黑河流域生态环境气象卫星遥感监测研究

根据甘肃降水资料和农业气象资料得出1989年和1998年为相似年景，利用1989年和1998年NOAA气象卫星AVHRR晴空资料，判识出黑河流域植被，积雪和水体，并根据相应的计算方法得出植被指数，积雪面积和水体面积，对10年来黑河上游地区的植被和积雪，中游地区绿洲植被和下游地区植被和湖泊变化进行分析。结果表明，10年来黑河上游和下游地区植被在退化，中游地区绿洲面积增加，植被指数增高；1989年与1998年黑河上游山区积雪面积变化特征一致，但1998积雪融化明显快于1989年；下游湖泊面积1998年较1989年严重退缩。     

利用SSM/I数据判识我国及周边地区雪盖

积雪参数是气候学和水文学研究中所需的重要物理量, 确保积雪参数测定的准确性与及时性对于气候学研究、水文应用以及防灾减灾都非常重要。利用微波数据可获取有云存在时的积雪覆盖图, 遥感雪深和雪水当量信息。采用微波数据判识雪盖并得到积雪状态 (干、湿) 信息, 不仅可以弥补利用光学遥感数据判识雪盖的不足之处, 而且也是利用微波数据反演雪深和雪水当量参数必需的先期工作。该文介绍利用SSM/I的多频双极化微波数据开展我国及周边地区积雪判识方法研究的结果。分析国外全球判识方法的雪盖判识结果指出, 国外算法易在青藏高原等地区将冻土误判为积雪, 造成雪盖面积的偏高估计。研究给出了在我国及周边地区 (17°~57°N, 65°~145°E) 利用SSM/I数据判识积雪的改进方法, 在完成积雪判识的同时还给出了雪深和积雪状态的定性信息, 与已有全球雪盖判识方法相比有较大改进, 大大减小了青藏高原等地区冻土对积雪判识的影响。     

中国地区冬季积雪遥感监测方法改进

该文概述了卫星遥感积雪监测原理,介绍了积雪判识方法,对国家卫星气象中心已有的业务化极轨气象卫星冬季旬积雪监测算法和流程进行了改进.经过比对,设计了新的可见光太阳天顶角订正模式,针对NOAA-16/AVHRR3和FY-1D/MVISR重新确定了积雪判识变量及相应的动态积雪检测阈值,提出了概率积雪判识方法,结合多光谱阈值法建立了概率结合阈值(Probability Combined with Threshold,PCT)的积雪判识方法,并以该算法为基础建立了新的业务化积雪动态遥感监测系统.同时,用新算法对部分历史产品重新做了处理,并简要分析了1996至2003年中国地区冬季积雪分布特征.     

应用AMSU资料监测中国地区雪盖的初步研究

根据微波遥感积雪的原理, 提出了利用NOAA-16 AMSU的1通道 (23.8 GHz)、2通道 (31.4 GHz) 和15通道 (89.0 GHz) 等3个通道监测中国五大区域雪盖范围的初步判识方法。由该方法制作合成了2001年10月1日至2002年4月1日中国地区的周积雪覆盖监测图, 与来自全国气象台站的地面积雪观测记录以及美国人机交互式冰雪制图系统 (I nteractive Snow and Ice Mapping System, IMS) 的雪盖图、SSM/ I (Special Sensor Microwave Imager) 雪盖图的比较结果表明:AMSU监测结果不仅具有比较高的准确性, 而且其准确性和可靠性达到甚至优于其它两种积雪监测结果 (尤其是雪季中期)。     

利用MODIS数据判识祁连山区积雪方法研究

对祁连山区积雪、云和各种下垫面进行光谱分析,利用2003年7月至2005年3月的MODIS数据资料,在前人所做研究工作的基础上提出利用归一化差值积雪指数NDSI(Normalized Difference Snow Index)和中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imagigng Spectroradiometer)的band 18和band31的结合,采用逐步逼近法去除大部分云、盐湖、冰面、沙漠、戈壁等对积雪判识的干扰,从而判识出祁连山区积雪。由结果分析和检验显示,利用本文方法可以比较有效识别出祁连山区积雪。     

基于支持向量机的遥感大雾判识

提出了一种基于支持向量机的卫星遥感数据大雾判识方法:首先通过对风云1D卫星大雾区域的各通道辐射值出现频次进行概率统计,利用其阈值来粗判识大雾;然后在粗判识的基础上通过支持向量机的方法进行大雾细判识;最后利用腐蚀和膨胀的图像处理技术对判识后的图像进行优化处理。在对我国2006年9-12月的65条监测到大雾的风云1D轨道的探测数据进行分析之后,发现大雾判识结果与专家标记吻合。检验结果表明,利用1、2、4、6、7、10通道组合进行粗判识的结果最好,5交叉正确率为89.9849%,TS评分为74.04%。利用上述方法对个例的分析检验表明,基于支持向量机的遥感大雾判识方法是切实可行的。     

NOAA卫星沙尘暴光谱特征分析及信息提取研究

通过对2000—2002年多次沙尘暴过程NOAA卫星AVHRR资料的分析,研究了沙尘、云、沙漠、戈壁、积雪、裸地、植被等不同目标物的光谱特性,发现沙尘暴在AVHRR-2中各通道均有不同程度的反映。1,2通道中沙尘的反射率较高(介于云和沙漠之间);4,5通道的亮温低于晴空地表高于云;在3通道中沙尘表现的很独特,其亮度温度为所有研究目标物中最高的,表明通道3包含较多的沙尘信息,AVHRR-3取代AVHRR-2后对监测沙尘有不利影响。在此基础上提出定量提取沙尘信息的两种沙尘判识指数,并利用沙尘判识指数成功地提取多次沙尘暴过程的沙尘信息。结果表明：利用多通道组合沙尘判识指数能够对沙尘信息进行有效提取。     

气象卫星数字资料积雪服务软件系统第一部分——积雪判识分析系统研究

本文介绍了利用NOAA气象卫星资料进行积雪监测的初步方法及其软件系统,在晴空条件下,将资料加工成0。6分的正方形投影文件,利用图象处理技术和计算机技术并结合目视解译,找出了对于不同空间分布,海拔高度和积雪情况的判识门槛值,制作了提供研究的各种图件,如高程——积雪面积,高程——亮度温度等多种曲线,并利用4×4抖动技术在CGA显示器上显示了AVHRR图象,使对积雪的判识变得快速、简便。     

基于高分数据的边境示范村建设和生态环境监测——以玉麦乡为例

选取高分1号和2号卫星数据,利用ENVI和ArcGIS软件对西藏山南市隆子县玉麦乡的建设规模和生态环境进行研究,结果表明：2015～2019年,玉麦乡建筑物面积和道路长度增加了0.25km²和1.18km;冬季积雪覆盖面积减少80.17km2和1.18km;冬季积雪覆盖面积减少80.17km²;2019年相较于2015年,东部地区植被相对较好,中、高覆盖度植被面积分别增加了79.00km2;2019年相较于2015年,东部地区植被相对较好,中、高覆盖度植被面积分别增加了79.00km²和147.52km2和147.52km²。     

基于MODIS资料的西藏遥感积雪监测业务化方法

雪灾是西藏地区藏北一线、南部边缘地区对牧业生产影响最严重的灾害之一,利用卫星遥感资料开展积雪监测,提供监测信息产品具有重要的现实意义.利用拉萨接收站接收的中分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星遥感资料对西藏高原积雪的监测方法进行了探讨,找出适合该地区的积雪判别模式,建立MODIS资料为基础的积雪监测系统.基于MODIS数据计算得出的归一化差分积雪指数(NDSI)和归一化植被指数(NDVI)与1、2、4、6通道等相结合,建立积雪监测模型是可行的;得出的积雪判识方法对于西藏地区有较高的适用性,如结合地表土地利用类型数据将有林区和非森林区分开计算,能较好地消除藏东南地区因地势复杂、森林茂密对NDSI的影响.     

利用HJ-1卫星数据监测山区水库资源

遥感技术能够快速、宏观地获得研究区域的数据,已成为湖泊环境动态变化监测的重要技术手段。但是对于山区的湖泊和河流而言,由于沟壑众多,河道狭窄,水体像元多为混合像元,利用现有方法提取水体遥感影像难度较大。水体与植被、城市和土壤等地物在不同波段的光谱反射率的差异是利用遥感手段提取水体信息的基本原理。本文在水体光谱特征分析的基础上,描述了HJ-1卫星数据特征及所采用的山区水体信息的遥感提取方法,并以南湾水库为例,描述了利用植被指数(NDVI)方法识别水体信息的技巧:首先将HJ-1数据的第3和第4波段经过波段运算得到NDVI图像;再将两种遥感图像中NDVI值小于0的像元判识为水体,NDVI值大于0的判识为水库周围的农田,经过计算像元数量得到水体面积信息;最后在各种专业软件的支持下,结合非监督分类的水体识别效果,将水体与其他地物类型区分开来。结果表明,利用HJ-1卫星数据可有效排除其他地物的干扰,显著提高水体监测的精度。     

基于MODIS和HJ-1数据的宿鸭湖水库面积遥感监测研究

水体与植被、城市和土壤等地物在不同波段的光谱反射率的差异是利用遥感手段提取水体信息的基本原理。以宿鸭湖水库为例,在水体光谱特征分析的基础上,采用归一化植被指数（NDVI）方法提取2010年的MODIS和HJ-1遥感影像上的水体信息。首先将MODIS数据的第1和第2波段,以及HJ-1数据的第3和第4波段经过波段运算得到NDVI图像。将两种遥感图像中NDVI值为负的像元判识为水体,NDVI值为正的判识为水库周围的农田,经过计算像元数量得到水体面积信息。水体判识阈值在全年变化范围在-0．08和0．08之间。HJ-1数据具有较高的空间分辨率,水体判识的结果比MODIS数据更加精确。利用HJ—I数据水体监测结果对MODIS数据结果进行校正,使得到的监测结果同时具有较高的时间分辨率和空间分辨率。研究结果表明：利用HJ-1数据校正后的MODIS数据所测得的水域面积与实际观测得到的水库蓄水量之间的复相关系数为0．8603,显著提高了水体监测的精度,从而为大范围的水资源与水环境动态监测提供了迅速、可靠的依据。     

博斯腾湖流域气候变化及其对径流的影响

利用博斯腾湖流域开都河、黄水沟和清水河的出山口水文站月径流量和气象站月平均数据，开展变化特征分析和径流变化对气候因子的响应研究。结果表明，博斯腾湖流域年际气候变化以气温上升为主，降水量增加趋势不显著；域内主要河流径流量持续上升。突变检验发现，三条入湖河流90年代之前径流量增加主要是域内降水量增加的结果，随后受气温上升导致冰雪消融加快也对径流量的增加有贡献。相关分析结果显示，博斯腾湖三条入湖河流年径流量变化主要受4月和7月降水因子影响。此外，开都河的径流变化还表现出对8月气温和降水的显著响应，同时开都河流域集水区冰川的面积和占比均大于黄水沟和清水河流域，这表明冰川融水补给对开都河径流的影响大于黄水沟和清水河。所建立的气候因子-径流量多元线性回归模型，能够很好的模拟开都河、黄水沟和清水河的径流变化过程，证明了博斯腾湖流域水文变化受气候因子的显著影响。     

火灾遥感监测实例分析

选取了10个新疆火灾EOS／MODIS卫星遥感监测实例,在分析MODIS光谱数据的基础上,结合火场实况,进行了深入研究,结果表明：①由RGB 7．2．1通道合成影像可以发现火场。利用21～31通道差,可确定火场,但当中红外各通道不饱和时,则选择20～31通道差更为有效。截取MODIS光谱数据分析窗,做相应的判识则是最有效的手段。②火点判识参数（阀值）要根据气候和地理的不同来调整,灵活准确的调整参数是发现火点的关键。③将7通道、21通道数据点对点像元重合,可以判断火势当前位置和移动方向。④火灾遥感监测只能提供即时火场面积,通过截取光谱数据分析窗,计算火区像元数,即可估算即时火场面积。     

东北区域水体密度指数估算方法

水体密度指数是生态质量气象评价的一个重要指标。该文提出了一种利用MODIS遥感数据估算水体密度指数的方法,首先利用水体与地物遥感光谱特性的差异,对指示性水体的面积进行精确识别和提取;通过选择不同时相MODIS数据与地而水文观测资料建立统计关系模型,实现对区域水环境面积的估算;最后计算归一化权重系数,实现东北地区水体密度指数的估算。     

博斯腾湖水位变化特征及其可能影响机制分析

应用开都河下游大山口水文站径流和博斯腾湖1956-2009年的逐月水位数据和流域内各气象站的气象数据,通过模糊聚类等统计方法,分析了博斯腾湖水位变化趋势及其可能影响因子.结果表明:博斯腾湖的水位年际变化受开都河流域径流的影响很大,当开都河流域径流量大时博湖水位较高,且开都河径流与其上、下游气温和降水关系密切.博斯腾湖水位逐年的月变化基本上可以分为5类,其中最主要的为第一类型和第二类型:第一类为递减型,特征为季节变化不明显,水位在春季较高,以后逐渐降低;第二类为递增型,特点是季节变化较第一大类明显,水位在夏末秋初的时候较高,整体呈现上升趋势.递增、递减型出现的主要原因是受上下游降水和大山口径流的影响,当上下游降水和径流偏多时水位月际变化出现递增型,反之易出现递减型.     

基于河-湖-库水系连通的孔雀河生态输水分析

本文结合对孔雀河流域水系分布和工程特点的分析,提出了基于河-湖-库水系连通的孔雀河流域抢救胡杨林生态系统的输水方案,并对输水水源、输水路线、输水水量以及输水最佳时间进行了探讨。提出采取跨流域河-河、河-湖、河-库水系连通的方式,提升水资源利用的有效性。当博斯腾湖水位在1046.5 m以上时,可以从博斯腾湖调水,分西线和东线两条路线,分别向孔雀河中游和下游输生态水,输水量在(0.8-1.0)×108 m3;而当博斯腾湖处于低水位运行时,建议从塔里木河调水,“引塔济孔”,由中线和南线两条路线分别向孔雀河中下游和下游输生态水,输水量在1.0×108 m3左右;输水时间以8月底-9月为宜,在输水过程中,需采取一定的工程措施,扩大输水的生态效益。     

金塔绿洲地表特征参数遥感反演研究

TM影像是陆地资源卫星（Landsat）携带的专题绘图仪（Thematic Mapper,TM）扫描计获取的遥感图像,近年来,该数据得到了广泛的应用。本文使用Landsat-5TM数据推算了金塔地区的地表参数,包括标准化差值植被指数NDVI、修正的土壤调整植被指数MSAVI、植被覆盖度、地表反射率及地表温度。并将地表反射率、地表温度的反演值与观测值进行对比,结果表明：地表温度反演结果的相对误差在9％以内,地表反射率反演结果的相对误差在8％以内。     

人为扰动对陆面水分能量的影响——以沩水河流域为例

以沩水河流域为例,基于陆面模式CLM4.5,建立了综合考虑作物种植、地下水开采及灌溉等人类活动的流域陆面水文模型。利用所发展模型,针对1981~2012年,取500 m空间分辨率,探讨人为扰动对陆面过程的影响。研究表明:1）地下水侧向流使得中下游地区地下水位有所提高,平原地下水埋深分布在4 m左右,山区埋深可达到几十米;模拟的叶面积指数较静态MODIS叶面积指数偏大1左右,由此使得种植区月蒸腾量提高约10 mm,土壤蒸发和地表产流有所减少;在灌溉作用下,作物叶面积指数略增长,蒸散发稍有提高,而在假设水稻采用漫灌的情况下,水库灌溉补偿了作物生长产生的水消耗,提高了该区域土壤湿度,增加潜热通量;研究区地下水开采存在但其水文效应并不显著。2）土地覆盖变化自1990年有较大变动,1990~2000年以林地为主,2000年后以耕地为主,其中,1990~2000年土地覆盖类型变化不明显,2001~2012年耕地面积呈先减少再增加又减少的趋势,林地面积则先增加再减少又增加,耕地与林地在2012年所占比例基本持平;同一土地类型内,植被类型变化较为明显,导致陆面水文模拟结果差异较大。     

新疆博湖地区大气向下红外辐射特性及其对云识别应用的研究

为加强新疆戈壁地区云的自动观测,利用辐射传输模式SBDART和新疆博湖地区历史气候资料,分析了当地大气向下红外辐射对大气影响因子的敏感性和利用全天空红外辐射进行云识别分类的可行性,并提出了一种基于典型云族红外阈值的云分类方法。结果表明：（1）水汽、云、天顶角、能见度等对中红外波段向下红外辐射值都有较大影响;（2）当能见度较差时,气溶胶对向下红外辐射的贡献不可忽略,并由于局地气溶胶辐射特性难以确定,因此是利用天空向下红外辐射进行云识别时的一个不确定因素;（3）根据8～14μm波段不同云族的辐射特性差异分析,阈值法是进行云识别和云族区分的有效方法。但该方法应用效果的好坏依赖于实测探空数据和历史气候数据的有效性及准确性。