Assessment of biochemical concentrations of vegetation using remote sensing technology

The main biochemicals (such as lignin, protein, cellulose, sugar, starch, chlorophyll and water) of vegetation are directly or indirectly involved in major ecological processes, such as the functions of terrestrial ecosystems (i.e., nutrient-cycling processes, primary production, and decomposition). Remote sensing techniques provide a very convenient way of data acquisition capable of covering a large area several times during one season, so it can play a unique and essential role provided that we can relate remote sensing measurements to the biochemical characteristics of the Earth surface in a reliable and operational way. The application of remote sensing techniques for the estimation of canopy biochemicals was reviewed. Three methods of estimating biochemical concentrations of vegetation were included in this paper: index, stepwise multiple linear regression, and stepwise multiple linear regression based on a model of the forest crown. In addition, the vitality and potential applying value are stressed.     

Estimation of regional evapotranspiration over Northwest China using remote sensing

1 IntroductionThe method for estimating evapotranspiration (ET) was first given by Dalton in 1802, and a number of models for ET estimation have been presented since then. Those models, from the experiential and semi-experiential models[1,2] and physical models[3,4] to the models in terms of the mechanism for energy and water fluxes in soil-vegetation-atmosphere transfer system such as SiB, have improved the precision of ET estimation. It is, however, difficult to calculate regional ET by …     

Estimation of regional evapotranspiration over Northwest China using remote sensing

It is a very complicated problem to estimate evapotranspiration (ET) over a large area of land surface. In this paper, the evapotranspiration estimation models for dense vegetation and bare soil are presented, based on the information of parameters like vegetation cover-degree and surface albedo. Combined with vegetation cover-degree data, a model for regional evapotranspiration estimation over the heterogeneous landscape is derived. Through a case study using remote sensing data over Northwest China, the accuracy of the model for regional evapotranspiration estimation is checked. The result shows that the accuracy of the model is satisfactory. The features of evapotranspiration over Northwest China are also discussed with the application of the model.     

从光谱指数到融合数据集的全球植被遥感数据产品

遥感对地观测为理解陆地植被动态与全球环境变化规律提供了数据基础,基于卫星观测的全球植被遥感数据产品近年来层出不穷,但缺乏基于数据使用者视角的系统梳理。本文回顾了全球植被遥感数据产品的发展历程,梳理了相关卫星计划及对应数据产品,分析了从植被光谱指数到生物物理特征参量、传统光学遥感反演到叶绿素荧光及星载微波反演产品、从单一传感器生产到多数据源—多数据集融合产品的发展脉络,阐述了全球植被遥感数据产品的来源、特征与关联关系。认为当前全球植被遥感数据产品的生产与应用存在一定脱节,遥感产品精度制约了对地球系统的深入理解。全球植被遥感数据产品正从宏观状态监测向专业化、精细化、标准化转变,建议未来制备全球遥感数据产品应充分利用目前已积累的长时序观测数据,融合多源观测资料,提升现有数据集的时空分辨率、精度及连续性;注重提高特殊区域与特定类型生态系统的反演精度,加强多维植被特征的一体化监测;建立全球植被产品数据共享平台,提供标准的全流程数据处理与分发服务,将数据不确定性信息高效、清晰提供给用户。     

Satellite remote sensing for mapping vegetation in New Zealand freshwater environments: A review

Freshwater environments in New Zealand provide a range of ecosystem services and contain important biodiversity. Managing these environments effectively requires a comprehensive inventory of the resource and cost-effective tools for regular monitoring. The complex and extensive margins of natural water bodies make them difficult to sample comprehensively. Problems thus occur with extrapolating point-specific sampling to accurately represent the diversity of vegetation in large freshwater bodies. Mapping freshwater vegetation using satellite remote sensing can overcome problems associated with access, scale and distribution, but it requires high-resolution images that have appropriate spectral characteristics. This paper provides an overview of the optical satellite data characteristics required for mapping riparian, submerged and emergent vegetation associated with freshwater environments in New Zealand.     

Estimation of net primary productivity in China using remote sensing data

1 IntroductionAs a major part of terrestrial ecosystem, vegetation plays an important role in the energy, matter and momentum exchange between land surface and atmosphere. Through the process of photosynthesis, land plants assimilate carbon in atmosphere and incorporate into dry matter while part of carbon is emitted into atmosphere again through plant respiration. The remainder of photosynthesis and respiration is called net primary productivity (NPP), which is important in the global carbon…     

基于遥感的安顺夜郎湖植被干旱响应特征

根据多年的气象资料和K干旱指数,分析了夜郎湖区域气候变化特征及其干旱背景,运用干旱年份（2009年11月—2010年3月）的4景Landsat卫星遥感数据计算了区域的归一化植被指数（NDVI）和修正的归一化水体指数（MNDWI）,重点分析了夜郎湖植被对干旱事件的响应特征,并探讨了极端干旱事件对湖泊生态系统的影响。结果表明：（1）夜郎湖水库及其周边地区表现出变冷变干的气候特征,1995—2012年间气温呈显著变冷的趋势（R²=0.54,P<0.05）,而年降水量表现出波动下降的趋势（R²=0.42,P<0.05）。2009年是夜郎湖自1995年以来降水相对稀少,同时也是干旱最为严重的年份（K<0.6）。（2）当水库的K干旱指数小于0.4（特旱）时,NDVI和植被面积呈显著下降的趋势即表现出大范围的缺水性死亡,干旱开始时水库对周边植被具有一定的调节作用,基本维持原有水平,之后水库调节能力下降,植被生长受到极度抑制,出现大范围的死亡。而水库水面因受到蒸发量增大与降水量减少的影响,水分逐渐丧失,面积呈逐渐递减的特征。（3）湖泊生态系统在面对特大干旱时植被的应对能力相对较差,地表水极其缺乏,植物根系无法获得维持其生存的水分,随着干旱程度的加深而大面积死亡。     

额尔齐斯河流域中亚段植被覆盖遥感动态监测

利用中亚北部额尔齐斯河流域2000-2008年的中分辨率成像光谱仪(Moderate ResolutionImaging Spectrometer,MOD IS)数据,分析了额尔齐斯河中亚段不同区域的归一化植被指数(Nor-malized D ifference Vegetation Index,NDVI)随季节变化的规律,并合成全年最大NDVI值代表当年植被最好时期的NDVI值,应用混合像元分解模型,计算研究区内的植被覆盖度并根据植被覆盖度的高低将研究区内的植被覆盖程度分为六个等级:无覆盖、极低覆盖度、低覆盖度、中覆盖度、中高覆盖度和高覆盖度。通过研究区内植被覆盖度的变化情况在一定程度上揭示研究区内植被变化情况。2000-2003年,研究区的植被覆盖水平有降低趋势,2003-2007年呈增加趋势,2007覆盖水平与2002年相近,2008年覆盖水平降低明显,为9 a来最低,是由研究区当年降水量减少引起;植被覆盖水平高的区域主要分布在研究区东北部的山区和西北部的平原区,植被覆盖水平较低的区域集中在流域中西部的干旱草原;高覆盖区域的植被覆盖年际变化幅度较中低覆盖区域的小。     

The influence of bottom vegetation on remote sensing bathymetry: A case study using Landsat Thematic Mapper data in the Zanzibar Channel

By using echo-sounding data and considerable local knowledge of the environment the possibility to use data from Landsat TM for bathymetric mapping is analysed in the vicinity of Zanzibar. Different TM band combinations and basic image processing techniques are evaluated against the known water depths. The limitations of remote sensing techniques for bathymetric mapping are discussed, with emphasis on the problem of differences in reflective properties of the sea bottom. A recommendation for an optimal empirical method is given.     

基于垂直带谱的南北过渡带1:5万植被类型图遥感制图研究——以太白山为例

The compilation of 1:250,000 vegetation type map in the North-South transitional zone and 1:50,000 vegetation type maps in typical mountainous areas is one of the main tasks of Integrated Scientific Investigation of the North-South Transitional Zone of China.In the past,vegetation type maps were compiled by a large number of ground field surveys.Although the field survey method is accurate,it is not only time-consuming,but also only covers a small area due to the limitations of physical environment conditions.Remote sensing data can make up for the limitation of field survey because of its full coverage.However,there are still some difficulties and bottlenecks in the extraction of remote sensing information of vegetation types,especially in the automatic extraction.As an example of the compilation of 1:50,000 vegetation type map,this paper explores and studies the remote sensing extraction and mapping methods of vegetation type with medium and large scales based on mountain altitudinal belts of Taibai Mountain,using multi-temporal high resolution remote sensing data,ground survey data,previous vegetation type map and forest survey data.The results show that:1)mountain altitudinal belts can effectively support remote sensing classification and mapping of 1:50,000 vegetation type map in mountain areas.Terrain constraint factors with mountain altitudinal belt information can be generated by mountain altitudinal belts and 1:10,000 Digital Surface Model(DSM)data of Taibai Mountain.Combining the terrain constraint factors with multi-temporal and high-resolution remote sensing data,ground survey data and previous small-scale vegetation type map data,the vegetation types at all levels can be extracted effectively.2)The basic remote sensing interpretation and mapping process for typical mountains is interpretation of vegetation type-groups→interpretation of vegetation formation groups,formations and subformations→interpretation and classification of vegetation types&subtypes,which is a combination method of top-down method and bottom-up method,not the top-down or the bottom-up classification according to the level of mapping units.The results of this study provide a demonstration and scientific basis for the compilation of large and medium scale vegetation type maps.     

基于遥感技术的土壤侵蚀研究现状及实例分析

通过介绍卫星和传感器在土壤侵蚀研究中的应用情况,讨论了用遥感图像探测土壤侵蚀特征、土壤侵蚀区域和土壤侵蚀沉积的很多应用实例,然后利用甘肃河西走廊黑河上游1987年的TM数据和1999年的ETM数据,计算出了两个时期的植被盖度,同时结合DEM数据得出的坡度值,然后根据水利部的土壤侵蚀分级标准,获得了两个时期的土壤侵蚀图,对比分析了1987年和1999年两个时期的不同等级侵蚀强度区域的面积变化.研究结果显示,甘肃河西走廊黑河上游存在中度侵蚀的区域位于坡度大于15°的地方,这些地方也是我国西部退耕还林还草的重点区域.     

长白山自然保护区生态环境质量的遥感评价

人类的生存质量与生态环境密切相关,利用遥感技术可快速地进行生态环境质量评价,为区域生态环境的治理、改善以及发展规划提供重要参考。本文以长白山自然保护区为例,选取1995、2007年Landsat5 TM影像和2015年Landsat8 OLI影像,反演得到能反映生态环境的绿度、湿度、热度和干度等指标,利用主成分分析法,依据新型遥感生态指数RSEI对长白山自然保护区1995-2015年的生态环境进行评价,结果表明：①绿度、湿度指标对区域生态环境起正向作用,热度、干度指标对区域生态环境起负向作用,且湿度对生态环境影响较大;②该区域1995、2007、2015年生态指数优良等级所占比例依次为49.520%、66.508%、76.189%,同时RSEI等级变差、不变、变好的比例分别为3.945%、55.598%、40.457%。生态环境质量整体不断改善,说明长白山自然保护区的天然林资源保护工程以及一系列生态保育措施起到了一定作用;而天池周边生态环境质量有所下降可能与旅游活动的快速发展有关;③逐步回归分析的结果表明,所选的各指标均为指示生态环境质量的关键指标;而裸露、干化地表的治理则是改善生态环境质量的关键。     

沙尘暴EOS/MODIS监测指数模型

利用EOS/MODIS数据,采用最佳波段组合指数法和方差-协方差矩阵特征值法,从36个MODIS波段中筛选出用于沙尘暴图像最佳彩色合成增强的最佳组合波段。在敏感性差异分析的基础上应用波段数学组合的方法建立了沙尘暴判识的条件:构建了提取沙尘暴区域范围和强度等级信息的沙尘暴卫星遥感监测指数SVI(Sand storm value index),利用指数SVI值的大小对沙尘暴进行了等级的定级和分类。     

黄河三角洲农作物种植分区的遥感研究

本文选取了一年中三个不同时相的TM影像,分别求出了三幅影像的NDVI分布图,将其合成为一幅影像图。由于不同区域种植的作物在三个时相中的NDVI变化是不同的,因此在NDVI合成图上会呈现不同的颜色区域。通过对不同颜色区域进行采样分析,可以确定桃红色区域为冬小麦、玉米(大豆)轮作区,蓝紫色区域为棉花、春玉米、杂粮种植区,亮蓝区域为水稻种植区,亮绿色区域为林地、草地。最后,根据不同颜色区域的NDVI变化特征用非监督分类和监督分类相结合的方法对影像进行了分类提取。这样便可对黄河三角洲农作物的种植情况进行宏观的了解,为农作物种植合理布局及农业可持续发展提供依据。     

基于遥感时序特征的地表覆被信息提取

地表覆被作为自然过程和人类活动共同作用的重要地表景观特征,对全球或局地气候、水热循环、物质传输及陆面生态系统多样性等影响深远.利用年内时序遥感影像自动提取不同地表覆被类型的方法,以新疆阜康地区为研究目标,组织2016年植被全生长季的Landsat 8 OLI地表反射时序影像,研究不同物候期植被冠层的纹理响应信息,考察研...     

流域水环境遥感研究进展与思考

卫星遥感作为一种先进的水环境监测技术手段,可以监测现状,掌握现有情况;也可以追溯过去,揭示变化规律;同时还可以结合动力模型,模拟未来。这为人类了解、掌握和管理流域水环境变化发挥不可替代的作用。特别是近10 a已经进入“高分卫星时代”,卫星传感器的空间分辨率越来越高,可观测的参数越来越多,反演和估算精度越来越高。但是,目前还缺乏从流域角度阐述水环境遥感的相关综述文章。论文围绕“流域水环境遥感”研究主题,明确了研究的对象和范围,厘清了基本理论框架,并结合大家关注的问题,包括卫星数据源、水环境模型、富营养化湖泊藻类富集、水生植被退化、水面积变化等方面的研究进展和存在的问题进行了回顾和梳理;并指出在全球变暖和人类活动加剧背景下,未来需要研发专门面向流域水环境的天-空-地立体观测体系和系统框架,开展全流域统筹的水环境遥感监测和模拟,同时加强流域水体碳循环遥感研究。     

基于NDVI的新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算经验模型研究

新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算模型十分缺乏,给荒漠化监测等相关工作带来很大不便,开展植被覆盖度遥感估算经验模型研究,对于促进和完善相关地区的生态监测及研究工作具有积极的现实意义。通过对阜康市北部沙漠南缘和克拉玛依市中部平原荒漠进行无人机航拍,利用无人机遥感提取(光合)植被信息,并将无人机航拍影像的植被覆盖度统计单元与高分辨率卫星影像像元在空间上直接相对应,获取在高分辨率卫星影像像元尺度上的植被盖度,然后通过植被覆盖度和空间上与其相对应的源自高分辨率卫星影像的NDVI数据的拟合关系,建立基于源自高分二号影像的NDVI的阜康北部沙漠植被覆盖度遥感估算线性模型以及基于源自ZY1-02C影像的NDVI的克拉玛依平原荒漠植被覆盖度遥感估算二次多项式模型。研究中所采用的无人机遥感与卫星遥感相结合、植被覆盖度统计单元与卫星像元在空间上直接对应的方法,可避免以往相关工作中常以点位测量数据代表卫星像元数据所带来的不确定性。由于所用卫星影像的NDVI数据稳定性相对不足等原因,所建立的遥感估算模型的估算精度尚相对偏低,有待于今后进一步的工作加以改进。     

2001-2015年喜马拉雅南麓地区植被变化遥感监测

本文应用喜马拉雅南麓地区MODIS NDVI 植被遥感数据和格点数据,采用趋势线分析、多元回归等方法分析了该研究区2001-2015 年植被 NDVI_max 时空变化特征,同时利用Person 相关分析探讨了植被 NDVI_max 时空变化特征与气候因子的响应关系。结果表明：（1）2001-2015 年,喜马拉雅南麓地区年内平均 NDVI_max 1~3 月份呈下降趋势,4~6 月份开始缓慢生长,6~9 月份进入植被生长高峰期,10 月份开始逐渐降低;植被 NDVI_max 平均值为0.59,植被覆盖度较高;空间上植被覆盖度总体呈东南高西北低,由东南向西北递减;平均 NDVI_max 随海拔变化表现出明显规律性,80%的植被主要分布在较低海拔区（<4 050 m）。（2）15 a 间,喜马拉雅南麓地区植被 NDVI_max 变化具有阶段性特征,年均 NDVI_max 呈三个变化阶段：2001-2006 年和2010-2015 年分别以0.003 9·a^-1、0.005 3·a^-1 的速率增长,而2006-2010 年以-0.007 0·a^-1 的速率减少。植被生长季 NDVI_max 呈4 个阶段：2001-2004 和2007-2010 年分别以-0.001 8·a^-1、-0.010 6·a^-1 的速率逐年减少,但2005、2006 两年（0.014 8·a^-1）快速增长至最大值,2010-2015 年（0.006 3 a^-1）波动增长。空间上大部分地区表现出不显著退化,但少部分地区表现出不显著改善（0.05< p<0.01）,而西段低海拔区表现出极显著改善。（3）喜马拉雅南麓地区植被的变化主要由温度和降水量共同影响,此外,高海拔区气温上升引起的冰川融水对植被生长起到一定的作用,中部低海拔区可能还受到人类活动的影响。     

基于遥感的民勤绿洲植被覆盖变化定量监测

基于混合像元条件下的TM影像植被覆盖度遥感反演,定量研究了甘肃省民勤绿洲1987年至2001年植被覆盖时空变化的规律与特点。结果表明,15年中,民勤绿洲的植被覆盖发生了很大的变化,农田植被(耕地)面积增加了53.11%,而中、高盖度植被的面积却减少了25.21%,这对民勤绿洲的长久生态安全构成了严重的威胁。民勤绿洲植被覆盖变化的空间转化过程复杂,但总体属于开垦—植被退化型。15年中因开垦和植被退化而损失的中、高盖度植被达42204.81hm2,占原面积的81.73%,而且损失的主要是绿洲边缘的防风固沙植被,其中因开垦损失的面积为18776.08hm2,占损失面积的44.5%。超采地下水引起的地下水位快速下降是导致绿洲边缘天然和人工灌丛植被退化的主要原因。控制开垦并培育相对稳定的灌丛型植被,应该是研究区生态环境建设的重点。     

干旱区土壤水分微波遥感反演算法综述

土壤水分是气候、水文、生态和农业系统的关键组成要素,同时也是监控土地退化和干旱的重要指标,土壤水分信息的及时获取对于规划和管理这些系统来说具有极其重要的意义.微波具有全天候、穿透性以及不受云层影响的独特物理机制使其在研究大尺度土壤水分反演时具有明显优势,已成为当前土壤水分遥感研究的主要大气窗口.在干旱区微波遥感土壤水分...