基于MODIS数据的石羊河流域地表温度空间分布

地表温度是生态系统中极其重要的环境因子,中小尺度区域的热场空间分布对生态系统稳定性的研究以及干旱区流域的农业生产建设具有重要意义。利用MODIS数据,采用劈窗算法反演石羊河流域的陆地表面温度(LST),并计算植被指数(NDVI);利用TM影像,通过目视解译获得研究区的土地利用数据,结合DEM数据,采用GIS空间分析方法,分析LST的空间分布特征和LST与NDVI在不同土地利用类型之间的差异以及二者之间的定量关系。结果表明:研究区陆地表面温度北高南低,东高西低,整体上表现为由东北向西南逐渐降低的趋势;地表温度与海拔呈负线性相关,相关系数为-0.928;不同土地利用类型的地表温度存在差异,地表温度最高的未利用土地要比最低的林地高出16.42 K;对于单一土地利用类型,耕地、林地、草地、建设用地的地表温度与NDVI具有明显负相关;对于整个研究区土地利用空间结构,地表温度与NDVI表现为LST-NDVI梯形关系,反映了流域地表温度和植被覆盖之间的关系,由此看出绿色植被对调节区域气候温度的重要性。     

小花间流域旱情监测模型分析

利用2002年5月份的小花间流域的MOD IS数据提取归一化差值植被指数(NDVI)和陆地表面温度(LST),选取合适的NDVI提取窗口尺度,构建LST-NDVI特征空间,采取适宜的干边和湿边的斜率确定方法,计算温度植被干旱指数(TVDI),对小花间流域进行旱情监测,平均相对湿度进行定性验证。结果表明:采用多尺度的像元提取窗口,依据像元直方图确定干边和湿边,建立温度植被干旱指数(TVDI)进行小花间流域旱情监测能够较好反映当地旱情。基于旱情监测模型的生产需要,探讨旱情与地表温度以及归一化植被指数之间的关系,认为地表温度能够反映当地2002年5月份旱情,而归一化植被指数的作用较小。     

城市地表温度与NDVI空间相关性的尺度效应

城市地表温度与NDVI的空间相关性已被广泛研究,但是其尺度效应常常被忽略,给研究结果带来不确定性。本文以郑州市为例,基于四幅Landsat8影像,经辐射传导法反演地表温度(LST),运用半变异函数识别地表温度的空间相关性分析尺度,并结合空间相关指数Moran's I,从多尺度、多季节、多邻接范围3个方面对地表温度与植被覆盖的空间相关性的尺度效应进行了探讨,结果表明：①LST和NDVI的单变量空间自相关和双变量空间相关尺度均在300 m左右;②300 m相关尺度内,单变量空间自相关性存在显著尺度效应,相比之下双变量空间相关性尺度效应较为微弱;③LST和NDVI的单变量空间自相关性和双变量空间相关性尺度效应均表现出明显的季节差异;④随着邻接范围增大,LST和NDVI的空间自相关性减弱,尺度效应更明显。因此度量LST和NDVI的空间相关性要考虑时空尺度效应,本文研究结果有助于进一步认识LST和NDVI间空间相关性的尺度效应。     

澜沧江流域基于重建的MODIS地表温度数据的空气温度空间化制图（英文）

空气温度是一个非常重要的气候变量,通常由气象台站观测获得。对其时空特征的精确估算是很多模型的基础,但是由于台站分布密度的不均和研究区复杂的地形,往往使其空间化的结果较差。目前,随着遥感技术的发展,使用热红外遥感数据估算的地表温度,结合地面观测数据,建立回归模型可以提高区域空气温度估算的精度。由于云和其它大气因素会影响遥感反演的地表温度数据结果,因此本研究本文将2001-2010年的LST历史数据作为先验知识,用以建立LST背景库,并提出了基于LST背景库的Savitzky-Golay(SG)滤波算法来实现LST时间序列数据的重建工作。将重建后的LST与研究区12个气象站空气温度数据进行了时序分析和回归分析,结果表明在月尺度合成序列上LST-TA的一致性较好,且具有非常好的线性相关关系,80%的台站的决定系数高于0.5。通过对比分析发现,加入植被指数(NDVI)的各月空气温度回归模型比直接用LST建立的回归模型精度更高。因此,本研究使用LST-NDVI模型对澜沧江流域2010年12个月份的空气温度进行空间化制图,并分析了其年内时空格局特征。     

温度植被干旱指数(TVDI)与多因子关系研究

利用EOS/MODIS数据,采用归一化植被指数(NDVI)和地表温度(LST)构建NDVI-Ts特征空间,依据该特征空间计算温度植被干旱指数(TVDI)。通过对2009年6期冬小麦数据比较和多因子相关分析,认为TVDI与LST为极显著正相关关系,与NDVI相关性次之。气象因子中降水量(JSL)因子与TVDI相关性较为显著,在作物生长中后期,降水距平(JSJP)因子影响日趋明显;其它气象因子及海拔、灌溉与否等因子作用不显著,在进行大尺度干旱监测时基本可以忽略。如将TVDI与影响较为明显的因子组合建立新的指标或许是一个更好的监测方法。     

NDVI、NDMI与地表温度关系的对比研究

通过研究归一化植被指数(NDVI)、归一化水汽指数(NDMI)与地表温度(LST)的相关关系,对比NDVI和NDMI定量分析LST的适宜程度。以Landsat 8遥感影像为数据源,以郑汴都市区为例,反演LST,计算NDVI和NDMI。从整体、分区、像元等不同层面分析NDVI和NDMI与LST的相关关系,并利用GEO-Da软件,分析150 m、300 m、450 m三种不同采样间隔数据的NDVI、NDMI与LST的空间相关性。主要结论为：①NDVI与LST的线性拟合度较差,而NDMI与LST具有很强的线性关系,剖面分析显示NDMI与LST呈显著负相关关系。②缓冲区分析结果表明,随着距城市中心距离的增加,用地类型增多,LST和NDMI之间的相关性逐渐增强。③在Moran's I空间相关性分析中,不同采样间隔下两指数与LST的负相关关系均比较明显,但由于水体在2个指数中数值的差异,使NDMI与LST表现出更强的空间负相关性,而NDVI与LST空间相关性则相对较弱。因此,总的来说NDMI是热环境研究的有效指标,与NDVI相比,NDMI与LST的负相关关系更强、更稳定,也更适宜于对LST的定量分析。     

基于MODIS数据的吉林省中部地表温度反演及空间分布研究

利用MODIS数据,采用劈窗算法,定量反演吉林省中部陆地表面温度;利用TM数据,通过目视解译获得研究区的土地利用状况,并结合地势图,研究吉林省中部农业区的地表温度空间分布特征以及地表温度与土地利用类型之间的关系。结果表明,研究区陆地表面温度南高北低,西高东低,符合该区域气候特征;由于地表土地类型热力性质的不同,不同土地利用类型的地表温度存在差异,地表温度最高的裸岩要比最低的湖泊高出26.6K;地表温度与海拔呈负相关关系,即随着海拔的升高,地表温度呈下降趋势,下降率为23.6°C/km;在植被覆盖区,地表温度与NDVI之间存在负相关性,且城市地表温度对植被覆盖度的敏感性要高于农田和林地;对于整个研究区土地利用空间结构,地表温度与NDVI表现为LST-NDVI梯形关系。     

西藏自治区植被与气候变化的关系

气候变化下植被的时空响应是近年来的研究热点。高海拔西藏地区气候独特多变,研究该区域植被与气候变化的关系具有重要意义。西藏地区的气象站少,利用站点观测资料插值分析误差相对较大,难以准确获得空间连续的数据。本文采用2001~2013年MODIS卫星16天时间序列数据和同期的降雨卫星TRMM数据,利用线性回归和相关性分析法研究西藏地区植被、地表温度和降雨量的时空特征及相关性。研究表明:在2001~2013年间,西藏地区植被与地表温度、降雨量在时间波动和空间分布上具有一致性。植被NDVI逐年增大,植被状况逐渐改善,地表温度总体呈上升趋势,降雨量整体无明显变化,三者年际变化率主要集中在-0.005~0.005/a,-0.05℃~0.15℃/a,-30~40 mm/a。近13年来植被NDVI、地表温度和降雨量的变化区域差异性较大,在西藏中部和东部变化明显。植被NDVI的变化与气候变化(尤其是地表温度上升)密切相关,受降雨明显影响的区域分布在西藏中部,受地表温度明显影响的区域分布在西藏东部和西部。     

黄河中游砒砂岩地区长川流域植被盖度及其动态分析

应用遥感监测并结合地面实测数据,分析黄河中游砒砂岩地区典型流域——内蒙古长川流域植被盖度及其变化特征。经野外实测数据进行检验植被盖度遥感监测的精度发现,以遥感手段通过植被盖度与归一化植被指数(NDVI)之间关系来估算长川流域植被盖度的精度达到81.3%。长川流域上游地区(北部)植被盖度相对较高,达到40%~70%;沟道两侧也有相对较高的植被盖度,也达到了30%~60%;一般梁峁地植被盖度较低,只有5%~15%。从1983年开始实施的小流域第一期水土流失重点治理和1993年至1997年期间实施的小流域第二期第一阶段水土流失重点治理的效果明显,使得长川流域植被盖度在该期间内大幅度增高。     

新疆典型沙漠和绿洲植被-水汽-地表温度相关性分析

为探讨新疆不同区域沙漠、绿洲地表温度(Land surface temperature,LST)、归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)及大气水汽含量三者间的相关关系,利用2001—2019年MOD13C3植被指数、MOD11C3地表温度以及2013—2...     

秦巴山区MODISLST时序数据重建及特征分析

地表温度(LST)是大气—地表水热平衡的重要参数,但受云等大气状况影响,MODIS LST时间序列产品存在大量缺失数据,限制了LST数据使用。该文以陕南秦巴山区为研究区,从LST与高程、归一化植被指数(NDVI)、经度和纬度的相关性特征出发,首先,针对不同的相关性特征自适应确定重建因子;然后,设计了以时点重建模型为主算法、总重建模型为备用算法的LST时间序列重建流程;最后,对研究区的地温特征进行分析。结果表明,高程与LST呈较为稳定的负相关关系,NDVI随植被的物候期变化与LST的相关性呈周期性变化,纬度与LST白天时点以正相关为主,夜晚则呈负相关特征;白天重建数据的平均绝对误差(MAE)变化范围较大,夜晚的变化范围小且平均值较低;71.8%的白天重建数据和78.2%的夜晚重建数据的误差可控制在3℃以内;研究区内平均地温随着高程的升高而下降,海拔1~2km区域的年均地温比海拔低于1km区域低2.0℃,海拔大于2km区域的年均地温比海拔1~2km区域低2.6℃。     

蒙古国植被物候特征及其对地理要素的响应

蒙古高原是中国重要的北方生态屏障。在全球气候变化的背景下,研究蒙古国植被物候变化特征对于认识蒙古国草地生态系统对气候变化的响应和促进区域畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究利用非对称高斯拟合法对蒙古国2001—2019年MOD13Q1产品中的归一化植被指数（Normalized Differential Vegetation Index,NDVI）数据拟合,得到较为平滑的NDVI时间序列数据;基于TIMESAT平台,采用动态阈值法分析获得蒙古国连续19a植被物候数据。研究分析了蒙古国植被物候的空间分布及年际变化趋势,发现蒙古国植被返青期（Start of growing season,SOS）主要集中在110~150d,总体呈微弱推迟趋势,植被枯黄期（End of growing season,EOS）主要集中在270~310d,总体呈提前趋势,从而导致蒙古国生长季长度（Length of growing season,LOS）呈缩短趋势,且缩短时间最长可达2d以上。采用偏相关分析方法分析了植被物候对地形、降水、地表温度等地理要素的响应,表明蒙古国植被物候具有明显的空间异质性和海拔依赖性,不同植被物候对降水、地表温度（Land Surface Temperature,LST）的响应不同,SOS与日间LST呈显著正相关,EOS与夜间LST呈显著正相关,而LOS与年均降水呈显著负相关关系。     

基于植被指数的太原市绿地景观格局及其热环境效应

以中国重要的能源工业城市太原市为研究区,借助RS、GIS等手段,以太原市1986年、1995年、2001年三个时相的TM/ETM数据为基础,应用景观生态学的理论和方法,选择归一化植被指数(NDVI)和地表辐射温度分别作为城市绿地和热环境效应的反映指标,分析城市化过程中绿地景观格局及其与热环境的变化特征;探讨城市绿地景观格局的变化与城市热环境效应的相关关系;以寻求提高城市绿地生态效益的有效途径,为日后的城市园林绿地建设提供一些借鉴.研究表明:1986-2001年间,NDVI值较大的植被覆盖情况较好的绿地逐年减少,取代以NDVI值较小的植被覆盖差的硬质半硬质景观;景观水平上,绿地景观破碎化程度加剧,各景观要素混杂程度提高;景观的多样性增加,但这样的多样性是以大量的人工干扰为前提的;各景观类型的优势度降低,分布趋于均匀.反映城市绿地景观的NDVI与反映热效应的地表辐射温度LST两者之间存在较大的负相关关系,景观格局的热环境效应随着景观破碎化程度的加剧、景观优势度降低和多样性的增加而加强,城市绿地景观的空间分布格局对其热环境效应也有着重要的影响,其中混合格局的降温效果最为明显.     

无定河流域水量平衡变化的模拟

利用黄土高原无定河流域1982~1991年的水文气象、土地利用、土壤质地、数字高程和NOAA-AVHRR遥感信息,建立基于土壤-植被-大气传输机理的分布式生态水文模型,模拟流域水量平衡的时空分布。研究结果发现,该流域的年平均植被指数(NDVI) 的年际变化不明显,但NDVI最大值的年际变化显著。该流域年累计NDVI与降水年总量关系不明显,说明该流域植被的生长并不完全受控于降水总量。模拟的实际蒸散量用无定河及其岔巴沟子流域实测降水与实测径流的差值进行验证,误差小于5%。整个流域模拟时段的平均降水量为372±53 mm yr-1,实际蒸散量为334±33 mm yr-1,其中蒸腾为130±21 mm yr-1,有明显的年际波动。地表径流的年际变化相对较小。蒸散发的季节变化特征与降雨基本一致,即7、8、9月雨季高,其他月份低。降水量和实际蒸散量呈现显著的空间分异性,表现出由东南(高NDVI) 向西北(低NDVI) 递减的梯度差异。地表径流的空间分异亦沿东南-西北梯度变化,但高值分散在中部。以岔巴沟子流域1991年的地表覆被度为基准,发现在全流域都覆盖上某一种植被的情况下,蒸腾和土壤蒸发的变化非常明显,地表径流和实际总蒸散的变化并不显著。只有在全流域都变成荒漠情景下,实际总蒸散才显示出较明显变化(17%),表明在西北干旱半干旱区,土地利     

2000~2014年黑龙江流域（中国）植被覆盖时空变化及其对气候变化的响应

采用MODIS/NDVI数据,利用Theil-Sen Median 趋势分析、Mann-Kendall 以及Hurst指数方法分析2000~2014年黑龙江流域（中国）植被的时空变化特征、植被变化发展趋势及可持续性特征;应用相关分析法研究了气候变化对植被生长的影响。结果表明,2000~2014年黑龙江流域（中国）植被NDVI指数呈缓慢增加趋势,山区植被覆盖增加显著,东北部平原区植被覆盖持续退化,总体上植被覆盖持续改善能力较弱。植被NDVI对气候响应的季节差异显著,且不同类型植被对气候因子的响应不一致：春季植被NDVI主要受温度影响,夏季植被NDVI主要受降水量影响,秋季林地NDVI与温度正相关、草地NDVI与降雨量正相关。     

1982-2013年中国植被NDVI空间异质性的气候影响分析

为研究气候变化与植被活动之间的复杂关系,采用1982-2013年GIMMS NDVI与气象站点温度与水分的监测资料,应用基于像元的地理加权回归方法,探究了中国植被NDVI及其动态特征对气候变化响应的空间格局。中国植被NDVI与地表温度呈空间非平稳关系,在空间上的负相关关系主要集中在东北、西北及东南部分地区,空间正相关则更为集中和连片;针对不同气候指标的标准化系数对比可知,植被NDVI受水分控制作用较为显著的区域主要集中在北方地区以及青藏高原,温度的主导作用区域则分布在华东、华中及西南地区,其中年均最高气温对NDVI的主导区域范围最广;植被NDVI动态与气候变率的回归结果表明,增温速率的升高会通过加剧干旱等机制对植被活动产生抑制作用,水分变率对植被活动的强弱起到了重要的调节作用。     

高分辨红外辐射探测器地表温度数据在江苏地区1980—2009年间适用性评估

地表温度在物理和生物过程中起着关键作用,也是评价地表热环境的重要指标。因此,了解地表温度时空变化对城市热岛监测及生态质量的评价具有重要意义。高分辨红外辐射探测器地表温度(HIRS LST)是目前时间尺度最长的全球逐小时地温数据集。为了解江苏省地表温度的时空分布情况并研究HIRS LST数据在江苏的适用性,论文选择江苏省1980—2009年49个站点的实测地表温度数据,利用相关系数、偏差、非偏性均方根误差等方法,对HIRS产品从多角度进行了验证。结果表明,HIRS地表温度与站点地表温度数据有较好的一致性。两者相关系数在整个区域都高于0.98,2种数据的距平相关系数在0.65~0.80之间。两者偏差和非偏性均方根误差表明,HIRS的数据在江苏北部和南部部分地区低估了地表温度,主要原因是其对高于32 ℃的地温事件发生次数存在较大程度的低估。然而,HIRS LST在很大程度上高估了在20~30 ℃之间的较高温日数。在年际变化方面,HIRS LST与观测数据在春季的相关性最高,冬季最低。趋势检验表明,2种数据在春、秋、冬3个季节均呈现出明显的增长趋势,增温趋势呈现出相似的空间变化。但是,该地区夏季的地表温度长期趋势被明显高估,HIRS数据并未反映出该地区北部大面积的降温趋势,而在其他季节的地表温度被低估。     

近10年重庆市归一化植被指数变化分析

运用1 km分辨率经过Savitzky-Golay滤波技术平滑处理的SPOT/VGT数据,通过对1998~2007年的归一化植被指数(NDVI)时间序列数据、NDVI与气象因子的关系、10 a来NDVI变化率的空间分布以及NDVI与海拔高度的关系等进行分析,研究重庆市植被变化及空间分布情况。结果表明,重庆市NDVI年变化相对稳定,在空间上变化较大,东北及东南部分地区植被退化,而西部地区NDVI变化率增加,表明植被覆盖有所增多。另外引起NDVI时空变化的原因中,温度远大于降水量,海拔高度也与NDVI有较好的相关性。     

辐射干燥指数影响下NDVI与气候因子的关系

在全球1_o×1_o 分辨率格点数据的基础上研究了1986～1990年多年平均NOAA/AVHRR的归一化植被指数 (NDVI) 与多年平均降水 (Pcp)、多年平均净辐射量 (NetRn)、多年平均辐射干燥指数 (RDI) 之间的关系,结果表明： (1) NDVI与降水、辐射干燥指数总体上存在对数关系,NDVI与净辐射量总体上存在线性关系。 (2) 在不同的辐射干燥指数下,NDVI与降水、净辐射的相关性存在很大的差异。当辐射干燥指数小于1时,NDVI与降水、净辐射之间存在明显的非线性关系;当它大于1且小于2时,NDVI与降水的非线性关系略好于线性关系;当它大于2且小于10时,它们存在明显的线性关系;而当辐射干燥指数大于10时,它们之间的相关性很小。 (3) 以全球13种植被为基础,分别研究了不同植被类型下的NDVI与降水、辐射干燥指数、净辐射量之间的关系,结果表明不同植被类型下的NDVI与这些气候因子的相关性不同,分层聚类的结果表明,这13种植被类型下的NDVI与降水、净辐射的关系可以分为4种类型。     

洛河流域蒸散发遥感反演及其与各参数的相关性分析

利用ETM数据和地表热量平衡模型估算洛河流域的蒸散发量,并结合地面实测资料进行检验,然后综合分析蒸散发量与土地利用/覆被、地表参数、地形参数的关系。研究发现,不同下垫面的蒸散发能力有一定的差别,其中水体和林地的日蒸散发量最大;蒸散发量与NDVI、植被覆盖度以及高程等参数呈线性相关,而与地表温度呈指数相关,与叶面积指数呈对数相关。