喀斯特山区地表反照率时空变化及其驱动因子

为了解全球气候变暖背景下湿润喀斯特山区地表反照率的气候效应,本文以贵州省为例,利用MODIS地表反照率产品,结合植被、土地利用、地质岩性等数据,基于Theil-Sen Median斜率计算及Mann-Kendall统计检验等方法,分析贵州省近20年地表反照率的时空变化特征;利用地理探测器分析影响贵州地表反照率的主导驱动因子。结果表明：(1)贵州省2001—2020年的地表反照率均值为0.111 0,并以每年平均0.16×10^-3的速率在缓慢波动下降,下降区域面积占总面积的58.17%。(2)多年季节平均反照率为夏(0.118 6)>秋(0.113 7)>春(0.105 0)>冬(0.103 0),年平均增长速率为夏(0.48×10^-3)>秋(-0.13×10^-3)>春(-0.31×10^-3)>冬(-0.51×10^-3)。(3)地表反照率年内变化呈“倒U”形,表现出显著的季节性特征。(4)植被、土地利用、岩组是贵州地表反照率时空异质的主导驱动因...     

2000—2020年亚马孙流域地表覆盖时空变化分析

针对亚马孙流域地表覆盖变化对当地生态系统以及全球气候变化具有重要意义这一问题,该文基于国家基础地理信息中心牵头研制的、经一致性处理的全球30 m地表覆盖产品(GlobeLand30)三期地表覆盖数据产品,采用景观格局指数和转移矩阵,分析了2000—2020年亚马孙流域地表覆盖的空间格局分布以及时空变化,并对其变化原因做出分析。结果表明：2000—2020年亚马孙流域林地和湿地面积逐渐减少,耕地、草地和人造地表的面积逐渐增加,水体先减少后增加。亚马孙流域2000—2010年和2010—2020年的地表覆盖类型转变方向基本保持一致;人造地表在地表覆盖类别中破碎现象最为显著,但其破碎化指数持续降低。亚马孙流域地表覆盖的变化主要受人类活动的影响,其中城市扩张和人口增加是林地减少的最主要因素。相关研究成果可为亚马孙流域未来的社会经济发展和生态系统保护提供重要支撑。     

Landsat的城市地表温度时空变化及驱动机制分析

针对城市地表温度时空变化驱动机制与城市建筑、地表植被、人口、经济等因素的关系问题,文中采用单窗算法计算了城市地表温度,将计算结果与MODIS LST观测结果进行对比;然后使用地理探测器定量分析各因素对地表温度时空变化的驱动机制。结果表明,采用算法精度较好,2013年、2018年和2022年的均方根误差分别为1.607、1.650和1.858;根据地理探测器,城市建筑是影响城市地表温度空间分布的主要因素,2013年、2018年和2022年其影响程度分别为0.4767、0.5974和0.4802。实验发现,单窗算法在城市地表温度计算中,参数获取方便,且精度较高;各因素对城市地表温度时空变化的驱动机制主要呈现相互增强作用,不存在单一起作用的因素;研究结果为城市地表温度研究提供参考依据。     

近20年上海市不透水地表时空格局分析

选取上海市近20年时间3期Landsat TM遥感影像,运用线性光谱混合模型和距离谱空间分析方法,提取城市不透水地表信息,分析其时空变化情况。研究结果表明,上海市近20年城市不透水地表迅速增长;不透水地表的平均密度从市中心到郊区随距离增加而梯度递减;不透水地表面积与密度水平存在分区差异。     

顾及城区形态特征的太阳辐射传输模型及其遥感应用

准确量化地表太阳辐射量是反射率遥感反演之基础,开展城区表面辐射研究具有重要意义。本文选择天空视域因子（V）表征城区下垫面形态特征,并区分太阳直接辐射、天空漫辐射以及环境辐射的不同影响,构建了城区表面太阳辐射模型USSR（Urban Surface Solar Radiation）;然后,以Landsat 8可见光和近红外波段遥感数据为例,分析了USSR模型对于量化城区表面太阳辐射的应用前景。研究结论为：（1）USSR模型以天空视域因子为核心要素,清楚量化了城区表面各辐射分量,有效模拟了城区表面太阳辐射传输过程,能够较好地表达城区下垫面形态结构对入射辐射的影响;（2）将USSR模型应用于Landsat 8遥感数据可见光和近红外波段时,基于USSR模型估算得到的城区表面太阳辐射,与不考虑下垫面形态特征影响相比,前者可以较好地表达城区下垫面对入射辐射的“截留”作用;（3）USSR模型估算结果与TEB模型相比,二者具有较高的相关性,间接验证了USSR模型的可用性;（4）对USSR模型的V和下垫面反射率两变量进行敏感性分析,显示随着V值的增加,结果呈递增趋势;通常情况下的地表反射参数P设置值,相对于参数V的影响要弱,呈现不敏感性。本文提出的USSR模型可订正城区表面太阳辐射值,从而拓展城市遥感的应用深度和广度。     

1980—2020年内蒙古自治区土地沙化生态敏感性时空演变特征

生态敏感性评价是研判国土空间生态状况、识别各类生态保护空间的重要基础。本文在1 km×1 km空间网格尺度上,开展内蒙古自治区1980、1990、2000、2010、2020年土地沙化生态敏感性时空演变特征研究。结果表明：(1)土地沙化敏感性等级呈现东部较低,西部、正北较高的格局;(2)38.3%网格敏感性等级保持不变,37.9%网格保持在中度敏感以下,38.8%网格保持在中度敏感以上;(3)大兴安岭北段山区、呼伦贝尔草原北部、西辽河平原、河套-土默川平原及鄂尔多斯高原东部与南部敏感性等级较低或持续降低,阿拉善高原、浑善达克沙地北部部分地区敏感性等级较高或持续提高。本文可为划定生态空间及制定相关政策提供科学方法与空间依据。     

基于县域单元的湖北省碳排放时空格局演变特征

识别碳排放区域异质性对于制定有效的碳减排政策具有重要意义。本文运用线性回归模型、变异系数法、Hurst指数和空间自相关分析方法,开展湖北省县域碳排放空间格局演变特征研究。结果表明,1997—2017年间,湖北省碳排放总体呈显著的波动上升趋势,年均增速高达4.74%;各县域碳排放变化波动性存在显著地域差异,整体呈“中低波动居多,高波动较少”的趋势;各县域碳排放变化长期相关性特征明显,整体以中强持续性特征为主,比例达70%,分布相对较广,其中强持续性区域主要集中在武汉市内;各县域碳排放空间分布聚集效应显著,呈以武汉为核心向周围不断辐射的圈层格局。     

1980—2020年重庆市土地利用时空格局演变

人类与自然相互作用具体表现在土地利用时空格局变化上。本文研究重庆市土地利用时空变化情况,了解土地利用类型间相互转换情况以及三大类型用地的时空格局变化特征,可为重庆市可持续高质量发展和生态环境保护提供一定参考。本文基于8期土地利用基础数据,采用土地利用类型转移矩阵、土地利用动态度、空间自相关等方法探究了重庆市1980—2020年土地利用时空格局演变特征。结果表明：(1)重庆市生态保育用地占比最高,生态保育用地占比52.54%,主要分布在重庆市北部以及东南部;耕地面积占比46.35%,较集中分布在重庆市西南部;人类活动强度较大的城乡建设用地占比仅1.11%,零散分布在各县域,在西南部中心主城区域出现集中连片分布,与耕地的分布有一定的空间协同。(2)重庆市生态保育用地和耕地面积都存在不同程度的减少;城乡建设用地扩张主要来源于对耕地的侵占。(3)三大类型用地均表现出明显的空间自相关性,均表现出明显的空间聚集性;在空间分布上同时表现出明显的空间异质性,即重庆市东西两端的地类较单一、聚集性高,中部地区地类较为复杂、聚集性较低。     

武汉市1991～2013年城市扩张与地表覆盖变化研究

利用1991~2013年间6个时相的武汉市Landsat遥感数据,使用多端元光谱混合分析方法进行混合像元分解,得到各时相的地表覆盖丰度图。根据丰度信息,计算土地变化动态度与土地覆盖变化强度,得到地表覆盖变化情况,分析武汉地区城市扩张与土地转移特征。结果表明,武汉市主城区建设用地源自对城市外围的绿地与内部湖泊地区的侵占,湖泊与绿地面积总体呈下降趋势。     

基于GEE的2000—2019年间升金湖湿地不同季节地表温度时空变化及地表类型响应

为更好地开展长江下游湿地生态保护与恢复建设,以谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云平台上2000—2019年不同季节升金湖区域Landsat影像为数据源,基于辐射传输方程法批量反演地表温度,综合分析了2000—2019年近20 a间升金湖湿地的地表温度时空变化及其与地表类型的响应关系.结果表...     

顾及时空特征的FY-4A云覆盖像元地表温度重建模型

热红外遥感为地表温度(land surface temperature,LST)时空全局快速获取提供了有效手段,但目前已有的地表温度产品未估算云覆盖像元地表温度,如何估算地表温度产品中空值像元的地表温度,得到无缝的地表温度数据,是热红外遥感的研究难点.针对该问题,提出了 一种顾及时空特征的LST重建模型,该模型首先在时...     

2013年—2017年主要农业区秸秆焚烧时空特征及影响因素分析

中国作为农业大国,每年面临大规模的露天秸秆焚烧现象,近十几年来,秸秆焚烧在突发和极端雾霾事件中发挥了显著的作用,导致大气能见度下降,危害人类健康。本文为探究中国“大气十条”实施第一阶段（2013年—2017年）以来中国秸秆焚烧时空变化情况,并探究秸秆禁烧政策对秸秆焚烧时空变化的影响,借助2013年—2017年Terra、Aqua卫星MODIS热异常产品,利用土地利用与覆盖变化数据,通过提取白天农田范围内的热异常点,获取全国范围秸秆焚烧结果,分析了2013年—2017年秸秆焚烧时空变化特征,并深入讨论了全国和区域禁烧政策对秸秆焚烧治理的影响,有助于为今后针对重点焚烧区制定相关政策提供科学依据。研究结果显示“大气十条”颁布之后5年期间全国秸秆焚烧年总量呈先增加后减小的总趋势,最低值2016年比最高值2014年降低34.48%,2017年较2013年秸秆焚烧数量减少的区域面积约为增加区域面积的2倍。秸秆焚烧治理成效最为显著的为河南省、安徽省和湖北省,其中,河南省在严格的禁烧政策、集中约谈、经济处罚、推广秸秆综合利用产业等多种措施共同影响下,2016-06和2016-10两个秸秆焚烧高峰期的秸秆焚烧数量分别较2015年同期下降86.66%和98.93%,且后期未出现反弹。黑龙江省虽然在一定程度上控制了秋季秸秆焚烧情况,但由于秸秆产量大且缺乏处理手段,会导致次年春季出现大规模反弹,并未从根本上解决秸秆焚烧控制问题。因此,除了进一步强化秸秆焚烧重点区域和重点时段禁烧措施,不断提高禁烧监管水平,还必须鼓励秸秆还田,秸秆能源化,提高秸秆综合利用率,“禁”“用”结合、因地制宜,形成管控秸秆焚烧的长效科学措施。     

基于FAI的太湖水华时空分布特征与气象驱动因子分析

对蓝藻水华进行监测是治理水华的关键。为掌握太湖蓝藻水华时空分布变化情况,本文利用2013—2020年Landsat-8 OLI影像数据,采用坡度与统计分析的方法,着重研究了浮游藻类指数(FAI)阈值,并结合气象因子分析水华暴发的驱动因素。结果表明：2013—2020年太湖夏季蓝藻水华比较严重,0.000 4可以作为提取夏季水华的基准阈值,太湖的西北部湖湾、竺山湾、梅梁湾水华频发,温度、光照会促进蓝藻水华的暴发,可为研究太湖水域质量评价提供参考。     

1979年—2014年三峡库区月平均气温的时空变化分析

三峡区域气温变化长期以来受到科研人员和公众的关注。受三峡复杂地形的影响,仅仅基于气象站点观测数据很难准确获取区域气温变化的空间格局,遥感技术则可以通过提供空间连续的地表观测数据来辅助气温变化分析。以广义加性模型GAM (General Additive Model)为插值算法,以高程和夜间地表温度(LST_night)遥感产品为辅助变量,估算三峡库区1979年—2014年1 km空间分辨率的月气温数据,在此基础上分析了气温变化趋势的时空特征及其与高程和森林覆盖率的关系。研究表明,(1)在插值算法中引入遥感产品LST_night作为辅助变量可以明显改善气温估算精度,冬春季的改善幅度高于夏秋季;(2)三峡库区年平均气温在1997年后明显上升,但在2003年库区蓄水后无明显变化趋势,几乎所有月(除12月以外)的气温都呈现上升趋势,增温趋势最显著是3月和9月,3月增温主要来自于库区东部山区的贡献,而9月增温主要来自于库区西部平原的贡献;(3)多数月份(除7月、8月、9月以外)的低温上升速度超过高温上升速度,导致区域气温的动态变化范围缩小;(4)三峡库区年平均气温上升速度与高程呈正相关,即海拔越高,升温越快,但在同一海拔高度处,森林覆盖率越高,年均气温上升速度越慢,暗示森林具有抑制增温的作用。     

湖北省县域道路网络综合通达性及其空间特征

道路网络通达性是区域交通体系建设所要考虑的重要方面。本文以GIS为技术手段,通过重力度量模型、道路加权和密度模型计算得出经济联系指数和道路加权核密度指数,并构建综合通达性指数来分析湖北省县域道路网络综合通达性及其空间特征分布。结果表明:(1)湖北省103个县经济联系指数以武汉市主城区最高;(2)道路加权核密度指数以武汉市东西湖区最高;(3)道路网络综合通达性最高的5个县级行政单元为硚口区、汉阳区、江岸区、江汉区、东西湖区。本文填补了目前国内省级交通网络通达性方面的研究空白,为湖北省道路交通网络的建设和布局优化提供了参考依据。     

青藏高原地表冻融循环与植被返青期的变化趋势及其气候响应特征

青藏高原特殊的地理环境使其对全球气候变化十分敏感,所以研究其地表冻融循环和植被返青期的时空动态对于回顾和预测青藏高原对全球气候变化的响应具有重要意义。本文通过利用双指标地表冻融状态识别算法和被动微波亮温数据(SMMR、SSMI和SSMIS)来获取青藏高原长时间序列(1982年—2013年)逐日地表冻融状态,通过对GIMMS全球植被指数数据产品进行NDVI的滤波重建和返青期提取来获取青藏高原植被长时间序列(年份)的返青期;并且分析了地表冻融循环和植被返青期的变化趋势、相互关系及对青藏高原气候变化的响应特征。总体来看,在空间上,青藏高原的地表冻结集中发生在10月30日至次年4月2日,平均地表融化首日集中在5月12—27日,平均植被返青期集中在5月19—29日。植被返青期平均发生在地表融化首日后的3.94±5.58日,两者具有显著的相关关系(R=0.51,P=0.003)。青藏高原的地表融化首日和植被返青期在1982年—2013年间经历了推迟、提前再推迟的3个过程,融化时间和返青期在1982年—1987年分别以1.93±1.81 d/a和0.28±1.01 d/a的速度推迟;在1987年—2006年分别以0.67±0.20 d/a和0.13±0.16 d/a的速度提前;在2006年—2013年分别以0.97±0.84 d/a和1.04±0.52 d/a的速度推迟。中国气象局布设在青藏高原的CMA气象站的温度数据表明,高原的春季地表0 cm土壤温度呈持续上升的趋势,而植被返青期和地表融化首日并未持续提前,这可能是由几十年来高原不同地区降水等其他环境因素变化的差异造成。同时在气温持续升高期间,植被返青期的返青温度阈值也不断具有上升的趋势(R=0.72,P0.001),这可能与植被适应气候变化的自身调节能力有关。     

阿拉尔垦区近30年耕地变化及其驱动因子分析

耕地动态变化趋势及其驱动因子的明确,是确保国家粮食安全、水土资源合理开发利用和土地利用结构调整的重要依据.以南疆阿拉尔垦区为例,基于1990—2019年间7个重要时期的Landsat卫星遥感影像、人口、国内生产总值(gross domestic product,GDP)等数据,将波谱角(spectral angle m...     

西藏植被碳源/汇时空变化特征及其影响因子分析

针对气候、地形和人类活动对西藏植被碳源汇的影响程度问题,该文基于MOD17A3HGF数据,结合土壤异养呼吸模型,模拟估算西藏植被净生态系统生产力,综合气候、地形和人类活动3方面影响因子,利用趋势分析和地理探测器方法,探讨了2001—2020年西藏碳源/汇时空演变特征及碳汇空间分布的影响因子。结果表明：(1)2001—2020年西藏植被整体呈现碳汇状态,多年均值为124.72(g C·m^-2·a^-1);(2)碳汇区主要集中在东部及南部林地地区,碳源区主要分布在西北部昆仑高寒高原地区和南部喜马拉雅山脉高海拔地区;(3)高程、温度和降水是影响碳汇空间分布的主要因素,解释力均高于40%,其中降水和高程的交互作用是碳汇的显著影响因素;(4)在不同产业县内,降水和高程对碳汇的解释力仍然较强,人类足迹对牧业县碳汇的影响力远高于农业县和半农半牧县。     

北京市平原区2015年—2019年0.8 m地表反射率数据集

地表反射率产品作为最重要的定量遥感产品,是很多参量化遥感产品的基础数据源,可以被广泛应用于林业、农业、水资源、生态环境、城市环境等典型应用领域。对于米级高分辨率的遥感影像,国内外不提供反射率影像产品。目前主流的国产高分数据源大部分都是蓝、绿、红、近红4个波段的多光谱数据,缺少短波红外波段,难以满足陆地区域浓密植被算法或者清洁水体的短波红外信号近似看作零的假设条件,要完成精确大气校正、生产大范围的GF-2影像拼接的地表反射率产品,是一个挑战。为了更好的推广高分地表反射率的应用,本研究针对北京市平原区,运用全色和多光谱融合、几何精校正和相对辐射一致化算法,以Sentinel-2为参考影像,生成了一套几何精校正后的0.8 m地表反射率影像集。该数据集时间范围为2015年—2019年,每年一期,包含年度产品的覆盖情况及分布矢量,共计184景地表反射率影像,数据量总共为1.63 TB。