008hm²,由占总面积的61．27％下降到12．39％,仅是原来面积的17．74％;而耕地面积由223 173．54hm²增加到597 156．25hm²,由占总面积的25．31％增加到70．45％。同时指,出人类的农垦活动是富锦沼泽湿地面积退缩的主要原因。     

南美洲的地表水体制图研究

采用Landsat TM遥感影像,辅以MODIS数据产品,应用像元的分类方法,选用水体指数AWEI（Automated Water Extraction Index）提取水体,估算了2011年南美洲陆表水域总面积。同时,在南美洲各大气候带内监测其典型水域的年内季节性面积及其变化。研究表明,南美洲陆表水域总面积为30.5×10⁴ km²,水域率为1.69%,主要集中分布在亚马逊河流域、巴拉那河流域,以及南部巴塔哥尼亚高原。南美洲共计有湖泊9579个,总面积为14.2×10⁴ km²,占水域总面积的46.42%;河渠总面积达15.7×10⁴ km²,占水域总面积的51.56%;水库坑塘总面积达6144.8 km²,占南美洲地表水域总面积的2.01%。从各大气候区看,热带地区的水域面积明显受到旱雨季的影响,其中,热带沙漠气候带内水域的干湿季变化最为明显;温带地区的水域面积变化相对较小,但有明显的四季之分;高原山地气候区由于其独特的气候特征,水域面积变化较小;亚热带季风性湿润气候和地中海气候区内的水域面积季节性波动很小,但是冬夏2个季节变化明显。从南美洲各国家看,水域面积最大的国家为巴西（14.7×10⁴ km²）,占南美洲水域总面积的48.17%,水域率为1.72%;其次为阿根廷（3.4×10⁴ km²）,占南美洲水域总面积的11.24%,水域率为1.23%;委内瑞拉的水域率最大（3.08%）。     

敦煌西湖自然保护区湿地演化及驱动力分析

西湖国家级自然保护区位于河西走廊西端,是敦煌盆地人工绿洲的天然屏障。近几十年来,由于气候变化和人类水土资源过度开发,保护区生态环境持续恶化,湿地退化和沙漠化趋势日趋严重。本文运用多时相资源卫星遥感影像,解译分析了保护区湿地演化规律。结果表明：1980-2013年间有23个年份湿地处于快速退化状态,保护区湿地面积由1.72×10⁴ hm²减少到0.99×10⁴ hm²,减少了42.4%;保护区湿地的斑块数从32个增加到51个,平均斑块面积由537 hm²减少为213 hm²,湿地演化呈破碎化趋势。湿地分布质心向西南方向移动了11.59 km,湿地呈整体向西南缓慢移动的趋势。运用因子分析法对湿地演化的驱动因子进行了分类,并利用投影寻踪模型分析各驱动因子对湿地演化的贡献率,结果表明：下游湿地退化的根本原因是大规模引地表水和开采地下水灌溉,其次是气候变化引起的冰川退缩、径流量衰减。20世纪90年代,西湖保护区湿地处于相对稳定状态,建议敦煌地区耕地维持在20世纪90年代初的2.7×10⁴ hm²水平,或通过节水、调整作物结构和跨流域调水等措施,压缩引地表水和开采地下水水量,灌溉用水需控制在20世纪90年代初的用水水平。该研究成果可为自然保护区湿地保护和流域综合开发提供依据。     

利用高光谱数据进行植被生化成分反演方法研究

高光谱数据包含着丰富光谱信息,能够定量地分析物质成分^[1]。由高光谱数据,可以运用多元逐步线性回归方法反演植被生化组分含量,从而达到监测植被生长状况的目的^[2]。本文具体介绍了多元逐步线性回归方法,及其在氮、木质素和纤维素含量估算中的应用。     

车载LiDAR点云中道路绿化带提取与动态分析

道路绿化带是城市园林绿地系统重要组成部分,具有重要的生态和环境服务功能,道路绿化带信息的精细分类与提取以及绿化带的动态分析对于道路信息化管理具有重要意义。本文提出基于车载LiDAR技术的道路绿化带自动提取与绿植地物精细分类算法。为验证算法有效性,选取北京市丰台区某路段作为实验区域,一期试验数据采集时间为2015年6月,二期试验数据采集时间为2015年9月。将车载LiDAR点云数据作为原始数据,对原始数据进行剪裁分块等预处理,提高算法运行速度。首先对每段道路点云数据进行地面、低矮地物与高地物分类,并将低矮地物与地面点进行组合;然后通过绿化带的点云特性与空间特征,精确提取出每段点云数据中的绿化带,根据所提取的绿化带确定分类范围,利用各类地物点云的特征差别,对绿化带内地物进行详细分类;最后对比同一区域内的多期绿化带数据,从而判断绿化带面积以及绿化带中的各种地物是否发生变化。为验证算法精度,采用人工交互的方式提取绿化带,并对绿化带内各类地物进行人工分类,以此作为参照将人工统计得到的信息与自动提取出的绿化带信息以及各个分类地物信息进行对比,试验区人工提取绿化带总面积为13 027 m ²,自动提取绿化带总面积为12 749 m ²,2组数据相差278 m ²,相对误差为0.02。自动分类算法在试验区场景中杆状地物的探测率为80%,树木的探测率81.81%,灌木探测率为73.91%。对比2期绿化带数据,发现面积缩减量为129.5 m ²,另外新增3株灌木。实验结果说明了本文所述算法的准确性。     

中国风能资源空间分布的估算

风能是一种清洁的可再生能源,是太阳能的一种转化形式,但风能开发利用的成本比太阳能开发利用的成本要低,它是可再生能源中最具开发前景的一种能源。科学、准确地估算我国风能潜力及其空间分布是国家对风能资源开发中一项极其重要的基础性工作。本文利用全国395个气象站10年、每日4次的气象观测数据,计算了每个气象站所在地区常年有效风能密度和有效风时数,在此基础上,通过空间内插,形成全国范围的风能密度和有效风时数分布数据。结果显示,在全国范围内:有效风能密度大于150W/m²、100～150W/m²、50～100W/m²、小于50W/m²的区域面积占全国国土总面积的百分比分别为2.51%、16.45%、53.39%和27.65%;有效风时数大于5 000h、4 000～5 000h、2 000～4 000h、小于2 000h的区域面积占国土总面积的百分比分别为5.28%、22.19%、53.54%和18.98%。用风能密度和有效风时数两个指标分别表达风能资源潜力虽然存在局部差异,但在总体态势上基本一致,二者之间的相关系数,...     

河南省冬小麦快速遥感制图

在省域尺度上,冬小麦遥感识别中存在冬小麦物候不一致、地表环境复杂、数据处理复杂、遥感数据冗余、选择适当的分类样本困难、分类精度低等问题,而遥感数据云平台为解决这些问题提供了良好的数据基础和数据处理能力。以河南省为研究区,以谷歌地球引擎(Google Earth Engine)云平台为支撑,基于2015年和2002年前后年份河南省冬小麦识别关键期内的2296景Landsat遥感影像,采用NDVI重构增幅算法建立冬小麦大区域遥感快速制图模型,实现了2015年和2002年的河南省冬小麦分布制图。结果表明：2015年和2002年冬小麦种植面积分别为56 055.79 km²和47 296.11 km²,与统计数据比,精度达到97%;2002-2015年,河南省冬小麦种植分布存在明显变化,总体播种面积呈增加趋势,2015年比2002年增加8759.69 km²,增幅为18.52%。与传统计算机冬小麦制图方法相比,基于Google Earth Engine云平台的数据处理和制图效率均获得千倍以上的提升。     

VEGETATION ANALYSIS OF A TYPICAL MANGROVE SWAMP──LAI CHI WO COAST OF HONG KONG

INTRODUCTIONThemangroveswamPisaInaoransySteInwherespedallyadaptalplantSgrowintheintertidalbetattheinterfacebetweenlandandaninthetropiesandsub-tropies.ThernangrovefonstplaySrnanyrolessuchascoastalstabilizer,disperseroftheeneryofst0me,tida1boresandwinds,baniert0invasionofinlandarmbysaltwatCr,produoerofnutrientSandfoastresounasuchasfuel,chaimal,fodder,tirnberandsomeirnPor-tantanbeIsoferenoAncvalue.TheongoingintheiveandextenSivedestruCtion0frnangrovesbymankindseVereydarnagestemetrialandn…     

中越北部湾红树林差异性研究

红树林是一种能够同时适应海洋和陆地的一种特殊植物种类,分布在约30°S~30°SN之间的热带、亚热带海岸和河口交界的潮间带上。红树林的分布除了受自然条件和气候的制约,还受一定程度的人为活动的干扰。本文选取了地貌、气候相似和经济发展不同的中国广西段和越南北部段的2个相邻海岸作为研究区,基于Landsat TM遥感影像,采用监督分类和人工解译的方法,获取了研究区1988、2000和2015年3个时期的红树林分布数据,并对比分析了2个岸段红树林时空转化、景观格局变化及驱动力的差异。研究表明：① 1988-2015年,中国广西段红树林面积呈增长趋势,2000年比1988年增长18%、2015年比2000年增长了75%;越南北部段先减少后增加,2000年红树林面积比1988年减少了20%,2015年比2000年增加了50%;② 红树林景观格局方面,中国广西段红树林平均斑块面积相对较小、破碎程度高,斑块形状较规则,趋近于正方形,受人为因素干扰程度较大,而越南北部段红树林斑块面积大、破碎化程度低,斑块呈带状或条状分布,受人为因素干扰的程度较小。 ③ 主要人为驱动因素方面,影响中国广西段红树林变化的主要人为驱动因素是变化的,1988-2000年以围垦建造养殖池为主,2000-2015年则以城镇用地和工矿建设为主,而越南北部段在1988-2015年一直以围垦养殖池为主。     

基于Google Earth Engine的红树林年际变化监测研究

遥感技术已广泛应用于红树林资源调查与动态监测中,但仍然存在遥感数据获取困难、数据预处理工作量大、监测时间长而周期过大等问题,影响了学者对红树林演变过程的精细刻画与理解。本文基于Google Earth Engine（GEE）云遥感数据处理平台,选取Landsat系列卫星数据,生成长时间序列年际极少云影像集（云量少于5%）,利用3个红外波段反射率（NIR、SWIR1、SWIR2）和3个特征指数（NDVI、NDWI、NDMI）建立阈值规则集,实现对实验区越南玉显县红树林、红树林-虾塘、不透水面-裸地、水体4种目标地物的专家知识决策树分类和土地覆盖的制图,并基于分类结果监测该区域1993-2017年的红树林年际动态变化。结果表明：GEE平台可满足多云多雨地区红树林的长时间序列年际变化监测需求;本文阈值分类方法可以有效提取红树林及红树林-虾塘,实验区有86%年份的影像分类精度达到80%以上;年际变化监测可精细刻画实验区红树林面积先增后减再增的变化过程,也能准确反映红树林与红树林-虾塘养殖系统面积之间的负相关关系。红树林年际动态监测结果可以降低红树林演变分析的不确定性,并能更精细地量化红树林与其他土地覆盖类型的转化过程,从而评估经济发展、政策等因素对红树林演变的影响。     

天津中心渔港岸线集约利用评价模型研究

岸线资源利用管理是沿海地区经济可持续发展的重要支撑,因此开展岸线集约利用评价具有重要的意义。本文首先建立了岸线资源评价指标体系,并从资源优化配置的角度,建立了以遥感数据为主要数据源的岸线集约利用评价指标体系。通过对遥感影像（SPOT）的解译并结合实地调查与经济统计数据获取相关评价指标信息,构建基于层次分析法的岸线资源评价模型和岸线集约利用评价模型,并应用其对天津中心渔港项目进行评价,结果表明：① 天津中心渔港的岸线资源评价综合得分为3.004,其占用的岸线等级属于3级岸线;② 天津中心渔港的岸线集约利用综合得分偏低,只有0.3271。各项指标中,岸线利用状况指标得分相对较高,约占综合得分的49.25%;而中心渔港的岸线投入产出水平指标得分最低,仅占17.27%。研究表明,围填海面积开发强度过低是导致天津中心渔港岸线集约利用强度偏低的主要原因。     

1990—2020年中国能源开采和加工场地多源数据综合制图与时空变化分析

由于当前缺乏有效的能源开采和加工场地精细化遥感探测方法和高精度的数据产品,全国尺度的能源开采和加工场地时空分布规律的认识仍显不足。本研究基于高分辨率遥感影像、土地利用/覆盖数据、网络爬虫数据、OSM地图数据和环境专题数据等信息,发展了基于多源数据融合和专家知识参与获取的能源开采和加工场地遥感识别和精细化制图的技术方法,研发了1990、2000、2010和2020年共4期的中国能源开采和加工场地分布数据产品及2010—2020年场地植被恢复信息数据产品,作为中国土地利用/覆盖变化数据的组成部分（CLUD-Mining）。CLUD-Mining具有较高的质量和可靠性,数据产品平均精度为91.75%;中国能源开采和加工场地开发建设的面积呈现先增长后减少的发展趋势,1990—2010年,面积增长速度从55.22 km²/a上升到95.51 km²/a,而2010—2020年呈现负增长,平均每年减少27.28 km²;此外,2010—2020年场地植被恢复面积达746.76 km²,主要集中在华北区和西南区;中国能源开采和加工场地分布格局逐渐由东部地区向西部地区转移。本研究对提升中国能源开采和加工场地时空分布特征的认识具有重要意义,可为场地污染治理和生态修复提供重要的数据基础。     

江苏沿海地区土地利用生态价值测算评估

江苏沿海地区生态价值的测算评价对于区域土地合理利用、优化配置具有重要的指导意义。根据江苏沿海地区土地利用和生态服务特征构建了江苏沿海地区耕地、城镇工矿用地、林地和沿海滩涂4个主要地类的生态价值体系以及综合当量因子法、价值量评价法、市场价值法、专家评估法、生产成本法和偿付意愿法等的生态价值测算方法模型,基于土地利用数据、播种面积、产出值、单产价格、降雨量以及废水、废气及烟（粉）尘排放量等数据测算了2011年江苏沿海地区现状土地利用生态价值。结果表明,江苏沿海地区耕地的生态价值均值为6178.95元/hm²、城镇工矿用地的生态价值为-5163.26元/hm²、林地的生态价值为16 438.42元/hm²、沿海滩涂的生态价值为8125.53元/hm²;连云港市、南通市、盐城市的耕地、林地、沿海滩涂都产生了正向的生态价值,共计104.55、4.56、23.28亿元,而这3个城市的建设用地造成了一定的生态价值损失,共计-28.53亿元。     

Coatal salt marshes and mangrove swamps in China

Based on plant specimen data, sediment samples, photos, and sketches from 45 coastal crosssections, and materials from two recent countrywide comprehensive investigations on Chinese coasts and islands, this paper deals with China’s vegetative tidal-flats: salt marshes and mangrove swamps. There are now 141700 acres of salt marshes and 51000 acres of mangrove swamps which together cover about 30% of the mud-coast area of the country and distribute between 18°N (Southern Hainan Island) and 41 °N (Liaodong Bay). Over the past 45 years, about 1750000 acres of salt marshes and 49400 acres of mangrove swamps have been reclaimed. The 2.0×10⁹ tons of fine sediments input by rivers into the Chinese seas form extensive tidal flats, the soil basis of coastal helophytes. Different climates result in the diversity of vegetation. The 3∼8 m tidal range favors intertidal zone development. Of over 20 plant species in the salt marshes, nativeSuaeda salsa, Phragmites australis, Aeluropus littoralis, Zoysia maerostachys, Imperata cylindrica and introducedSpartina anglica are the most extensive in distribution. Of the 41 mangrove swamps species,Kandelia candel, Bruguiera gymnorrhiza, Excoecaria agallocha andAvicennia marina are much wider in latitudinal distribution than the others. Developing stages of marshes originally relevant to the evolution of tidal flats are given out. The roles of pioneer plants in decreasing flood water energy and increasing accretion rate in the Changjiang River delta are discussed. The project was supported by the NSFC (No. 49476281).     

同化叶面积指数和蒸散发双变量的冬小麦产量估测方法

同化遥感信息到作物生长过程模拟模型,是估测区域作物产量的重要方法之一。同化变量的选取对同化结果精度至关重要。本文在标定WOFOST作物模型参数的基础上,优化了WOFOST模型的默认灌溉参数。利用ET和LAI作为同化变量,分别构建了时间序列趋势信息的代价函数和四维变分代价函数;采用SCE-UA算法最小化代价函数, 重新初始化WOFOST模型初始参数——作物初始干物质重、作物35 ℃生命期和灌溉量。最后利用MODIS LAI产品（MCD15A3）、MODIS ET产品（MOD16A2）,同化到作物模型估测产量,并对比分析了水分胁迫模式下同化单变量（ET或LAI）和同化双变量（ET和LAI）的估产精度。结果表明：同化双变量ET和LAI的策略,优于同化单变量LAI或ET,双变量策略的冬小麦产量估测精度为R²=0.432,RMSE=721 kg/hm²;单独同化高精度LAI对提高估产精度具有重要作用,其冬小麦产量估测精度为R²=0.408,RMSE=925 kg/hm²;单独同化ET的趋势信息改善了WOFOST模型模拟水分平衡的参数,但是,产量估测精度（R²=0.013,RMSE=1134 kg/hm²）与模型模拟估测产量精度（R²=0.006,RMSE=1210 kg/hm²）相比改善效果有限。本研究为其他区域的遥感数据与作物模型的双变量数据同化的作物产量估测研究提供了参考价值。     

金钟山国家级自然保护区黑颈长尾雉生境适宜性评价

为加强对珍稀动物黑颈长尾雉（Syrmaticus humiae）的保护,本研究以广西金钟山国家级自然保护区的黑颈长尾雉野外实地调查数据为基础,在地理信息系统（GIS）技术支持下,以植被类型、植被覆盖度、海拔和坡度为评价因子,采用生境适宜性评价模型,对黑颈长尾雉潜在生境的适宜性进行了评价。研究结果表明：(1) 黑颈长尾雉最适宜的生境是海拔1000~1850 m、坡度为5~25 o、盖度大于70%的落叶阔叶林,这些区域应该成为重点保护的生境;(2) 保护区内黑颈长尾雉分布的生境类型有25种,鉴于保护的有效性和成本,选择面积占主导的15种生境类型为潜在生境,其中,54.31%的潜在生境分布在核心区内,15.75%分布在缓冲区,29.94%分布在实验区;(3) 生境适宜性评价结果表明,保护区适宜栖息生境的面积达74 km²,约占保护区总面积的36.30%。最后,基于黑颈长尾雉在金钟山自然保护区的生境适宜性研究范围提出了相应的保护对策。