基于MODIS数据的小麦生物量估算模型研究

地表生物量对农作物估产、植被长势评估具有很重要的意义。随着遥感技术的发展与应用,遥感为生物量估算提供了一种新的手段。本文以唐山市为例,利用小麦种植区的MODIS遥感影像数据和同期野外调查获得的16组32个生物量数据,对比分析了归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)与小麦生物量多个回归方程的相关系数,进而建立了NDVI、EVI与小麦生物量的线性回归模型。结果显示,使用MODIS数据的植被指数能够很好地对研究区地上生物量进行估算,其中使用EVI的三次函数模型拟合精度最高,并且对每组数据进行平均处理会使模型精度进一步提高。     

无人机多光谱影像的天然草地生物量估算

地上草地生物量是衡量天然草地生态系统的重要指标,是草地资源合理利用和载畜平衡监测的重要依据。为了快速、准确、有效地估算天然草地地上生物量,掌握其变化规律,以天山北坡天然牧场为研究区,分析其地上生物量的时空分布特征。根据研究区阴坡与阳坡不同的草地类型和植被种类,利用多旋翼无人机获取的高分辨率多光谱影像(含近红外波段),结合地面实测数据,在进行天然草地地上生物量与植被指数相关性分析的基础上,运用回归分析方法,建立生物量和多种植被指数的估算模型。结果表明:考虑地形因子(阴阳坡)之后,植被地上生物量与各植被指数的相关性系数显著提高;不同坡向,同一植被指数拟合精度差异较大;同一坡向,各个植被指数的敏感性也有所不同。总体上,比值植被指数(RVI)与阴阳坡草地生物量拟合效果最好,模型精度均达到75%以上。利用植被指数建立的生物量估算方法结果与实际相符,可为天然草地生态系统检测和草地资源合理利用提供方法和依据。     

基于Google Earth Engine与机器学习的省级尺度零散分布草地生物量估算

大区域草地地上生物量估算对草地资源利用管理及全球碳循环研究具有重要意义。为高效快速地估算大区域零散分布草地地上生物量，本文选取安徽省为研究区，在谷歌地球云引擎（Google Earth Engine）平台的支撑下，通过机器学习方法建立Landsat 8 OLI及其他辅助数据与地面实测草地地上生物量之间的联系，开展了草地零散分布地区省级尺度草地地上生物量高分辨率估算，并与传统的基于归一化植被指数（NDVI）回归模型进行了比较。研究结果表明，综合利用光谱与地形因子的机器学习方法，估算零散化分布草地地上生物量的精度可以达到65%以上，其中分类回归树（CART）模型R²=0.57，预测精度为68.60%，支持向量机（SVM）模型R²=0.59，预测精度为75.74%，而使用NDVI的回归分析产生的误差较大，R²=0.37，预测精度为57.51%，因此机器学习方法相对于传统基于NDVI的回归分析具有明显优势。另外，谷歌地球云引擎平台数据来源广泛、获取方便，可以高效地实现海量影像数据的预处理及计算分析，大大提升了工作效率，与地面调查数据的结合可实现更大区域乃至全国尺度上的零散分布草地地上生物量高分辨率遥感估算。     

河南地区VIIRS NDVI与EVI特性对比与分析

为了解VIIRS NDVI与EVI两种植被指数的关系,对研究区两种植被指数的空间特征、地表特征可分性以及相关性进行了初步研究。结果表明,VIIRS NDVI与EVI的空间特征和地表特征可分性既有较强一致性,又有差异性,植被覆盖度越高,两种指数空间特征差异越大。针对不同地物类别,VIIRS NDVI与EVI对地物可分性的差异不同。与一次、二次多项式以及对数模型相比,三次多项式模型更能反映VIIRS NDVI与EVI的相关关系,复相关系数平均可达0.807 4,且植被覆盖度越低,关系特征越强。     

草地地上生物量高精度曲面建模

草地生物量的大区域精确估算对全球变化研究和草地资源的合理利用具有重要作用。为提高草地生物量的空间模拟精度,发展了草地地上生物量的高精度曲面建模方法HASM-GB(High Accuracy Surface Modeling for Grassland Biomass),基于内蒙古草地地上生物量野外调查资料和同时期的遥感影像数据,采用HASM-GB方法对内蒙古自治区草原地上生物量空间分布进行了模拟。通过野外实测数据采用修正的Jackknifing方法对HASM-GB方法模拟结果进行了验证,结果表明模拟结果与实测数据之间具有较低的均方根误差(28.03 g/m²)和较好的相关性,相关系数为0.62。将HASM-GB方法与遥感生物量回归模型、普通克里金和回归克里金3种方法进行了精度对比,结果表明与其他3种方法相比,HASM-GB方法的模拟结果具有相对较低的平均误差、平均绝对误差、均方根误差和与测定值较高的相关系数。通过对地上生物量空间分布格局模拟结果的分析可知,由于植被指数-生物量回归模型属于非空间方法,其模拟精度很大程度上取决于主、辅变量间的相关性水平,易受植被指数数据误差的影响。普通克里金不能考虑辅助变量的作用。HASM-GB方法能够充分考虑生物量采样点和辅助变量的空间变异信息和邻域样本的空间结构特征从而提高模拟精度,其对草地地上生物量的曲面模拟能力高于回归克里金。结果表明HASM-GB可以作为模拟草地地上生物量空间分布相对有效的方法。     

双台河口国际重要湿地芦苇地上生物量遥感估算

基于多时相的Landsat8 OLI卫星遥感数据,采用面向对象的分类方法,提取双台河口国际重要湿地芦苇分布信息。通过对归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)等6个植被指数与野外实测芦苇地上生物量数据间的统计分析,比较不同植被指数对芦苇地上生物量的敏感性,构建双台河口国际重要湿地芦苇地上生物量遥感反演模型;应用该模型对芦苇地上生物量进行遥感反演以及空间格局分析。结果表明:双台河口国际重要湿地芦苇分布面积为4.39×104hm2,约占该研究区总面积32.96%;选取的6个植被指数均与芦苇地上生物量显著相关(p0.05),其中,以NDVI为变量的幂指数形式的估算模型为芦苇地上生物量遥感估算最优模型,模拟精度为79%,决策系数为0.76;双台河口国际重要湿地芦苇地上生物量呈东高西低和北高南低的分布格局,其平均地上生物量为4 785.5 g/m2,总地上生物量为2.06×106t;本研究结果可为双台河口国际重要湿地生态系统管理和生物多样性保护提供数据支持与科学指导。     

基于地形调节植被指数估算长汀县植被覆盖度

植被覆盖度遥感估算最常用的方法是基于植被指数构建模型,但大部分的植被指数没有考虑地形的影响。以福建省长汀县作为研究区,引入能消除地形影响的地形调节植被指数(topography adjusted vegetation index,TAVI),利用像元二分模型估算植被覆盖度,旨在研究TAVI对植被覆盖度估算结果的影响,并与基于归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)估算的结果进行比较。根据目视效果和统计指标的分析表明:基于TAVI估算的植被覆盖度精度高于基于NDVI的估算结果,并能有效降低阴坡阳坡间的差异,提高阴坡区域植被覆盖度的估算精度。     

光学遥感植被指数与SAR遥感参数的相关性及其主要影响因素研究

建立合成孔径雷达(synthetic aperture Radar,SAR)数据和光学植被指数的定量关系有助于融合这两种数据源,提高山区森林遥感的时序监测能力。为此,以内蒙古大兴安岭根河林区为例,首先分析了归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)、绿度植被指数(greenness vegetation index,GVI)和归一化水分指数(normalized difference water index,NDWI)与C波段雷达数据的相关性,接着对比了不同森林干扰下NDVI,NDWI与X,C,L波段雷达数据的相关性差异。结果表明:①极化比(polarization ratio,PR)和干涉相干系数与各植被指数呈显著负相关,PR与NDVI,EVI,GVI线性趋势好(R~2=0. 40～0. 49),VH的干涉相干系数与各植被指数线性趋势好(R~2=0. 43～0. 51);②地表类型会影响VH与NDVI线性回归结果,在植被密集的灌草、火烧迹地和森林内线性趋势好(R~2=0. 64～0. 76);③不同森林干扰下相关性存在差异:在火烧迹地内NDVI与X波段HH和C波段PR呈显著负相关,NDWI与C波段VH呈显著正相关;在未受干扰林地内NDVI和NDWI与C波段PR呈显著正相关;在采伐迹地内L波段PR与NDVI呈显著负相关,L波段VV和VH的PR与NDWI呈显著负相关。     

2001—2015年海南岛橡胶林物候时空变化特征分析

为分析海南岛橡胶林物候特征,探究热带森林植被物候变化特征,本研究利用MODIS归一化植被指数(nor-malized difference vegetation index,NDVI)数据,采用Savitzky-Golay(S-G)滤波法重建2001—2015年的MODIS NDVI时间序列,利用动态阈值法和典型样区提...     

GPS反射信号信噪比与NDVI相关性研究

归一化植被指数（normalized difference vegetation index，NDVI）作为重要的植被生长状况植被指数，对其进行有效实时监测具有重要科学意义。选择4个大陆板块边界观测网（plate boundary observatory，PBO）观测站的GPS信噪比观测值，提取反射信号信噪比并计算归一化振幅，通过与MODIS（moderate resolution imaging spectroradiometer）NDVI产品时序频谱特征的相关性分析，建立GPS反射信号植被指数线性反演模型和BP神经网络反演模型。分析发现:GPS反射信号信噪比归一化振幅与NDVI指数存在显著年周期性和季候特性，NDVI线性反演模型相关系数均约为0.7，均方根误差处于0.05~0.09之间，BP神经网络反演模型相关系数提高了约5%。利用GPS反射信号反演NDVI变化趋势具有可行性，为获取高时间分辨率、低成本的NDVI指数提供了一种新思路。     

Monitoring drought dynamics in the Aravalli region (India) using different indices based on ground and remote sensing data

The hard-rock hilly Aravalli terrain of Rajasthan province of India suffers with frequent drought due to poor and delayed monsoon, abnormally high summer-temperature and insufficient water resources. In the present study, detailed analysis of meteorological and hydrological data of the Aravalli region has been carried out for the years 1984–2003. Standardised Precipitation Index (SPI) has been used to quantify the precipitation deficit. Standardised Water-Level Index (SWI) has been developed to assess ground-water recharge-deficit. Vegetative drought indices like Vegetation Condition Index (VCI) and Temperature Condition Index (TCI) and Vegetation Health Index (VHI) have been computed using NDVI values obtained from Global Vegetation Index (GVI) and thermal channel data of NOAA AVHRR satellite. Detailed analyses of spatial and temporal drought dynamics during monsoon and non-monsoon seasons have been carried out through drought index maps generated in Geographic Information Systems (GIS) environment. Analysis and interpretation of these maps reveal that negative SPI anomalies not always correspond to drought. In the Aravalli region, aquifer-stress shifts its position time to time, and in certain pockets it is more frequent. In comparison to hydrological stress, vegetative stress in the Aravalli region is found to be slower to begin but quicker to withdraw.     

地理数据库的关系模型及其实现

本文从以图论观点分析地理实体入手,系统阐述了地理数据库关系模型的设计法和过程。作者于1984年4～9月间在微型机上设计建立了关系型地理数据库的实方验系统(RGDB)。该系统采用了本文提出的关系模型,采用了可动态扩库的子库组合结构,这种结构具有灵活性和提高空间利用率的优点。RGDB含有多种功能的数据操作命令,除了具有一般检索功能外,还能进行“开窗”选取和十分“自由”的映象选取。本文对RGDB系统的主要性能和实现途径作了扼要介绍。     

基于WebGL的三维智慧管网系统的设计与实现

随着城市面貌日新月异,地下管网的建设也在持续推进,作为城市的地下“神经网络”,全天24 h保障城市的正常运转和发展。本文以实现城市管网管理系统的高可用、无插件、智能化为目标,采用“地上地下一体”“二三维一体”的设计理念,研究基于WebGL的三维智慧管网系统的关键技术,实现了管线设施管理的信息数字化、空间化与图形化。     

地物质数特性与时空关系的数学表述研究

地物的质量和数量特征及其时空关系是地图表示的客观基础。本文对其相关概念给出了数学定义 ,并根据拓扑学原理 ,论证了从三维空间到地球椭球面 ,从地球椭球面到二维地图平面存在着同胚关系 ,从而为地图的空间认知提供了数学基础和理论解释     

InSAR干涉相位图噪声模拟的研究

分析了合成孔径雷达干涉相位图中噪声的产生原因,讨论了相位噪声不仅与相干性有关,还与干涉图视数有关,成功地模拟了不同视数下的加噪相位图。     

用ArcGIS提取古沉积面恢复栅格点的方法

通过地质概念的空间推理，借助ArcGIS平台，实现了古沉积面恢复所需预测数据的提取，提出了一个较国内外其他研究方法更合理的样本提取方法。同时也为在ArcGIS下提取相邻边缘上的栅格提供了一个有效的方法。     

农用地定级估价信息系统ALGEIS的研制

运用ComGIS和计算机技术，研制开发了实用性广的农地定级估价信息系统（ALGEIS）。该系统包括土地定级、基准地价评估、宗地地价评估、基准地价更新、图层管理、查询统计与图形编辑等七大主要模块，具有属性和图形数据库管理、级别评定、基准地价评估和更新、宗地地价评估和更新，以及成果输出等方面的功能。系统可实现农用地定级与估价自动化，为各级土地部门和政府部门提供了界面友好和便捷适用的计算机业务管理工具。     

GNSS的兼容与互操作初步研究

随着全球导航卫星系统(GNSS)的发展,特别是Galileo和QZSS计划的提出,卫星导航领域提出了兼容与互操作的概念,并日益受到重视。增强与已有系统之间的兼容与互操作已经成为GNSS的一种发展趋势,因此,有必要对GNSS的兼容与互操作展开研究。在简述GNSS的兼容与互操作提出背景的基础上,分析了相应概念之间的区别和联系。基于GNSS兼容与互操作的3个关键因素,分别分析了兼容与互操作在空间信号、时间框架、大地坐标框架选取方面的应用体现以及产生的影响。最后提出了目前GNSS兼容与互操作研究可以展开的几个方向。     

高分辨率雷达卫星COSMO-SkyMed干涉测量生成DEM的实验研究

介绍了COSMO-SkyMed对地观测系统,分析了高分辨率SAR传感器和Tandem观测星座与相干性之间的关系,并利用间隔1 d的COSMO-SkyMed Tandem数据生成了祁连山区的DEM。提出通过对无地形变化的差分干涉相位进行滤波来提取大气和轨道误差引起的测量偏差,探讨了实验干涉数据去相干的因素,并将生成的DEM与ASTER GDEM进行了对比。     

Remote sensing and GIS application in the detection of environmental degradation indicators

The main aim of this research is to highlight the environment change indicators during the last 20 years in a representa-tive area of the southern part of Iraq(Basrah Province was taken as a case) to understand the main causes which led to widespread environment degradation phenomena using a 1:250000 mapping scale.Remote sensing and GIS’s software were used to classify Landsat TM in 1990 and Landsat ETM+ in 2003 imagery into five land use and land cover(LULC) classes:vegetation land,sand land,urban area,unused land,and water bodies.Supervised classification and Normalized Difference Vegetation Index(NDVI),Normalized Difference Build-up Index(NDBI),Normalized Difference Water Index(NDWI),Normalized Difference Salinity In-dex(NDSI),and Topsoil Grain Size Index(GSI) were adopted in this research and used respectively to retrieve its class boundary.The results showed a clear deterioration in vegetative cover(514.9 km2) and an increase of sand dune accumulations(438.6 km2),accounting for 10.1,and 10.6 percent,respectively,of the total study area.In addition,a decrease in the water bodies’ area was de-tected(228.9 km2).Sand area accumulations had increased in the total study area,with an annual increasing expansion rate of(33.7 km2·yr·1) during the thirteen years covered by the study.It is therefore imperative that Iraqi government undertake a series of pru-dent actions now that will enable to be in the best possible position when the current environmental crisis ultimately passes.