基于WOFOST模型与UAV数据的玉米生长后期地上生物量估算

地上生物量能够有效反映作物的生长状态，其信息的实时估算对产量预测和农田生产管理都有重要意义。作物生长模型因其详尽的生理生化基础和对生长过程数字化描述能力，成为生物量估算的理想模型。近年来，研究人员利用数据同化算法将时间序列遥感数据同化到作物生长模型中，实现了作物模型由基于气象站的点模拟到区域尺度面模拟的外推，使生物量模拟结果同时具备大范围和机理性两个方面的特点。这一模式下，时间序列的遥感数据质量将对生物量模拟精度产生直接影响，作物生长后期受到光谱饱和的影响，遥感数据的作物冠层信息获取能力会出现明显下降，因此有必要对该阶段遥感数据和作物模型的结合方式进行优化，提升生物量模拟精度。本文针对东北地区春玉米生物量遥感估算存在的问题，提出了利用WOFOST作物模型结合无人机（UAV）遥感数据实现作物生长后期生物量准确估算的新思路。新思路首先利用多光谱遥感数据获取WOFOST模型具备较高空间异质性的土壤速效养分参数以提升模型的空间信息模拟能力，使其能在一定程度上摆脱点尺度模拟的限制。同时，结合集合卡尔曼滤波算法将生长前期无人机（UAV）遥感数据同化到模型中，以缩短模型单独运行时间，减少模型运行过程中的参数误差累积，实现无遥感数据参与下的短期作物生长模拟，并输出生长后期相应的生物量模拟结果。最后，本文利用地面实测数据对新方法的生物量模拟精度进行了评价。结果表明，与全生育期数据同化相比，新方法的生物量估算精度有了明显的提升（全生育期同化：R² = 0.45，RMSE = 4254.30 kg/ha；新方法：R²= 0.86，RMSE = 2216.79 kg/ha）。     

塔里木河下游芦苇生物量遥感估算模型研建

在对塔里木河下游大西海子水库周边芦苇生物量实地调查基础上,使用同期TM数据建立了芦苇生物量遥感估算模型.结果表明:TM1 ～5、TM7的灰度值和垂直植被指数(PVI)、亮度植被指数(BVI)及归一化差值植被指数(NDVI)与芦苇生物量实测值显著相关;生物量遥感估算模型中非线性回归模型的拟合精度高于线性回归模型.NDVI...     

遥感数据(TM)的地空相关性研究及其在成矿预测中的应用

在合理的大气物理假设前提下,本文通过对遥感方程的推导,论证了遥感传感器各通道接收的亮度R_ij与地物的反射亮度W_ij呈线性相关。依据这一地空波谱数据的相关关系,笔者在对典型铜多金属矿床的野外波谱实测基础上,经与TM遥感数据进行相关分析,建立了典型矿床的地面波谱反射率数据与TM图像最佳波段数据的相关模型,并据这些相关模型,将TM图像反演成与矿床地面波谱有关的地空相关图像,同时建立了矿床光谱识别模型,并据其进行了计算机图像矿床光谱异常识别。TM数据的地空相关性研究的应用结果表明,矿床的地面波谱研究及其与遥感TM数据的相关分析方法在成矿预测、找矿靶区定位中应用效果颇佳,是多金属矿产信息提取值得借鉴的方法。     

面向浮游植物类群遥感的HY-1C/D卫星数据应用初探

浮游植物是全球初级生产力的重要贡献者,浮游植物群落结构的变化影响着初级生产力,进而影响着海洋的物质循环与能量转换,因此具体量化分析浮游植物各群落结构的生物量对了解浮游植物群落结构变化,进而了解全球初级生产力极其重要。本文基于2016年与2018年4个渤海航次的实测遥感反射率数据和实测HPLC(High Performance Liquid Chromatography)浮游植物色素数据,通过CHEMTAX (CHEMical TAXonomy)方法将HPLC色素数据转化为相应藻种浓度数据,其中硅藻、隐藻、蓝藻与绿藻对总叶绿素a的占比较大。结合奇异值分解和多元线性回归方法,构建适用于中国近海硅藻、隐藻、蓝藻和绿藻浓度的反演模型;利用留一交叉验证法对模型进行验证,结果表明:隐藻、蓝藻和绿藻模型精度较高,决定系数R²均在0.70及以上,硅藻R²为0.44(p均小于0.001),硅藻、隐藻、蓝藻和绿藻浓度反演模型的中值误差ME各为44.81%、45.34%、51.20%和62.80%。随后,将模型应用于国产HY-1C/D卫星海洋水色扫描仪COCTS ...     

内蒙古巴彦塔拉盆地构造与铀矿化的遥感地质研究

通过TM数据假彩色合成、纹理分析、目视解译及隐伏信息提取等手段,解译了内蒙古巴彦塔拉盆地内铀矿找矿目标层(K₁b)出露范围,解译并野外追索了NE向的控盆断裂组(F₁、F₂、F₃)、NNE向断裂组(F₂₀、F₂₁)以及NW、近EW向断裂组,通过对古河道、现代地貌水系的分析,总结了区内新构造运动的特点;通过热辐射信息、植被信息的提取,分析了地下水补-径-排的特点和铀矿化的关系。     

MODIS数据东湖叶绿素a遥感反演研究

以武汉东湖为研究区域,利用MODIS数据和地面准同步叶绿素a浓度实测数据,建立适合东湖水体的叶绿素a浓度遥感定量估算模型,从而分析MODIS数据应用于内陆湖泊水体叶绿素a浓度反演的可行性。     

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。     

基于高光谱遥感反射比的太湖水体叶绿素a含量估算模型

旨在寻找叶绿素a的高光谱遥感敏感波段并建立其定量估算模型。通过对太湖水体的连续监测，获得了从2004年6月到8月3个月的太湖水体高光谱数据和水质化学分析数据。利用实测的高光谱数据分析计算太湖水体的离水辐亮度和遥感反射比；然后，通过相关分析寻找反演叶绿素a浓度的高光谱敏感波段，进而建立反演太湖水体叶绿素a浓度的高光谱遥感定量估算模型，并用相关数据对模型进行精度分析。研究发现，水体的遥感反射比光谱在719nm和725nm存在两个峰，其中719nm处的峰更明显且稳定。通过模型的对比分析，发现用这两个峰值处的遥感反射比参与建模可以提高叶绿素a的估算精度；并且认为由反射比比值变量R719／R670所建立的线性模型对叶绿素a浓度的估算精度最理想。     

基于卫星遥感的近地面PM2.5浓度反演进展

细颗粒物PM_2.5（Fine Particulate Matter）是影响空气质量和公共健康的关键因素之一。高时空分辨率的PM_2.5数据是公共健康风险评估和流行病学研究的基本需求。相较于地面站点,卫星遥感技术具有连续观测、宽覆盖和低成本的优势,基于卫星气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）反演PM_2.5质量浓度的方法已成为热点。本研究概述了卫星AOD产品反演PM_2.5浓度的原理,介绍了用于PM_2.5反演的主要卫星AOD产品及其反演精度;总结了现有的PM_2.5估算方法及其优缺点,指出目前PM_2.5反演研究存在的问题;提出未来PM_2.5反演方向主要集中在高时空分辨率的PM_2.5浓度重建、基于激光雷达数据的三维PM_2.5浓度反演及PM_2.5化学组分反演等方向。比例因子法、物理机理模型和统计模型这3种方法都能在不同时期不同程度地准确估算PM_2.5浓度,代表了那个时期较为前沿的研究热点,但比例因子法和物理机理模型因其自身的局限性而应用较少,而统计模型因其独特的时间或时空异质性的可描述性和强大的非线性描述能力的优势而被广泛应用并不断改进。目前PM_2.5反演研究存在的问题主要有3种：（1）卫星AOD的非随机缺失问题造成估算的PM_2.5数据缺失;（2）反演模型的精度问题;（3）PM_2.5的化学成分估算问题。基于此,本文为了准确揭示近地面PM_2.5的时空变化趋势,提高基于卫星AOD产品的近地面PM_2.5反演研究的准确性,提出了几点未来的研究方向：首先,新型的高空间（如风云四号、高分五号）、高时间分辨率（Himawari-8/9）卫星AOD产品在PM_2.5的精细化估算研究上具有很大优势,这对于高时空分辨率的PM_2.5浓度重建具有重要意义;其次,随着大气探测技术的发展,星载、机载及地基激光雷达都能够获取垂直分布信息,搭载在无人机上的颗粒物传感器可实现PM_2.5垂直方向上的监测,将其与光学遥感卫星数据及地面监测数据结合,可实现三维的PM_2.5浓度反演;最后,PM_2.5化学组分信息对于分析污染成因、暴露特征等尤其重要,其时空变化趋势研究是一个重要的发展方向,然而,地面PM_2.5组分观测站网仍不完善,如何克服卫星遥感估算中对地面站网的依赖,实现PM_2.5化学成分的高精度反演需要进一步研究。通过本研究,有助于进一步了解不同PM_2.5估算方法的原理机制及其优缺点,为基于卫星AOD产品反演近地面PM_2.5浓度的新的发展方向提供启示,提升近地面PM_2.5浓度反演的精度及时空分辨率。     

混合光谱分解模型提取水体叶绿素含量的研究

遥感监测水体叶绿素含量是水质遥感研究的难点之一。本文通过研究不同叶绿素含量水体反射率的光谱特征，确定了提取叶绿素a含量的最佳特征波段，建立了太湖水体叶绿素a的混合光谱模型。研究发现，混合光谱模型提取的水体叶绿素a百分比浓度与同步采样分析的叶绿素a浓度之间有较好的线性相关性。并基于TM和HEPERION图像利用此模型生成了叶绿索a浓度分布图。研究结果表明，混合光谱分解模型可以作为遥感监测水体叶绿素a含量的定量模型。     

Estimation of Crown Closure and Tree Density Using Landsat TM Satellite Images in Mixed Forest Stands

The objective of this study was to investigate the relationship between crown closure and tree density in mixed forest stands using Landsat Thematic Mapper (TM) reflectance values (TM 1- TM 5 and TM 7) and six vegetation indices (SR, DVI, SAVI, NDVI, TVI and NLI). In this study, multiple regression analysis was used to estimate the relationships between the crown closure and tree density (number of tree stems per hectare) using reflectance values and vegetation indices (VIs). The results demonstrated that the model that used SR and DVI had the best performances in terms of crown closure (R²?=?0.674) and the model that used the DVI and SAVI had the best performances in terms of tree density (R²?=?0.702). The regression model that used TM 1, TM 3 together with TM 4 showed the performances of the crown closure (R²?=?0.610) and the regression model that used TM 1 showed the performances of the tree density (0.613). Results obtained from this research show that vegetation indices (VIs) were a better predictor of crown closure and tree density than other TM bands.     

苏州运河水质的TM分析

本文利用苏州地区陆地卫星TM数据和同期的地面水质监测资料建立了TM图像遥感水质模型,并将该模型应用于TM可见光彩色合成图像的分割处理,得到苏州地区水质空间分布图像。结合苏州运河水网的水文及水污染特征对遥感水质空间分布图像作了分析。结果表明TM数据真实地反映了苏州地区水质的空间分布规律,并得到当地环境监测部门的验证。     

Review of Alternative Methods for Estimating Terrestrial Emittance and Geothermal Heat Flux for Yellowstone National Park Using Landsat Imagery

Yellowstone National Park (YNP) is legally mandated to monitor geothermal features for their future preservation, and remote sensing is a component of the current monitoring plan. Landsat imagery was explored as a tool for mapping terrestrial emittance and geothermal heat flux for this purpose. Several methods were compared to estimate terrestrial emittance and geothermal heat flux (GHF) using images from 2007 (Landsat Thematic Mapper) and 2002 (Landsat Thematic Mapper Plus). Accurate estimations were reasonable when compared to previously established values and known patterns but were likely limited due to inherent properties of Landsat data, the effects of solar radiation, and variation among geothermal areas. Landsat data can be valuable for calculation of GHF in YNP. The method suggested in this paper is not highly parameterized. Landsat data provide the means to calculate GHF for all of YNP and have the potential to enable scientists to identify locations for in-depth study.     

基于植被指数模型的淡水湖泊湿地景观信息提取

高邮湖湿地是江苏省重要湿地之一,对生态、环境控制、调节气候和保护生物多样性具有重要意义。采用2007年的LandsatTM影像作为遥感信息源,选择影像的光谱特征和比值植被指数(RVI)、差值植被指数(DVI)、归一化植被指数(NDVI)、归一化差异绿度指数(NDGI)、土壤调节植被指数(SAVI)和最佳土壤调节植被指数(OSAVI)6种植被指数做了光谱特征分析,从而确定出最佳指数模型,并基于决策树方法,实现研究区景观信息的遥感分类。研究结果表明,决策树分类法易于综合多种特征进行遥感影像分类,植被指数参与到决策树分类中能够提高分类的总体精度,其总体精度达到79.58%,Kappa系数为0.721 0,分类结果理想且人工参与灵活。     

基于影像的Landsat TM/ETM+数据正规化技术

阐述了基于影像的LandsatTM／ETM^＋的数据正规化技术及其发展。该技术通过将Landsat影像的亮度值转换成传感器处的辐射值和反射率采对影像进行辐射校正。实例表明，使用正规化技术处理后的影像可以明显削弱日照和大气的影响，去除它们产生的噪声；其所书的传感器处的反射率与地面实测反射率的RMS值非常小。     

苏南大运河沿线城市热岛现象的卫星遥感分析

本文利用陆地卫星TM热红外波段的数据对苏南大运河沿线城市苏州、常州、镇江的热环境作了分析,了解各市热岛效应的强度,分布和成因,调查了热岛内部的精细结构。研究表明TM热红外图像能较好地揭示城市下垫面的微细热现象的景观结构,反映温度场的分布,可为城市热环境质量评价和热源调查提供丰富的信息。     

Analyzing Change in Yellowstone's Terrestrial Emittance with Landsat Imagery

Yellowstone National Park (YNP) contains the world's largest concentration of geothermal features and is legally mandated to protect and monitor these natural features. Remote sensing is a component of the current geothermal monitoring plan. Landsat satellite data have a substantial historical archive and will continue to be collected into the future, making it the only available thermal imagery for historical analysis and long-term monitoring of geothermal areas in the entirety of YNP. Landsat imagery from Thematic Mapper (TM) and Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) sensors was used to examine change trajectories for terrestrial emittance among spatial groupings from 1986 to 2007. Trajectories of locations with known change events were also examined. Relationships between the spatial groupings and several change vectors (distance to geologic faults, distance to large water bodies, and distance to earthquake swarms) were explored. The analysis showed the strongest relationship between absolute difference in terrestrial emittance and earthquake swarms, with 34% of the variation explained. Certain known change events were reflected in the change trajectories, while the Landsat imagery was not able to detect other known events. This suggests that Landsat imagery might be a useful tool for monitoring geothermal responses in YNP, but cannot be expected to suffice as the sole monitoring tool.     

Use of Landsat Thematic Mapper for urban land use/land cover mapping

Visual interpretation of Landsat Thematic Mapper data coupled with ground checking has been used to extract information for urban areas. The emphasis has been given on development of land use/land cover scheme and image interpretation keys for interpretation and delineation purposes using satellite remote sensing data. Lucknow city and its surroundings have been studied to evaluate the usefulness and potentiality of satellite data particularly Landsat Thematic Mapper for urban area studies. This study has demonstrated that remote sensing can provide a valuable tool for urban data acquisition.