基于GIS的沙漠化土地面积遥感分析监测

本文利用2000年的TM数据,经过图像增强、合成、几何精纠正、镶嵌和分割,以1∶10万地形图分幅标准,在微机Windows的ARC/INFO软件平台上,人机交互解译,最终获得2000年全国各省的沙漠、沙地和沙漠化土地面积。土地覆盖类型采用二级分类系统,第一级分为6大类:耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地。TM解译结果表明,于2000年,新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、青海省和甘肃省的沙漠、沙地和沙漠化土地面积分别为:79361263hm²、58570586hm²、18917225hm²和12340694hm²。面对中国局部生态环境得到改善但整体上土地荒漠化面积每年都在扩大的现实,利用遥感手段快速准确地监测国土荒漠化面积,对政府决策整治防护有重要意义。     

利用遥感数据对单株木和森林场景进行建模

针对遥感在三维可视化方面的不足,提出了用SRTM(航天飞机雷达地形测图任务)和TM(陆地资源卫星专题绘图仪)数据建立森林场景的方法。利用L系统语言和L-studio软件,通过提取的分枝规则建立了针叶树和不同叶面积指数(LAI)落叶树的几何模型,并将其作为森林场景内树木的纹理贴图。实验区的三维地形用四叉树结构建立,综合应用数据分块、动态载入、双缓存数组等措施提高大范围场景的漫游速度。从TM影像获取目视判读的遥感分类图和LAI反演图,结合控制树木的栽种位置和纹理选择,建立了单幅TM影像大小的森林场景。实验为其他遥感数据的三维显示提供了通用的建模方法。     

FY-4A/AGRI传感器波段平均太阳辐照度计算及不确定性分析

传感器大气顶层波段平均太阳辐照度(Band-Averaged Extraterrestrial Solar Irradiance,BAESI)是表观反射率和星上辐亮度之间转换的重要因子,为了针对FY-4A/AGRI有关通道较为准确地计算这一数值,分别以韩国COMS/GOCI、美国GEOS-16/ABI、日本Himawari-8/9/AHI传感器为例,利用国际上常用的6条太阳光谱曲线与传感器光谱响应函数参与计算BAESI,并与各传感器BAESI标准值进行比较。结果表明,Kurucz计算结果平均绝对误差与均方根误差均最小,是最理想的太阳光谱曲线,此外,Kurucz计算值与各传感器各波段BAESI标准值的最大偏差均小于4.5%,最大偏差百分比及对应波段分别为-2.39%(GOCI-band3)、1.49%(ABI-band6)、4.28%(AHI-08-band6)、4.42%(AHI-09-band6)。因此选择Kurucz太阳光谱曲线参与计算FY-4A/AGRI传感器各波段BAESI值,给出相应结果,并分析了计算值的不确定性,解决了将表观反射率转换为辐射亮度的困难。     

遥感图像模拟技术方法与应用分析

近年来,遥感图像模拟的研究广泛地展开,利用图像模拟技术获取的大量仿真遥感图像,为其他遥感信息的论证与评价提供了有效的参考。本文介绍了图像模拟技术的发展现状,及SAR、光学遥感图像的模拟方法,分析了各种模拟方法的特点与差异,指出各种方法在生成模拟图像时的局限性,最后提出了基于宽光谱遥感数据的细分光谱遥感图像模拟的构想。     

基于时序影像的农业活动因子提取与闽西耕地SOC数字制图

人类活动对表层耕地土壤有机碳（Soil Organic Carbon, SOC）影响强烈,但目前大范围复杂地貌地形区的耕地SOC数字制图对人为因素的空间刻画不足。本文以福建省西部耕地为研究对象,基于Sentinel-2/MSI时间序列数据提取轮作模式分类信息（Crop Rotation, CR）,以及可反映轮作模式信息的植被特征变换变量（Harmonic Analysis of Time Series, HANTS）,分别作为农业活动定性和定量因子,将常规气候和地形因子作为自然环境因子,并对不同类型环境变量进行组合（气候+地形、气候+地形+轮作模式、气候+地形+HANTS变量、气候+地形+轮作模式+HANTS变量）。基于随机森林模型（Random Forest, RF）对不同环境变量组合驱动的耕地表层SOC空间预测精度进行对比分析,探索以轮作模式为例的农业活动因子提高耕地表层SOC数字制图精度的可能性。结果表明,同时加入两种农业活动因子的RF模型表现最佳,其模型预测精度相较于纯自然环境变量驱动的模型有明显提高（R²提高了89.47%,RMSE和MAE分别下降了10.66%和12.05%）。轮作模式类型（CR）和HANTS变量两种农业活动因子均被保留参与建模,尤其是轮作模式类型显著影响耕地SOC,在最佳模型的环境变量重要性中排序第四。由此可见,轮作模式相关农业活动因子可有效提高耕地SOC空间预测精度。在所有RF模型中,年降水量（Annual Rainfall, Rainfall）的重要性排名都是第一位。通过最佳模型反演得出该区耕地土壤有机碳均值为18.22±2.99 g/kg,范围为8.25~30.69 g/kg,双季稻和烟稻种植区域SOC含量高于稻菜种植区域。研究结果为复杂地貌地形区耕地土壤有机碳协同变量的更新提供了新的思路。     

基于几何光学模型的人工林叶面积指数遥感反演

 MODIS等全球叶面积指数(LAI)产品空间分辨率偏低(250m~7km),不能满足高空间分辨率遥感应用的需求。为获取大区域高空间分辨率LAI,有必要对物理模型用于高空间分辨率遥感影像LAI反演的可行性进行探讨。本文基于4-scale模型LAI反演算法,以甘肃省张掖为研究区,利用TM 影像实现研究区人工林LAI反演。反演算法考虑了反射率入射-观测角度对LAI与植被指数关系的影响和植被冠层尺度的集聚程度。利用地面实测LAI数据对反演结果进行验证与分析,并与NDVI经验模型进行对比,同时分析LAI反演结果对波段反射率敏感性。结果表明: 4-scale模型LAI反演结果与实测LAI一致性良好(R²=0.67,RMSE=0.50),且优于NDVI经验模型(R²=0.59,RMSE=0.67);当LAI大于2时,4-scale模型LAI反演算法误差小于NDVI经验模型,能有效避免植被指数的饱和现象;红光波段反射率减小时,引起4-scale模型LAI反演结果的变化幅度比其增大时更高,且影响程度大于近红外波段反射率。研究表明,4-scale 模型LAI反演算法可用于TM数据反演人工林LAI,模型应用普适性较强。     

应用R/S方法分析NDVI时间序列

针对1982--2001年月合成PALNDVI时间序列,应用R／S方法计算中国陆地范围内的赫斯特指数。结果表明：全国范围内的赫斯特指数普遍大于0．5,意味着NDVI时间序列不是马尔科夫序列,而是存在明显的趋势性;中国陆地范围内的赫斯特指数分布存在“西高东低”的特点,说明西部NDVI时间序列表现出更强的持久性;通过分析赫斯特指数分布与陆地覆盖类型的关系发现,在同一生态地区内,裸地的赫斯特指数最高,与其它覆盖类型差异明显。陆地覆盖类型之外的自然条件和人为因素对赫斯特指数空间分布的影响有待进一步研究。     

基于多波段统计检验的土地利用变化检测

在将历史土地利用矢量图与新时期遥感影像结合研究的基础上,提出多波段统计检验差异法进行土地利用变化检测,有效避免了传统方法中阈值的不确定性.在黑龙江省佳木斯市开展的试验及精度分析表明,本方法可以在无人工干预的情况下较好地检测出土地利用变化,总体检测精度达到86.2%.     

基于控制点库的SIFT多源影像自动配准方法

本文提出了一种基于控制点库的SIFT多源大幅遥感影像自动配准方法,该方法首先设计并建立控制点影像库;然后采用地理坐标粗定位及SIFT算法自动精确查找同名控制点;利用影像分块迭代最小二乘法拟合,去除错同名控制点;最后运用多项式模型完成影像配准.以环境减灾小卫星CCD及近红外、QuickBird 24m及0.6m、TM及印...     

非相干双光源植被冠层方向反射模拟与试验

基于非相干光源叠加的原理,建立了太阳-激光双光源植被冠层方向反射模型。首先,分析了太阳光和激光的特点,指出了其协同应用对植被定量遥感探测的应用潜力;其次,利用Li-Strahler几何光学模型和辐射传输SAIL模型,进行了双光源情况下的模拟研究,发现在非相干叠加的情况下,当两种光源在不同角度入射时,会出现双热点的现象,并且其强度受到两种光源各自强度的影响。基于上述原理,分别针对两种模型进行试验研究,利用模拟“树木”进行了稀疏分布的几何光学模型研究,利用小麦进行了浓密分布条件下的辐射传输模型试验研究,试验结果表明了基本原理及模拟结果的可靠性。结合相关研究分析表明,双光源建模有利于定量遥感机理模型的求解,可以利用构造的“热点”信息进行植被结构参数提取,同时对于主被动遥感协同应用和激光的植被定量遥感研究具有重要价值。