基于TVDI与气象因子的土壤含水量估算

基于TVDI的干边斜率,结合降雨和实际蒸散发等气象因子,构建表层土壤相对含水量估算模型。利用MODIS地表参数产品数据,提取了TVDI干边斜率,根据淮河流域2010年3~5月实测降水和遥感估算实际蒸散发等计算表层平均土壤相对含水量,以6~10月实测数据对模型进行验证。结果表明,0~50 cm土体平均含水量估算结果与实测值的决定系数R2=0.82,平均相对误差为5.22%,优于仅用TVDI干边斜率的估算结果(R2=0.71,平均相对误差为9.86%)。在验证期,其决定系数为R2=0.80,平均相对误差为5.63%。     

遥感土壤水分对蒸散发估算的影响

地表实际蒸散发是联系陆表水循环、能量平衡和碳收支等物理过程的重要生态水文变量,同时也是目前水循环研究中的薄弱点,定量化土壤水分对蒸散发的胁迫作用是估算地表蒸散发的一个关键过程和难点。本研究基于2018年9月闪电河流域水循环与能量平衡遥感综合试验星—机—地联合观测数据,采用机载观测和卫星遥感反演土壤水分输入到ETMonitor模型估算地表实际蒸散发,在时间和空间两个维度上评估不同土壤水分产品对蒸散发估算的影响。从时间变化上来说,与地面观测蒸散发时间序列相比,基于ESA CCI (European SpaceAgency Climate Change Initiative)融合土壤水分产品、SMAP (Soil Moisture Active and Passive)土壤水分产品和国产风云三号气象卫星(FY-3C)土壤水分产品估算的蒸散发最接近地面站点观测蒸散发,而基于ASCAT (TheAdvanced Scatterometer)和SMOS (Soil Moisture Ocean Salinity)土壤水分估算蒸散发分别明显的高于和低于地面观测蒸散发。从空间分布上来说,利用卫星反演土壤水分估算的蒸散发与基于机载观测土壤水分估算蒸散发具有一致的空间分布,能较好地反映该区域地表蒸散的空间分布格局,其中基于SMAP和SMOS土壤水分估算蒸散发与基于机载观测土壤水分估算蒸散发空间一致性最好。本研究评估遥感反演土壤水分对蒸散发影响,对区域及全球遥感蒸散发估算和土壤水分产品评估具有一定的指导意义。     

可变模糊集的土壤含水量高光谱估测模型

针对土壤含水量高光谱定量反演中影响因素的多样性及实测数据划分上的模糊性问题,该文利用可变模糊集理论进行土壤含水量预测。以山东省泰安市的94个棕壤样本为研究对象,对室外光谱数据进行平方根的一阶微分变换;在此基础上,采用单相关分析法提取反演因子,即R669、R762、R1022、R1235、R2060;根据可变模糊集理论建立土壤含水量高光谱可变模糊集估测模型,用平均相对误差以及决定系数进行模型精度评价。实验结果表明,基于平方根的一阶微分变换的可变模糊集模型估测,18个检验样本的平均相对误差为2.761%,模型的决定系数R2=0.972。研究表明,利用可变模糊集进行土壤含水量高光谱估测是有效的,可以为土壤含水量的定量估测提供一种新的建模方法。     

土壤含水量高光谱灰色关联度估测模式

针对土壤含水量高光谱估测中的不确定性,基于灰色系统理论,建立土壤含水量灰色关联度高光谱估测模式。首先根据光谱特征因子的非时间数据序列特性,利用基于加权距离的灰色关联度计算方法,构建灰色关联度预测模型;然后利用识别残差建立修正模型,提出了具有残差修正的灰色关联度预测模式,并应用于山东省泰安市土壤水含量高光谱估测。结果表明,检验样本的平均相对误差为3.614%,而基于经典的灰色关联模式和线性回归模型的平均相对误差分别为4.762%和6.841%。应用实例说明提出的模式是有效的。     

基于HJ-1B数据和SEBAL模型的陆面蒸散发遥感估算

利用HJ-1B卫星数据和SEBAL模型,进行了淮河上游段的陆面蒸散发(ET)遥感估算。选取2010年4期少云的HJ-1B卫星影像,首先对ET估算中需要的中间变量——地表温度、地表反照率进行了反演,反演结果与MODIS产品结果基本一致;在此基础上,结合部分地面气象观测数据,基于SEBAL模型进行ET估算,并利用水文站点的实测蒸发皿数据对估算的日蒸散发结果进行验证,相对误差在10%之内。将ET估算值与土地利用覆盖类型、地形因子对比分析发现,不同土地覆盖类型的ET量不同,ET空间变异性与地形特征有一定关联。     

基于气象遥感Priestly-Taylor模型的蒸散发估算——以天津市蓟州区为例

基于Landsat-8数据,采用遥感Priestly-Taylor模型分别估算蓟州区的净辐射通量以及归一化植被指数,进一步计算蓟州区日蒸散发量.区域蒸散发的遥感反演主要解决以下两个问题:一是遥感地表温度的反演;二是估算各类遥感模型所需的地表参数(叶面积指数、NDVI、地表阻抗等),结合物理模型或者半经验公式估算区域蒸散...     

土壤蒸发和植被蒸腾遥感估算与验证

地表蒸散发是土壤—植被—大气系统中能量和水循环的重要环节,它包括土壤、水体和植被表面的蒸发,以及植被蒸腾。随着地表参数多源遥感产品的快速发展,利用不同地表参数遥感产品估算地表蒸散发以及其组分土壤蒸发和植被蒸腾成为日常监测越来越便利,监测尺度已从单站扩展到田块、区域乃至全球。目前地表蒸散发双层遥感估算模型按照建模机理的不同可分为:系列模型、平行模型、基于特征空间的模型、结合传统方法的模型以及数据同化方法。本文从模型构建物理机制、模型驱动数据以及模型输出结果验证等方面总结了上述模型的发展历史和现状,并指出在模型结构与参数化方案的优化、高分辨率模型驱动数据的发展、土壤蒸发和植被蒸腾像元尺度"地面真值"的获取等方面都仍需进一步完善。     

利用半经验模型的土壤水分反演方法

针对土壤水分反演经验模型使用范围受限、而理论模型相对复杂的问题,该文利用积分方程模型及经验相关长度定标模型,分析均方根高度、地表相关长度、土壤体积含水量对雷达后向散射系数组合的影响;结合RADARSAT-2全极化C波段雷达数据和野外实测数据,构建研究区均方根高度反演模型;将该模型与Dubois模型、介电模型进行结合以反演表层土壤含水量,并对反演值进行线性校正,最终实现裸土区表层土壤水分反演。实验结果表明,HH、VV极化下土壤水分实测值与反演值绝对误差在0.06内的点数分别达到总点数的78%和68%,证明该方法具有一定的可靠性和实用性,可为地表均方根高度、土壤水分反演提供方法和借鉴。     

三温模型与MODIS影像反演蒸散发

提出三温模型结合MODIS数据反演区域蒸散发的方法,在内蒙古草原开展案例研究,以2008年植被生长季(7—10月)的波文比系统观测数据为标准,对该方法进行检验。结果表明:三温模型反演的蒸散发量,平均值、最大、最小值分别为4.58mm/d、9.03mm/d、1.28mm/d;蒸散发反演结果在空间上分布较均匀,与草原的均一性相吻合,在时间上蒸散发的数值先逐渐增大,8月后逐渐减小,与观测结果相一致;三温模型反演的蒸散发量与观测值之间的最小、最大绝对误差分别为0.11mm/d、1.64mm/d,平均绝对误差为0.58mm/d、平均相对误差为17.10%。三温模型在1km空间尺度的反演精度较理想。     

用ERS风散射计数据估算土壤水分方法的研究

欧空局ERS1/2卫星上的风散射计(WSC),分辨率是50km,4天内能覆盖全球超过80%的范围,并可在多角度下对地物目标进行观测。本文研究利用该散射计数据估算土壤水分的方法。首先,利用基于ERS散射计数据建立的全球C波段雷达后向散射系数数据库,根据传统的几何光学模型(GOM),反演得到与土壤含水量密切相关的法线方向Fresnel反射率,并与两个采样点(安多和那曲)上的实测降雨量及土壤水分相对比,证明了ERS散射计数据与土壤水分的高相关性;第二步,以水云模型为基础,结合AIEM模型,发展了一种简化模型来估算土壤水分绝对值,分别利用气象站实测点数据和同时期的Basist湿度指数(BWI)进行验证,表明反演结果能较好反映土壤水分的空间分布状况。     

一种基于GPU的实时水波模拟方法

大范围动态水面场景的实时三维仿真是虚拟海洋环境以及三维游戏中研究的难点和热点。由于水的动态性以及各种复杂的光照等效果,传统基于CPU的模拟很难达到实时交互的能力。近年来图形处理器(GPU)性能得到大幅度提高,尤其引人注意的是出现可编程特性,这使得人们可以充分利用GPU上提供的运算器来设计算法完成一定的任务。基于此,针对目前实时水波模拟的瓶颈及提倡的"解放CPU"(Offload CPU)的思想,本文对水波模拟的模型进行了研究,提出了一种基于GPU的水波模拟方法,充分利用GPU的并行运算及浮点运算能力.加快水面模拟的速度。文章给出了一定网格大小下,数量不同的点波源模拟水面的效果,并给出了单纯利用CPU和基于GPU两种方法的对比情况。     

用改进的主成分分析法对东湖的水质污染进行评价

从对逆指标进行线性变换、用对数化法对指标进行无量纲化及评价指标的选择等三个方面对传统主成分分析方法进行改进,并应用于东湖的水质污染质量评价中。与传统方法相比,本文方法更为合理地保留了原始指标矩阵中的信息,且第一主成分的贡献率有了显著的提高。评价过程全部用计算机实现,并将评价结果生成东湖水质污染专题图。     

面向对象方法在地理空间信息元数据标准研发中的应用研究

介绍了地理空间信息元数据和面向对象方法的基本概念,分析了地理空间信息元数据所具有的面向对象特性,以国标《地理信息元数据》采用面向对象建模语言UML对元数据模式进行表达为基础,提出了采用面向对象方法研发我国行业、领域地理空间信息元数据标准的思路,以元数据类为基本单元构造了具体的实施方法,并在《水利地理空间信息元数据标准》的研发过程中实施了该方法,验证了面向对象研发地理空间信息元数据标准的科学性和可行性。     

关于用国名命名国际海域问题的探讨

用国家名称作为国际海域名称的专名或专名的一部分 ,有时容易引起周围相关国家之间的争议。讨论了国际海域命名方式的基本类型和影响命名争议程度的因素 ,分析了关于地名争议程度的因素和例证 ,指出了在国际海域命名中应注意的问题。     

淡水湖泊湿地水体信息提取方法

及时、准确地获得水体信息是对水资源保护、利用和可持续发展的有利支持。以洪泽湖为研究区,通过实验比较了阈值法、TM2+TM3>TM4+TM5的谱间关系法、比值法和新型水体指数法提取水体结果的优缺点。研究表明,基于谱间关系构建的新型水体指数法能有效地提取各种类型的水体,且具有很强的普适性。新型水体指数法有效地提高了水体信息提取精度,提取精度高达92.5%。     

ASTER数据的煤矿区水体信息提取

为实现多光谱数据对煤矿区水体信息提取,以萍乡市芦新岭及周边煤矿为试验区,在国内外学者对水体指数法提取水体信息和应用的启发下,对试验区不同地物的波谱特征进行分析。本文首先利用数学统计方法建立一种ASTER数据综合归一化差异水体指数模型SWI ASTER_xy,然后利用这一模型对试验区进行水体信息提取。试验表明,该模型能够有效地提取矿区各类水体,还可以运用在ASTER数据（或其他多光谱数据）对不同区域不同地物的提取,在遥感地物定量提取上具有很好的效果和潜力,具有一定的推广价值。     

1994-2015年若尔盖湿地水体空间变化分析

针对高原湿地的退化及其相关生态环境问题的发生源于湿地水体退化,该文首先利用1994-2015年的TM影像,采用归一化水指数和改进的归一化水指数提取了3个不同年份夏季的湿地水体信息;其次,选取斑块平均面积、景观斑块形状破碎化指数和分维度3个指标,分析了不同时期湿地水体的斑块面积和形状破碎度变化.研究结果表明:若尔盖湿地水体20年来总体呈明显萎缩趋势,水体斑块的形状破碎化程度以2001年为拐点,分维数和斑块平均形状破碎化指数先升后降,但面积加权形状破碎化指数先降后升.     

南水北调中线工程核心水源区土地利用空间格局动态变化研究

掌握南水北调工程水源区土地利用变化情况对于改善水源区生态环境,确保足量、优质的清水进京入津具有重要意义。本文基于第一次地理国情普查、历史基础测绘等数据,借助RS和GIS技术,对2009—2015年南水北调中线工程核心水源区土地利用时空变化进行了分析,结论如下:1)区域以林地为主,约占全区总面积的80%,植被覆盖情况良好; 2009—2015年,土地利用减量以耕地为主,增量以草地为主,林草总覆盖率略有增加,耕地、林地、草地总量基本保持平衡。2)土地利用类型相互转化主要发生在耕地、林地、草地三者之间,集中发生在海拔1 000 m以下、坡度15°以上的区域。3)政府实施的生态工程建设、库区移民政策等取得了明显效果,53.47%的坡耕地(5°以上)转化为林地、草地,但仍有相当一部分林地、草地转化为坡耕地,政府应重点加强保护海拔1 000 m以下、15°—25°坡度带内的林地和草地,减少人为活动对水源区生态环境的破坏。     

南水北调中线水源区植被覆盖度遥感监测分析

南水北调中线工程是我国大规模跨流域调水工程的一部分,开展该区域植被覆盖度变化的研究与分析,对于保护该区域的生态环境及水质具有重要意义。该文以2000年和2009年两期遥感图像为本底数据,利用基于NDVI的像元二分模型对南水北调中线水源区的植被覆盖度进行了估算,并分析了该区植被覆盖度的时空变化特征。结果表明:2000年该水源区植被覆盖度的平均值为67.5%,2009年的平均值达到72%,植被覆盖度总体呈增长趋势;植被覆盖度增幅的空间特征表现为水源区中部地区高,东西部地区相对较低;在不同植被类型中,落叶针叶林的覆盖度平均值增幅最大,草地覆盖度增幅最小;位于水源区的大多数县(市)的植被覆盖度在近十年来都有不同程度的增加,其中柞水县的植被覆盖度平均值增长幅度最大,这与国家实施退耕还林、封山育林、基本农田建设等政策有关。     

水土保持系列专题制图研究

介绍了水土保持图的基本概念,结合实际工作总结出了计算机技术支持下的水土保持系列专题制图技术思路,以邙山小流域为例对水土保持制系列制图进行了具体实践,给出了部分水土保持专题图示例,对今后进行水土保持制图研究具有一定的指导意义.