基于动态NDSI阈值的每日积雪监测方法

准确掌握积雪覆盖信息对于气象、水文和全球气候变化研究都具有重要的意义。遥感技术在进行大范围、高频率的积雪覆盖监测中发挥着重要的作用。目前,SNOMAP算法是用于积雪遥感监测最普遍的技术手段,其核心是利用固定阈值的归一化差分积雪指数（Normalized Difference Snow Index,NDSI）进行积雪识别,但这种方法忽略了积雪光谱信息的时相变化,会产生积雪监测的误差。本文提出了一种动态NDSI阈值方法,以纯永久积雪像元的平均NDSI值作为参照系调整固定的NDSI阈值,从而削减影像光谱值波动对积雪识别的影响。以三江源地区作为研究区域,将基于每日MODIS数据进行积雪监测最佳的NDSI阈值与同日纯永久积雪像元的平均NDSI值作线性回归,通过每日纯永久积雪像元平均NDSI值的变化来调整用于积雪识别的NDSI阈值。结果表明：① 基于每日MODIS数据进行积雪覆盖监测最佳的NDSI阈值与同日纯永久积雪像元的平均NDSI值之间存在较好的线性关系,决定系数R ²达到0.86;② 三江源地区动态NDSI阈值的范围为0.29~0.37,其平均值在0.33左右,说明MODIS全球积雪面积产品中将NDSI阈值取为0.40会低估三江源地区的积雪面积;③ 与采用固定NDSI阈值0.33的监测方法相比,动态NDSI阈值法近似率、总体分类精度和F值的平均值分别提高了5.17%、0.70%、1.14%。     

基于NSIDC海冰产品的FY北极海冰数据集优化

北极海冰对全球气候起着非常重要的调制作用,海冰范围是海冰监测的基本参数。近40年,北极地区持续变暖,北极海冰显著减少,进而引发北极自然环境恶化、北半球极端天气频发、全球海平面上升等一系列环境和气候问题。准确获取北极海冰范围及其演变趋势,确定海冰变化对全球气候系统的响应,是研究和预测全球气候变化趋势的关键之一。HasISST和OISST海冰数据集在海冰监测中应用最为广泛,可为北极地区长时间序列海冰变化研究提供基础数据,但这2套数据集空间分辨率相对较低,应用于北极关键区对中国气候响应研究方面存在很大的局限,为解决这一问题和弥补国内海冰监测微波遥感数据的空白,2011年6月27日,国家卫星气象中心（National Satellite Meteorological Center, NSMC）发布了FY（Fengyun, FY）北极海冰数据集,该数据集利用搭载在FY卫星上的微波成像仪（Microwave Radiation Imager, MWRI）数据,使用Enhance NASA Team算法制作,该算法利用前向辐射传输模型模拟北极地区4种海表类型（海水、新生冰、一年冰和多年冰）在不同大气条件下MWRI辐射亮温,进而得到每种大气条件下0~100%的海冰覆盖度查找表（海冰覆盖度每次增加1%）,通过观测值与模拟值的比对得到海冰覆盖度,由该数据集计算得到的北极海冰范围在大部分区域与实际情况相符。该产品虽已进行通道间匹配误差修正和定位精度偏差订正,但由于其搭载的微波成像仪（Microwave Radiation Imager, MWRI）天线长度有限,造成传感器探测到的地物回波信号相对较弱,难以区分海冰和近岸附近的陆地,影响了该数据集的精度和应用。为解决这一问题,本文基于美国冰雪中心（National Snow and Ice Data Center, NSIDC）发布的海冰产品对FY海冰数据集进行优化,NSIDC产品利用判断矩阵对海岸线附近的像元进行识别,并对误差像元进行不同程度的修正,由NSIDC产品计算得到的北极海冰范围与实际情况更为符合。数据集优化大大提高了FY海冰数据集的精度,研究结果表明,优化后FY海冰数据集与NSIDC产品相关系数高达0.9997,且二者日、月、年平均最大海冰范围偏差仅为3.5%、1.9%、0.9%,且FY海冰数据集优化过程对其较好的空间分异特征无明显影响。该数据集可正确地反映北极海冰范围及其变化情况,且海岸线附近海冰的分布情况更准确,可为北极海冰变化研究提供可靠的基础数据。     

海河流域湿地格局变化分析

利用遥感和GIS技术,制作了海河流域1980年、1990年、2000年和2007年4期湿地分布图,分析了湿地格局变化过程与区域气候变化以及人类活动的影响.结果表明:(1)流域内天然湿地面积萎缩趋势明显,由1980年的5360 km2降至2007年的4331 km2;人工湿地面积先增加后减小,由1980年的3492 km...     

流域尺度湿地可恢复性评价——以永定河上游流域为例

湿地具有独特的生态服务功能和很高的生态效益,因此恢复或重建退化湿地非常重要。针对目前湿地恢复的相关研究主要集中在恢复举措等宏观方面,缺乏在整体上考虑湿地之间的连通性及其空间结构的影响因素等问题,在流域为尺度上,对湿地的可恢复性进行评价,综合考虑湿地结构、湿地景观特征等自然因素以及人类建设活动干扰下流域下垫面等因素对整个流域内湿地恢复的影响,以永定河上游流域为例,建立一个基于GIS的多指标综合评价模型,对湿地的可恢复性进行评价。具体研究步骤包括指标信息提取、指标赋值及归一化和多指标综合。首先,选择河流等级、坡面流长、河流水质、饱和指数、水成土、土地利用/覆盖类型作为评价指标;然后,针对指标参量对湿地恢复的贡献度进行赋值,并做归一化处理以消除不同指标量纲对结果的影响;最后,利用层次分析法分析指标权重,计算加权值,根据加权值的正态分布对流域内湿地的可恢复性进行等级划分,并使用优序图法对评价结果进行佐证。研究结果表明,永定河上游流域研究区内可恢复湿地面积约979km2,占流域总面积的2.18%;其中,阳原县的可恢复湿地面积最大,约为131.6km2,其次为怀来县,为129.1km2;可恢复的湿地类型以水库/坝区型湿地和河流为主,分别占可恢复区域总面积的11.75%和11.33%。研究成果为湿地的管理和恢复工程选址的合理性提供了科学的理论参考,避免了依据单一生态环境要素或局部区域特征进行恢复对象选择的片面性。     

基于尺度分析的断层热信息遥感图像增强方法——以江山—绍兴断裂金衢段为例

根据热红外遥感影像上断层热信息具有特征几何尺寸的特点,以断层系统热信息分析为目标,提出了一种基于尺度分析的断层热信息遥感图像增强方法.在江山—绍兴断裂金衢段的实际工作中,通过断层两侧地表高温区域尺度分析、特征尺度网格抽样和样本插值成图等步骤,有效地降低了背景干扰,客观地描述了研究区与断层相关的热信息的空间分布形态及特征.多种尺度分析结果表明,在9 km2特征尺度上,断层热信息特征规律明显：地表高温区域沿北东走向的江山—绍兴断裂带和常山—漓渚断裂带两侧分布,呈线性特征;在淳安—温州断裂带与衢州—天台断裂带交叉位置地表温度较高.研究结果经实测资料验证,基本特征与实测资料相符.     

1989—2019年新疆塔里木河流域地表-地下水变化

综合利用多源遥感卫星资料,分析了1989—2019年塔里木河流域及其各水系水体面积在气候变化和生态调水影响下的年际变化趋势与各水系地表水变化对典型区域（罗布泊）地下水的影响。研究结果表明：(1)近30 a来,塔里木河流域地表水面积增长趋势明显;(2)降水是引起流域内地表水面积变化的主要气候因素,生态调水则影响着流域内地表水的空间分布格局;(3)流域内各水系地表水的增长变化对罗布泊地区地下水储量的恢复作用显著。对于了解塔里木河流域地表-地下水系统的长期变化规律、制定科学合理的水资源开发利用策略具有重要意义。     

农业与生态遥感现状与展望

介绍了中国科学院遥感应用研究所农业与生态遥感研究室10 年发展历程和研究室的组织结构, 阐述了研究室的农业遥感、区域综合生态遥感、毒品原植物遥感、水资源遥感、城市生态遥感5 个主要学科研究方向, 论述了各研究方向的数据、技术体系、产品、研究成果, 以及研究室现有的数据、技术基础和科学管理方法, 提出了未来发展目标和方向。     

区域生态遥感的发展与未来

结合生态遥感应用技术的发展, 介绍了中国科学院遥感应用研究所农业与生态遥感研究室在区域生态遥感研究领域的发展现状与未来。研究室重点开展植被结构、蒸散发、降水量、土壤湿度、水土流失和热环境等生态因子的遥感监测技术研究, 以三峡库区、海河流域、三北地区为研究区, 开展生态遥感的综合应用。研究室以全球变化条件下的水生态管理、工程生态效应评估、区域人地关系等作为未来区域生态遥感应用的重点发展方向。