WorldView-2近红外光谱波段反演马尾松植被信息的比较研究

WorldView-2卫星自2009年发射至今,已为用户提供了大量高性能的影像产品。与众多高分辨率卫星影像不同,WorldView-2有2个近红外波段,即近红外1(Near-infrared1,NIR1)和近红外2(Near-infrared2,NIR2),但目前这2个波段在应用上的区别并不清楚。因此,本文以福建省长汀县河田地区的马尾松林为例,采用NIR1和NIR2这2个近红外波段分别构建了3种植被指数(NDVI、ARVI和NDMVI),以探索二者在植被信息反演方面的差异。结果表明,NIR1构建的植被指数在马尾松林提取精度上高于NIR2,并具有更丰富的植被信息量。经统计可知,NIR1所构建的植被指数信息量比NIR2分别大8.0%(NDVI)、12.3%(ARVI)和7.3%(NDMVI);在反演植被覆盖度方面,NIR1也比NIR2具有更高的精度,其模拟的植被覆盖度与实际植被覆盖度的拟合度更高,误差更小。NIR1和NIR2所表现出的差异是因为马尾松在这2个近红外波段的光谱反射不同,其反射在NIR1的波长范围内达到最强,而在NIR2的波长范围内则出现了小幅下降。     

不同城市规划用地类型的生态效应研究

城市发展过程中不同类型城市规划用地的建设活动会引起明显的生态效应差异,研究这种差异及其形成的原因对建设生态宜居城市具有重要意义。本文利用Landsat系列遥感影像,反演了福州市2009年和2013年的遥感生态指数（RSEI）,并结合国务院新近审批通过的福州市城市总体规划方案,对福州市建设活动较明显的5类城市规划用地的22个地块进行了研究,以揭示它们在建设前后所产生的生态质量变化情况。研究发现,2009-2013年5大类城市规划用地的生态质量均呈下降趋势,RSEI指数总体下降了近12%。其中,尤以工业用地生态退化最为严重,RSEI指数下降了18%。结果表明,植被、水体在建设中被破坏以及建筑不透水面的大量增加是导致这些城市规划用地生态质量下降的主要因素。     

南方丘陵区植被覆盖度遥感估算的地形效应评估

植被覆盖变化是生态环境领域的核心研究内容之一,但其估算精度常受到地形效应、土壤背景、大气效应等各种因素影响。以Landsat 8 OLI为遥感数据源,基于像元二分模型,分别利用归一化差值植被指数(NDVI)、经Cosine-C校正的归一化差值植被指数(NDVI)和归一化差值山地植被指数(NDMVI)建立植被覆盖度估算模型,以评估南方丘陵区植被覆盖度的地形效应。结果表明,3种植被覆盖度估算模型均能削弱地形效应,但消除或抑制地形效应影响的能力不同。比较而言,基于NDMVI指数构建的植被覆盖度估算模型的地形效应最小,更适合地形复杂区域的植被覆盖度遥感估算;基于Cosine-C校正的NDVI植被指数构建的植被覆盖度估算模型的地形效应次之,但存在一定的过度校正现象;基于NDVI植被指数构建的植被覆盖度估算模型的地形效应最大,尤其当坡度≥10°时,阴坡植被覆盖度比阳坡明显偏低。     

CPF变化对Landsat TM/ETM+辐射校正结果的影响

随着时间的推移,卫星传感器的老化会使得原有的辐射定标参数文件(CPF)失效。最典型的当属Landsat-5卫星,该卫星自1984年发射以来,已经进行了多次CPF修正;而Landsat-7卫星的CPF也经过了数次修改,以保证辐射校正结果的准确性。以Landsat TM/ETM+遥感影像为例,分别以2003、2009年的CPF对它们进行辐射校正,并对结果进行对比。结果表明,除ETM+的绿光波段外,TM、ETM+影像基于2009年CPF计算的各波段均值都要小于2003年。而这一变化也使得由此计算的指数产生差异：归一化植被指数(NDVI)间的差异可达0.48%,建筑用地指数(IBI)间的差异可达5.94%。     

福州浦下洲湿地开发引发的热环境变化

随着中国城市化进程的快速发展,城市周边的湿地经常因城市扩展而被占用,造成了局部生态环境的变化。利用遥感技术,研究福州市浦下洲湿地开发引起的热环境变化。利用LandsatTM卫星影像反演了浦下洲湿地2006年(开发前)和2010年(开发后)的建筑指数、植被覆盖度、土壤和植被湿度、地表温度等主要地表信息参数,分析湿地开发前后这些参数的变化及其主要原因。结果表明,与2006年相比,该湿地被部分开发后,2010年,植被覆盖度平均减少了10.00%,湿度平均降低了25.64%,建筑指数平均增大了13.85%,地表温度平均升高了48.39%。浦下洲湿地部分被开发为建设用地后,地表温度显著提高,热环境发生了明显变化。     

红壤侵蚀区马尾松林碳储量估算的遥感植被指数选择——以长汀河田地区为例

以福建省长汀县河田地区为研究区,在野外样方生物量调查和典型植被光谱测定基础上,对比分析SPOT5影像8种植被指数与马尾松林(Pinus massoniana)碳储量关系,估算区域尺度马尾松林碳储量。结果表明,马尾松林冠层与林下植被芒萁(Dicranopteris dichotoma)在短波红外波段(SWIR)反射率区分明显。加入SWIR的修正的归一化植被指数(MNDVI)与森林碳储量回归决定系数最高,并有较小的均方根误差,同时可减少林下植被覆盖对马尾松林碳储量估算影响。生态恢复驱动下研究区平均碳储量增加到30.37 t/hm2。     

福建长汀河田盆地的马尾松林碳储量时空动态变化

以福建省长汀县侵蚀退化严重的河田盆地为例,重点研究该区水土流失生态修复的主要树种——马尾松林的碳储量动态变化.通过2011年的野外样地调查获得了马尾松林的实测数据,并将其与同期SPOT5影像对应样地改进的归一化植被指数(MNDVI)数据进行回归分析,建立了河田盆地2011年马尾松林碳储量的反演模型.进一步通过不变特征法对所获得的2011年模型进行校正,使其能够推广应用于2004年和2009年的马尾松林碳储量反演,以揭示河田盆地马尾松林碳储量在2004—2011年间的时空变化.研究结果表明,这期间河田盆地马尾松林的总碳储量和碳密度均呈逐步上升的趋势:总碳储量由2004年的9.28×105 t增加到2011年的12.49×105 t,碳密度由27.31×10-4 t/m2增加到35.84×10-4 t/m2,总的说明该区马尾松林的碳汇能力在这期间有了明显的增加,而且在2009—2011年间表现得更为明显.      

Landsat-7 ETM+与ASTER建筑指数的定量比较

城市化进程导致的城市建筑用地急剧扩张已对全球的环境资源产生了负面影响,因此亟需对其进行监测。在中尺度卫星对地观测系统中,Landsat 和ASTER数据最适合于监测城市建筑用地变化。但是迄今为止,这两种传感器数据的建筑指数之间的关系并不清楚。因此,利用三对同日过空的ETM+和ASTER影像来查明二者建筑指数(IBI、NDBI)之间的定量关系,通过回归统计分析来求出两种传感器建筑指数之间的转换方程。结果表明,ETM+和ASTER的建筑指数既有相似性,也存在着明显的差异,ASTER反演的建筑指数均值可大于ETM+达48.6%,因此二者在实际应用中不宜直接进行对比,而应通过转换方程进行转换后才能对比。分析表明,两种传感器建筑指数之间的差异是二者在NIR和SWIR波段之间的光谱差异造成的。     

基于DMSP/OLS夜间灯光影像的中国东部沿海地区城市扩展动态监测

美国国防气象卫星搭载的业务性线性传感器（DMSP/OLS）所获取的夜间灯光影像数据,能够客观地反映人类对城市建成区的开发建设范围与强度,已广泛地应用于城市扩展的动态监测。本文利用不变目标区域法对长时间序列DMSP/OLS夜间灯光影像进行辐射校正,基于校正后的影像对2001-2013年中国东部沿海地区的城市建成区范围进行提取,结果表明：① 建成区面积从2001年的7550 km²,增加到2013年的21 650 km²,共扩展了14 100 km²,虽然建成区面积呈逐年增加的趋势,但其扩展速率则在逐步减缓,城市重心逐渐向南转移;② 在空间上形成了京津唐、长江三角洲和珠江三角洲3城市群,研究发现京津唐的中小城市面临难以获得发展资源的问题,导致了该地区发展的不平衡;③ 综合分析建成区扩展和经济统计数据,结果表明人口和经济是建成区扩展的主要驱动因子,但同时城市快速扩展也给东部沿海地区带来了一定程度的用地浪费问题;④ 由于DMSP/OLS夜间灯光影像受到自身空间分辨率的限制和灯光过饱和的影响,易造成城市建成区边缘细节部分的错提。新一代Suomi NPP/VIIRS夜间灯光影像在空间和光谱分辨率上均有较大提高,在后续的研究中应充分挖掘其数据优势,以期提供更加精准的城市扩展动态监测。     

福州市中心城区降雨径流污染特征研究

通过对福州市不同功能区域降雨径流水质的现场监测,研究福州市中心城区的非点源污染特征.结果表明,福州市降雨径流中部分污染物的平均浓度超过了地表水环境质量标准中的Ⅴ类指标,尤其是CODcr.降雨初期,径流污染物浓度较高,并随着降雨历时的延长而逐渐下降并趋于稳定.不同功能区的污染物平均浓度变异较大,其中交通区和工业区相对其他区域污染较为严重.