中国生态环境遥感四十年

生态环境是人类社会生存与发展的基础。快速发展的遥感技术显著推动着生态环境遥感监测能力的提升,有效支撑了国家生态文明建设。从1980年天津—渤海湾环境遥感试验开始,经历了近40年的发展,遥感监测技术已经广泛应用于生态、大气、水、土壤等生态环境保护各个方面,取得显著成效。本文回顾了我国生态环境遥感技术近40年的发展,通过典型或重要应用案例,系统梳理了遥感技术在生态环境监测、对地观测能力、支撑生态文明建设等方面应用的发展历程。生态环境遥感监测能力发展主要表现在应用领域逐步扩大、监测精度明显提升、监测时效大幅增强;对地观测能力发展主要分为国外卫星为主期、环境卫星发展期、高分卫星应用期3个阶段;支撑生态文明建设的重大事件主要包括全国生态状况定期调查评估、污染防治攻坚战、应急与监督执法等方面。本文结合国家战略和技术发展,对今后生态环境遥感的发展提出了一些思考。     

基于云平台的遥感信息公共服务研究

云平台作为云计算服务的基础架构,在计算机网络的基础上提供各种计算资源的统一管理和动态分配。文章提出的基于云平台的遥感信息公共服务,就是借助云平台先进的基础架构和管理方式,构建快速有效的遥感信息公共服务,推进遥感信息的应用和遥感信息事业的进步。文章在引进云平台技术的基础上,分析遥感信息公共服务平台的架构和关键技术,并对服务平台的应用前景和进一步研究进行展望。     

基于遥感信息的城市地表能量空间分布及特征研究——以国际宜居城市为例

遥感地表能量信息能够反映城市生态系统成分、作用与影响关系。本研究从城市生态系统的角度,提取能反映城市下垫面地物实体综合特征、作用与影响关系的相对地表能量信息,针对不同区域、规模与类型城市的地表能量空间分布及特征,建立了定量化的城市相对地表能量分级与评价指标。探讨国际“宜居型城市”生态系统结构、功能、形态及其时空变化特征和规律。结果表明：（1）城市实体空间建筑群的形状、体量,街道与建筑的朝向和配置关系,以及硬质化表面开放性的差异影响城市地表能量的分布。（2）建筑物周边的植被覆盖程度、建筑物之间的空间关系、广场和街道的开放性等,是维持城市开敞空间与实体空间的混合区域地表能量平衡的基础。宜居城市中心周围的大规模低密度居住区构成以中等能量分布为主的城市地表能量缓冲与过渡区。（3）城市开敞空间的地表能量变化幅度比实体空间大,宜居城市开敞空间的中、低地表能量分布占有较高比例。（4）宜居城市实体空间的高能量斑块呈现规模较小和分布相对分散的状态。采用相对地表能量分级与评价指标,可为各类城市规划与设计提供科学依据。     

AN ASSESSMENT OF LAND USE CHANGES IN FUQING COUNTY OF CHINA USING REMOTE SENSING TECHNOLOGY

Fuqing County of southeast Chian has witnessed significant land use changes during the last decade.Re-mote sensing technology using multitemporal Landsat TM images was used to characterize land use types and to monitor land use changes in the county.Two TM scenes from 1991and 1996 were used to cover the county and a five-year time period.Digital image processing was carried out for the remotely sensed data to produce classified images.The images were further processed using GIS software to generate GIS databases so that the data could be further spatially analyzed taking the advantages of the software.Land use change areas were determined by using the change detection technique.The comparison of the two classified TM images using the above technologies reveals that during the five study years,a large area of arable lands in the county has been lost and deforestation has taken place largely because of the dramatic in-crease in built-up land and orchard.The conclusive statistical information is useful to understand the processes,causes and impacts of the land use changes in the county.The major driving force to the land use changes in the county ap-peared to be the rapid economic development.The decision makers of the county have to pay more attention to the land use changes for the county‘s sustainable development.     

面向大区域遥感专题制图的自动化策略

如何消除相邻影像间的信息冗余是实现大区域遥感自动化制图的关键。本文提出了一种基于约束接缝线的区域分块自动化制图方法,首先采用全球通用墨卡托投影-UTM投影的网格带将研究区分为若干小区域;然后,针对每个UTM投影带内的遥感影像,采用影像镶嵌的原理和湖泊边界约束条件计算其接缝线网络,以确定每景遥感数据制图范围;最后,根据其制图范围生成对应的无冗余专题信息,减少计算量和相邻影像重复信息的编辑时间。本文以亚洲中部干旱区为例开展湖泊制图试验,结果证明该方法能够生成顾及湖泊的有效制图范围,提高了遥感大区域制图的效率。     

遥感信息与知识交换共享元数据系统设计

随着遥感技术的飞速发展,遥感数据成为城市规划、地球科学研究、数字地球等重大科学研究和工程建设的重要数据源。但随着遥感数据量的不断增加和应用领域的扩大,如何科学有效地管理、存储、更新和重用已有的遥感数据资源,已成为当前空间信息元数据研究的热点。因此,有必要制订专门用于描述遥感数据及其相关资源的元数据系统,满足用户正确了解和使用遥感数据的需要,推动遥感数据共享。本文在研究和参考现有国家和国际地理信息元数据标准的基础上,设计了针对遥感信息与知识交换共享的元数据系统,该系统实现了遥感数据、相关辅助测量数据、应用方法模型以及传感器、平台等相关知识等信息的统一、规范表示,为遥感信息与知识交换共享搭建了元数据层次上的平台。     

面向城市应用的多源遥感影像服务平台设计与实现

 本文对面向城市应用的多源遥感影像服务平台的系统目标、系统流程、功能模块和关键技术进行了分析。通过遥感影像数据源、管理方式和业务流程的分析,设计了多源遥感影像数据的逻辑组织模型,建立了海量多源遥感影像库。本文详细阐述了系统的影像预处理、影像数据管理、影像数据应用服务和安全权限控制四大功能模块,并分析了系统架构、多源遥感影像元数据的自动抽取、影像数据的快速检索和影像数据高效在线应用服务的关键技术。为保证系统的高安全性、实时性与可靠性,采用部署在局域网内的客户机/服务器与浏览器/服务器的混合体系结构。实验表明,本文的研究成果实现了海量多源遥感影像数据的统一高效管理、快速检索、高效浏览及与其他子系统的无缝集成,为城市应用提供了便捷的影像数据服务,有利于进一步发挥影像资料的作用。     

面向遥感大数据的地学知识图谱构想

由于地球表面的时空异质性与复杂性,传统从遥感影像具有的信息特征出发,构建智能解译算法解决遥感地学认知的思路在应对面向全球的海量遥感大数据分析时,其精度和地学实用性已触及瓶颈.为此,本文从地学知识为核心的角度出发,结合当前知识图谱理论的发展,提出一种新的面向遥感大数据分析的地学思维构想——地学知识图谱.本构想将地学知识的...     

粤北地热资源遥感调查探测模式与应用

目前,地热资源勘查仍以传统的物探方法为主,这样在探测区地热宏观环境条件不明时,就会出现投资风险大或盲目开采的情况;而遥感对地热资源的探测是弥补这一不足的先进技术.本文利用陆地卫星遥感数据处理方法进行了有效的遥感地质解译,依据陆地卫星红外遥感数据所反映的地物辐射温度差异特点,对遥感影像进行波段差值运算、HIS(HLS)彩...     

森林生物量遥感估算与应用分析

遥感图像光谱信息具有良好的综合性和现势性,利用遥感信息和GIS技术进行森林生物量估算及碳过程的研究已经成为一种全新的手段。本文对森林生物量遥感估算方法及其应用进行了深入分析,总结了利用遥感信息进行森林生物量估算的四种主要方法:遥感信息参数与生物量拟合关系的方法、遥感数据与过程模型融合的方法、基准样地法(KNN方法)以及人工神经网络模型方法,并在此基础上分析了当前该领域研究的不足,以及今后利用遥感方法进行森林生物量估算的主要发展方向。     

Remote sensing based estimation system for winter wheat yield in North China Plain

1IN~IOXChinaisabigagriculturalcountrywithaverylargePOPulation.ChinesegovernmentattacheSgreatimportancetomdproduction.Anobviousapplicationofsatelliteremotesensing,withitsregularsynOPticcoverage,istOmonitoragriculturalpefforrnance.CropyieldestimationhaSbeenoneofthemainapplicationsofspaceremotesensingtechnologysincethelaunchingofhighrefutionsatellite-Landsat.Forgaininginformationofcropsproductionintime,StatePlanning~ssionsetupanationalkeyprojectduringtheeighthfiveyearplanPened(1991--1995)c…     

一种面向遥感影像自动提取结果的线要素自适应平滑方法

遥感影像提取结果的不光滑现象严重影响其数据质量和可视化效果。为解决这一问题,本文综合点、线、面要素的空间表达特征,提出了一种面向线要素的自适应平滑方法。首先,对现有的线要素平滑方法进行了总结和分析,指出了当前方法存在的局限性;然后,分析了噪声的来源和特点,提出了一种基于三角内心的自适应平滑方法;最后,以e Cognition8.0软件的道路自动提取结果为例,对方法的适用性和有效性进行了验证和分析。实验结果表明,本文提出的方法平滑效果较好,能够改善数据质量和可视化效果。     

Remote sensing retrieval of total absorption coefficient in the Bohai Sea

Temporal and spatial patterns of inherent optical properties in the Bohai Sea are very complex.In this paper,we used 77 groups of field data of AOPs(apparent optical properties) and IOPs(inherent optical properties) collected in June,August,and September of 2005 in the Bohai Sea,to retrieve the spectral total absorption coefficient a(λ) with the quasi-analytical algorithm(QAA).For QAA implementation,different bands in the region 680-730 nm(in 5 nm intervals) were selected and compared,to determine the optimal band domain of the reference wavelength.On this basis,we proposed a new algorithm(QAA-Com),a combination of QAA-685 and QAA-715,according to turbidity characterized by a(440).The percentage difference of model retrievals in the visible domain was between 4.5%-45.1%,in average of 18.8% for a(λ).The QAA model was then applied to Medium Resolution Imaging Spectrometer(MERIS) radiometric products,which were temporally and spatially matched with in-situ optical measurements.Differences between MERIS retrievals and in-situ values were in the range 9.2%-27.8% for a(λ) in the visible domain.Major errors in satellite retrieval are attributable to uncertainties of QAA model parameters and in-situ measurements,as well as imperfect atmospheric correction of MERIS data by the European Space Agency(ESA).During a storm surge in April 2009,time series of MERIS images together with the QAA model were used to analyze spatial and temporal variability of the total absorption coefficient pattern in the Bohai Sea.It is necessary to collect more independent field data to improve this algorithm.     

基于国产遥感卫星的典型要素提取技术框架

我国目前高精度典型要素数据建设主要集中在境内区域,境外几乎是空白,境外典型要素数据主要依靠卫星遥感技术获取。本项目拟从国产卫星影像几何定位、信息提取、参考框架构建、技术集成与应用示范等方面开展研究,突破境外典型要素提取关键技术难题,为全球典型要素提取工程化生产提供技术支撑,将显著提升我国地理空间信息全球生产和服务能力。     

一种遥感数据自适应剖分分块渐进传输方法

针对当前遥感影像数据量巨大的特点,如何利用相对有限的带宽来保障遥感数据高效、灵活的传输与服务是遥感数据应用的一个关键问题。本文基于Geo SOT全球剖分与编码体系提出了一种对网络带宽、用户请求和元数据信息自适应的遥感数据剖分分块方法,并设计了基于优先级函数的面片渐进传输方法,实现根据目标的变化量信息和导航路径偏移信息估计面片对用户的重要性,从而渐进传输感兴趣数据的功能。通过模拟实验证明该方法可以满足遥感数据自适应剖分、灵活传输应用的需求。     

Poverty reduction, environmental protection and ecosystem services: A prospective theory for sustainable development

Poverty reduction and environmental protection are two global tasks for sustainable development.The study perspective has changed over time,from narrowly focusing on poverty reduction to comprehensively strengthening human-welfare.We reviewed key references targeting the theoretical content and practical approach relying on poverty,environment protection and ecosystem services.We discussed the contradicting views on the relationship of poverty and environmental degradation,and then illustrated the study progress of a cutting-age topic-ecosystem services which pave a way to address poverty reduction and environmental protection together.At last,we investigated essential factors that affect the development and environmental protection.Considering the evolution of the concept of poverty,we found that the environment has occupied an increasing proportion in the cognizance of poverty.The relationship between poverty and environmental degradation is regional uniqueness.In practical aspect,projects based on the management and valuation assessment of ecosystem services draw researchers′attention all over the world.The appropriate scale,essential economic incentives,morality,law and social equality are key factors affecting individuals′decisions which directly relate to the sustainable development.     

腾冲航空遥感试验推陈出新

腾冲航空遥感试验,是我国的史无前例的组织严密的遥感科技大协作,开创了技术集成与知识创新的先例,也是院所与地方政府高科技合作的成功范例。在我国遥感发展史上具有里程碑意义。     

Investigation and Assessment of Landslides and Debris Flows in Sichuan Province of China by Remote Sensing Technique

Taking TM images, ETM images, SPOT images, aerial photos and other remote sensing data as fundamental sources, this research makes a thorough investigation on landslides and debris flows in Sichuan Province, China, using the method of manual interpretation and taking topography maps as references after the processes of terrain correction, spectral matching, and image mosaic. And then, the spatial characteristics of landslides and debris flows in the year of 2005 are assessed and made into figures. The environmental factors which induce landslides and debris flows such as slope, vegetation coverage, lithology, rainfall and so on are obtained by GIS spatial analysis method. Finally, the relationships of landslides or debris flows with some environmental factors are analyzed based on the grade of each environmental factor. The results indicate： 1） The landslides and debris flows are mainly in the eastern and southern area of Sichuan Province, however, there are few landslides and debris flows in the western particularly the northwestern Sichuan. 2） The landslides and debris flows of Sichuan Province are mostly located in the regions with small slope degree. The occurring rate of debris flow reduces with the increase of the vegetation coverage degree, but the vegetation coverage degree has little to do with the occurrence of landslide. The more rainfall a place has, the easier the landslides and debris flows take place.     

基于局部空间信息KFCM的遥感图像聚类算法

针对模糊C均值(Fuzzy C-Means, FCM)算法,不能有效地对夹杂噪声的遥感图像聚类的问题,本文提出了一种基于局部空间信息核模糊C均值(Kernel Fuzzy C-Means, KFCM)的遥感图像聚类算法。首先,运用核函数将遥感图像的所有像元映射到高维特征空间,通过非线性映射优化遥感图像的有用特征;然后,根据相邻像元之间的相关性,利用一种空间函数重新定义像元的模糊隶属度,将像元的局部空间信息引入到FCM算法中,并在高维特征空间中使用这种基于局部空间信息的FCM算法对像元聚类。由于引入了像元的局部空间信息,算法可以直接应用于原始遥感图像,不需要滤波预处理。大量实验结果表明,本文提出的基于局部空间信息KFCM的遥感图像聚类算法具有较强的抗噪能力,可得到较好的同质区域,优于现有的FCM算法、模糊局部信息C均值(Fuzzy Local Information C-Means, FLICM)算法及KFCM算法。     

多分辨率遥感土地覆被数据质量综合评价——以湖南省桃源县为例

评价土地覆被数据质量是正确、合理使用数据的前提和保障,有助于遥感制图方法的改进。本文以1：10万土地利用数据为参考数据,选取2010年RapidEye_5 m、FROM_GLC（30 m）、MODIS_V005（500 m）,以及2009年GlobCover 2009（300 m）土地覆被数据,以湖南省桃源县为例对4种不同分辨率的遥感土地覆被数据质量,引入窗口的分类类别统计方法,进行了综合评价,并分析了其误差和空间分布。结果表明：（1）RapidEye_5 m数据总体精度最高,MODIS_V005和FROM_GLC次之,GlobCover 2009数据相对最低。高分辨率土地覆被数据对于居民地、交通用地、水体等精细地物分类较好,具有一定优越性,各数据在一级类上的面积相关性和一致性总体高于二级类;（2）各数据在建筑用地和其他未利用地类型上的生产者精度均较低,FROM_GLC和MODIS_V005数据,在灌木草地上的空间一致性较差,4种数据在以耕地为主的平坦地区空间一致性较好,混淆主要发生在灌木草地、乔木林地和耕地之间;（3）随着土地覆被数据分辨率的提高,分出较多地物类型数的面积比例也随之增加,较高分辨率的RapidEye_5 m和FROM_GLC分出的类别数集中在7-16种较高水平上,低分辨率数据集中在1-5种较低水平上,在丘陵山区差异显著,而高分辨率数据对地物区分更好,集中于11-16种地物。