基于HJ-1B数据的雪盖提取方法研究——以军塘湖流域为例

 HJ-1A、1B卫星具有较高的时间和空间分辨率,适合小流域尺度的积雪动态监测研究。本文基于HJ-1B数据,选取军塘湖流域,针对同时具有HJ-1B/CCD、IRS数据和只有HJ-1B/CCD数据两种情况展开雪盖提取方法研究。对于第一种情况,因研究区南端有大面积森林覆盖,会影响雪像元识别,选用[WTBX]NDSI[WTBZ]和[WTBX][STBX]S3[WTBZ][STBZ]两种雪盖指数,并利用[WTBX]NDVI[WTBZ]或TM影像反演的林区辅助判识积雪。结果表明:当有植被信息辅助分类时,两种雪盖指数均能较好提取出森林覆盖区的积雪,且提取结果基本一致,精度较高。对于第二种情况,因无法计算雪盖指数,采用光谱与纹理信息结合的SVM法提取雪盖,提取的面积和精度与上述方法相比略低,但很接近,说明在缺少[WTBX]IRS[WTBZ]数据的情况下,仅利用CCD仍可提取出较为准确的雪盖,满足实际应用需求。     

以HJ-1卫星遥感数据估算高寒草地植被净第一性生产力的潜力评估——以若尔盖草地为例

基于HJ-1卫星数据、数字高程数据、气象数据和地面实测数据,利用改进后的CASA模型估算了2010年若尔盖草地的植被净第一性生产力（NPP）,以评价该卫星数据在高寒草地NPP估算中的应用潜力。结果表明：（1）利用改进后的CASA模型模拟草地生物量,通过与实测地上生物量比较,两者的相关程度较高,R2=0.8726。模拟精度达80%,因此可以作为估产模型实际应用;（2）利用改进后的CASA模型模拟草地NPP,模拟结果比其他研究结果略大,但更适合于若尔盖草地;（3）HJ-1卫星数据为高寒草地NPP的估算提供了高时间和高空间分辨率的数据源。     

基于HJ-1 CCD数据的九龙江口湿地资源监测

以福建九龙江口地区为研究区域,利用2008年和2012年的国产环境一号(HJ-1)CCD数据,综合利用监督分类、非监督分类和知识规则相结合的方法对湿地进行分类和专题提取。结果表明:与2008年相比,2012年九龙江口湿地总面积有所减少。天然湿地中河流的面积减少,主要转为滩涂、红树林和其他。养殖场的面积增加最多,主要由农田、河流和其他转化而来;而农田的面积减少最多,主要转为养殖场、林地和其他。快速城市化对九龙江口的湿地影响很大。     

基于MODIS数据的雪深反演--以天山北坡经济带为例

应用中分辨率成像光谱仪（MODIS）数据进行雪深遥感反演理论和方法的研究.利用全波 段地物光谱仪对不同深度的积雪进行反射光谱值野外量测且同步测定雪深,通过分析雪深和 反射光谱值的关系确定反演雪深的MODIS最佳观测通道,应用新疆地区冬季MODIS 1B数据, 以天山北坡经济带为实验区,结合该区域同期气象台地面雪深观测记录数据建立雪深遥感反 演数学公式.雪深反演结果与实测值对比表明,应用MODIS数据进行大区域雪深反演时 ,其结果具有分辨率高、监测范围广的特点,可以清楚反映积雪覆盖范围和雪深空间分布特征,对地表径流量计算、农业开发等具有应用价值.     

基于HJ-1B/CCD地表反照率的估算

地表反照率是入射太阳能被地表反射的比分,决定地表吸收太阳辐射能的多少,是影响地表能量收支的关键参数.该文使用6S大气辐射传输模型对环境星的多光谱CCD数据进行大气纠正,并利用其观测角度信息,分别基于统计模型和BRDF模型估算研究区不同地表覆盖类型的窄波段地表反照率,并实现窄波段向宽波段反照率的转换.将宽波段反照率与MODIS反照率产品数据进行对比分析,对不同的地表覆盖类型选择模型的适宜性做出分析评价:对于水体,基于朗伯面假设采用统计模型效果较好,相对误差为9.2％;对于植被及非植被覆盖区,采用二向反射模型较合适,相对误差分别为4.02％和5.6％,都能够满足应用需求.     

基于环境一号（HJ-1A/1B）卫星图像的浑善达克沙地荒漠化变化检测

本文旨在通过计算浑善达克沙地（北纬43°08′,东经119°38′)2006年～2009年的植被覆盖度,进行变化检测。研究结果表明：研究区西部森林砍伐现象严重,而北部和东北部地区植被恢复良好。该项目表明,新设计的环境卫星在探测荒漠化方面是有效的,而受测试的用于提取森林覆盖面积的植被覆盖度方法,对于绘制研究区域的荒漠化变化是有用的。     

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HJ-1B的城市热岛季节变化研究——以北京市为例

基于中国的HJ-1B卫星反演地表温度,通过建立一种2.5维高斯表面模型来对北京城市热岛建模,定量描述热岛的位置、形状和大小,并用这种模型来描述城市热环境及其季节变化。研究发现,北京市热岛效应季节变化明显,夏季市中心形成热岛且强度和范围最大,冬季城区中心变成冷岛。在2009年夏季,北京市热岛区域东西横跨33.92 km,南北横跨40.92 km,面积约为1 090.14 km2。相对的,在冬季,北京市区温度比郊区低,从而形成一个冷岛。研究表明HJ-1B卫星是城市热环境监测中的一个良好的数据源。     

基于北极多源卫星数据的海冰厚度时空变化对比与评估

海冰厚度作为海冰的重要变量之一,相较于海冰密集度、海冰漂移速度、海冰范围等,数据时空完整性仍然不足。当前获取北极海冰厚度的主要手段为卫星遥感,除之前的CryoSat-2、SMOS等卫星,2018年11月又新增了ICESat-2卫星。目前,针对北极多源卫星海冰厚度的时空变化差异性对比以及数据精度评估的工作较少,因此,本研究通过选取最近的完整两年(2019—2020年)内的ICESat-2、CryoSat-2以及CS2SMOS(CryoSat-2和SMOS融合产品)海冰厚度数据进行对比分析,量化其时空差异。结果显示,整体上CryoSat-2卫星数据的平均海冰厚度最大, ICESat-2其次, CS2SMOS最小。三种卫星数据间的差异具有明显的时空变化特征,在海冰厚度高值区ICESat-2数据的厚度最大, CryoSat-2与CS2SMOS数据的厚度相近,而在海冰边缘区CryoSat-2数据的厚度最大, CS2SMOS最小。从区域来看,不同卫星数据反演的海冰厚度在东西伯利亚海和波弗特海区域差异较小,在巴伦支海区域差异较大。在此基础上,利用研究时段内的“冰桥行动”实地观测数据对多源卫星数据进行...     

基于SPEI指数的秦岭南北地区干旱时空变化特征

基于秦岭南北地区47个气象站点1960-2016年实测气象资料,利用标准化降水蒸散指数（SPEI）定量分析了秦岭南北地区不同时间尺度干旱发生频率和强度的时空演变特征,并试图揭示该区域干旱发生的原因。结果表明：SPEI值能够较好的反映秦岭南北地区的干旱特征及干湿演变状况。从时间变化上看,近57 a来秦岭南北地区呈干旱化趋势,以20世纪90年干旱化趋势最为显著,干旱化趋势最显著的区域为秦岭以北地区,但近22 a秦岭南北地区开始出现湿润化趋势;从季节来看,四季大部分区域呈干旱化趋势,秋季干旱化趋势最显著且开始最早,春季次之,冬、夏干旱化趋势相对不显著。从空间来看,秦岭南北地区在年、季、月尺度上均有干旱发生且各地区分布极不均匀;其中秦岭以北地区干旱发生频率较高,其他子区域干旱发生频率的空间分布特征较为复杂。干旱发生强度呈现出中西部强,四周弱的特点,干旱发生强度最强的地方为陕西石泉,为14.7%,最弱的地方为四川阎中,为23.6%。     

MODIS雪深反演数学模型验证及分析

在MODIS卫星遥感积雪监测的基础上,利用雪深反演数学模型、积雪指数NDSI和多光谱阈值等相结合的方法,对2004年以来新疆北疆地区的积雪分布状况进行了反演和计算,并利用2004年11月～2005年3月冬季北疆地区气象台站雪深数据和2004年12月～2006年1月加密野外实测雪深数据,对反演雪深数据进行了验证及分析,北疆各地除塔城地区反演精度为83.2%以外,其它地区反演精度达85.2%以上,平均反演精度达86.2%;野外实测数据验证反演精度达92%以上。     

近百年山西霜雪灾害时空特征

霜雪灾害对山西影响范围广、危害大, 通过对山西1901～2000年历史文献和现代气象 资料的搜集、整理和分析, 对该地区霜雪灾害的等级、阶段、周期及其成因进行研究, 旨在 探寻山西霜雪灾害发生的规律, 为该地区此类灾害的预测和防治提供科学依据。研究表明, 100年间轻度灾害占15.7%、中度占62.1%、重度占22.2%;灾害变化分为四个阶段, 1901 ～1948年为第一阶段, 1949～1964年为第二阶段, 1965～1974年为第三阶段, 1975～2000 年为第四阶段, 第一、三阶段以轻、中度灾害为主, 第二、四阶段以中、重度霜雪灾害为主; 小波分析表明, 灾害主要表现为2～3a、5～8a和25～35a的周期;山西的霜雪灾害可分为四 种成因类型;100年中发生了四次寒冷气候事件, 出现三个异常寒冷灾害年。     

Classification of snow cover days in western China and comparison with satellite remote sensing data

The daily snow cover data from 232 meteorological stations to the west of 105°E in China for the period 1951–2004 were used to classify the snow cover and analyze decadal variations of snow cover types in western China, and comparison was made between the observational data and those retrieved from passive microwave remote sensing data (SMMR and SSM/I) in 1980–2004. The results show that stable snow-covered areas included northern Xinjiang, the Tianshan Mountains, and the eastern Tibetan Plateau with more than 60 snow cover days; no snow cover was found in the center of the southern Xinjiang Basin, the Sichuan Basin, and southern Yunnan. In addition to the above-mentioned, there were unstable snow-covered areas in western China. Furthermore, the snow cover types in northern Xinjiang, the Tianshan Mountains, the Hexi Corridor, and the vast areas from Chengdu to Kunming were unchanged. In the 1980s, the south-north dividing line between the major snow-covered area and snow-free area advanced to its most southern position. The snow cover days calculated from satellite remote sensing were generally longer than those from observational data in western China, mainly in the higher-altitude mountains, the Hexi Corridor, and the western Sichuan Plateau.     

2001—2020年三江源地区积雪日数变化及地形分异

基于积雪面积逐日无云遥感产品和气象观测资料,分析了2001—2020年三江源地区积雪日数的水平、垂直分布特征及变化规律,并对积雪日数与气温和降水量进行了相关分析。结果表明：（1） 2001—2020年三江源地区积雪日数呈西高东低,高海拔山脉大于盆地平原的分布格局,高海拔山脉地区积雪日数均值普遍大于200 d,85.48%的区域积雪日数呈波动增加趋势,显著增加区域占比为16.59%,平均增加速率为0.98 d·a^-1。（2） 积雪日数及其变化趋势存在明显的海拔和坡向分异,积雪日数随海拔上升呈指数型增加,较低海拔（<3.0 km）区域积雪日数少、呈减少趋势且减少速率随海拔高度上升而加快;高海拔区域积雪日数较多且呈增多趋势,但海拔大于4.4 km后积雪日数增多速率随海拔上升而减缓,且5.5~6.0 km地区积雪日数呈减少趋势,高海拔地区积雪日数存在一定程度的“海拔依赖性”。积雪日数北坡大于南坡、西坡大于东坡,西北坡积雪日数最多,为78.30 d,不同坡向的积雪日数均呈增多趋势,其中西坡的增多速率最快,达1.04 d·a^-1。（3） 近20 a三江源地区明显的“暖湿化”气候特征是影响积雪日数变化的主要原因,其中降水量是主要驱动因素,积雪日数增多与降水量增加密切相关,且高海拔地区积雪日数对降水量的依赖性更强。     

基于反射率和亮度温度的锡林郭勒积雪深度估算

积雪是我国西北干旱半干旱区重要的水资源,也是影响全球气候变化的重要因子之一。目前光学影像反射率和雷达亮温数据是积雪遥感领域的主要数据,本文首次结合两类遥感数据估算积雪深度,并比较偏最小二乘法和机器学习算法(人工神经网络、支持向量机和随机森林算法)在积雪深度估算方面的表现。以锡林郭勒盟2012—2015年积雪深度数据为例,基于反射率和亮度温度相结合的积雪深度估算精度优于单个数据源,且随机森林算法表现最好,均方根误差为2.93cm,满足实际应用的需求。研究结果对我国西北地区水资源分布、生态环境评估等研究具有重要意义。     

山西省生态脆弱区生态、资源、经济协调发展时空变化

着眼于生态脆弱区生态、资源、经济协调发展时空变化,基于协调发展相关理论,构建生态、资源、经济协调发展评价体系,利用耦合协调模型对山西省生态脆弱区协调发展水平变化格局进行研究。结果表明：（1）从子系统综合发展指数来看,山西省生态脆弱区资源系统综合发展指数稍有下降,经济系统综合发展指数稍有上升;生态系统保持着相对较高的发展水平,且发展态势良好。（2）从协调发展度来看,山西省生态脆弱区生态、资源、经济协调发展水平整体上有所提升,以基本协调区域为主,后期比较协调区域开始出现,但并未形成大范围覆盖。（3）政策牵引成为山西省生态脆弱区生态、资源、经济协调发展的主要驱动力。最后从政策驱动的角度对山西省生态脆弱区协调发展提出针对性建议。     

北半球积雪/海冰面积与温度相关性的差异分析

积雪和海冰的时空变化对区域以及全球的气候、水文具有重要影响。基于雪冰数据和NCEP再分析气温数据,利用MK检验、滞后分析等方法,分析了积雪、海冰的时空变化特征及其与温度的相关特征。结果表明：1979-2013年,北半球积雪区、北极圈的年均温度呈显著上升的趋势,而积雪面积和海冰面积呈显著下降的趋势。在大部分地区,积雪覆盖频率随着温度的上升呈显著减少的趋势,但在中国长江中下游、青藏高原等局部地区,积雪覆盖频率随着温度的上升呈显著增加趋势。在大部分的近陆地海域,海冰覆盖频率随着温度的上升呈显著下降趋势。超前时间1~2个月的温度与海冰面积的负相关性最高。超前1~4个月的温度与积雪面积的负相关性最高。温度对海冰的影响时间比对积雪的影响时间长1~2个月。温度变化对海冰和积雪的影响存在一致性,但积雪和海冰对温度的响应时间存在差异,具有空间变异性。     

Interdecadal change of snow depth in winter over the Tibetan Plateau and its effect on summer precipitation in China

This paper obtained a set of consecutive and long-recorded observational snow depth data from 51 observation stations by choosing, removing and interpolating original observation data over the Tibetan Plateau for 1961–2006. We used monthly precipitation and temperature data from 160 stations in China for 1951–2006, which was collected by the National Climate Center. Through calculating and analyzing the correlation coefficient, significance test, polynomial trend fitting, composite analysis and abrupt change test, this paper studied the interdecadal change of winter snow over the Tibetan Plateau and its relationship to summer precipitation and temperature in China, and to tropospheric atmospheric temperature. This paper also studied general circulation and East Asian summer monsoon under the background of global warming.