基于梯度结构相似度的矿区土壤湿度空间分析

基于中国蒙、陕、晋、三省区的神东矿区2000-2015年成像光谱仪数据,双抛物线型归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）和地表辐射温度（land surface temperature,T_s）（记为NDVI-T_s）特征空间的温度植被干旱指数法计量地表土壤湿度,采用梯度结构相似度法定量分析研究区土壤湿度的时空分布特征。结果表明:神东矿区土壤湿度变化具有明显时空分布异质性,空间上,矿区土壤湿度表现出从西北部向东南部逐渐增加的规律,干旱区域由2000年的96.03%下降到2015年的59.59%;矿区60.05%的区域的土壤湿度发生了突变,其中49.87%区域地表植被覆盖得到明显改善,土壤湿度得到明显提高;35.18%的区域的土壤湿度发生了变化,其中28.13%区域地表植被覆盖有所改善,土壤湿度有所增加;仅有4.77%的区域的土壤湿度没有发生改变。进一步分析表明,地表土壤湿度的时空分布特征受区域地貌类型和下垫面覆盖影响较大。     

基于ＴＶＤＩ的天山新疆段土壤湿度时空分布及影响因素分析

利用遥感数据反演土壤湿度对农作物干旱、生态系统保护及能量循环有重要的指导作用。文中以天山新疆 段为研究区,利用ＭＯＤＩＳ地表温度（Ｔｓ）数据和归一化植被指数（ＮＤＶＩ）数据构建Ｔｓ－ＮＤＶＩ特征空间,并建立温度 植被干旱指数（ＴＶＤＩ）模型,探究天山新疆段土壤湿度的时空分布格局,进一步分析土地利用类型和高程对ＴＶＤＩ的 影响。结果表明,构建的Ｔｓ－ＮＤＶＩ特征空间,其散点符合三角形关系,ＴＶＤＩ与土壤相对湿度数据呈负相关关系,该 地区,除了水体外,永久性冰川雪地土壤湿度最高,沙地最低;高程越高ＴＶＤＩ越小,土壤湿度越高。总体而言,ＴＶＤＩ 应用在天山新疆段可以较好地反映该区域的土壤湿度状况,研究结果可为天山新疆段土壤湿度动态监测和水资源 提供理论依据和实践参考。     

风云三号温度植被指数反演土壤湿度研究

为了研究利用我国自主产权极轨卫星风云三号(FY-3)的MERSI数据反演区域土壤水分的效果,该文利用MERSI数据分别提取归一化植被指数(NDVI)和陆地表面温度并构建NDVI-Ts特征空间;依据该特征空间计算温度植被干旱指数(TVDI)作为土壤湿度监测指标,反演了2012年乌昌地区4—9月的土壤湿度。从反演结果看乌昌地区2012年4—5月土壤湿度较低,造成农区农作物不同程度的缺水,这与实际旱情监测相一致。研究结果表明:基于MERSI数据的TVDI指数能够较好地反映区域土壤湿度的变化情况,为今后应用风云三号数据进行干旱监测提供参考。     

新疆焉耆盆地土壤湿度时空分布特征

本文以新疆焉耆盆地为研究区,首先利用实测数据和Landsat 8 OLI遥感数据获取土壤调查植被指数（MSAVI）和地表温度（Ts）,构建Ts-MSAVI特征空间,拟合特征空间的干湿方程;然后利用该特征空间计算温度植被干旱指数（TVDIm）,反演9-11月的土壤湿度,探讨土壤湿度时空分布特征。试验结果表明：①遥感影像反演的TVDI与实地考察的土壤湿度显著相关（a=0.05）;不同土层中,TVDIm与10~20 cm土层湿度相关性最高（R=0.588）;②焉耆盆地湿度总体以半干旱为主（0.60.8）;土壤湿度空间分布上,焉耆盆地南侧为干旱区,西部和北部地区偏干旱,中部为湿润区域,对于该地区滨湖湿地和博斯腾湖附近小湖土壤湿度最高,博斯腾湖南部的沙地区土壤湿度最低,Ts与土壤湿度呈负相关;③10月湿地的TVDIm值最低,9月沙地的TVDIm值最高。TVDI模型应用于焉耆盆地取得较好的结果,可用于正确地估算土壤湿度,研究结果可为焉耆盆地生态环境和水资源提供重要的参数。     

遥感监测土壤湿度综述及其在新疆的应用展望

土壤湿度在全球水循环运动中扮演着非常重要的角色,是水文、气象和农业研究中的重要参数,国内外都极为重视对土壤湿度的研究。国外利用可见光、红外、热红外、微波遥感监测土壤水分已有三、四十年的历史,随着研究的深入和技术的发展,现已形成地面、航空、航天、多星的立体干旱遥感监测格局。国内遥感监测土壤湿度的方法主要有微波遥感、热红外遥感、距平植被指数法、植被供水指数、作物缺水指数等方法。本文通过对国内外已有的土壤湿度遥感监测方法的介绍和总结,对比分析了各种方法的原理、适用领域及其研究进展,并针对新疆的具体情况,认为借助Mod is影像进行新疆地区土壤湿度的监测是较为可行的一种方法。     

云参数法干旱遥感监测模型的完善

在原有的云参数法干旱遥感监测模型的基础上,对云参数进行时间空间修正,得到了具有时间空间普适性的新型云参数法干旱遥感监测模型.首先分析了云参数随时空变化的规律即云参数影响函数,并分析确定修正函教的函数形式,然后联合遥感数据和同步地面实测20 cm深度土壤湿度数据确定修正函数,最后通过定权方式确定改进型干旱遥感监测模型.利用FY-2C数据进行了全国范围干旱遥感监测实验,同时与传统方法的监测结果进行对比分析,认为新型模型对空间时间大尺度条件下的干旱监测结果更准确可信.     

国产HJ-1B卫星数据的地表温度及湿度反演方法——以呼伦贝尔草原伊敏露天煤矿区为例

草原露天煤矿的土壤湿度遥感监测可以反映露天开采活动对生态环境的扰动程度。选择国产环境卫星(HJ-1B)多光谱及热红外光谱数据,探讨HJ-1B数据在中国北部呼伦贝尔草原伊敏露天煤矿区地表温度及湿度的反演模型及适宜性,对比分析JMS,Qin和Artis算法在研究区温度反演中的精度及适用性;进一步利用归一化植被指数和地表温度(NDVI-LST)的特征空间反演温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index,TVDI);通过野外实测土壤湿度数据对NDVI–LST特征空间中的干边模型进行修正。结果表明:基于Qin算法反演的温度数据精度最高;干边纠正系数为0.3时,TVDI与实测土壤含水量相关性最高,"湿边"呈现剖物线特征,"干边"呈现线性规律。反演结果能够很好地反映露天煤矿区内不同地物的地表干旱状况及空间异质性,可为草原露天煤矿区的长周期陆面演变监测提供基础数据。     

青海湖流域景观格局空间粒度效应分析

流域是生态系统的基本单元和重要空间尺度单元,流域尺度景观格局分析的科学性很大程度上依赖于最佳空间粒度的选取是否准确。选择青海湖流域为研究区,基于卫星遥感数据资料,利用面向对象分类方法,解译获得流域景观数据,通过重采样得到不同空间粒度的流域景观数据,计算得到不同景观格局指数并绘制各指数与空间粒度之间的关系曲线,识别景观格局指数的尺度效应,评估空间粒度增加而引起的景观格局指数信息损失量,确定流域尺度景观格局分析的最佳空间粒度。结果表明:流域景观格局指数随着空间粒度增大变化显著,但规律不同;综合景观指数的空间粒度效应和信息损失量变化特征,流域景观格局分析的最佳空间粒度选择以90 m为最佳。     

干旱指数的土壤湿度监测适应性分析

针对干旱指数在雨热不同期的气候下的应用效果的相关研究较少的问题,该文选取雨热不同期气候下的西班牙杜埃罗盆地一块区域分析观测网站点处土壤湿度、植被覆盖和季节对PDI、MPDI两个干旱指数进行土壤湿度监测的效果影响.得到以下结论:①PDI、MPDI指数与土壤湿度间回归方程决定系数与站点土壤湿度大小间不存在明显的相关关系;②NDVI值的范围在0.2～0.35的区域PDI、MPDI指数与土壤湿度的相关性较其他范围好;③不同季节下PDI、MPDI指数与土壤湿度的相关性有差异,在作物生长初期、雨水较多的春、冬季节PDI、MPDI指数与土壤湿度的相关性较夏、秋季高.结合上述结论得出,在半干旱地中海气候下PDI、MPDI指数在研究区域作物生长期的土壤水分监测中有较好的适用性.     

蒙古高原土壤湿度时空变化格局及其对气候变化的响应

土壤水作为一种重要的水资源,其时空分布和动态变化对植被的分布和生长状况具有显著影响。蒙古高原是典型的干旱-半干旱气候区,也是亚欧大陆温带草原的主要构成部分,气候变化导致的土壤含水量变化无疑会对草原生态系统健康及稳定产生直接影响;厘清蒙古高原土壤湿度时空特征及其对气候变化的响应有助于为生态保护相关政策的制定提供科学支撑。本研究基于GLDAS-Noah土壤湿度数据,运用线性回归分析、相关分析和Mann-Kendall(M-K)检验等方法,分析1982—2018年不同深度土壤湿度的时空格局、变化趋势及突变性等特征,并与CRU温度、降水数据相结合探讨土壤湿度对气象因子变化的响应。结果表明:(1)蒙古高原年均土壤湿度总体呈"东北高西南低"的空间分布格局,且有明显的高值区、过渡带和低值区;(2)近37 a来,蒙古高原0～10 cm(SM1)土壤湿度整体呈现不显著上升趋势,变化速率为0.002 m~3/m~3/10 a,M-K结果显示在2012年前后发生突变; 10～40 cm(SM2)土壤湿度的下降趋势较显著,变化速率为-0.005 m~3/m~3/10 a,其突变发生在1996年左右;(3)基于像元尺度的相关性分析表明不同季节土壤湿度整体上与降水呈显著正相关关系,与温度呈显著负相关关系。     

我国环境空气质量时空分布特征分析

根据国家环保部PM2.5 IN网站公布的环境空气质量指数,和国家气象局提供的气象数据,利用GIS强大的数据处理功能、空间分析功能和可视化功能,对2013年全国各个城市的环境空气质量指数数据进行处理与分析。初步揭示了环境空气质量在季节上的周期性,与降水、气压、温度的相关性,以及AQI在地域上南低北高、在垂直方向上呈递减趋势,且随高度的增加,变化趋势逐渐减慢的空间格局。     

西安市住宅价格空间结构和分异规律分析

利用ESDA方法对西安市城区的291个普通住宅项目均价数据进行研究,通过计算Moran指数和半变异函数分析了其空间自相关性和变异性,并进行了趋势分析。应用Kriging空间插值方法对西安市普通住宅价格空间分布进行了模拟。研究结果表明:西安市房价存在显著的空间自相关性,大部分住宅价格呈空间集聚格局,少部分因存在空间异质性而呈离散分布;房价变异函数表现出各向异性,不同方向有不同结构特征,空间自相关尺度为14.2km;西安市房价空间分异规律明显,房价分布格局受城市功能区划和交通影响较大。     

全国干旱遥感监测运行系统的研制

该研究利用1981－1994的NOAA AVHRR 8km分辨率的NDVI资料，以及对应时段全国102个固定农业观测站的20cm深的土壤湿度资料，建立了植被状态指数（VCI）与土壤湿度之间的统计模型，由土壤湿度旱情等级标准来换算出每旬用VCI进行干旱监测的旱情等级标准，以确定出全国的旬旱情分布状况，在此工作的基础上建成了“全国干旱遥感则运行系统”，该运行系统使遥感手段监测全国干旱成为可能，将能提供每年3－9月每旬全国的干旱监测情况，为国家有关决策部门提供干旱减灾的决策依据。     

土壤湿度信息遥感研究

土壤湿度是农业生产与应用过程中非常重要的因素,决定农作物的水分供应状况.本文利用MODIS产品数据获取的归一化植被指数(NDVI)和陆面地表温度(Ts)构建Ts-NDVI特征空间,根据温度植被干旱指数(TVDI)的研究原理与方法,对研究区2010年5～8月份土壤湿度分布情况进行遥感监测.结合气象数据与土壤墒情资料对局部...     

兰西城市群热环境格局多尺度研究

从不同空间尺度研究城市热环境的变化格局,可为城市人居环境建设提供科学参考。采用MODIS和Landsat TM/OLI/TIRS遥感影像反演地表温度(land surface temperature,LST),分别从宏观和微观尺度探索了兰西城市群热场的空间格局特征,分析了城市热岛效应在昼夜、季节和年份等不同时间尺度上的分布格局及变化特征。研究结果表明,大尺度下兰西城市群未存在明显的城市热岛效应,但中心城区内热岛效应的空间格局发生了较大变化,热场的空间格局及演变与城市空间扩展布局相一致;兰州中心城区热岛比例指数呈现先增加后减小的变化趋势,西宁—海东中心城区热岛比例指数则呈现持续增长的态势;河谷地段的LST低于周围黄土丘陵,主要受植被覆盖、太阳辐射时间和接收量的影响;LST与归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)呈负相关关系,与归一化差值建筑用地指数(normalized difference building index,NDBI)呈正相关关系。     

FY-3A MERSI数据干旱监测能力评价

对FY-3A MERSI数据进行辐射定标、几何定位预处理,与同期MODIS数据预处理结果进行对比;选用温度植被干旱指数法对两种数据进行监测,分析了监测结果的相对精度。实验结果表明,FY-3A MERSI数据的干旱监测结果精度与MODIS数据基本一致,且在空间分辨率及光谱分辨率方面有较大的提高。     

基于GIS的济南泉域土地利用变化空间格局的研究

应用不同时期的航天遥感图像,编制各期土地利用分类图,在ARC／INFO和ARCVIEW系统的支持下,建立空问信息库。根据景观生态学原理选取斑块大小、面积、多样性指数、均匀度指数、优势度指数等指标,对济南泉域景观空间格局的动态变化进行了分析。结果显示,济南泉域内耕地面积迅速减少,而城镇、农村居民点和工矿建设用地大量增加,景观空间格局发生了较大变化。     

MODIS短波红外水分胁迫指数及其在农业干旱监测中的适用性分析

植被土壤水分状态的微小变化能引起短波红外光谱反射率的巨大变化。利用MODIS第6波段和第7波段构建短波红外光谱特征空间,依据不同土地利用类型分析不同地物在光谱特征空间中的分布规律,提出MODIS短波红外水分胁迫指数MSIWSI。利用实测20 cm土壤相对湿度验证MSIWSI、EVI以及MPDI与实测数据相关性关系并对比分析不同指数敏感性,利用不同物候期春小麦土壤墒情分析MSIWSI指数适用性。研究结果表明:与其他指数相比,MSIWSI模型与实测土壤湿度的相关性更高;MSIWSI能够反映不同物候期春小麦土壤水分变化趋势,相关性都达到极显著性水平。     

城市居住单元绿地景观遥感环境研究

城市是人类改造最彻底的景观,城市中的居住单元是与市民最息息相关的景观单元。绿地是居住单元的重要自然要素,在调节气候、改善环境质量、吸尘消声等方面起着重要作用,在一定程度上反映了居住单元景观质量的优劣。遥感、地理信息系统与景观生态学理论共同形成了对生态系统空间格局进行研究的独具特色的研究模式,而利用景观指数对空间格局进行定量化研究是这种研究模式的基本内容。传统的景观指数研究多基于TM、SPOT影像在较大尺度上开展,基于高分辨率遥感影像在居住单元这样的小尺度上研究景观格局还较少。本文具体介绍了利用高分辨率遥感影像提取居住单元绿地景观斑块的整个过程,并选取绿地覆盖率、斑块密度、分维数、均匀度指数和最大斑块指数等指数,分析了厦门居住单元的绿地景观结构,最后采用模糊评判的方法对选取的居住单元作综合评价。     

基于TRMM降雨数据的中国黄淮海地区干旱监测分析

热带降雨测量卫星(tropical rainfall measuring mission,TRMM)的降雨数据覆盖范围广,时间分辨率高,是区域干旱监测的一种有效数据源。将0.25°空间分辨率的TRMM 3B43数据降尺度处理成0.05°空间分辨率数据,用以构建降水量距平百分率(Pa指数)和Z指数,对黄淮海地区2010年冬季到2011年春季的干旱时空演化特征进行监测与分析,并计算同期的标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)对监测结果进行验证。研究结果表明,降尺度数据具有较高的可靠性,与实测数据的拟合结果 R20.76;Pa指数突出降水盈亏程度,能够有效监测区域尺度干旱,但缺乏空间分布规律;Z指数以Person-Ⅲ型分布拟合降水量,能够很好地监测干旱的时空演化特征,但干旱等级划分相对困难;利用Pa指数对Z指数干旱等级划分进行修正,其结果与SPI相关程度R20.75,表明Pa和Z指数用于干旱监测的有效性,为区域尺度干旱监测提供了一种切实可行的方法。