中国陆地生态系统生态资产遥感定量测量

生态系统的自然价值及其服务功能效益是地球生命支持系统的重要组成部分, 也是社会与环境可持续发展的基本要素. 生态资产是生态系统生物资源直接价值及其生态服务功能价值的总和. 对生态资产价值进行定量估算不仅可以从经济学的角度对生态环境进行定量评价, 而且能够引起全社会对生态环境建设的高度重视, 同时也是最终将其纳入社会与市场经济体系、建立绿色GDP核算体系、制定生态环境建设补偿政策的必要前提. 本文在传统生态学生态资产单位面积价值研究的基础上提出了基于遥感定量测量的生态资产价值评估模型, 并利用NOAA/AVHRR和其他辅助数据对模型所需要的参数, 如: 陆地生态系统地表覆盖类型、植被覆盖度(f)、植被第一性净生产力(NPP)进行了定量测量, 并参考Costanza等人的经济参数, 对中国陆地生态系统生态资产价值进行了全覆盖的定量测量, 并据此绘制了中国陆地生态系统生态资产价值空间分布图. 结果表明: 中国陆地生态系统每年的生态资产总价值为64441.77亿元人民币; 较之传统的生态学静态计算方法, 遥感测量克服了以点代面的缺点, 测量结果可以更加客观地反映中国陆地系统生态资产及其空间分布的现实情况, 为今后开展相关研究奠定了良好的基础.     

基于GIS和RS的区域陆地植被NPP估算——以中国内蒙古为例

在GIS的支持下,利用地面气象数据和MODIS数据,考虑到最大光利用率在不同植被类型中的差异,构建了一个区域陆地植被NPP估算模型,并以2002年的内蒙古植被为例,研究了植被净初级生产力及其时空分布。结果表明:(1)该模型在数据获取了上比较容易,仅利用地面气象数据和遥感数据就可以对陆地植被NPP进行估算,使其实际的可操作性得到加强。(2)通过与NPP的实测资料及其他模型的对比研究表明:该模型对区域陆地值被NPP的模拟效果较好,与Chikugo模型相比,它更能反应森林NPP的实际情况。(3)2002年内蒙古植被净初级生产力为390.8MtC/a,总体分布趋势是由东北向西南递减,其季节变化也非常明显,在6月中旬至9月中旬的3个月时间里,NPP占了全年的72.7%,而1—2月份植物基本停止生长,净初级生产力极低,每月仅为3.59MtC。     

中国综合农业分区下的(A)ngstr(o)m-Prescott公式系数逐月校正与优选

?ngstr?m-Prescott公式是联合国粮食及农业组织（FAO）推荐的计算地表有效总太阳辐射（R_s）数据以支持参考作物需水量估算等研究的简便方法。本文以优选中国综合农业分区的?ngstr?m-Prescott公式系数a_s、b_s为目标,采用最小二乘回归方法,以全国范围内121个地面气象站点1957—2010年的逐月R_s和日照百分比数据计算获得了各农业区的逐月a_s、b_s系数,并以2011—2016年的R_s观测值为真值,比较验证了分别以a_s、b_s系数回归值和FAO的建议值计算的R_s相对精度。结果表明,38个农业子区逐月的站点平均a_s、b_s系数取值无论是在时间上还是在空间上均存在不稳定性,且与FAO的推荐值存在明显差异。整体上,以a_s、b_s系数回归值计算的R_s相对精度要优于FAO的建议值计算的R_s相对精度,但是在各农业子区内,前者并不是在所有月份均优于后者。综合考虑二者的精度比较结果,建议在全国大规模的实践中,东北区、内蒙古及长城沿线区、黄淮海区、黄土高原区、甘新区仍然使用FAO推荐的?ngstr?m-Prescott公式系数,而在长江中下游区、西南区、华南区、青藏区则建议以矫正后的站点均值作为?ngstr?m-Prescott公式的系数;在局部区域高精度的计算中,建议使用优选值作为?ngstr?m-Prescott公式的系数以获得最优的R_s估算值。本研究方法简单、可操作性强,在现有的数据条件下,对提高地表太阳辐射和参考作物需水量的计算精度有一定的参考价值。     

训练样本对TM尺度小麦种植面积测量精度影响研究(Ⅱ)——样本质量对小麦测量精度的影响分析

本文以小麦为例,在构建标准训练样本数据集的基础上,引入欧式距离、马氏距离和纯度三个指标对训练样本数据进行质量评价和分等定级。然后将相同样本数量,但不同质量等级的训练样本输入到最小距离、最大似然和支持向量机三种分类器中进行影像分类和冬小麦提取,并对小麦识别结果进行分析和比较。研究结果显示:同一分类器和不同分类器对相同指标划分的不同质量等级的训练样本响应不同,对不同指标划分的相同质量等级的训练样本响应也不同;相同分类器,面积误差最小和总体像元精度最高所对应的训练样本的质量等级不一样。     

光谱与纹理信息复合的土地利用/覆盖变化动态监测研究

及时、准确地动态监测地球表面特性对于掌握人类和自然现象之间的关系和相互作用是非常重要的,并为决策的制定奠定基础。传统卫星遥感的土地利用/覆盖变化动态监测方法基本上可分为光谱直接比较法和分类比较法两大类,但两类方法多以光谱信息为基础来提取土地利用变化信息,而忽略纹理等空间信息。本研究中,基于变化向量分析方法,将光谱与纹理两种信息复合计算变化强度,并采用支持向量机法提取变化/非变化信息,通过监督分类确定变化区域内的土地利用/覆盖类型的转移方向,完成土地利用/覆盖动态监测。最后,利用两期TM数据,对海淀区1997—2004年进行土地利用/覆盖变化动态监测,以验证该方法。该方法较分类后比较法在一定程度上减少误差积累,降低了错误类型转化,提取的变化信息总精度达到93.1%,Kappa为0.862,比利用光谱信息双窗口变步长的变化向量分析方法提取出土地利用/覆盖变化信息的精度有一定的提高(总体精度为90.2%,Kappa为0.804)。纹理信息与光谱信息复合,能够更大拉开变化/非变化信息之间的距离,有利于动态变化信息的提取,是该方法能够有效提取变化信息的关键所在。     

训练样本对TM尺度小麦种植面积测量精度影响研究（Ⅰ）——训练样本与分类方法间分类精度响应关系研究

准确的遥感农作物类型识别和种植面积统计,不仅仅取决于不同分类方法的选择,同时还要看输入分类器用以学习的训练样本数据,训练样本对分类精度的影响比分类技术本身对测量精度的影响还要大。训练样本对测量精度的影响包含样本的质量和数量两个方面。为了探讨训练样本对农作物种植面积测量精度的影响,本文以小麦为例,选择典型试验区,利用较常用的TM遥感影像,结合高分辨率SPOT数据和野外GPS数据,在构建标准训练样本和检验样本数据集的基础上,在不同训练样本量下,分别对光谱角制图、平行六面体、马氏距离、最小距离、最大似然和支持向量机6种方法进行了多次试验,并对测量结果进行了对比分析。研究结果表明:①不同样本量下6种方法10次测量的结果存在不同程度的波动,而且地块越破碎的地区波动越大,但这种波动随样本量的增加会减少,说明目前在小麦面积测量中,用单次分类的结果作为最终的提取结果的做法存在一定的随机误差,在实际的工作中,应尽可能多的获取训练样本,以提高小麦面积测量的稳定性,同时利用多次测量结果求均值的方式,来消减或者抵消测量的随机误差;②相同样本量下,各种方法测量出的全区和破碎区的小麦像元个数(总量)不一致,种植结构复杂且破碎的地区,各种方法测量出的小麦面积总量差异会更大,说明不同方法对同一地区小麦的识别能力是不同的,同种方法对于不同地区小麦的识别能力也是不一样的,但是通过分析小麦识别的产品精度和用户精度,可以判断出哪个结果最接近于真实总量。     

深圳市土地利用变化机制分析

利用1980、1988、1994年的遥感影像,通过应用最大似然法和概率松弛法对深圳市土地利用进行了测量.在此基础上,运用分类结果比较法求得研究区土地利用变化的转移矩阵,据此分析了深圳市15年来土地利用变化的空间过程.结果表明:深圳市土地利用变化主要表现为原有农田、果园用地显著减少,城镇用地沿海岸和主要公路干线迅速增加.这一土地利用变化的驱动力主要是深圳经济特区的开放政策、城镇人口迅速增长、外资大量涌入和以房地产为主的第三产业的快速发展.     

中国地理信息系统教育现状分析与政策建议

在对国内外地理信息系统专业设置、教育现状以及人才培养模式初步调查分析的基础上，对当前我国地理信息系统学科定位、课程设置、人才培养模式中存在和面临的若干重要问题进行了初步的探讨。提出了我国当前需要培养的地理信息系统人才的类型和应具备的基本素质；其次，通过国内外对比，分析了当前我国地理信息系统教育方面主要存在的问题；最后，就当前我国地理信息系统教育面临改革的具体情况，从学科定位、人才培养目标和人才培养策略等方面提出了具体建议。     

国内外城市化水文效应研究综述

城市化等人类活动导致的土地利用方式的改变是城市生态学研究的重要内容之一,而由于城市化进程造成的城市水文效应是其重要的研究方向。本文通过介绍城市化的内涵以及城市化水文效应国内外的最新研究进展,归纳了城市化导致的城市水文效应的主要研究方向和内容,具体包括城市化对径流、蒸散发等各种水文要素及其水质的影响,并针对目前城市化水文效应的研究方法—流域对比实验法、水文特征参数法和流域水文模型法进行了总结,最后指出了当前城市化水文效应研究中存在的问题和不足,对未来的研究趋势进行了展望。     

近53年内蒙古寒潮时空变化特征及其影响因素

利用内蒙古及其周边121个气象台站1960-2013年逐日最低气温数据,辅以分段线性回归模型、趋势分析及相关分析等方法,本文探讨了近53年内蒙古寒潮频次的时空变化特征及其影响因素。研究发现 (1) 近53年内蒙古单站寒潮频次总体呈下降趋势,降速为-0.5次/10a (-2.4~1.2次/10a),其中1991年之前降速为-1.1次/10a (-3.3~2.5次/10a),而1991年之后呈增加趋势,增速为0.45次/10a (-4.4~4.2次/10a);春季寒潮变化趋势与年变化趋势一致,且在各季节中变化最为显著;寒潮频次年内变化呈“双峰”结构特征,且以11月最多;(2) 空间上,内蒙古单站寒潮频次具有显著的空间差异特征,高发区集中在内蒙古的北部和中部地区,且北部高于中部。年代尺度对比来看,20世纪60-90年代寒潮高频区域范围在减少、低频区域范围在增加;而21世纪初期高频区域范围有所增加,增加区主要为内蒙古东部的图里河、小二沟,以及中部的西乌珠穆沁旗等地;(3) 就年尺度而言,寒潮主要受AO、NAO、CA、APVII和CQ控制,而各季节驱动因素有所差别,冬季寒潮与AO、NAO、SHI、CA、TPI、APVII、CW和IZ均达到显著相关关系,说明冬季寒潮受多种因素共同控制;秋季寒潮主要受CA和IM影响;而春季寒潮与CA和APVII关系显著。