青藏高原湖泊和NDVI变化反映的生态地质环境问题

分析湖泊源区生态地质环境对湖泊变化的影响,建立湖泊变化、源区归一化植被指数(NDVI)变化与生态地质环境演变的关系,提出"湖泊、NDVI遥感动态监测的生态地质环境评价"方法("L-N").基于20世纪90年代初(TM)至2000年初(ETM)的湖泊遥感调查数据,结合相应NOAA/AVHRR NDVI数据,利用L-N方法完成青藏高原生态地质环境评价.研究结果表明:青藏高原生态地质环境总体呈恶化趋势,高原北部的边缘地带、长江情系上游、特别是柴达木盆地较为明显,雅鲁藏布江流域、高原东南部情况较好;L-N方法有助于提高遥感环境监测效率,湖泊、NDVI遥感监测具有重要的生态地质环境意义.     

基于高原湖泊的数据处理与空间可视化研究

近年来,随着工业化和城市化进程的加快,生态破坏、环境污染、湖泊品质恶化等一系列环境问题日趋严重,高原湖泊作为生态环境的重要指示剂,已逐渐成为研究的重点。空间可视化技术特有的交互性、多维性和可视化多样性的本质,更能直观形象地体现高原湖泊的变化。本文以阿雅克库木湖为研究区域,基于GIS平台,利用Landsat遥感影像数据(包括MSS、TM和ETM影像),运用改进的湖泊边界矢量化提取方法和GIS空间可视化技术,对高原湖泊的变化规律进行了研究。结果表明,历年的湖泊变化规律表现为湖泊的面积随着年份的增大而逐渐增大,某一年内的湖泊变化规律表现为减-增-减的规律,其中在2月份达到最低,在10月份达到最高,这对于保护高原湖泊和环境、预测未来环境等具有重要意义。     

中国湖泊数据库的设计

中国湖泊数据库作为科学数据库的组成部分,是在中科院南京地理与湖泊研究所会和各兄弟单位对我国湖泊湖区长期调查研究积累基础上建立的数据库,内容包括了湖泊属性数据、湖泊空间数据和湖泊遥感图像数据等多种形式.该库可以为科研机构、教学单位、政府部门和生产部门提供信息服务.讨论了湖泊数据库设计中的几个问题,包括湖泊数据库系统功能框架、运行环境、湖泊属性库与湖泊空间库的设计.     

江苏湖泊渔业综合管理信息系统的设计与实现

江苏湖泊渔业综合管理信息系统是利用GIS技术、数据库技术、网络技术等手段,在充分整合江苏湖泊数据的基础上,规范技术标准和数据标准,紧紧围绕服务“现代湖泊、生态湖泊”这一中心,建立的全省统一的湖泊渔业GIS系统.它实现了数据库和计算机技术的集成,为社会经济发展、湖泊综合管理、湖泊环境保护和湖泊科学研究提供了全面的、多层次的信息共享服务.     

湖泊营养状态遥感评价及其表征参数反演算法研究进展

湖泊富营养化由于其可导致藻类水华暴发,引发生态系统灾变和饮用水风险,是中国乃至全球湖泊面临的主要生态环境问题.湖泊营养状态精准、实时、大范围的同步监测是准确掌握湖泊水环境变化特征,开展富营养化成因分析、评价评估、治理修复和管理考核的重要基石.相比地面调查的传统手段,遥感具有快速、大范围、周期性等优点,已经广泛应用于叶绿...     

基于RS的北京山区植被覆盖变化空间特征

利用1979年和2005年的Landsat TM/MSS影像,采用基于植被指数的像元二分法分别计算了北京山区的植被覆盖度,分析了植被覆盖变化及地貌对植被覆盖变化的影响.结果显示:北京山区高海拔地区植被覆盖较稳定,低海拔区变化剧烈;陡坡区生态较脆弱,缓坡区生态修复和植被退化的概率较大;同一时相阳坡植被覆盖度小于阴坡,西北坡生态较脆弱,东南坡植被生态修复机率较大.     

武汉城市湖泊动态变化与汛期排渍影响分析

城市湖泊具有生物栖息地、调蓄洪水和生产等功能,与人类活动和城市的持续发展息息相关。以武汉市环线为研究区,选取1999年航片、2009年Quick Bird数据和2016年GF-1卫星数据3期遥感数据,根据湖泊景观变化模型,构建了湖泊面积萎缩率、湖泊斑块分维数和湖泊破碎度3个指标,对47个主要湖泊的空间面积、湖泊形态以及破碎程度进行了系统分析。结果表明:(1) 1999～2016年武汉城市湖泊面积呈萎缩趋势,人为活动干扰较强,但有一定的遏制;(2)从二环线至外环线,武汉城市湖泊面积萎缩类型由建筑用地侵占向围湖成塘转变,与城市化进程中土地利用的转移状况相同;(3)湖泊萎缩区域与城区汛期渍水存在极强的相关性,渍水严重地区湖泊萎缩较显著。因此,做好城市湖泊的生态环境保护,树立人与自然和谐相处的理念,促进湖泊资源的可持续利用是未来的发展方向。     

基于多源遥感数据的湖泊水体演变研究

以天津市静海区的团泊湖为研究对象,基于Landsat TM、OLI遥感数据,采用MNDWI指数提取湖泊水体,获得湖泊水体信息;根据土地利用类型转移矩阵和土地类型动态度这两种方法来分析土地利用类型的演变特征。结果表明,1995—2020年总体上湖泊水体面积减少。在1995—2020年这段时间内,城镇类型的土地面积增长最大,水体面积变化最小。植被面积减少较大,其中大部分转为城镇,少量转为水体。水体面积变化相对比较稳定,没有太大波动。     

植被生态遥感参数定量反演研究方法进展

植被参数是生态遥感定量反演的热点和难点,也是生态系统研究的基础性参数。本文在广泛阅读国内外公开发表的文献资料基础上,将现有的植被生态遥感参数概括为物理类、生化组分类、能量和功能类3大类,系统梳理了每类参数定量反演的主要模型方法,进行优缺点和适用性分析,对现阶段存在的不足和未来发展趋势进行了探讨。物理类植被生态遥感参数主要介绍了植被覆盖度、生物量、叶面积指数、树高等研究进展,生化组分类植被生态遥感参数主要介绍了植被含水量、叶绿素含量和光合能力等研究进展,能量类植被生态遥感参数介绍了光合有效辐射、植被吸收光合有效辐射等研究进展,功能类植被生态遥感参数主要介绍了植被生产力和碳交换量等研究进展。存在的主要问题包括混合像元分解、病态反演、物理模型应用过程中的误差传递、数据融合的尺度效应和空间变异性、模型耦合的最优方案确定问题。     

基于World Wind的鄱阳湖水位动态变化仿真系统研究

World Wind是由美国宇航局(NASA)开发的三维地理信息系统,也是一款可提供丰富数据的数字地球平台,如何将多源数据实现紧密型二三维耦合是基于World Wind开发专业系统需要解决的重要问题.在.NET开发环境下,以World Wind为仿真内核,开发了水位仿真系统,研究了二三维数据耦合技术,实现了环鄱阳湖生态经济开发区的湖区与航道淹没分析和三维漫游.结果表明,仿真系统流畅地实现了任意点地形高程、水位、水深和航道级别等信息的实时查询,仿真了不同控制水位条件下的鄱阳湖区淹没范围,仿真结果能够服务于鄱阳湖水利枢纽的水位调控决策;该仿真系统在湖泊干旱特征水位等确定中也具有重要的应用价值.     

植被光能利用率高光谱遥感反演研究进展

光能利用率是表征植被通过光合作用将所截获/吸收的能量转化为有机干物质效率的指标。光能利用率是植被光合作用的重要概念,也是区域尺度以遥感参数模型监测植被生产力的关键参数。不同植被类型的光能利用率具有明显的时空差异,水分、温度、养分供给等环境胁迫因素会影响植被的光能利用率。随着高分辨率光谱测量传感器的使用,位于可见光和近红外区域的窄波段可以捕捉到植被冠层反射率的细微变化,也促进了光能利用率遥感反演技术的发展。本文结合国际植被光能利用率遥感反演最新研究成果,从基于环境胁迫因子的光能利用率反演,基于植被光谱指数的光能利用率反演、基于叶绿素荧光的光能利用率反演,以及基于涡度相关测量数据和遥感数据相结合的光能利用率反演四个方面,详细介绍了植被光能利用率遥感反演的主要技术方法,并对植被光能利用率遥感研究存在的主要问题和发展趋势进行了讨论。     

太湖流域典型中小湖群水资源利用及动态变化的遥感调查与分析

近年来太湖流域中小型湖群的网围水产养殖业带来了十分可观的经济效益，挑、涌湖经遥感分析网围养殖面积占总湖水面积75％以上，属超密度网围。超密度网围养殖的负面效应是湖水营养盐急剧增高，水草资源大幅度减少，从而破坏了湖泊的生态平衡，恶化了湖水环境。采用15年以来的陆地卫星影像结合航空数据，对研究区的水资源利用类型、空间分布及变化状况进行了分析解译和目标分类，结合佃技术，对各类型进行了面积量算，推算了网围养殖密度，同时遥感分析了养殖水域环境和水草资源的变化，并展开了野外实地调查验证。     

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。     

利用PRO4SAIL与支持向量机回归的组合模型反演植被等效水厚度

为监测路域植被生态环境,利用遥感影像和辐射传输模型物理基础实现了对植被冠层等效水厚度（EWT）的估测。提出了利用PRO4SAIL与支持向量机回归的组合模型对等效水厚度进行反演的方法。选取Landsat7 ETM+影像,结合实测数据探索验证了PRO4SAIL与支持向量机回归的组合模型的植被参数反演的实用性和准确性。研究表明,该组合模型具有较好的预测能力,反演得到的等效水厚度含量精度较高,为支持向量机模型应用于遥感影像反演植被参数提高了有力支撑。     

山水林田湖草生态保护修复项目遥感监测及辅助绩效评价

山水林田湖草生态保护修复是保障国家生态安全的重要举措,科学合理的生态保护修复项目监测和绩效评价方法,有助于保障生态保护修复工程的顺利实施和生态保护修复成果的可持续发展。本研究采用文献综述和案例分析相结合的方法,论述了遥感技术在山水林田湖草生态保护修复项目监测和绩效评价中的具体应用。从关注区域生态系统格局和质量两方面出发,选择遥感数据获取的土地覆盖类型、植被长势、水质参数作为评价指标,整体实现了山水林田湖草各生态要素的监测;从维护和提升区域生态系统服务出发,选择水源涵养、水土保持、生态系统承载力等指标,论述了遥感数据在辅助山水林田湖草生态保护修复项目绩效评价中的作用。最后指出积极探索新的遥感数据挖掘方法,并结合遥感技术与传统的调查方法,有望形成更客观、更快速且具备可执行性的山水林田湖草生态保护修复项目监测及绩效评价体系。     

基于混合像元分解理论的路域植被等量水厚度遥感反演

为削弱混合像元对植被参数反演的影响，提出了基于混合像元分解理论反演路域植被等量水厚度的方法。利用PRO4SAIL模型正演获得的高光谱窄波段数据，模拟Landsat 8遥感影像宽波段植被冠层光谱数据，并进行等量水厚度的敏感植被指数的筛选；对覆盖研究区域的Landsat 8遥感影像进行线性混合像元分解，获取更加精确的植被冠层光谱反射率；同时，利用支持向量机构建等量水厚度估测模型，实现对路域植被等量水厚度的遥感反演。研究结果表明，利用混合像元分解后得到的植被冠层光谱参与模型反演得到的路域植被等量水厚度更加符合实际情况，为遥感影像反演植被参数提供了有效数据。     

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...     

Mapping species of submerged aquatic vegetation with multi-seasonal satellite images and considering life history information

Spatial information of the dominant species of submerged aquatic vegetation (SAV) is essential for restoration projects in eutrophic lakes, especially eutrophic Taihu Lake, China. Mapping the distribution of SAV species is very challenging and difficult using only multispectral satellite remote sensing. In this study, we proposed an approach to map the distribution of seven dominant species of SAV in Taihu Lake. Our approach involved information on the life histories of the seven SAV species and eight distribution maps of SAV from February to October. The life history information of the dominant SAV species was summarized from the literature and field surveys. Eight distribution maps of the SAV were extracted from eight 30 m HJ-CCD images from February to October in 2013 based on the classification tree models, and the overall classification accuracies for the SAV were greater than 80%. Finally, the spatial distribution of the SAV species in Taihu in 2013 was mapped using multilayer erasing approach. Based on validation, the overall classification accuracy for the seven species was 68.4%, and kappa was 0.6306, which suggests that larger differences in life histories between species can produce higher identification accuracies. The classification results show that Potamogeton malaianus was the most widely distributed species in Taihu Lake, followed by Myriophyllum spicatum, Potamogeton maackianus, Potamogeton crispus, Elodea nuttallii, Ceratophyllum demersum and Vallisneria spiralis. The information is useful for planning shallow-water habitat restoration projects.     

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.     

从高光谱遥感影像提取植被信息

遥感可以快速有效地监测大面积植被的种类、特性、长势等各类信息。高光谱遥感数据因其特有的高光谱分辨率特性使其在植被生态环境领域具有极大的应用潜力。植被信息作为生态环境评价的重要参数对区域生态环境的监测和建设具有重要的意义。本文基于云南省鹤庆县北衙的高光谱遥感数据用SAM方法对植被信息进行了提取,参考光谱使用ASD光谱辐射仪采集的植被光谱曲线。文中对高光谱遥感影像的辐射定标和大气校正进行了研究,针对影响光谱辐射仪采集的主要因素采取了相应的措施,并对光谱曲线分类及参考光谱曲线的选取进行了研究。将选取出的参考光谱曲线与大气校正后的遥感影像进行SAM匹配提取出植被信息,经过与实地调查资料比较并计算总体精度和kappa系数,计算结果达到预期精度。最后将分类结果转换为矢量图,经过投影转换为大地坐标后制作出北衙植被分布图。