基于MODIS时序的陕西省植被物候时空变化特征分析

遥感技术作为对大尺度陆表监测研究的有效手段,被广泛应用于自然地理环境各要素的研究中。其中,植被物候作为自然界规律性、周期性的事件,对自然环境尤其是气候变化有着重要的指示作用。以陕西省为研究区,采用Savitzky-Golay(S-G)滤波方法对MODIS归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据进行时间序列重构,并在此基础上,提取陕西省2001—2016年间的植被物候期信息进行其时空变化特征分析。研究结果表明:(1)陕西省的植被物候空间分布特征与其不同地形地貌的空间分布具有较好的一致性;(2)陕西省生长季开始的平均时间在每年的第120天,生长季结束的平均时间在第280天,生长季长度平均为160 d;(3)2001—2016年间陕西省植被生长季开始时间变化趋势为波动提前,变化率约为-0. 79 d/a(R2=0. 40,P 0. 01),生长季结束时间变化趋势表现为波动推迟,变化率约为0. 50 d/a(R2=0. 25,P 0. 05),生长季长度变化呈波动延长趋势,变化率约为1. 29 d/a(R2=0. 37,P 0. 05);(4)在不同的物候期,陕西省植被的物候变化趋势空间分布差异较大。     

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...     

湖冰厚度遥感反演进展与展望

湖冰是对气候变化十分敏感的冰冻圈水文变量,起到调节区域气候和湖泊生态系统的作用,并作为一种自然资源服务于冰上生产生活。湖冰覆盖和湖冰厚度是研究湖冰过程的关键变量,目前大多数湖冰研究集中在湖冰覆盖领域,湖冰厚度领域由于缺乏实测资料和专门的遥感观测平台还存在诸多空白,大量缺资料地区湖冰厚度仍处于未知状态,亟待方法和数据上的突破与创新。本文综述了近20年国内外湖冰厚度遥感反演领域的进展,介绍了各类反演方法的原理机理及主要优缺点,其中被动微波遥感方法具有良好的时间分辨率但空间分辨率较粗,难以覆盖中小型湖泊;基于SAR影像的主动微波方法空间分辨率较高但物理机制复杂,可靠性有待进一步验证;基于测高雷达的主动微波方法观测时段较长,物理机制明确,易于拓展到无实测资料湖泊,但空间覆盖相对有限;热红外遥感方法时空分辨率较好,但容易受云和湖冰表面积雪的影响,反演精度和可靠性有待提升。在此基础上,本文分析湖冰厚度遥感反演领域面临的主要挑战和发展方向包括：（1）厘清湖冰表面积雪相关的物理过程;（2）实现大范围实测冰厚和遥感资料的集成;（3）实现多源遥感冰厚反演方法的交叉融合。     

20世纪末华北地区冬小麦物候期监测及时空格局分析

基于1983—1999年7 d时间分辨率5 km空间分辨率的AVHRR传感器数据,利用曲线特征点的物候监测方法,反演获得华北地区冬小麦关键物候期并分析其时空演变规律。结果表明:1)冬小麦的拔节期、抽穗期和成熟期主要集中在60—100、105—125和120—155 d。冬小麦物候期空间格局特征和纬度相关,纬度每升高一度冬小麦的拔节期、抽穗期和成熟期分别推迟了5.2、3.5和3.1 d。2)1983年以来,整个研究区的冬小麦物候期呈现提前趋势,每十年冬小麦的拔节期、抽穗期和成熟期分别提前了0.7、3.1、1.9 d。     

黑河流域遥感物候产品验证与分析

植被物候遥感产品对全球变化响应、农业生产管理、生态学的应用等多领域研究具有重要意义。但现有植被物候遥感产品还有较多问题,主要包括一方面使用不同参数的时间序列数据以及不同提取算法导致的产品结果差异较大,另一方面在地面验证中地面观测数据与遥感反演数据的物理含义不一致导致的验证方法的系统性误差。本文以黑河流域为研究区,对比验证基于EVI(Enhanced Vegetation Index)时间序列数据提取的MLCD(MODIS global land cover dynamics product)植被遥感物候产品和基于LAI(Leaf Area Index)时间序列数据提取的UMPM(product by universal multi-life-cycle phenology monitoring method)植被遥感物候产品的有效性及精度等。同时,通过验证分析进一步评估基于EVI和LAI时间序列提取的物候特征的差异及特点,探讨由于地面观测植被物候与遥感提取植被物候的物理意义的不一致问题导致的直接验证结果偏差。结果表明:UMPM产品有效性整体高于MLCD产品,但在以草地和灌木为主的稀疏植被区,由于LAI取值精度的原因,UMPM产品存在较多缺失数据,且时空稳定性较低;基于玉米地面观测数据表明,EVI对植被开始生长的信号比LAI更加敏感,更适合提取生长起点,但植被指数易饱和,峰值起点普遍提前,基于LAI提取的峰值起点更加合理。由于地面观测的物候期在后期更加关注果实生长,遥感观测仅关注叶片的生长,遥感定义的峰值终点和生长终点与玉米的乳熟期和成熟期差异较大。     

MODIS影像支持下的渤海海冰时空特征变化分析

基于2000-2014年渤海区域每年冰期的MODIS影像数据,利用ENVI进行了数据处理并提取了海冰信息,通过ArcGIS软件对每年海冰结冰日、盛冰日、终冰日的具体时间及每年海冰最大面积数据进行了统计分析。研究结果表明,14年间渤海海冰的初冰日呈退后状态,盛冰日和终冰日均有所提前,整体冰期基本维持在70~100天。通过对最长冰期和最短冰期的海冰面积信息进行详细分析发现,渤海的冰期长短、盛冰日海冰面积和冰情等级三者之间密切相关。     

近15年新疆逐日无云积雪覆盖产品生成及精度验证

为降低云对MODIS逐日积雪覆盖产品MOD10A1和MYD10A1在新疆积雪实时监测与研究中的影响,引入交互式多传感器雪冰制图系统(interactive multi-sensor snow ice mapping system,IMS)等多源遥感数据和地面实测资料,综合时间滤波法、空间滤波法及多传感器融合法等不同的去云技术,建立基于多源数据的去云方法,生成新疆地区2002—2016年近15 a间逐日无云积雪覆盖产品数据,并利用实测资料对生成的产品数据进行精度评价及结果验证。结果表明,去云后积雪覆盖产品在新疆积雪覆盖的总体监测精度为90.61%,接近于去云前MODIS晴空积雪覆盖产品在新疆的总体监测精度(93.3%)。     

最新国外测绘学文献题录

International Journal of Remote Sen-sing.-2005,26(21)利用卫星被动微波测量推导融雪水开始、结束及持续时间的基于小波转换的边缘探测方法=Wavelet-transform Based Edge DetectionApproach to Derivation of Snowmelt Onset,Endand Duration from Satellite Passive MicrowaveMeasurements[英]/Liu Hongxing,Wang Lei,Jezek K.-4639-4660ENVISAT光学数据应用于阿尔卑斯山地区的雪覆盖监测=SnowCoverMonitoringinAl-pine Regions Using ENVISAT Optical Data[英]/Pepe M,Brivio P A,Rampini A….-4661-4667通过增…     

青藏高原地表冻融循环与植被返青期的变化趋势及其气候响应特征

青藏高原特殊的地理环境使其对全球气候变化十分敏感,所以研究其地表冻融循环和植被返青期的时空动态对于回顾和预测青藏高原对全球气候变化的响应具有重要意义。本文通过利用双指标地表冻融状态识别算法和被动微波亮温数据(SMMR、SSMI和SSMIS)来获取青藏高原长时间序列(1982年—2013年)逐日地表冻融状态,通过对GIMMS全球植被指数数据产品进行NDVI的滤波重建和返青期提取来获取青藏高原植被长时间序列(年份)的返青期;并且分析了地表冻融循环和植被返青期的变化趋势、相互关系及对青藏高原气候变化的响应特征。总体来看,在空间上,青藏高原的地表冻结集中发生在10月30日至次年4月2日,平均地表融化首日集中在5月12—27日,平均植被返青期集中在5月19—29日。植被返青期平均发生在地表融化首日后的3.94±5.58日,两者具有显著的相关关系(R=0.51,P=0.003)。青藏高原的地表融化首日和植被返青期在1982年—2013年间经历了推迟、提前再推迟的3个过程,融化时间和返青期在1982年—1987年分别以1.93±1.81 d/a和0.28±1.01 d/a的速度推迟;在1987年—2006年分别以0.67±0.20 d/a和0.13±0.16 d/a的速度提前;在2006年—2013年分别以0.97±0.84 d/a和1.04±0.52 d/a的速度推迟。中国气象局布设在青藏高原的CMA气象站的温度数据表明,高原的春季地表0 cm土壤温度呈持续上升的趋势,而植被返青期和地表融化首日并未持续提前,这可能是由几十年来高原不同地区降水等其他环境因素变化的差异造成。同时在气温持续升高期间,植被返青期的返青温度阈值也不断具有上升的趋势(R=0.72,P0.001),这可能与植被适应气候变化的自身调节能力有关。     

封面说明

正针对全球叶面积指数(LAI)产品存在的数据缺失、不连续和不确定性较大等问题,北京师范大学全球变化数据处理与分析中心(http://www.bnudatacenter.com/)发布了1981年-2013年的全球GLASS LAI产品。该产品利用"多输入-多输出"的广义回归神经网络反演算法,将一年的MODIS或AVHRR地表反射率数据作为输入,一次性输出获得一年的LAI产品。GLASS LAI产品具有空间完整、时间序列平滑连续等特点,且精度优于MODIS和GEOV1等全球LAI产品,可以很好地反映全球植被的物候变换规律。基于该产品的部分研究成果请见本期"陆表遥感数据产品的分析研究"     

青藏高原纳木错湖冰物候变化遥感监测与模拟

湖冰物候是反映区域气候变化的直观指标.由于青藏高原湖冰物候的地面观测不足,遥感与模拟成为动态监测湖冰物候变化并揭示其变化机理的重要途径.本文以纳木错为例,通过不同遥感方法获取了纳木错2000年-2015年湖冰物候的动态变化.在此基础上,将遥感与物理基础清晰的湖泊过程模型相结合,重建了纳木错1963年-2018年的湖冰物...     

Variations in the Ice Phenology and Water Level of Ayakekumu Lake,Tibetan Plateau,Derived from MODIS and Satellite Altimetry Data

The alpine lakes on the Tibetan Plateau (TP) are highly sensitive to variations in climate changes, and the lake ice phenology and water level are considered to be direct indicators of regional climate variability. In this study, we first used 14 years of moderate resolution imaging spectroradiometer snow cover products to analyse the freeze dates, ablation dates, and ice coverage durations. The lake level changes during 2002–2015 were estimated, derived from satellite altimetry and Hydroweb data. Unexpectedly, the freeze dates of lake ice greatly advanced, and the ablation dates were markedly delayed. The complete freezing duration lengthened by approximately 77 days. As a result of the warm-wet climate in the northern TP, the lake area expanded from 770 to 995 km² during 2002–2015, and the water levels rose by 4.2 m in total, at a rate of 0.3 m/year. The progressive expansion of Ayakekumu Lake profoundly affected the ice phenology. Larger water volume with larger thermal capacity likely led to the delaying of ablation dates, with the freezing point depression caused by decreasing salinity. Some new narrow and shallow bays located in southern and eastern Ayakekumu Lake were conducive to early freezing of ice. Additionally, the changes in air temperature, precipitation, potential evaporation, and sunshine duration may be related to the prolonged ice cover duration since 2002. In sum, accurate measurements of lake ice and water levels are critical for understanding the water resource balance and hydrologic cycle in arid or semi-arid regions of China.     

草型湖泊总悬浮物浓度和浊度遥感监测

草型湖泊水质遥感监测中水生植物会造成“水体—水生植物”混合像元问题，针对因混合像元导致草型湖泊水生植物覆盖区域水质难以直接利用遥感监测的问题，本文以草型湖泊微山湖为研究对象，提出定性和定量相结合的总悬浮物浓度和浊度分区监测方法，实现微山湖水体总悬浮物浓度和浊度的时空变化监测。基于获取的2014年7月—2015年6月覆盖微山湖的多期高分一号（GF-1） WFV和HJ-1A/1B CCD影像，利用归一化水体指数将微山湖区分为水生植物覆盖区和水体区。针对水生植物覆盖区，利用时序MODIS NDVI数据获取微山湖主要水生植物的时谱曲线，识别不同水生植物的物候特征；基于不同物候期内的水生植物对总悬浮物浓度和浊度的指示作用，对微山湖水生植物覆盖区水体总悬浮物浓度和浊度进行定性监测。针对水体区，分别构建水体总悬浮物浓度和浊度的单波段/波段比值模型和偏最小二乘模型，定量反演微山湖水体区总悬浮物浓度和浊度。研究结果表明，微山湖中水生植物以光叶眼子菜、穗花狐尾藻和菹草等沉水植物为主，其中光叶眼子菜/穗花狐尾藻和菹草的空间分布和物候特征存在明显差异，不同水生植物在不同物候期内对水质具有不同的指示作用；微山湖水体总悬浮物浓度和浊度具有显著的空间变异性，基于定性和定量相结合的方法可以有效监测微山湖水体总悬浮物浓度和浊度的时空变化规律。本文提出的定性和定量相结合的监测方法为草型湖泊水质监测的业务化应用提供了新思路。     

无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感估算

水量遥感动态监测对于高原堰塞湖风险评估、预报预警和处置决策等具有重要意义。针对高原无资料或缺资料区,充分利用空天遥感技术,文章提出了一种无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感定量估算方法。该方法首先通过遥感水域面积提取,获取堰塞湖淹没空间范围;进而采用不规则复杂多边形中线定位算法,确定堰塞湖中心线位置;然后基于河道中心特定点高程信息,结合局部河道比降估算,生成堰塞湖水下地形河道中线约束因子;再根据河道边坡高程信息和水下地形约束因子自适应拟合出局部堰塞河道的水下未知地形;最后通过三维曲面离散积分实现堰塞湖水量遥感动态定量估算。实验以东帕米尔高原的萨雷兹堰塞湖为研究区,展开遥感水量调查与局部验证研究,结果表明:萨雷兹堰塞湖当前水域面积约为89.09 km²,水量约为162.49亿m³;这一结果与专家预估的水资源量155—165亿m³基本吻合。经局部模拟实验精度对比验证,模拟结果与实际数据动态误差总体控制在10%以内,相关系数达到0.95(P<0.01,双尾),进一步证明了算法的鲁棒性和估算结果的可信度。为无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感估算提供了一种有效的方法,实现了水下地形未知的高原堰塞湖水量遥感快速反演与定量测算。     

Production of global land cover data – GLCNMO

Abstract

Global land cover is one of the fundamental contents of Digital Earth. The Global Mapping project coordinated by the International Steering Committee for Global Mapping has produced a 1-km global land cover dataset – Global Land Cover by National Mapping Organizations. It has 20 land cover classes defined using the Land Cover Classification System. Of them, 14 classes were derived using supervised classification. The remaining six were classified independently: urban, tree open, mangrove, wetland, snow/ice, and water. Primary source data of this land cover mapping were eight periods of 16-day composite 7-band 1-km MODIS data of 2003. Training data for supervised classification were collected using Landsat images, MODIS NDVI seasonal change patterns, Google Earth, Virtual Earth, existing regional maps, and expert's comments. The overall accuracy is 76.5% and the overall accuracy with the weight of the mapped area coverage is 81.2%. The data are available from the Global Mapping project website (http://www.iscgm.org/). The MODIS data used, land cover training data, and a list of existing regional maps are also available from the CEReS website. This mapping attempt demonstrates that training/validation data accumulation from different mapping projects must be promoted to support future global land cover mapping.     

2000年—2020年中国大型湖泊月平均透明度遥感监测数据集

湖泊水体透明度是湖泊水环境状况的综合表征,与多种水质参数关系密切,对湖泊水环境监测具有重要意义.本文的目的 是介绍一种中国大型湖泊(＞20 km2)月平均透明度遥感监测数据集的生成流程、主要特征和应用价值.数据集生产方法是将Liu等(2020)构建的透明度遥感算法应用于GEE (Google Earth Engine)...     

海冰微波辐射传输模式和实验研究

海冰是影响地球热循环的重要因素。以海冰和海水的微波热辐射为源,并通过位于海面遥感海冰的３层分层介质系统的分析,取得中间介质厚度与所接收到的辐射亮温有如下模式：ＴＢ＝Ａ＋Ｂｅ－ＣＤ。其中Ａ,Ｂ,Ｃ与遥感系统的极化,使用角度和角频率有关,可以通过实际地面的海冰测试试验获得。该模式符合电磁场在有损介质中的传播特性,反映出被动微波遥感所接收到的能量与传播距离的关系。近几年来,根据该模式,使用４个频段微波辐射计在地面进行实测（入射角为０°）,在飞行中使用３个频段,结果空中和地面基本符合。实践证明其模式是正确的可行的。文中给出在辽东湾测得航线上的冰厚度分布和亮度温度与冰厚度的统计曲线。最后指出影响测量并限制对厚度识别的几种因素。     

Remote sensing of alpine lake water environment changes on the Tibetan Plateau and surroundings: A review

Alpine lakes on the Tibetan Plateau (TP) are key indicators of climate change and climate variability. The increasing availability of remote sensing techniques with appropriate spatiotemporal resolutions, broad coverage and low costs allows for effective monitoring lake changes on the TP and surroundings and understanding climate change impacts, particularly in remote and inaccessible areas where there are lack of in situ observations. This paper firstly introduces characteristics of Tibetan lakes, and outlines available satellite observation platforms and different remote sensing water-body extraction algorithms. Then, this paper reviews advances in applying remote sensing methods for various lake environment monitoring, including lake surface extent and water level, glacial lake and potential outburst floods, lake ice phenology, geological or geomorphologic evidences of lake basins, with a focus on the trends and magnitudes of lake area and water-level change and their spatially and temporally heterogeneous patterns. Finally we discuss current uncertainties or accuracy of detecting lake area and water-level changes from multi-source satellite data and on-going challenges in mapping characteristics of glacial lakes using remote sensing. Based on previous studies on the relationship between lake variation and climate change, it is inferred that the climate-driven mechanisms of lake variations on the TP still remain unclear and require further research.     

湖泊遥感研究进展与展望

湖泊遥感作为一门新型交叉学科,是湖泊科学和遥感科学的重要分支.本文探讨了湖泊遥感科学的研究对象、内容和方法,通过梳理国内外总体研究进展,总结出湖泊遥感的5个发展趋势:(1)关注问题,从兴趣导向发展到问题导向;(2)观测手段,从地基遥感/中分辨率卫星发展到高分辨率/高光谱/无人机;(3)算法算力,从单机版经验/机理模型发...     

遥感和GIS在冰湖溃决洪水中的应用研究

近年来随着全球气候变暖和冰川退缩,以及人类在高海拔地区活动的增多,冰湖溃决洪水灾害呈增加趋势。由于遥感和GIS技术的众多优势,使其在冰湖溃决洪水研究方面得到广泛应用。首先对冰湖溃决洪水及其研究做简单介绍,然后从冰川、冰湖空间数据获取,冰湖溃决评价指标获取,冰湖溃决洪水模拟和DEM的建立及应用4个方面对遥感和GIS在冰湖溃决洪水研究中的应用进行综述,最后指出,目前遥感和GIS在冰湖溃决洪水应用中的不足,为进一步研究和应用指明了方向。