MODIS NDVI时间序列在三江平原湿地植被信息提取中的应用

以三江平原为研究区,利用多时相的中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)影像数据,采用一种基于归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)时间序列的监督分类方法获取了研究区湿地植被的分布数据。监督分类以NDVI时间序列的波形所反映出的植被物候特征作为分类器,将离散的傅立叶变换应用于NDVI时间序列以减少高频噪声对分类的影响,并运用傅立叶变换后波形幅度和相位的相似性来确定像素的归属类别。根据研究区植被的物候特征的差异,区分出7种地表(沼泽、沼泽化草甸、滩地、水田、旱地、灌木和林地)的植被类型,得到三江平原2005年湿地植被的分布数据。该方法的总体分类精度达到79.67%,Kappa系数为0.752 5。研究表明,基于MODIS多时相NDVI数据,采用基于傅立叶组分的相似度分类方法可以客观、经济、快速的提取湿地植被分布数据。     

基于面向对象方法和多时相HJ-1影像的湿地遥感分类——以完达山以北三江平原为例

以中国东北地区完达山以北三江平原(下简称小三江平原)为研究对象,利用2010年多时相HJ-1A卫星和HJ-1B卫星CCD影像作为分类数据源,结合野外调查数据,应用多尺度分割算法,根据影像的丰富信息和物候、时相等特征,采用面向对象的分类方法,进行小三江平原的湿地遥感分类。结果表明,湿地二级分类的总体精度为85.45%,总体Kappa系数为0.81。小三江平原湿地主要分布在低洼地区,总面积为9084.16km2;其中,天然湿地面积为2635.09km2,人工湿地面积为6449.07km2。集中分布的水田是小三江平原最主要的景观类型;天然湿地主要分布在自然保护区、河岸附近和国界周围;其中,草本沼泽面积最大。本研究表明,面向对象的分类方法能够有效利用遥感影像提供的丰富信息,产生较高的分类精度;对于中分辨率遥感影像不同分割尺度的组合使用有利于湿地信息的提取。降雨量较多、较少月份影像的选取和物候规律的利用是提取湿地信息的关键。多时相遥感影像数据的使用,改善了洪泛湿地和森林沼泽的分类效果,尤其是水田边界的划分;同时可以提高湿地分类精度。基于面向对象的遥感方法,利用多时相的中分辨率遥感影像,能够获取较高精度的湿地分布信息,是一种成本较低且行之有效的技术手段。     

基于Sentinel-2A时序数据和面向对象决策树方法的植被识别

Sentinel-2A数据具有较高的空间分辨率和时间分辨率,克服了以往时序数据难以获取或空间分辨率低的问题。该文以山西省吕梁市陈家湾流域为研究区,基于Sentinel-2A时序数据,根据归一化植被指数(NDVI)时序曲线特征和光谱特征,构建基于面向对象决策树方法的分层分类模型,成功提取了陈家湾流域的植被信息,分类总体精度达到89.7%,Kappa系数为0.87。基于面向对象决策树方法的多时相分类结果与单时相分类结果相比,可以有效改善波谱特征相近和受地形影响较大地物的区分,减少混分现象;基于Sentinel-2A时序数据和面向对象决策树分类方法能够有效提高植被分类的精度。     

融合Sentinel-2红边波段和Sentinel-1雷达波段影像的扎龙湿地信息提取

以黑龙江流域中的扎龙湿地及其上游区域为研究区,将Sentinel-2红边波段和Sentinel-1雷达波段影像数据相结合,根据面向对象原理,采用随机森林算法,对研究区的湿地进行遥感分类和信息提取;利用3种特征变量集,进行实验对比,研究红边波段反射率和雷达后向散射系数对湿地信息提取的作用。研究结果表明,红边波段反射率和雷达后向散射系数对土地覆盖分类精度的提高起到了重要作用,两者结合得到的分类结果的总体精度达到了88.72%,Kappa系数为0.87,其中,水体、水田和沼泽的用户精度分别为100%、98.18%和91.37%。利用红边波段和雷达波段影像数据,分别使土地覆盖分类总体精度提高了5.26%和2.51%,红边波段影像数据对沼泽提取精度的提高贡献最大,使生产者精度提高了12.5%。     

东西伯利亚苔原—泰加林过渡带植被遥感物候时空特征及其对气温变化的响应

物候变化是气候变化的重要指示器,通过对植被物候时空变化的研究可以为进一步分析全球气候变化提供依据。基于2000—2017年MODIS-NDVI时间序列数据,利用不对称高斯函数和动态阈值法,提取、分析了东西伯利亚苔原—泰加林过渡带植被生长季起始期（SOS）、结束期（EOS）、中期（MOS）和长度（LOS）4种植被遥感物候参数的时空变化格局。同时结合同期CRU（Climate Research Unit）气温观测数据,分析了4种物候参数对气温变化的响应关系。结果表明：遥感物候参数可以直接、有效地反映气温的变化：研究区64°N以南区域4—5月气温升高,对应区域SOS提前5~15 d;64°N~72°N之间5—6月气温升高,对应区域SOS提前10~25 d;最北端北冰洋沿岸6月气温升高幅度较小且7月气温降低,对应区域SOS推后15~25 d;西北部8月、西南部9月气温降低,对应地区EOS提前15~30 d;67°N以南区域9—10月气温升高,对应区域EOS推后5~30 d;EOS的变化对气温变化较SOS更为敏感,较小的气温波动即引起EOS较大的变动;研究区内植被生长季整体呈前移趋势,且西北部LOS缩短,中部、南部LOS延长。     

基于环境减灾卫星CCD数据与决策树技术的植被分类研究

以内蒙古呼伦贝尔地区为例,基于遥感数据获取区域7种典型植被的NDVI时间序列曲线。在此基础之上,分析曲线趋势及其特征值,研究基于曲线差异的植被分类信息提取方法。同时,以国产环境减灾卫星CCD数据作为主要遥感数据源,提取研究区5月上旬与8月上旬两期NDVI数据及其比值,采用决策树分类方法研究得到区域30 m空间分辨率植被分类结果。经实地验证,一级类型总体分类精度为83.64%,二级类型为70.91%,其中乔木林的分类精度最高,然后是农田与草地,灌丛的分类精度相对最低。结果表明该方法能够快速、准确据提取植被分类信息,为国产环境减灾卫星CCD数据的广泛深入应用提供理论与数据支持。     

基于决策树和MODIS植被指数时间序列的中亚土地覆盖分类

利用MODIS植被指数时间序列对中亚土地覆盖类型分类进行了研究。MODIS数据时间分辨率高,时间序列数据可以表征植被生理活动的动态变化。从时间序列数据中提取植被物候信息,可以实现对不同土地覆盖类型的定量描述。MODIS数据质量信息波段,记录了研究区遥感数据质量,提供植被指数可用性、气溶胶处理、云、冰雪可能性、合成方法等信息,为植被指数时间序列噪声的去除提供一种新的方法。决策树分类结构清晰、不基于正态统计分布假设、效率高、分类精度高。分类结果与统计数据比较,两者一致性较好,精度验证总体精度95.76％,kappa系数0.9516。     

基于多源光学遥感数据的湖泊湿地分类结果一致性分析

多源光学遥感数据是长时序研究中的重要数据源,而其分类结果的一致性分析则是多源遥感数据应用的前提和基础.该文以鄱阳湖湿地为研究对象,采用决策树方法对Landsat-8、Sentinel-2A、GF-1、HJ-1A 4种光学影像数据进行分类,以总体精度和Kappa系数评估分类精度,并基于类型面积偏差、类型面积相关、空间叠加分析对分类结果进行一致性分析.结果表明:1)利用决策树方法对不同传感器数据进行湖泊湿地分类,总体精度均高于89％,一致性较好;2)对于具体的湿地类型面积,不同传感器分类结果基本一致,以泥沙滩涂为主,水体次之,植被最少;3)分类结果中64.30％的区域具有高度一致性,完全不一致区域占12.70％.研究成果可为多源光学遥感数据用于长时序湖泊湿地变化监测的误差分析和集成使用提供参考.     

基于多时相Landsat影像的中亚地区植被覆盖遥感监测

针对中亚地区的强生态脆弱性、高敏感性特征,有必要开展广域、长期的植被覆盖监测以匹配“绿色丝绸之路”的可持续发展目标。鉴于此,联合Landsat 5和Landsat 8卫星数据集,利用Google Earth Engine（GEE）地理空间数据云计算平台,估算了中亚地区1993—2018年间共12期的植被覆盖度。结果表明：（1）中亚地区植被覆盖总体水平较低,但也具有较为显著的空间异质性。（2）中亚地区1993—2018年间多数区域植被覆盖趋势较为稳定,哈萨克斯坦丘陵、费尔干纳盆地等区域植被覆盖度呈增加趋势,乌拉尔河流域和锡尔河流域等区域植被覆盖趋势为负。（3）植被覆盖度时序特征上,中亚地区1993—2018年间总体植被覆盖度累积增加3%,其中吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦植被覆盖分别增加3.96%和5.86%。（4）裸土区呈退缩趋势,面积总计减少25.9×10⁴ km²,低植被覆盖区、中植被覆盖区和高植被覆盖区范围在呈现出的振荡式增加。研究结合遥感大数据和地理云计算对中亚地区进行区域尺度的植被覆盖动态监测,能对中亚地区生态评估和演替分析提供技术支持和定量数据。     

高分辨率遥感影像多尺度分割参数优化及其在面向对象分类中的应用

分割和分类是面向对象分类方法的2个基本步骤,分割的效果会直接影响分类的精度。因此本研究以福建省平潭岛的SPOT-5高空间分辨的遥感影像为研究数据,利用正交试验的方法探究该区域多尺度分割的最优参数,并建立分类规则进行分类。最后将基于像元的监督分类与面向对象的分类方法进行比较分析,得到的总体精度分别为77.50%和89.00%。结果表明,由于面向对象的分类方法能更充分的利用影像的光谱信息、几何结构和纹理特征,在高空间分辨率的遥感影像分类中更具有发展前景。     

3S技术在湿地研究中的应用

湿地具有多种生态功能和经济与社会价值,是人类赖以生存和发展的自然资源宝库与生存环境。湿地研究已受到国际社会的高度重视,成为国际生态学与环境科学研究的热点问题之一。3S技术的发展为湿地研究提供了新的方法和强有力的技术支持。主要论述了3S技术在湿地资源调查、湿地动态变化监测、湿地景观变化分析、湿地制图、湿地资源管理等方面的应用概况;在此基础上概要论述了3S技术在湿地研究应用中存在的主要问题和解决方案;最后论述了3S技术在湿地研究应用中的发展前景。提出应加大3S技术集成的深度,加强3S技术在湿地生物多样性、湿地环境效益、湿地边界确定及湿地资源管理等研究中的应用,把对湿地资源信息的分析和处理提高到研究湿地空间的规划和决策层面上,为管理和合理利用湿地资源指引方向。     

考虑湿地精细分类的全球海岸带土地利用/ 覆盖遥感分类系统

土地利用/覆盖分类是土地利用/覆盖数据建立和土地利用/覆盖变化研究的重要前提。针对全球海岸带土地利用/覆盖类型多样性显著但分类系统鲜有专论的研究现状,从全球海岸带区域的基本特征出发,重点参考《湿地公约》以及区域至全球尺度的湿地分类系统,严格遵循预先定义的分类依据以及分类原则,提出全球海岸带土地利用/覆盖遥感分类系统,包括6个一级类型,分别为耕地、植被、湿地、建设用地、裸地、永久性冰川雪地,20个二级类型和43个三级类型,比较系统且全面地涵盖了全球海岸带区域的土地利用/覆盖类型和湿地资源。该分类系统层次清晰且分类严格,综合考虑了宏观区域至全球尺度海岸带土地利用/覆盖分类及变化特征遥感监测研究所需,充分重视了全球沿海区域丰富多样的湿地资源,明确强调了全球高纬度地区苔原类型的归属及分类,合理兼顾了低、中、高不同时空分辨率卫星数据的优势,为建立多时相全球或代表性区域海岸带土地利用/覆盖变化数据集提供支持。     

三江平原湿地景观生态制图分类系统研究

湿地景观生态制图分类系统的研究是景观制图的关键。以三江平原为研究区域,在研究湿地景观生态制图分类原则的基础上,系统地分析了引起该区域景观分异的主导因素,得出人文因素,水文因素,地貌和植被因素为其主志因素,从而建立了一套完整的景观生态制图分类系统,第一级按人类活动影响程度划分为：自然湿地景观,半自然湿地景观,人工湿地景观,第二级按地貌划分为：河漫滩,阶地,湖滨,洼地,谷地;第三级对沼泽湿地植被２５种     

湿地遥感监测研究现状与展望

全球湿地质量退化, 数量减少, 湿地资源面临巨大压力, 遥感技术在实时、动态监测其变 化方面扮演着一个重要的角色。本文湿地遥感监测主要侧重于基于遥感技术的湿地分类与识别, 从基于遥感监测的湿地分类系统、影像预处理、多分辨率(多空间分辨率、多光谱分辨率、多时相 分辨率)遥感影像数据源、湿地信息提取方法(人工目视解译和计算机自动解译)等方面的国内外 研究现状进行了系统的论述, 并指出目前湿地遥感监测存在3 点不足及其未来研究的6 个重点。     

Free advanced modeling and remote-sensing techniques for wetland watershed delineation and monitoring

Watershed scale studies focusing on hydrological pressures influencing freshwater ecosystem dynamics are necessary for the establishment of suitable wetland ecological indicators. Enhanced and reproducible methods for watershed modeling and land-cover assessment are thus essential tools for wetland monitoring and management. However, few integrated studies propose advanced open source methodologies for watershed modeling and assessment. In this study, a set of GIS methodological tools was applied and further developed in order to delineate wetland watersheds and map their land-cover changes over time. Watersheds draining to 11 semiarid Mediterranean saline wetlands were delimited and map algebra operations were applied on the digital elevation model in the Campo de Cartagena coastal plain to enhance watershed delimitation. land-use/land-cover maps of wetland watersheds were obtained for years 1987 and 2008 by means of supervised classification of Landsat images. A set of four spectral indices was included in the classification analysis using a combination of bands in order to improve the discrimination of vegetation, water bodies, infrastructure, and bare soil. An iterative classification procedure based on maximum likelihood and random selection of training areas was applied. Contextual information based on automatic image segmentation of Landsat scenes was also included as ancillary layers. Watershed areas obtained ranged from 70 to 17,000 ha and delineation was improved in the Campo de Cartagena coastal plain. The proposed image classification methodology showed high accuracies and improved standard classification techniques. The proposed methodology is based on free and open source tools, which makes it broadly applicable.     

近30年来江苏省滨海湿地变化过程及其受围垦活动的影响

基于1985—2015年Landsat TM遥感影响数据,提取江苏省典型岸段滨海湿地信息,对滨海湿地类型、面积的变化过程进行研究,并分析了围垦活动对这一过程的影响。结果表明:围垦在近20年达到高峰期,连云港、盐城和南通岸段的滨海湿地在近30年间分别减少了53.15%、71.60%和71.40%。连云港岸段原生植被型湿地逐渐减少,茅草、芦苇湿地在2000年后完全消失;盐城岸段原生植被型湿地在1985—1995年间持续增加,且各植被类型比率趋于均衡,而在1995年后则转变为米草湿地占绝对优势;南通岸段湿地总面积在2000年后迅速下降,高比例的米草湿地是该岸段滨海湿地的主要特征,但到2015年几乎退化成纯光滩湿地。连云港岸段以海域围垦为主要特征,2005—2010年达到围垦高峰;盐城岸段则在1995—2000年的围垦高峰后,原生植被型湿地的围垦比率锐减,米草湿地的围垦比率增至90.51%;南通岸段以米草湿地围垦为主要特征,围垦强度在1985—2010年持续增加,2005年后米草湿地的围垦强度减小,海域围垦比例逐渐升高。     

遥感与GIS技术在湿地定量研究中的应用趋势分析

在充分吸收已有相关研究成果基础上,提出利用RS与GIS技术,全面开展湿地系统定量化研究的思路和框架。重点分析了RS与GIS技术在湿地识别及类型划分、湿地生物量的遥感估测、湿地景观演变的动态分析、湿地评价与湿地保护区建设、湿地管理信息系统等研究中的应用趋势。研究表明,利用遥感与GIS技术可以增强湿地研究的宏观性、动态性、定量性。     

胶州湾北部滨海湿地分布特征及质量评价

以胶州湾北部滨海湿地为研究区域,运用RS和GIS技术提取湿地信息,研究时空变化特征,建立湿地定量评价系统,并对湿地质量进行分析。研究表明,自1997年到2007年,该地湿地类型变化较大,沿岸湿地退化现象严重,人为活动影响增大,非湿地面积大量增加,湿地质量不断下降。