北京城市热岛的时空变化分析

利用1987、1999、2000、2001、2002和2005年六幅陆地卫星影像研究北京市规划区地表城市热岛（SUHI）．首先用决策树分类法进行分类，得到六幅不同时相的土地利用／覆盖分类图像．根据Artis＆Carnahan算法利用热红外通道的灰度值计算地表辐射亮温，基于分类结果进行比辐射率纠正，计算地表温度．通过分析北京市规划区1987～2005年间地表城市热岛的特征，发现不同土地利用／土地覆盖类型与地表城市热岛有密切关系；2001年、2002年和2005年影像中市区的热岛分布的破碎度增加，由原来的集中分布慢慢向周围扩散，并在市区中心植被覆盖高的区域出现蓝色“凉爽”区；地表城市热岛增加的区域与城市扩展区域一致，城市化过程是城市热岛面积不断增加的主要的原因．     

基于遥感和典范对应分析方法优化生态地理分区——以中国区域为例

选取适当生态地理边界对遥感影像进行分割,降低分区单元内土地覆盖复杂程度,可有效提高遥感土地覆盖分类精度.本研究将气象、高程、土壤等环境数据与季节性植被遥感信息相结合,利用典范对应分析(CCA)和k均值聚类等进行生态地理分区的划分,旨在提出适用于区域遥感地表分类的生态地理分区方案.以我国为例的研究结果表明,季节性植被遥感信息与CCA相结合,能够有效筛选出区域生物地理格局主导环境因子,可将这些主导因子作为生态地理分区的区划指标.本研究中,温度要素是我国生物地理格局的主导驱动力,水分要素次之.以MODIS MCDl2C1(2005年)和GlobCover(2004~2006年)全球土地覆盖分类产品来评价生态地理分区内土地覆盖复杂程度,结果表明,本研究的生态地理分区在土地覆盖类型均数、主要土地覆盖类型面积比例以及主、次要土地覆盖类型面积比例之和等方面,均优于已有研究结果,且主、次要土地覆盖类型的植物物种和性状特征差异比较明显,表明利用表征植被季节特征的环境主导因子进行生态地理区划,可以有效降低生态地理分区内地表覆盖复杂程度,更利于地表覆盖遥感分类.     

植被覆盖状况影响中国地表气温变化的观测事实

利用NOAA/AVHRR归一化植被指数（NDVI）及观测气温与再分析地表气温的差值（Observation Minus Reanalysis, OMR）分析了植被覆盖状况对中国地表气温变化的影响.结果表明,地表气温OMR趋势值与NDVI在空间上呈现出显著的负相关关系,植被覆盖状况差（NDVI小于0.1）的区域地表升温较为显著,气温OMR趋势值超过0.2℃/10a,而植被覆盖度高（NDVI大于0.5）的区域气温OMR趋势值则变化不大,甚至出现降温.气温OMR趋势值对植被的季节变化还有着敏感的响应.不同区域植被覆盖状况的差异可能导致中国地表气温变化对全球变暖的响应不同,预测中国未来气候变化需要考虑植被覆盖状况及其动态变化的影响.     

遥感热惯量反演表层土壤水的方法研究

提出了一种新的遥感热惯量模型, 并用其来反演表层土壤水. 此遥感热惯量模型只涉及到地表最高温度, 不需要求算地表温差值; 同时模型考虑到植被因素对土壤热惯量的影响, 在植被覆盖区使用了双层模型中的土壤热平衡方程, 使热惯量模型的应用范围由裸土和植被覆盖较少的区域扩展到植被覆盖较多的地区; 此外, 将地表显热通量和地表潜热通量引入到热惯量模型中, 提高了对表层土壤水的反演精度. 通过此热惯量模型反演了内蒙中西部西蒙地区的表层土壤水, 并与表观热惯量反演的土壤水进行了对比, 结果表明了此方法的优越性.     

基于AMSR2数据的青藏高原地表温度反演

将青藏高原大致分为北部、西部和东部三个部分,利用2017年7月的AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2,即先进的微波扫描辐射计2)的一级亮温数据,结合NCEP(the National Centers for Environmental Prediction,即美国国家环境预报中心)FNL(Final)全球地表温度产品以及FY-3B(风云三号B星)上的MWRI(Microwave Radiation Imager,即微波成像仪)数据中的地表覆盖类型数据,通过AMSR2单通道亮温数据和NCEP/FNL表面温度产品得到了研究区域地表温度反演的经验算法,进而得到多通道反演算法.并且,对比了两种反演结果,并比较了对地表覆盖进行分类前后的多通道反演结果.结果表明:多通道反演结果和NCEP/FNL产品的相关系数远大于单通道反演结果,多通道反演结果的均方根误差比单通道反演结果小1～2 K;对地表覆盖进行分类后的多通道反演精度比不分类时的反演精度略高;降轨的反演结果普遍比升轨的反演效果好.     

基于SEaTH算法的芦山地震无人机低空遥感影像信息对象级分类

在地震这种重大自然灾害面前,快速有效地从遥感影像中提取震区土地利用信息,在灾情评估及灾后重建中发挥着重要作用。选取四川省芦山地震灾区无人机影像为数据源,运用面向对象的影像分析方法,首先研究了多尺度分割中参数的选择,获取了研究区最优分割参数;然后考虑了各个"影像对象"的数字化特征值,利用改进的SEaTH算法进行特征值优化处理;最后采用了隶属度信息提取方法,获得了芦山地震灾区无人机低空遥感影像分类图,并进行了分类精度评估,结果表明:研究区影像的分类总精度为87.5%,kappa系数为0.835。     

甘肃岷县漳县MS6.6地震前后岷县植被覆盖度动态变化

利用Landsat8遥感影像数据,应用像元二分模型估算了岷县植被覆盖度,分析了岷县漳县地震前后岷县植被覆盖度动态变化,并结合高程和坡度数据,研究了地形因素对植被受损和恢复的影响,结果表明:3个时段岷县植被覆盖度以中高和高植被覆盖度为主,反映出研究区植被覆盖状况良好。①空间分布上来看,中高和高植被覆盖度主要分布在岷县西南和东南部的高海拔地区,低植被覆盖区由岷县县城所在地向西北方向两侧沿居民地延展;②2013-2014年平均植被覆盖度下降了0.09,受损面积达到96.53%,主要为高植被覆盖度植被受损,植被受损在高程上主要分布在2 344~3 283 m,坡度5°~35°范围是植被受损的主要区域;③2014-2017年平均植被覆盖度回升至0.43,恢复面积达2 901.93 km^2,以高植被覆盖度植被恢复为主,其次为低植被覆盖度;植被恢复在高程2 031~2 970 m,呈增长趋势,随后开始下降,在坡度0°~25°范围内植被恢复面积呈增加趋势,随后降低。     

汶川地震甘肃省文县地震地质灾害遥感分析

2008年汶川地震诱发了大量的次生山地灾害.本文以多源、多时相的遥感影像(TM、ASTER、SPOT)作为信息源,基于地学知识,采用图像增强、人机交互的方式对甘肃省文县地区汶川地震引发的次生山地灾害进行解译.以ArcGIS软件为处理平台,运用空间分析技术,将解译结果与海拔高度、坡度、植被覆盖度和地震烈度进行空间分析,获得了研究区次生山地灾害的分布规律,其特点为:文县境内的次生山地灾害主要分布在20°～60°的边坡;多发生在1 000～2 500m的海拔高程范围内;主要分布在地震烈度Ⅶ度及以上区域.     

考虑边界区域的地表覆盖分类精度评价方法

地表覆盖作为地表状况的直接反映,与全球物质能量循环、气候变化以及人类社会经济活动等密切相关.地表覆盖分类数据通常利用遥感图像进行分类得到,其数据质量对全球环境监测及其变化研究与决策支持等过程有重要的影响.因此,对分类结果进行精度评估是地表覆盖分类的重要步骤.由于影像上不同地物类型边界处往往存在较多的混合像元,使得分类时处于边界处的像元分类精度相对低于内部像元,直接导致了类内自身的分类精度异质性增大,分类精度评估的不稳定性也随之增大.本文基于传统的分层抽样(stratified sampling,SS),提出了一种考虑边界区域的分层抽样方法(stratified sampling considering edges,SSCE).理论推导及实验结果表明,SSCE对总体精度(overall accuracy,OA)和kappa估计的准确性和稳定性均优于SS方法,主要结论为:在样本点总数较少的情况下,SSCE对分类精度估计的准确性高于SS方法;在相同的容许误差下,SSCE方法所需的样本数小于SS方法;分类图像中类内边界区域与内部区域分类精度的差异越大、其面积比例越均衡,SSCE方法越能准确地进行精度估计.因此,本文提出的SSCE方法能够以更少的样本获取代价、更高的准确性和稳定性对地表覆盖数据进行分类精度的评估.     

山东省地表温度变化与地震活动关系探讨

使用遥感数据探讨山东省地表温度变化与地震活动的关系。选取2000—2016年MODIS地表温度数据,计算山东省地表温度变异系数(CV)并绘图,与活动断裂、地震震中等图层进行空间分析。结果表明,活动断裂与震中附近地表温度的变异系数明显升高,空间标准差降低,说明地震活动较强区域地表温度变化幅度与普遍性均高于其他地区,地表温度变化与地震活动存在一定相关关系。胶东半岛地区的地表温度变化高于鲁西鲁中地区,可能预示着未来该地区地震活动性增强。     

北京城市及周边热岛日变化及季节特征的卫星遥感研究与影响因子分析

以EOS-MODIS遥感信息反演的地表温度、土地覆盖类型、植被覆盖、地表蒸散,结合常规气象资料,并采用GIS空间分析技术和多元统计相关,对北京城市及周边2001年城市热岛(UHI)空间分布的季节规律和日变化及影响因子进行研究.分析北京地区的土地覆盖、地形高程、植被绿地状况、城市和郊区地表蒸散与热岛时空分布状况的关系.揭示出北京UHI主要特征为:(ⅰ)北京城市下垫面的高热容和密集建筑物的多次发射,加之北京特殊的三面环山地形特征,使得北京城区一年四季均存在明显的热岛分布,并以夏季最为明显,UHI与城市结构的轮廓相一致;北京城区与地势相对平坦的近郊区的地表温度差异在4~6℃左右,与地势较高的西北远郊区的地表温度差异在8~10℃左右;(ⅱ)北京地区日间和夜晚的UHI的季节分布和程度不同,以夜间UHI明显;夏季白天郊区地表比城区蒸散量大,潜热交换明显,反映出城市与郊区的温度差异显著;(ⅲ)地表覆盖类型对UHI的效应明显,北京地区植被绿地状况与UHI呈现明显反相关分布;夏季地表NDVI与下垫面的温度散点图的回归方程的负相关系数的平方R2达到0.6481,即植被覆盖好,则UHI不明显;揭示出植被绿地对降低UHI具有重要的作用.大范围的绿地建设能有效降低UHI.     

基于最优分割的高分辨率遥感影像震害建筑物识别技术

为了提高建筑物震害信息提取的效率与准确度,针对震后高分辨率遥感影像,根据震害建筑物在遥感影像上的特征,以2010年海地M_S7.0地震为例,通过尺度参数估计算法自动选择最优分割尺度对影像进行多尺度分割,并采用面向对象方法对海地高分辨率遥感影像进行建筑物震害信息提取,同时与基于像元的支持向量机、反向传播神经网络、基于分类回归算法的决策树分类方法进行比较。试验结果表明,面向对象的分类方法具有更好的目视效果和更高的分类精度,有利于地震后震害信息的准确提取和快速评估。      

1997年玛尼79级地震的构造环境和地表破裂带特征

1997年11月8日西藏玛尼79级地震发生在羌塘盆地北缘.本文利用LANDSAT影像，研究地震的地质构造背景，研究表明玛尼79级地震发生在NEE向玛尔盖茶卡—若拉错断裂带上，这是一条全新世明显活动的地壳深断裂.利用CBERS_1影像，研究地震地表破裂带的几何特征，100000分之一CBERS_1影像上由地震裂缝、地震陡坎和断塞塘组合显示的线性影像清楚地反映出地震地表主破裂带的形迹，可有效地进行破裂带的分段和长度量测.结果表明玛尼79级地震形成的地震地表主破裂带西起羌塘盆地北缘，绥加山南麓的白雪湖湖积平原上，向东延伸到双端湖西岸，长110km，走向N70 80°E.可分为白雪湖—玛尔盖茶卡、玛尔盖茶卡—朝阳湖、朝阳湖—双端湖３段.多时相MSS、TM影像分析表明，1997年玛尼79级地震是先存地震地表破裂带再次破裂的结果.     

亚洲人造地表覆盖遥感精细化分类与分布特征分析

人造地表覆盖是刻画人类活动对陆地表层生态系统影响的重要因素,具有高度动态、结构复杂和类型镶嵌等特征.由于当前缺乏有效的洲际尺度人造地表覆盖精细化遥感探测方法和高精度的数据产品,由此影响了城市化对区域气候、生态系统过程和全球环境变化影响评估的可靠性.本研究构建了人造地表覆盖等级层次结构分类系统,发展了基于2010年全球地表覆盖30m分辨率产品(GlobeLand30)的人造地表覆盖二级类型像元组分提取的技术方法,研发了亚洲2010年高精度城市建成区及其内部城市不透水地表和植被覆盖组分比例数据产品.基于多源数据融合和专家知识方法获取的城市建成区及其内部组分分类的总体精度为90.79%;城市内部不透水地表比例组分信息提取平均相对误差为0.87,总体上数据产品具有较高的质量和可靠性.遥感精细化信息提取局部误差与不同气候带城市建筑与植被镶嵌程度密切有关.遥感精细化分类表明,亚洲城市建成区面积181785.96km~2,占亚洲陆表面积的0.59%;城市内部结构组分中,城市不透水地表总面积为116504.72km~2,占亚洲城市建成区面积的64.09%,植被和裸土面积占34.56%.在空间上,城市不透水地表自东向西呈现集聚式、分散式和无显著分布特征三级梯度.中国、印度和日本等国家,城市不透水地表总面积排在前三位,分别占亚洲城市不透水地表面积的32.77%、16.10%和11.93%.研究发现,城市建成区内部不透水地表与植被覆盖组分比例与国家的经济发展程度及区域气候环境密切相关,对于经济较为发达的国家,城市建成区内部镶嵌类型中不透水地表比例相对较低,如韩国、新加坡城市不透水地表比例约为50~60%,公共绿地植被面积比例相对较高,而对于经济发展水平较低的国家,城市建成区内部镶嵌类型中城市不透水地表比例则接近或超过80%.城市建成区内不透水地表、植被组分及空间分布特征集中反映了亚洲地区人口集聚和经济发展水平以及对子流域环境健康状况影响程度.     

1997年玛尼79级地震的构造环境和地表破裂带特征

1997年11月8日西藏玛尼79级地震发生在羌塘盆地北缘.本文利用LANDSAT影像，研究地震的地质构造背景，研究表明玛尼79级地震发生在NEE向玛尔盖茶卡—若拉错断裂带上，这是一条全新世明显活动的地壳深断裂.利用CBERS_1影像，研究地震地表破裂带的几何特征，100000分之一CBERS_1影像上由地震裂缝、地震陡坎和断塞塘组合显示的线性影像清楚地反映出地震地表主破裂带的形迹，可有效地进行破裂带的分段和长度量测.结果表明玛尼79级地震形成的地震地表主破裂带西起羌塘盆地北缘，绥加山南麓的白雪湖湖积平原上，向东延伸到双端湖西岸，长110km，走向N7080°E.可分为白雪湖—玛尔盖茶卡、玛尔盖茶卡—朝阳湖、朝阳湖—双端湖３段.多时相MSS、TM影像分析表明，1997年玛尼79级地震是先存地震地表破裂带再次破裂的结果.     

青藏高原单点陆面过程模拟试验

利用青藏铁路北麓河试验2002年6月的大气资料作为陆面模式的强迫场, 研究陆面过程模式(NCAR/LSM)在高原地区的模拟能力. 模拟结果表明, 在观测资料的强迫下, NCAR/LSM能够较好地模拟出地表特征量的变化趋势. 在LSM模式中青藏高原地区的地表植被类型描述与实况存在较大差异, 根据实际地表特征, 我们定义北麓河地区草原植被覆盖度为0.6, 叶冠高度为0.15, 位移高度为0.10. 通过对比试验发现, 修正模式参数后, 模拟的地面气温和地表温度日变化更接近于观测值, 对温度峰值模拟有较好改善. 地面通量模拟也有一定改善. 所以, 修正LSM模式中高原地区的地表及植被描述参数, 可以有效地提高陆面过程模式在青藏高原地区的模拟性能.     

昆仑山口西MS 81级地震地表破裂带高分辨率卫星影像特征研究

2001年11月14日昆仑山口西发生81级地震.应用高分辨率卫星影像进行地震地表破裂带解译，10m分辨率SPOT卫星影像能够清楚地反映出地震地表破裂主破裂带的形迹, 1m分辨率IKONOS影像能反映出地震地表破裂的精细结构及运动特征.结果表明，昆仑山口西81级地震地表破裂带主要位于东昆仑断裂南麓冲洪积台地或冲洪积台地后缘的地貌陡变带和断层谷地里，是一条叠置在先存破裂带上的地震破裂带.在布喀达坂峰以东的地表破裂带长近350km，由3条次级破裂组成，走向100°.流经破裂带的一系列沟谷发生左旋同步扭曲，平均滑动速率为134～168mm/a，属AA级活动水平.最大左旋位错78m，地震破裂带最宽达1250m，宏观震中位于93°17′E，35°47′N，即玉西峰附近的地震地表破裂带上.     

基于LST年趋势背景场的地震热异常提取算法

地震发生前普遍存在的热红外辐射异常现象,是当前评估区域发震危险性的重要参数之一。然而,并非所有的地表红外异常都与构造活动或地震有关,如何排除非构造因素对地表热红外辐射的影响,从强噪声背景中提取微弱信号,是当前利用热红外遥感技术研究构造活动的难点。地表温度(LST)背景场是热异常提取的基础,而以往研究中所建立的背景场不能有效反映当年气候变化对其的影响,造成热异常提取精度受限。为此,文中在提取热异常的过程中对背景场进行了改进,结合地表温度时间序列的周期性特征,引入谐波分析,采用傅里叶逼近的方法拟合地表温度离散时序,从中提取其年趋势,建立1个动态的、同时包含局地信息和年际特征的、更加可靠的地表温度背景场;将其引入RST模型,基于"kσ"准则识别地震热异常信息;最终采用异常方向、异常强度和距离指数这3个指标对异常结果进行分析,验证算法的有效性。利用MODIS地表温度产品,基于所提算法对2008年汶川地震进行了再研究,结果表明:1)汶川地震前存在明显的热异常,沿龙门山断裂呈带状分布,持续时间较长;2)发震期无明显的异常现象;3)震后热异常的发生具有循环往复性,但异常幅度和影响范围明显缩小。与传统的空间温度均值RST算法异常提取结果相比,文中方法所提取的热异常在空间分布上与活动断裂带更为吻合,对异常的产生消散过程刻画更加细致,表明以地表温度年趋势作为地震构造热异常提取的背景场更加可靠。     

尼泊尔8.1级地震建筑物震害遥感提取与分析

2015年4月25日尼泊尔发生的8.1级地震,造成重大人员伤亡与经济损失。在地震前、后灾区高分遥感影像分析处理基础上,结合现场实地调查,对灾区房屋建筑及其震害程度进行了遥感解译,编制了地震灾区房屋建筑震害分布图。结果分析表明:尼泊尔地震灾区影像上显示的建筑物震害分布与该区域房屋结构类型、主余震位置和区域活动构造分布密切相关。其中,房屋较为严重倒塌区域主要分布在8.1级主震和7.5级余震震中附近,但这两个区域并没有相连;居民点建筑物个别倒塌的居民地则连成一个区域。影像上显示的建筑物倒塌区域,与多数8级巨大地震比较,总体上极震区震害偏轻,但在南南西(垂直于破裂方向)上展布较宽。这一特征与引发该地震的印度与欧亚大陆板块边缘活动断裂在深部呈近似于平行地表的低角度断层面破裂引起的地震动能量在地表相对较宽而低的分布特征是一致的。     

遥感区域地表植被二氧化碳通量的机理及其应用

提出了一个计算二氧化碳通量的遥感模型和根据遥感数据和辅助的微气象参 数估算区域分布的算法．在中国科学院禹城综合试验站利用光谱仪、红外测温仪、波文 比和涡度相关测试系统,在冬小麦生长期进行了连续的野外观测．二氧化碳通量和地 面模拟遥感数据２种信息流同时获取．从而建立了遥感模型,开展了与卫星的地面同步 观测．利用ＮＯＡＡ－ＡＶＨＲＲ数据和地面辅助数据,作出了华北地区白天的二氧化碳通 量区域分异影像图．根据此图地表植被二氧化碳的汇可以一目了然．