Spatial and Temporal Changes of Wetlands on the Qinghai-Tibetan Plateau from the 1970s to 2010s

Wetlands on the Qinghai-Tibetan Plateau (QTP) perform a dazzling array of vital ecological functions and are one of the most fragile ecosystems in the world. Timely and accurate information describing wetland resources and their changes over time is becoming more important in their protection and conservation. By using remote sensing data, this study intended to investigate spatial distribution and temporal variations of wetlands on the QTP at different watershed scales from 1970s to 2010s. Results show that wetlands on the QTP have undergone widespread degradation from 1970s to 2010s, with nearly 6.4% of their area being lost. Areas of freshwater marsh, salt marsh and wet meadow declined by 46.6%, 53.9% and 15.6%, respectively, while lake area increased by 14.6%. The most extensive losses of natural wetlands have occurred in endorheic basins, such as in the Kunlun-Altun-Qilian Drainage Basin and Qiangtang Basin, which shrank by 44.5% and 33.1%, respectively. A pronounced increase in temperature tends to facilitate the evaporation process and reduce water availability for wetlands. One-third of the wetlands on the QTP are under threat of being submerged due to lakes rising in recent years. More research is needed to gain insight into the interaction mechanisms behind observed variations and potential impacts from further warming in the future.     

青藏高原典型植被生长季遥感模型提取分析

物候变化是衡量全球气候变化最直接、敏感的指示器,针对青藏高原这个独特地域单元上特殊的高寒植被进行关键物候期遥感提取模型及植被物候时空变化的研究具有重要的意义。本文首先以反距离加权空间插值算法与Savitzky-Golay滤波算法相结合的数据重建模型获得高质量2003-2012年青藏高原MODIS归一化植被指数(NDVI)数据。在此数据基础上,分别利用动态阈值法、最大变化斜率法、logistic曲线拟合法3种遥感植被生长季提取模型,对青藏高原地区两种典型植被的生长季(SOS生长季开始期,EOS生长季结束期,LOS生长季长度)进行提取。通过对3种模型提取结果的对比分析,并结合日均温模型对提取结果的验证发现,动态阈值法为青藏高原地区典型植被生长季的最优遥感提取模型。该模型对近10 a的高分辨率典型高寒植被物候参量的反演及时空变化特征分析表明,受青藏高原水热及海拔梯度的影响,青藏高原植被物候变化呈现出从东南向西北的空间分异规律,随春季温度的升高,近10 a来青藏高原高寒草地总体呈现生长季开始期(SOS)提前(0.248 d/a)的趋势。     

淤泥质潮滩湿地类型遥感识别分类方法与应用

依据江苏盐城国家珍禽自然保护区淤泥质潮滩湿地影像特征,快速提取高精度潮滩湿地地物信息对湿地生态保护具有重要的意义。本研究以2010年TM影像为数据源,针对海滨湿地植物覆被类型复杂,以及湿地植物类型之间的生态交错带信息难以识别等问题,综合运用植被NDVI指数、波段反射率特征、环境特征和生态条件,逐级分层分类及人工选取阈值等方法,较好地解决了淤泥质潮滩湿地分类问题。结果表明,与同一时期的监督分类相比较,在识别植被交错带植被覆被类型和零星分布的植被斑块的类型方面更具优势,分类精度有明显提高。通过ROI训练区,选取了3126个包括所有类型的样本进行精度检验,分类精度达到95.87%。该方法弥补了单一分类方法的不足,对快速、高精度地提取淤泥质潮滩地物类型具有重要的参考价值和实践意义。     

青藏高原冰川变化遥感监测研究综述

在全球变暖影响下,青藏高原冰川消融造成的冰川径流增大、冰湖溃决等问题威胁着山区及其周边居民的生命财产安全,对青藏高原冰川变化的研究日益紧迫。本文综述了国内外山地冰川变化遥感监测手段的发展、冰川面积及冰面高程变化的遥感监测研究现状、存在问题与发展趋势,并总结了中国青藏高原冰川变化遥感监测研究的主要成果。此外,本文基于2003-2009年ICESat/GLAS数据,计算了青藏高原各山区冰面高程变化及其冰川消融量。结果显示：青藏高原冰川面积持续减少,青藏高原冰面高程的平均变化为-0.24±0.03 m/a,冰川融水量为-14.86±11.88 km³/a,冰川变化呈现从青藏高原东、南外缘山区往内陆与西、北部山区减慢的时空特征。     

南极帝企鹅种群栖息地动态变化遥感分析

帝企鹅是南极生态的指示器,其种群栖息地分布变化对研究南极气候具有重要意义,但传统的人工实地调查难以获取全面、准确的种群栖息地信息。本文依据帝企鹅种群排泄物在卫星影像上的蓝、红波段和近红外与短波红外波段的反射率差异,提出2种可以有效判别种群排泄物的光谱指数（NDII、EI）,据此精确识别帝企鹅种群排泄物并确定其种群栖息地位置。根据2009年195景时相合适、质量较好的Landsat 7 ETM+卫星影像,获取了南极共计38个帝企鹅种群栖息地,其中新发现7处（Bowman Island , Dibble Glacier , Auster, Point Geologie , Cape Crozier , Brownson Islands和Rupert Coast）,消失2处（Amundsen Bay 和Ledda Bay）,另外25处（除Thuston Glacier, Luitpold, Sanae, Gould, Ragnhild和Beaufort Island外）位置未发生明显变化,实现了全南极帝企鹅种群栖息地的识别与定位。种群栖息地提取的正确率为94%,提取结果受限于影像质量和种群规模,且随着种群规模的提高,该方法的提取效果也越好。帝企鹅种群栖息地的分布与气候要素息息相关,种群栖息地往往倾向于气温较低和海冰密集度较高的区域,气候变化对每个种群栖息地的影响不同,因此气候与种群栖息地变化的具体关系需要长时间、区域性的观测进行研究。随着气温持续上升和海冰密集度的变化,南纬70°以北的种群栖息地面临较大的威胁,帝企鹅种群呈现向极点逐渐收缩的趋势。     

Changes in Global Cloud Cover Based on Remote Sensing Data from 2003 to 2012

As is well known,clouds impact the radiative budget,climate change,hydrological processes,and the global carbon,nitrogen and sulfur cycles.To understand the wide-ranging effects of clouds,it is necessary to assess changes in cloud cover at high spatial and temporal resolution.In this study,we calculate global cloud cover during the day and at night using cloud products estimated from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)data.Results indicate that the global mean cloud cover from 2003 to 2012 was 66%.Moreover,global cloud cover increased over this recent decade.Specifically,cloud cover over land areas(especially North America,Antarctica,and Europe)decreased(slope=–0.001,R~2=0.5254),whereas cloud cover over ocean areas(especially the Indian and Pacific Oceans)increased(slope=0.0011,R~2=0.4955).Cloud cover is relatively high between the latitudes of 36°S and 68°S compared to other regions,and cloud cover is lowest over Oceania and Antarctica.The highest rates of increase occurred over Southeast Asia and Oceania,whereas the highest rates of decrease occurred over Antarctica and North America.The global distribution of cloud cover regulates global temperature change,and the trends of these two variables over the 10-year period examined in this study(2003–2012)oppose one another in some regions.These findings are very important for studies of global climate change.     

基于多源遥感数据的京津冀环境质量动态监测

基于PM2.5(Fine Particulate Matter)浓度、地表温度(Land Surface Temperature,LST)、归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、植被覆盖度(Vegetation Coverage,VC)、土地利用等数据,借助综合评价指数(Comprehensive Evaluation Index,CEI),本文对2000―2015年京津冀环境质量进行了评估.结果表明:京津冀整个地区,CEI呈逐步退化和退化的面积分别占34.88％和4.15％,主要位于东南部的天津,河北邢台、邯郸等地.京津冀城市建成区,CEI呈退化和逐步退化的比例分别达到54.80％和25.87％.46.76％和39.86％的城市扩张用地的环境质量分别呈现逐步退化和退化状态.京津冀?LST值呈现西北、东南低,中部高的分布态势,?PM2.5和?VC均呈现从东南向西北减小的趋势.相关分析表明?PM2.5、?VC和?LST的变化对城市建成区及其城市扩张用地的环境质量有显著影响,其中?PM2.5浓度变化是导致城市建成区及其扩张用地环境质量恶化的最主要因素.     

2002-2012年青藏高原积雪物候变化及其对气候的响应

积雪是地表最活跃的自然要素之一,其动态变化对气候、环境以及人类生活都产生了重要影响。本文利用MODIS积雪产品和IMS雪冰产品,首先通过Terra、Aqua双星合成和临近日合成去除MODIS积雪产品中的部分云像元,再与IMS融合,获取了青藏高原2002-2012年逐日无云积雪覆盖产品,并逐像元计算每个水文年的积雪覆盖日数（SCD）、积雪开始期（SCS）和积雪结束期（SCE）,分析了不同生态分区积雪的时空变化特征,以及积雪开始期和结束期与温度、降水的关系。结果表明：青藏高原积雪分布存在明显的空间差异,南部喜马拉雅山脉和念青唐古拉山地区以及西部帕米尔高原和喀喇昆仑山脉为SCD的2个高值区,年均积雪日数在200 d以上。18.1%的区域SCS表现出明显的提前趋势,主要集中在青藏高原中东部;羌塘高原南部、念青唐古拉山西段以及川西地区有显著推迟趋势,占高原面积的8.5%。23.2%的区域SCE显著推迟,主要集中在果洛那曲高寒区、昆仑山区和念青唐古拉山地区;而仅有6.9%的区域表现出提前趋势,主要分布在高原西南部。总体上,不同生态单元内积雪开始与结束期受温度、降水的影响差异很大,表现出不同的空间格局与演变趋势。     

青藏高原月NDVI时空动态变化及其对气候变化的 响应

青藏高原脆弱的高寒植被对外界干扰十分敏感,使其成为研究植被对气候变化响应的理想区域之一。青藏高原气候变化剧烈,在较短的合成时间研究气候变化对植被的影响十分必要。因此,本文利用GIMMS NDVI时间序列数据集,研究了1982-2012年青藏高原生长季月尺度植被生长的时空动态变化,探讨了其与气温、降水量和日照时数等气候因子的响应关系。结果表明：在区域尺度上,除8月外,其他各月份植被均呈增加趋势,显著增加多发生在4-7月和9月;大部分月份的NDVI增加速率随着时段的延长显著减小,表明NDVI增加趋势放缓;在像元尺度上,月NDVI显著变化的区域多呈增加趋势,但显著减少范围的扩张多快于显著增加。4月和7月植被生长主要是受气温和日照时数共同作用,6月和9月受气温的控制,而8月则主要受降水量的影响。长时间序列NDVI数据集的出现为采用嵌套时段研究植被生长变化趋势奠定了前提,而植被活动变化趋势的持续性则有助于形象表征植被活动变化过程、深入理解植被对气候变化的响应和预测植被未来生长变化趋势。由此推测,青藏高原月NDVI未来增加趋势总体上趋于缓和,但在像元尺度显著变化的区域趋于增加。     

1970-2016年青藏高原岗扎日冰川变化与物质平衡遥感监测研究

可可西里处于青藏高原腹地,是青藏高原自然环境的交接与过渡地带。近年来该区域冰川物质平衡可能有从西向东由正转负的趋势,但是其过渡地带岗扎日地区冰川状态未知。本研究利用地形图、SRTM、ASTER和Landsat等资料分析了岗扎日地区冰川面积变化和物质平衡变化,并对可可西里地区冰川变化空间规律进行了探讨,结果表明：①1970-2016年岗扎日冰川总面积年均缩小率为0.08±0.02%。2006年后冰川退缩趋势减缓。②1970-2012年岗扎日冰川平均减薄-8.64±0.30 m,体积减少1.45±0.06 km³,平均物质平衡为-0.21±0.01 m w.e. a^-1。冰川物质平衡趋势由负转正（1970-1999年：-0.34±0.01 m w.e. a^-1;1999-2012：0.16±0.02 w.e. a^-1）。③东南、南、西南朝向作为迎风坡,1970年以来其冰川物质亏损较小,1999-2012年呈现强烈的正平衡。冰川面积变化滞后于物质平衡变化,东朝向和东南朝向冰川面积缩小率最大,主要是因为冰川冰舌较长,末端所处的海拔较低。④气温升高是岗扎日冰川1970-1999年呈现负物质平衡状态的主因,降水增多是1999-2012年正平衡状态的主因。⑤可可西里地区冰川1970s以来面积年均缩小率从西向东不断增大、物质平衡下降,与西风环流和季风环流相关,但局地气候也影响冰川变化和物质平衡。     

面向对象方法和多源遥感数据的杭州湾海岸线提取分析

本文以1983-2011年的多源遥感数据为基础,利用GIS空间分析和地图代数功能,提取杭州湾海岸线,分析了其变迁的位置、长度,以及增加和减少的陆地面积。结果表明:受到自然和人为因素的影响,杭州湾南北两岸的海岸线变迁规律不同。杭州湾北岸1983-1993年共有60.2km的海岸线向陆迁移,最大迁移距离0.6km,减少的陆地面积共为23.5km2。1993-2011年由于围垦和工业填海北岸向海迁移。其中,1993-2002年最大迁移距离3.6km,新增陆地面积42.5km2,2002-2011年最大迁移距离2.9km,新增陆地面积61.0km2。由于淤积和围垦,杭州湾南岸海岸线不断向海迁移,1983-1993年、1993-2002年和2002-2011年向海迁移最大距离分别是1.8km、2.7km和5.1km,新增陆地面积分别为34.3km2、230.2km2及331.7km2。海岸线向海迁移的速度越来越快,规模越来越大。研究成果对于地图制图、滨海湿地生态资源管理,以及海岸线保护具有十分重要的意义。     

基于遥感影像的变化检测研究动态

变化检测是遥感应用的重要领域之一,同时也是遥感科学研究的难点问题.随着对地观测技术的不断发展,影像分辨率的逐渐提高,基于遥感影像的变化检测在理论方法和技术手段上也有了显著的进展.本文以第21届国际摄影测量与遥感大会(ISPRS)中的变化检测相关文章为主,参考相关文献,从理论模型、技术方法、应用实例及平台这三个方面介绍基于影像的变化检测研究动态.     

Urban Expansion of China from the 1970s to 2020 Based on Remote Sensing Technology

Based on Remote Sensing (RS) and Geographical Information System (GIS) technology,urban expansion of 75 cities in China from the 1970s to 2020 was reconstructed by visual-interpretation method,which described the growing process of urban lands and its influences on local land use structures synchronously.By employing annual expansion area per city and urban expansion density,spatial-temporal characteristics and macro patterns of urban expansion were analyzed from the aspects of regional-distribu...     

Monitoring Intra-annual Spatiotemporal Changes in Urban Heat Islands in 1449 Cities in China Based on Remote Sensing

This study aimed to accurately study the intra-annual spatiotemporal variation in the surface urban heat island intensities(SUHIIs) in 1449 cities in China.First, China was divided into five environmental regions.Then, the SUHIIs were accurately calculated based on the modified definitions of the city extents and their corresponding nearby rural areas.Finally, we explored the spatiotemporal variation of the mean, maximum, and minimum values, and ranges of SUHIIs from several aspects.The results showed that larger annual mean daytime SUHIIs occurred in hot-humid South China and cold-humid northeastern China, and the smallest occurred in arid and semiarid west China.The seasonal order of the SUHIIs was summer spring autumn winter in all the temperate regions except west China.The SUHIIs were obviously larger during the rainy season than the dry season in the tropical region.Nevertheless, significant differences were not observed between the two seasons within the rainy or dry periods.During the daytime, the maximum SUHIIs mostly occurred in summer in each region, while the minimum occurred in winter.A few cold island phenomena existed during the nighttime.The maximum SUHIIs were generally significantly positively correlated with the minimum SUHIIs during the daytime, nighttime and all-day in all environmental regions throughout the year and the four seasons.Moreover, significant correlation scarcely existed between the daytime and nighttime ranges of the SUHIIs.In addition, the daytime SUHIIs were also insignificantly correlated with the nighttime SUHIIs in half of the cases.     

黄河三角洲大汶流自然保护区的土地利用与岸线变化分析

本文选择黄河三角洲大汶流自然保护区为研究对象,以多时相遥感影像,对土地利用类型进行解译分析。同时,以平均低潮线作为分析基线,提取海岸线变化信息。结果表明:1996-2009年研究区面积净增13.35km2。各种土地利用类型中滩涂所占面积最大,养殖池所占比例最小,但增幅明显。芦苇地面积后期增长迅速,指示研究区生态环境趋向转好。自然因素(黄河来水来沙量)和人类活动(黄河调水调沙工程,湿地恢复工程,滩涂规模开发以及人类开垦造田)是研究区土地利用类型变化的直接驱动力。1976-2009年研究区海岸净造陆面积217.14km2,沙嘴变幅为29.2km。黄河入海水沙量和滨海区的海洋潮流条件共同影响着海岸线的变迁。     

局部SVT算法的遥感反演场数据恢复实验分析

 遥感反演场数据会由于云雾、地物的遮挡,传感器性能等原因造成部分区域数据的缺失而影响遥感反演场数据的应用。矩阵填充理论针对低秩矩阵,利用矩阵的低秩性,即数据的高相关性,可以高精度地对低秩矩阵中的缺值数值进行恢复,其中矩阵填充理论中的SVT(Singular Value Thresholding)算法可以对矩阵中缺失数值进行快速、高精度的估计,应用广泛。本文应用矩阵填充理论的SVT算法,以缺值点为中心,方差最小作为窗口尺度选择的标准,这样可以保证区域数据的高相关性,建立局部窗口,对窗口进行SVT算法填充。本文也针对相同缺值区域进行了距离反比加权插值、Kriging插值法插值和整体SVT算法插值,整体SVT算法插值即并未对缺值点进行相关性窗口判断,而是直接对整个区域进行SVT填充。并对这几种方法的精度进行比较,得到局部SVT算法的精度相比整体SVT算法和距离反比加权插值算法的精度要高,与Kriging算法相比,其精度变化趋势相似,在锋面区域局部SVT算法精度比Kriging方法要高。     

基于遥感影像的海岸线提取方法综述

近年来,全球气候变暖等原因导致海平面不断升高,人类对海岸带的开发也越来越频繁,海岸带的变化比以前更为活跃,因此精确快速地提取出海岸线并实时监测其变化对我国海岸带的开发规划与利用具有重要的意义。本文详细梳理了国内外利用光学遥感、微波遥感和雷达遥感手段提取瞬时水边线或理论海岸线的方法,对各种经典方法和一些近年来出现的新方法进行了分析和比较,并指出各种方法的适用情况和不足。最后,针对目前中国在此方面的研究现状给出了一些建议。     

青藏高原冰雪消融区岩漠动态变化遥感监测研究现状与展望

青藏高原作为地球第三极增温明显,相关研究多集中于青藏高原冰雪动态,很少关注冰雪消融后岩漠的变化。岩漠通过地气相互作用影响着全球气候变化的区域差异。本文通过梳理青藏高原冰雪、冰雪消融区、岩漠动态变化遥感监测方法体系,着重分析了各遥感数据来源及提取方法的优缺点和适用性,并对基于遥感技术条件下青藏高原冰雪动态监测、冰雪消融区岩漠动态变化监测的数据来源、研究方法与技术进行了总结。目前,青藏高原冰雪动态变化遥感监测数据来源多样、研究方法成熟,而冰雪消融区岩漠动态变化遥感监测尚未形成系统研究。在人为干扰不明显背景下,青藏高原冰雪消融区岩漠的动态变化,在一定程度上也可作为对冰雪变化遥感监测的补充。     

基于遥感的青岛市区土地利用动态变化研究

基于青岛市区2005年4月和2015年4月的TM影像,利用ENVI中监督分类法,结合人工目视解译,得出2005年和2015年青岛市区土地利用类型分布情况。利用土地利用类型动态模型,分析了10年间青岛市土地利用类型的变化规律。认为2005—2015年,青岛市土地利用类型产生了较大的变化,建设用地、耕地、水面、草地、林地的面积变化显著。其中,建设用地面积增加200.98 km~2;耕地面积减少105.89 km~2;水面面积减少76.68 km~2;草地面积减少69.53 km~2;林地面积增加54.45 km~2;未利用土地面积减少。说明青岛市区处于土地利用发展的时期,政府应该注重土地资源的合理利用。     

基于网格服务的遥感图像并行融合

图像融合是一项计算密集型的操作,对计算机系统的性能要求很高,硬件的发展远赶不上计算需求的增长,传统的遥感图像处理方式已经不能很好地适应新的资源共享模式,故软件方面的改进是必然的选择。网络技术的发展,使网络带宽有了很大的提高,大量的遥感图像通过网络发布成可在线获取的共享资源,利用网络和这些资源能大幅提升融合处理的速度。网格是网络的进一步延伸,是一个变化性较大的动态系统,资源的动态变化是网格的重要特征,数据的更新、节点的加入或离开、节点负载的变化、网络性能的变化等都会影响网格服务的性能,只有及时地掌握这些动态,并根据情况实时进行调整,才能保证较高的执行效率。基于网格服务的遥感图像并行融合的设计,在网格环境下,通过对资源和服务状态属性的分析,生成最优化的方案进行并行处理,可提供高效的遥感图像融合处理服务。