南方丘陵区植被覆盖度遥感估算的地形效应评估

植被覆盖变化是生态环境领域的核心研究内容之一,但其估算精度常受到地形效应、土壤背景、大气效应等各种因素影响。以Landsat 8 OLI为遥感数据源,基于像元二分模型,分别利用归一化差值植被指数(NDVI)、经Cosine-C校正的归一化差值植被指数(NDVI)和归一化差值山地植被指数(NDMVI)建立植被覆盖度估算模型,以评估南方丘陵区植被覆盖度的地形效应。结果表明,3种植被覆盖度估算模型均能削弱地形效应,但消除或抑制地形效应影响的能力不同。比较而言,基于NDMVI指数构建的植被覆盖度估算模型的地形效应最小,更适合地形复杂区域的植被覆盖度遥感估算;基于Cosine-C校正的NDVI植被指数构建的植被覆盖度估算模型的地形效应次之,但存在一定的过度校正现象;基于NDVI植被指数构建的植被覆盖度估算模型的地形效应最大,尤其当坡度≥10°时,阴坡植被覆盖度比阳坡明显偏低。     

基于无人机数据的植被指数空间尺度效应研究

利用cm级空间分辨率的无人机高光谱图像研究了NDVI、PRI等14种植被指数随空间尺度升高的变化规律,并分析了不同植被覆盖度(FVC)下植被指数的空间尺度效应,比较了各植被指数空间尺度效应的强弱。得到的结论如下:(1)随着空间尺度升高,不同植被指数的变化趋势和幅度并不一致;(2)cm级的空间分辨率下,由于植被类内光谱差异和冠层阴影的影响,植被指数在植被覆盖度大于等于0.5的中高植被覆盖下受空间尺度效应的影响更大;(3)由相对简单的比值形式构成的植被指数如NDVI、SR等,具有抵抗空间尺度效应的能力,增加计算公式的复杂性会降低这种能力;(4)对色素和冠层水分敏感的窄波段容易受到空间尺度效应的影响,进而使得由这些窄波段构成的植被指数对空间尺度变化更为敏感。     

地形抹平与半经验模型的Landsat TM/ETM+地形校正方法

地形校正可以减小地形起伏对地物光谱的影响,提高计算机分类在山区的精度。设计了针对全球土地覆盖分类的Landsat TM/ETM+数据地形校正方法 SCOS(Smoothed COS余弦),首先对地形的坡度角进行抹平处理,很大程度上削弱了地表非朗伯性对地形校正的影响,然后利用简单有效的余弦校正去除地形效应。该方法与其他常用地形校正算法的对比分析是通过对全球不同区域、不同地表覆盖的有代表性的6景Landsat TM/ETM+数据的试验,采用统计分析与目视判读的方式,从过度校正和类内均一性两个方面进行的。结果表明,该方法在目视效果和统计结果上优于常规方法,并且更加简单有效,无需复杂的大气参数及传感器参数,满足全球地表覆盖分类对地形校正的需求。     

考虑地物类型的Minnaert地形校正模型优化方法EI北大核心CSCD

地形校正可以削弱地势复杂区域由于地形起伏导致的地表接收太阳辐射不均匀和地表反射率失真的问题,从而提升遥感影像质量和遥感信息提取的精度。但是,现有地形校正模型存在过校正、波段间校正效果不稳定以及校正效果不理想等问题。本文根据Minnaert地形校正模型系数k和地物二向性反射特性的相关性,对Minnaert模型进行改进,提出了一种考虑地物类型的Minnaert地形校正模型(简称为CMinnaert模型),并在地物预分类中采用《土地利用现状分类》一级分类标准和分植被疏密程度分类两种方式,用以验证CMinnaert模型的稳定性并筛选最佳地物类型划分方案。首先对待校正影像进行地物类型预分类,其次逐波段针对各地物类型分别进行系数k的拟合求解,然后使用各波段各地物类型的系数k对该范围的遥感影像进行Minnaert地形校正。以河南省商城县的Landsat 8/OLI影像为实验数据,选取余弦校正模型、SCS校正模型、Minnaert校正模型、分坡度的Minnaert校正模型作为对比模型,通过目视对比和统计数据分析的方式评估CMinnaert模型的地形校正效果。研究结果表明,本文提出的CMinnaert模型有效地削弱了地形效应对遥感影像辐射亮度值的影响,与原始影像和其他4种地形校正结果相比,进行地物一级分类的CMinnaert模型有效降低了各波段辐亮度与太阳入射角余弦的线性拟合R2,未出现过校正现象;分植被疏密程度分类的CMinnaert模型在第1、5波段存在过校正问题,但其余波段辐亮度与太阳入射角余弦的线性拟合R2是6种模型中最低的。以上结果证明两种地物预分类方式的CMinnaert模型校正效果都较稳定且明显优于其他四种地形校正模型,且本文建议在进行CMinnaert地形校正时采用地物一级分类的方式进行地物预分类。     

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。     

山区地形效应对微波辐射特征与土壤水分反演的影响—以青藏高原地区为例

采用星载微波辐射计AMSR-E的低频C波段(6.925GHz),改进了山区微波辐射传输方程,以中国青藏高原地区为例,研究山区可能产生的多种地形效应对微波辐射特征以及土壤水分反演的影响。结果表明,地形效应使得垂直极化亮温最多衰减达到16K,水平极化的亮温最大增强了18K,土壤水分在地形的影响下将被高估超过最大允许误差4%。最后,利用地形效应模拟模型计算的山区地表有效发射率,为山区土壤水分的反演提出了可行的地形校正方法。     

秦岭地区NDVI与地形因子的相关性分析

秦岭山区地形因子是影响植被分布的重要因素。选取2001、2009和2017年MODIS陆地产品MOD13Q1数据和DEM数据,从DEM中提取地形因子,高程、坡度和坡向,与MODIS的NDVI数据结合,分析了地形对秦岭地区植被空间分布影响。研究结果表明:(1)NDVI随着高程的增大而逐渐增大,在高程1800 m左右时达到最大值,随后又随着高程的增大而减小;(2)NDVI在坡度0°～5°间逐渐增大,在5°～40°呈稳定趋势,从40°开始缓慢减小,60°达到乔木能够生长的坡面倾角临界值,当坡面倾角大于60°时植被指数开始快速减小;(3)受太阳辐射的影响,坡向在NW 270°～360°,SE 240°～270°之间的植被长势较好,其余坡向上长势一般。     

基于决策树的漓江上游土地覆盖分类

针对山区植被分类受地形复杂、植被类型多样、验证数据获取困难等因素限制基于多光谱数据的亚热带山区土地利用/覆盖分类存在困难,探究利用物候信息对亚热带山区植被实施分类的效果。综合运用归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、归一化水指数(NDWI),同时考虑到海拔高度对植被类型的影响,建立决策树模型。该模型基于多时相Landsat TM影像,利用了不同地物类型的物候特征和光谱差异,将漓江上游地区分为8种土地覆盖类型。实验结果表明,分类结果总体精度达到86.40%,Kappa系数为0.83。     

基于RS与GIS技术的泸定县植被空间分布分析

以四川省泸定县为分析研究区域,综合运用遥感图像处理技术与GIS空间分析技术,用ETM+遥感影像获取归一化植被指数(NDVI)信息并反演植被覆盖度,用地形图等高线生成数字高程模型(DEM)并提取地形因子。借助叠合分析法,讨论植被覆盖度与海拔高度、坡度、坡度变率、坡向、坡向变率5种地形因子的空间关系,得到泸定县关于地形因子的各等级植被空间分布特征。分析对地植物学中高山峡谷地区植被的地形格局分布规律研究与生态环境的评价与改良都具有重要的参考价值。     

叶面积指数遥感尺度效应与尺度纠正

由于地表空间异质性的普遍存在,遥感反演模型的非线性必然会导致不同分辨率观测的遥感结果不一致,从而产生遥感产品尺度效应。本文研究了遥感产品尺度效应概念、模拟方法和定量计算模型,并利用锡林浩特草原研究区的实测数据,对尺度效应模型和方法进行了定量计算与验证分析。首先,基于不同升尺度方法与多尺度遥感成像机理之间的机理联系,通过“先反演再平均”与“先平均再反演”之间的差异,可计算“高”分辨率与“低”分辨率之间的遥感产品尺度差异。其次,分别以红光、近红外两波段反射率和归一化植被指数(NDVI)为自变量,对叶面积指数(LAI)非线性遥感模型进行泰勒展开,研究了模型非线性、遥感数据空间异质性对LAI遥感产品尺度差异的影响,发现高阶项可忽略,利用二阶导数项和遥感数据方差项可定量计算遥感产品尺度差异,经过二阶导数项纠正后的尺度差异相对偏差从5.6%分别降低到0.78%和1.45%。最后,分析了LAI遥感产品尺度效应的特征规律,得出以下结论:随着植被覆盖的增大,同等遥感空间异质性的LAI遥感产品尺度差异越大,且红光波段比近红外波段的尺度差异敏感性高近2个数量级;对于绝大部分陆地植被区域,存在“低分辨率低估”尺度效应,且遥感产品尺度差异的主导要素为LAI模型非线性,NDVI变量自身非线性对尺度效应贡献占23.5%;对于湿地类植被与水体混合情形,NDVI变量非线性的贡献为主导贡献,出现“低分辨率高估”尺度效应,必须利用红光、近红外两波段的二阶导数项非线性尺度差异,才能解释这一类型的LAI遥感产品尺度效应。本文建立了具有一定普适意义的遥感产品尺度效应定量模拟与尺度纠正方法,对推动定量遥感的尺度问题研究有一定参考价值。     

地貌及等高线表示的分解定理与表现定理

随着计算机制图和GIS的迅速发展，对于有着广泛应用的地貌形态特征问题，提出了进一步加以科学、系统、深入定量研究的迫切要求，以便获得更科学、合理的应用。作为一个系列研究的开始，首先要解决用2维空间的等高线表示3维空问地貌形态的科学性这一问题。为此，文中引入了地貌截影及截地貌的概念，通过地貌分解定理与表现定理的证明，以及等高线、地貌截影和截地貌三者之间的等价关系的论述，最终从数学上解决了上述基本问题，为今后的深入研究奠定了基础。     

军事地形图与民用地形图的比较研究

从国家测绘局1990年版、军用2004年版《1:250001:500001:100000地形图图式》入手,比较研究了军事与民用地形图,从军事应用的角度分析二者间的差异,旨在达到资源充分共享。     

基于MGE的广州市1∶2000地形图修编及入库方法探索

针对广州市1∶2000地形图修编及入库方法出现的各种问题,选择一个比较合理有效的修编成图及入库方法,提供一些有益的建议。     

综合测绘保障系统

提出综合测绘保障系统, 作为高技术条件下作战测绘保障的手段, 并论述其功能、结构、模块集成和技术途径, 同时提出系统的网络结构和流程。     

海岸带地区陆海图的差异分析

海岸带是影响人类活动的重要地带。随着海洋经济的发展,海岸带专题图的需求日益增加。详细介绍了目前海岸带地区地形图和海图表示方法的各种差异,分析了产生这些差异的根本原因;阐述了消除地形图和海图差异的办法即新建海岸带地形图,编制海岸带地形图测量和编绘规范,编制海岸带地形图图式,统一海岸带地形要素的表示内容和表示方法。在此基础上根据不同的需要测绘海岸带地形图,为经济建设和社会发展提供有力的技术支持。     

海岸带地区陆海图的差异分析

海岸带是影响人类活动的重要地带.随着海洋经济的发展,海岸带专题图的需求日益增加.详细介绍了目前海岸带地区地形图和海图表示方法的各种差异,分析了产生这些差异的根本原因;阐述了消除地形图和海图差异的办法即新建海岸带地形图,编制海岸带地形图测量和编绘规范,编制海岸带地形图图式,统一海岸带地形要素的表示内容和表示方法.在此基础上根据不同的需要测绘海岸带地形图,为经济建设和社会发展提供有力的技术支持.     

TLS地形测绘技术的现状与展望

近年来,TLS(地面三维激光扫描)技术越来越多地应用于地形测绘。本文简要介绍了TLS技术在国内外的发展,主要从五个方面总结我国利用TLS技术进行大比例尺地形测绘的应用研究现状,并探讨当前TLS地形测绘技术亟待解决的问题。     

三维激光扫描技术在地形测绘中的应用

三维激光扫描技术突破了传统的逐点单独测量,实现了面域扫描数据采集。通过高速激光扫描测量,可快速获取被测对象表面的三维坐标数据,具有采集速度快、获取数据丰富等特点,且测量距离长、数据准确,不受大地水准面的精度制约。本文将三维激光扫描技术结合RTK技术,在测定扫描仪定位点和后视标靶定向点后,获得全景范围内连续的三维坐标,然后在视野范围外再设站扫描,使整个测区无漏洞,最终实现了地图生产。     

大比例尺基础数字地形图的共建共享

从城市控制网的建立、基础图的精度要求、数据的分类与编码和各类要素的合理表示等方面,讨论了建设基础数字地形图的优化实施方案。     

大比例尺地形图在地籍测量中的应用

叙述了如何利用现有的大比例尺地形蓝晒图装绘成地籍图，并对地籍图的成图质量进行了简要的分析，这对于城区的地籍测量特别是老城区的地籍测量有一定的参考价值。