基于GPS数据的MODIS近红外水汽线性回归模型

针对地基GPS反演水汽空间不连续以及MODIS近红外水汽产品精度不足的问题,利用2010年香港地区地基GPS水汽数据和MODIS近红外水汽数据,提出了一种基于地基GPS订正MODIS水汽产品继而得到高精度空间连续分布可降水汽的方法。通过比较3种干延迟模型,选取最适合香港地区的Hopfield模型并利用高精度软件GAMIT解算GPS水汽,建立GPS水汽与MODIS水汽之间的线性模型,以实现对MODIS近红外水汽产品的逐月订正。结果表明,经过订正的MODIS水汽产品在各月的MRE、RMSE、PBIAS均有所改善,该方法能够有效融合地基GPS和MODIS的优点,可以得到连续区域的高精度水汽数据,这对天气预报、气候监测等有重要意义。     

黄河三角洲刁口河流路湿地恢复遥感监测与评价

利用卫星遥感技术对生态调水及湿地恢复进行实时动态监测, 不仅可以及时掌握宏观地表的快速变化, 还可以为长期的区域生态效应评价提供支持。基于国产自主环境一号小卫星遥感数据, 对2010 年黄河三角洲生态调水暨刁口河流路恢复过水试验进行动态监测和初步评价。研究表明, 刁口河流路恢复过水后, 原废弃河道过流条件得到提高, 部分被开发利用的河滩地得到恢复, 水文条件好转, 河流水面面积总体上增加了526 hm², 有利于河道生态条件的改善。通过对湿地引水修复, 自然保护区试验区块共有437 hm²的退化湿地得到了较大程度的改善。同时, 湿地景观多样性提高, 对维持区域景观多样性、改善鸟类栖息地质量具有重要意义。研究结果表明, 国产环境一号卫星遥感数据能提供丰富的地面信息, 其数据具有较高的时间分辨率, 可以作为中国湿地调查和监测的重要数据源。考虑到大尺度调水和湿地恢复对区域生态环境的影响是一个长期的过程, 今后应进一步挖掘环境一号卫星现有波段的光谱信息, 对湿地恢复进行长期跟踪监测, 为湿地恢复生态效应综合评估提供技术支撑。     

基于EOS-Terra/MODIS的沙尘暴遥感监测方法对比研究

通过分析沙尘暴的波谱响应特征及EOS-Terra/MODIS传感器通道的特点,阐述了利用EOS-Terra/MODIS进行沙尘暴监测的机理,提出了利用MODIS进行沙尘暴监测的热红外双通道差值法、三通道彩色合成直方图均衡增强法及基于双通道域值的叠加分析法,并进行了示范比较研究。研究指出基于MODIS采用双通道法进行沙尘暴遥感监测有其局限性,不能快速、有效地提取沙尘暴信息。三通道彩色合成直方图均衡增强法直观判读效果较好,但缺少定量化分析。基于双通道域值的叠加分析法是一种集定量、定性分析于一体的监测方法,有利于对沙尘暴信息的准确提取,为利用MODIS数据进行沙尘暴监测提供了有效手段。     

基于多源数据的内蒙古中东部积雪厚度研究

积雪作为气候系统中重要的环境影响因素受到了普遍的重视,特别是在高纬度、高海拔地区,积雪面积和积雪厚度是积雪研究的两个重要因子。利用2010年11月8日、14日和25日三天的MODIS L1B数据,根据在可见光波段,地表、云和雪在该波段的反射率都比较高的特点,计算得出的积雪覆盖面积空间分布图。积雪深度受降雪量、坡度、坡向等多因素的影响表现为不连续分布,单纯利用气象监测站点无法获得积雪厚度的空间连续分布,而遥感影像也受到局地特征的影响而精度不够。因此,首先基于经验公式,利用MODIS L1B数据计算了积雪覆盖面积,在此基础上,基于气象监测点的积雪深度数据和MODIS L1B波段的相关性,选择影像数据的最优通道,通过建立多波段的积雪深度回归模型,并且对积雪深度进行空间连续插值,通过将模拟的积雪深度与监测点插值结果进行对比,发现统计回归的方法有效的提高了积雪深度、覆盖度等雪情监测信息精度。     

多源遥感数据协同的我国草原积雪范围全天候实时监测

草原积雪信息的获取对于确定草原雪灾的影响范围与灾情等级等具有重要意义。基于光学遥感与微波遥感应用于草原积雪监测的各自优缺点,提出了将光学MODIS数据与被动微波AMSR-E数据有效协同进行我国草原积雪实时监测的业务流程,阐述了相关算法和实现步骤;进而结合农业部要求,对我国雪灾最严重的省区之一——内蒙古草原2007年12月1日至2008年1月20日期间的雪灾状况进行了全天候实时监测,取得了实际监测效果,成功地获取了总计达到51天的连续监测数据,揭示出了监测时段期内蒙古草原积雪发生的时空状况。所提出多源遥感数据在我国草原积雪监测中协同应用算法及其技术路线实现了对草原积雪的全天候实时监测,可应用于我国草原积雪监测的业务化运行,可提升我国雪灾减灾应急基于先进遥感手段的应用水平和监测精度,积极服务于国家雪灾应急减灾的迫切现实需求。     

应用Terra/MODIS卫星数据估算洞庭湖蓄水量的变化

以洞庭湖为例,利用2002年的美国Terra/MODIS卫星数据,以16天为周期将全年划分为23个时段,分别对湖区水位和蓄水量分布特征和变化规律进行动态监测和综合分析。具体测算方法包括以下4个步骤: (1) 根据湖区特性,将整个洞庭湖分为3个部分：自西向东依此是西洞庭湖 (WDL), 南洞庭湖 (SDL) 和东洞庭湖 (EDL)。这3个部分的蓄水量之和就是整个洞庭湖的总蓄水量。(2) 以水体和陆地的光谱差异为基础,使用Terra/MODIS卫星的NDVI 数据识别并量测湖区水面积。(3) 将湖区水面影像同湖区数字高程模型DEM相叠加,以被监测的湖区水面的平均高度值作为水面高度。水面高度与湖底高度的差即为相应点的水深。(4) 按50 m×50 m网格大小和相应位置的水深的乘积来计算每个水柱体积。最后,将整个湖内的所有水柱的体积值累加便得到洞庭湖的总蓄水量。用上述方法测算的水位和蓄水量与实测资料进行了比较表明,两者具有很好的一致性。     

基于MODIS数据的川西山区河道水体提取方法研究

MODIS数据时间分辨率较高,将其应用于河道监测优势明显.川西山区河道狭窄,水体像元多为混合像元,并且山区沟壑众多.山区阴影、混合雪盖和城镇区域的反射率特征与山区河道水体反射率特征相近,利用现有方法提取水体难度较大.为将MODIS数据的优势运用于山区河道监测,选定岷江上游区域作为典型研究区域,在对多日MODIS数据中的典型地物进行采样分析后,对归一化植被指数法(NDVI)进行了改进,将其与MODIS第1波段数据组合得到山区水体增强指数(MEWI),实现了图像中山区沟壑的模糊处理,突出了水体.在针对山区地物特点进行图像增强后,河道水体清晰可辨,能够应用于山区5级以上河流的监测.     

生态建设背景下陕西省植被覆盖时空变化及其影响因素研究

为了逆转近年来生态退化趋势，中国实施了一系列国家级生态建设项目，植被恢复是其核心目标。基于MODIS NDVI数据产品、气象站点观测数据及统计年鉴等资料，分析了2002—2016年陕西省植被覆盖时空变化，并采用面板数据固定效应模型进行了归因研究。结果表明：（1）实施退耕还林及天然林保护工程以后，陕西省植被覆盖状况总体呈改善趋势，但存在明显的时间波动与空间差异。（2）生态建设项目对陕西省植被恢复产生了显著正向影响，且存在时滞效应；造林率增加1个百分点，3 a后各县NDVI值将平均增加0.012 3（p<0.01），等同于年降水量增加56 mm的作用。（3）降水、气温的提高对陕西省植被恢复产生了显著正向影响，而人口与经济增长则产生了显著负向影响。因此，陕西省应继续加大生态建设项目投资力度，并加强监督与监测评价；积极推行生态移民政策，缓解人类活动带来的生态压力；调整经济结构、转变经济增长方式，摒弃消耗资源牺牲环境的粗放型发展模式     

高分三号影像在洪涝灾害应急监测中的应用

合成孔径雷达(SAR)广泛应用于洪涝灾害监测中,本文针对2020年安徽六安的特大洪水灾害及时获取高分三号(GF-3)卫星的实时SAR数据,开展了应急监测。监测结果显示:六安市北部霍邱县境内的城东湖、城西湖以及淮河两侧的乡镇受灾较为严重,对严重区进行了多期的动态监测和统计分析,取得了良好的效果。同时认为GF-3卫星影像具有较高的灾害应急监测能力,可为国家减灾备灾、应急救灾、恢复重建工作提供有力的数据支撑。     

MODIS卫星影像显示的2001-2017年中国荒漠化年度状况

年度监测是及时掌握荒漠化动态的有效方法。以MODIS卫星影像为数据源，依据荒漠化土地特征和荒漠化遥感监测指标选取原则，选取了能够基于中低分辨率MODIS卫星数据反演的4个遥感监测指标，将原国家林业局第三次荒漠化监测结果与MODIS反演的4个遥感监测指标的栅格图进行叠加，参照各监测指标在不同荒漠化程度等级下的像元值，得到各指标荒漠化程度判别值。根据原国家林业局荒漠化监测气候分区规定，基于各监测指标判别值，应用决策树分类方法，实现了中国不同气候区域2001-2017年的荒漠化状况年度监测。以2009年原国家林业局第四次中国荒漠化土地监测结果与本文年度监测结果对比，吻合度达92.62%。     

艾比湖近期出现大面积干涸

艾比湖及周边地区是新疆的重要湿地之一,但是近期出现了大面积湖床干涸.由EOS\MODIS卫星监测到的数据来.2006年夏季以来,艾比湖水域面积缩小速度加快,7月下旬开始出现大面积干涸,到8月中旬情况持续加重.2006年8月19日的EOS\MODIS卫星监测到艾比湖水域面积为550.6 km2,与7月下旬比较缩小了263.4 km2,与8月上旬比较缩小了126.4 km2,比2005年8月中旬比较缩小了158.4 km2.     

艾比湖流域沙尘气候变化趋势及其突变研究

通过艾比湖流域5个气象站建站~2001年的观测资料,对艾比湖流域沙尘气候的变化趋势进行了分析。结果表明,气候发生了明显的变化,主要表现在气温升高,降水增多,但分布不均,沙尘暴、扬沙和大风日数稳定减少,但浮尘日数显著上升,风速分布发生了变化,大风日数的迅速减少还引起蒸发能力的减弱。艾比湖干枯的湖底盐漠面积与该流域沙尘总日数之间存在密切关系,艾比湖水域的伸缩而引发的荒漠化环境变化是造成该流域沙尘天气的主要因素。对艾比湖流域沙尘气候的突变检验结果表明,大风、沙尘暴、扬沙日数的减少和浮尘日数的上升是一种突变现象,这种突变与整个西北气候的变化和艾比湖流域沙漠化条件的变化存在一定的关系。     

艾比湖流域绿洲化与荒漠化过程时空演变研究

艾比湖流域生态格局是绿洲化过程和荒漠化过程相互作用的结果,以1990、2000年和2005年的遥感数据作为数据源,进行景观分类与制图,利用ArcGIS提取了艾比湖流域的绿洲和荒漠景观,基于占补平衡原理和变化检测,对比分析了绿洲退缩区和扩张区的数量特征和空间格局,并利用重心迁移模型得出绿洲和荒漠重心的变化趋势。结果表明：①1990-2005年间,研究区绿洲面积有所增加,荒漠面积呈减少趋势,绿洲退缩区的面积为1 853.75 km2,而绿洲扩张区的面积达到了1 912.13 km2。②研究时段内,绿洲的空间变化较大,其扩张区多位于艾比湖湖区周围以及艾比湖湖区西部以耕地为主的区域,绿洲退缩区主要位于研究区的东北部。③绿洲的重心向西南方向迁移了3.4196 km,同时,荒漠的重心向东北迁移,迁移距离为6.9999 km。     

新疆艾比湖生态脆弱区生态服务价值对土地利用变化的响应

以干旱区生态脆弱区新疆艾比湖区域为研究对象,运用GIS手段和生态经济学的方法,采用Costanza生态系统服务价值计算公式,并参照谢高地等人的中国陆地生态系统服务单位面积价值,探讨了艾比湖区域1990—2007年土地利用和生态系统服务价值的变化特征。结果表明:1990—2007年间,艾比湖区域土地利用处于发展阶段,土地利用程度呈增大趋势;1990,2001和2007年艾比湖区域生态服务价值分别为53.63,63.01和56.96亿元,呈波动性变化;研究区生态系统的服务性功能远大于生产性功能。2001—2007年间研究区生态系统服务价值下降速度较快,作为艾比湖湿地自然保护区的核心部分,生态系统服务价值具有退化的趋势,需要加强管理,控制人类活动的影响强度。     

艾比湖水面蒸发量及生态环境保护

本文在论述了艾比湖水面８０年代以来趋于动态稳定状态的基础上，用两种方法分析论证了艾比湖水面蒸发量，并就艾比湖及其生态环境的保护提出相应措施。     

新疆艾比湖地区生态足迹与生态承载力研究

文章对艾比湖地区2003年的生态足迹进行了计算和分析。结果显示，2003年艾比湖地区的人均生态足迹为4．222hm^2，而实际生态承载力为3．193hm^2，人均生态赤字为1．029hm^2。表明艾比湖地区的发展模式处于一种不可持续的状态。从该区人均生态足迹的供给需求结构看，耕地、建筑用地、林地、化石燃料用地出现人均生态赤字，表明艾比湖地区经济发展处于初级阶段，主要以消耗当地土地和能源资源来满足人们最基本的生活需求。水域、草地虽出现人均生态盈余，但这并不意味着绝对生态供给丰富，主要与地方采取的改善生态环境质量措施等有关。     

不同环境背景下的艾比湖区域土壤水盐差异性特征研究

由于不同的环境背景下环境机制不同,所以导致了水盐（主要指水分、盐分）空间变异存在很大差异,在此背景下分析艾比湖地区含水量与含盐量空间变异,有助于更加合理的了解土壤含水量与含盐量一体化规律。以艾比湖为中心把艾比湖区域分为三个靶区：绿洲、荒漠、湖区,运用统计学方法,分析三个区域的土壤水分、盐分差异性特征。结果表明：绿洲、荒漠、湖区这三个区域表层土壤盐分积聚严重,其含盐量大小依次为：荒漠→绿洲→湖区,而含水量却相反;绿洲、荒漠和湖区土壤含盐量的变异系数均在85%～150%之间,属高强度变异,含水量变异系数均介于55%～75%之间,属中强度变异。说明荒漠区域盐分含量的水平分布不均匀,空间异质性较强;而水分含量的水平相对较为均匀,空间异质性较弱。绿洲、荒漠、湖区土壤层10～20 cm与20～40 cm土壤层含盐量的存在显著性相关性（p<0.01）,即绿洲的相关系数0.913,荒漠的相关系数0.966,湖区的相关系数0.941,绿洲与湖区土壤表层与亚层含水量存在显著性相关性（p<0.01）相关系数分别为0.851 和0.908。说明绿洲与湖区土壤层0～10 cm与10～20 cm土壤含水量存在水分转移现象,荒漠区域这种现象不明显,可能与沙漠炎热地表环境和土壤性质等因素有关。研究结果揭示了艾比湖地区不同环境背景下秋季的土壤含水量与含盐量分布特征,为艾比湖地区农作物灌溉管理及土壤盐渍化治理提供了科学依据。     

艾比湖水盐变化原因及影响研究

从湖泊水文要素出发,基于湖泊和流域的关系,对半个世纪来艾比湖面积、矿化度等水文要素变化趋势进行了分析,并对变化原因进行了探讨,结果表明,相对封闭及较小尺度的流域面积等自身特性,决定了其水资源系统自我调节能力的脆弱性;而近年来流域上的人类活动,增大了降水径流滞留时间和蒸发作用,加大了对水资源的利用量,最终导致汇入湖泊的水量不断减少,矿化度在湖水量不断减少的情况下浓缩升高,最后就艾比湖水盐趋势变化及影响进行了讨论。     

近20年青海湖水量变化遥感分析

青藏高原湖泊水量的变化是揭示全球气候变化及其区域水循环响应的重要信息载体。区别于常用的水文学方法,本文利用MODIS遥感影像和LEGOS高度计多年连续数据,基于湖泊水位—面积关系,探讨了湖泊水量变化的遥感分析方法,并以青藏高原面积最大的青海湖为例,揭示青海湖近20年来(2001-2016)湖泊水量年内与年际变化特征。主要结论为：青海湖湖泊面积在2001-2016年间整体扩张了187.9 km²,变化速率为11.6 km²/a;水位在2001-2014年间上升了1.15 m,变化速率为0.10 m/a。青海湖水位—面积关系表现为二次函数关系(相关系数R²=0.83)。基于水位—面积关系,进一步估算分析了青海湖水量平衡的净收支及其年内和年际变化。近20年来,青海湖水量总体呈增加趋势,其变化率约为4.5\times {10}^8m³/a。降水的增加与蒸发能力的下降是湖泊水量增加决定性的驱动因子。