基于GIS/RS的洪湖东分洪区洪水风险制图

本文计算了洪湖东分洪区洪灾损失.洪水风险带以模拟的洪水淹没深度表示.这是洪水风险综合评价模型的基础.本项研究基于GIS为基础的水动力模型计算洪水淹没深度;并以GIS/RS为基础建立了单位洪水风险评价模型,计算不同洪水风险带的直接损失.研究表明,综合洪水风险评价模型在长江流域应用是可行的.     

洪湖分蓄洪区洪水淹没风险动态识别与可能损失评估

全球气候变化和社会经济快速发展,使长江流域面临越来越严重的防洪压力．在长江流域开展洪水淹没风险识别与洪水损失评估工作,对于长江流域洪水风险管理具有重大意义．本项研究以洪湖分蓄洪区为案例,采用基于GIS栅格数据整合于Arcview3．x的二维水文-水动力学模型进行洪水淹没风险动态识别,并且根据土地利用分类及其单位面积价值,建立洪水淹没损失函数,进行洪水淹没动态损失评估,建立了东洪湖分蓄洪区洪水淹没动态损失数据库,为东洪湖分蓄洪区的合理利用提供定量科学依据．洪水淹没动态风险识别基于数字高程模型进行,采用修正的1998年夏季洪水水位-时间水文过程线对模型参数进行调整,并以地面糙率反映不同地表覆盖形态对洪水演进过程的影响．     

基于遥感的鄱阳湖湖区蒸散特征及环境要素影响

蒸散是湖泊湿地生态系统水循环的重要组成部分,研究湖区地表蒸散量的时空变化对了解鄱阳湖湖区水量平衡关系具有重要意义.本研究基于MODIS数据,应用地面温度-植被指数三角关系法反演2000-2009年鄱阳湖湖区的实际蒸散量,分析湖区蒸散的时空分布特征及主要气象因子对流域蒸散的影响.结果表明:2000-2009年鄱阳湖湖区年蒸散量在685~921 mm之间,平均年蒸散量为797 mm,最大蒸散量出现在2004年.2000-2009年多年平均水体蒸发量为1107 mm,高于湖区植被蒸散量(774 mm).湖区汇水区域中蒸散量占降水的平均比例为55%,是水量平衡的主要支出项,径流系数约为0.45.湖区蒸散主要受辐射和气温的影响,月蒸散量与气温呈显著的指数相关,2007年蒸散量对温度的关系最为敏感.降水量距平与蒸散量距平的关系除2007年呈显著负相关外,其他年份相关性不显著.鄱阳湖湿地蒸散与湖泊水域面积总体呈正相关,但在水文干旱严重的2006年,当水域面积<30%时,蒸散速率随水域面积增加而减小.     

后三峡工程时代的鄱阳湖湿地淹没动态演变

周期性的淹没或出露是洪泛型湖泊湿地的重要物理特征,湖泊湿地的淹没动态对其生态过程有显著影响。三峡工程运行以来,鄱阳湖湿地淹没动态发生了显著变化并引发了剧烈生态效应,而目前研究尚未对后三峡工程时代的鄱阳湖淹没动态演变进行系统量化,也制约了对其驱动下湖泊湿地生态系统演变原因与机制的了解。鉴于此,本研究结合水文站实测数据与遥感观测资料,以淹没开始时间、淹没结束时间以及淹没历时3个变量共同表征湖泊湿地淹没动态,从站点及全湖尺度分别对三峡工程运行后鄱阳湖湿地淹没动态的变化趋势、量级及显著性进行定量分析。结果表明:(1)2000—2020年间,鄱阳湖湿地淹没开始时间在64%的湖区被推迟,推迟速率约为1.10天/年;仅在入江水道及碟形湖小幅提前,且提前趋势并不显著;(2)鄱阳湖湿地淹没结束时间在72%的湖区显著提前,提前速率约为1.46天/年;仅在有闸控工程的碟形湖因延迟泄水而有所延迟;(3)受淹没开始时间推迟而结束时间提前的影响,鄱阳湖湿地淹没历时在70%的湖区显著缩短,缩短速率约为2.19天/年,而在有闸控工程的碟形湖则有所延长。本文从站点与全湖尺度分别给出了基于实测而非模型模拟的鄱阳湖淹没动态...     

基于模板匹配的地震应急制图方法

震后各类应急图件可为有效开展应急指挥与救援提供参考和依据,地震应急制图具有快速性、动态性、表现方法多样等特点。文中引入受众理论,系统研究了地震应急制图的对象及制图内容,将地震应急制图对象划分为地震应急指挥决策人员、辅助决策技术人员、应急救援人员和普通公众,论述了不同受众对地震应急图件的需求及这些图件的表达方法,并在此基础上研究了基于地震应急制图模板匹配的快速制图方法。该方法在震前根据不同受众需求,设计不同的地震应急制图模板及对应的数据库结构,震后在GIS与专业模型的支持下,根据灾情信息动态更新制图模板,实现快速地震应急制图。文中设计了地震应急制图模板库体系,包括制图对象层、地图模板层、模板图层和具体地图元素层等及相应的地震应急制图通用模板。最后,应用ArcEngine开发了地震应急制图系统,通过案例展示了系统的制图应用,可为震后快速、系统地生成各类地震应急图件提供支撑。     

基于时间序列谐波分析的鄱阳湖湿地植被分布与水位变化响应

采用高时间分辨率遥感信息的谐波分析方法,提取反映鄱阳湖湿地植被指数随水位变化的谐波分量,分别以自然年和水文年的不同周期作为湿地植被指数谐波分析单元,利用时间序列信号的最大振幅谐波分量的变化周期表征湿地植被指数在不同分析单元的变化模式,结合常年水位观测数据和湿地植被群落在不同物候期的时间与空间特征,探讨鄱阳湖国家级自然保护区和南矶湿地国家级自然保护区的植被分布面积与水位变化关系.结果表明:(1)鄱阳湖湿地植被分布受水文状况影响的特征明显,相对于南矶自然保护区,鄱阳湖自然保护区湿地植被分布面积对观测水位的变化更为敏感.(2)两个自然保护区范围内的湿地植被分布面积与对应水文年9和10月的观测水位呈现较强的负相关关系,且在0.05水平上显著.一年两季生长的湿地植被分布面积受退水时间影响大于次年的涨水时间,与枯水期的观测水位无明显的相关关系.(3)两个自然保护区在不同高程区间的湿地植被分布面积与观测水位的相关关系和显著性呈现各自特征.在鄱阳湖保护区,12~13 m高程区间的湿地植被分布面积与9月观测水位的相关性最强,且相关关系在0.05水平上显著;13~14 m高程区间的湿地植被分布面积与10月观测水位相关关系更强.在南矶自然保护区,湿地植被分布面积在不同高程区间均与9和10月观测水位显著相关.采用谐波分析方法分析湖泊湿地的植被分布面积与水位关系有助于基于多时间序列遥感信息的湿地水文节律研究.     

结合长时序遥感监测和机器学习算法预测藻类增殖风险时空变化

饮用水源地藻类增殖监测和预测对于改善水生态系统环境和保护人类健康具有重要意义。利用多源遥感数据能够获取高时空分辨率的藻类动态信息,结合长时序遥感监测与机器学习算法能够适应藻类生长复杂的影响机制和非线性特征,实现藻类增殖风险时空变化的预测。本文利用Landsat与MODIS长时间序列卫星遥感数据,采用FAI与NDVI两种方法提取2000—2020年丹江口水库藻类浓度的时空变化信息,在此基础上分析藻类增殖对气象因子(气温、气压、相对湿度、风速和累计日照时间)的时间滞后效应。利用支持向量机、朴素贝叶斯与随机森林3种机器学习算法预测藻类增殖风险,并对3种算法的预测性能进行评价和对比。结果表明:丹江口水库藻类浓度年际变化呈现出先增后降的趋势,呈现出明显的季节性周期变化,春末夏初是藻类快速增殖时期。空间上入库支流和库湾等局部地区藻类浓度相对较高,为藻类增殖高风险区,丹江口水库藻类增殖风险预测模型能够较为准确地确定藻类增殖高风险区位置并反映短期内的空间变化情况,3种算法的预测结果呈现出整体上的一致性,其中支持向量机与朴素贝叶斯算法表现出更高的精度,提前4～5天是最佳预测时间。     

基于高分辨率遥感的建筑群在地震灾害中的脆弱性和风险分析方法及其应用

近年来高分辨率遥感技术快速发展,其在灾害研究领域的应用也越来越广。将遥感技术用于建筑群在地震灾害中的脆弱性和损失风险分析,不仅能保证建筑物类型和数量调查更新的时效性,而且有利于进行不同时期损失风险的对比分析,以便揭示震灾损失风险的变化规律。通过分析高分辨率建筑群的遥感影像特征,设计了一套提取建筑物属性信息(高度和面积)的方法,并通过实地调查验证了其可行性;将提取的建筑群属性信息与传统的震灾风险分析模型相结合,即可实现对研究区建筑群在地震灾害中的脆弱性和损失风险分析。以唐山市区和9个乡镇2009年的建筑物为研究对象,提取了它们的属性信息,在设定地震烈度情景下,分析了这些建筑物在地震灾害中的脆弱性和损失风险。     

遥感影像空间分辨率变化对湖泊水体提取精度的影响

湖泊面积是表征湖泊水情变化的重要指示因子,如何从不同空间分辨率遥感数据中获取客观准确的水面信息,是当前遥感应用研究中的难点问题.本文以鄱阳湖为例,通过选用丰水期和枯水期代表性Landsat ETM+遥感影像,采用最邻近法(NN)和像元聚合法(PA)两种重采样方法,分别获取分辨率逐渐降低的不同分辨率的影像数据,结合归一化差异水指数法研究水域面积随遥感影像分辨率降低的变化趋势及其误差变化特征,同时深入分析不同影响因素对水体提取精度的差异.研究结果表明:(1)空间分辨率是影响鄱阳湖水体提取精度的重要因素之一,随着遥感影像空间分辨率的降低,提取水域面积的精度相对30 m分辨率时呈逐渐降低的趋势,但整体精度较高,最低精度在67.64%以上;(2)NN重采样方法对遥感影像波段亮度值的均值影响不大,但PA重采样后影像的均值和标准差随分辨率逐渐降低且变化更有规律;(3)水体阈值在PA重采样后变化较大,NN重采样后变化较小,因而采用30 m分辨率时获取的阈值提取PA重采样后鄱阳湖水体误差较大,提取NN重采样后的湖泊水体误差较小.本研究结果对于全球变化影响下湖泊水体信息遥感精确提取具有重要的参考价值.     

基于Copula函数的鄱阳湖流域极值流量遭遇频率及灾害风险

在以气温上升为主要特征的全球气候变化导致区域水循环加剧、极端气候水文事件频发的背景下,对极端水文事件,特别是水文极值遭遇频率的科学认识,对区域防洪抗旱具有重要意义.基于此,本文引入当前多变量分析中较常用的Copula函数.分析鄱阳湖流域主要支流赣江与抚河、乐安河与昌江的洪水、枯水流量联合概率特征,并对引起该流域水文极值...     

鄱阳湖自然保护区植被生物量时空变化及水位影响

基于时间序列Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)植被指数,结合野外实测生物量及水文气象等数据,分析了2001 2010年退水期鄱阳湖国家自然保护区湿地植被生物量的空间格局及其时间变化规律,并在此基础上探讨了水位变化的影响.研究结果表明:(1)湿地植被生物量密度多年均值处于0~1402 g/m²之间,除蚌湖四周生物量沿湖心向四周逐渐升高外,其他区域呈现南高北低的分布格局,且其分布与研究区高程密切相关;(2)湿地植被生物量密度多年均值在退水初期为901 g/m²,随时间变化先上升后降低;植被分布面积则随着滩地出露而逐渐增大,随后基本稳定;总生物量呈现单峰变化,在11月初达到最高值.2001 2010年研究区年均生物量变化呈现波动状态,多年均值为18.3×10⁷kg;最高出现在2006年,达到28.2×10⁷kg,2010年最低,仅有8.37×10⁷kg;(3)年均生物量与洲滩出露天数以及植被分布面积呈显著正相关,相关系数分别为0.719和0.865.水位变化为湿地生物量变化的重要影响因素.     

Temporal monitoring of water level changes in Seyfe Lake using remote sensing

The Earth's water resources are endangered by inconsiderate use, pollution and lack of conservation measures. Temporal monitoring is necessary for the conservation and usage planning of water resources and to make informed decisions. Seyfe Lake and its environs in Turkey is one of the most important water basins in the world, because it is a node on bird migration paths between Europe, Asia and Africa. For this reason, the International Council of Bird Preservation (ICBP) has registered 27 of the bird species living at Seyfe Lake on the conservation list. In this work, the temporal changes in the water surface area of Seyfe Lake and its environs, which are important for ecological, historical and tourism reasons, are investigated. The change of water surface in the lake is examined over a 26 year period using satellite images taken between 1975 and 2001. Landsat images from years 1975, 1987 and 2001 are used. The change is tracked from the images using an unsupervised classification method. A decrease of slightly more than 33% was observed in the water surface area this 26 year period. The temporal change indicated by the images was compared with the related meteorological data between 1975 and 2001. Over this time period, climate conditions (rainfall, temperature and evaporation) in the study area have been changed by approximately 21%. These changes could have affected the Lake surface area, but so also could external human interference around the Lake. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

MERIS影像水环境遥感大气校正算法评价——以鄱阳湖叶绿素a浓度反演为例

MERIS是2002年发射的在轨运行近10年的ENVISAT-1卫星上搭载的主要传感器之一,在波段设置和辐射灵敏度等方面有非常突出的优势,能够较好地运用于Ⅱ类水体叶绿素a浓度反演,但Ⅱ类水体的大气校正仍然是亟待解决的一个关键问题.以我国第一大淡水湖——鄱阳湖为研究区域,采用FLAASH、6S、BEAM和QUAC共4种大气校正算法对2005和2011年具有同步实测光谱数据的鄱阳湖ENVISAT-1卫星MERIS影像进行大气校正处理,并对12种叶绿素a浓度反演模型的波段组合因子进行大气校正效果的对比分析.结果表明:(1)4种大气校正中,大气校正结果精度由高到低表现为FLAASH6SBEAMQUAC,平均相对误差分别为31.13%、31.88%、69.48%和42.64%;决定系数(R2)分别为0.60、0.57、0.38和0.24;(2)在12种叶绿素a浓度反演模型的波段组合因子中,FLAASH得到的结果最优,其次是6S,BEAM和QUAC最差,在FLAASH算法中,由665、708和753 nm 3个波段遥感因子((Rrs(510)/[Rrs(443)/Rrs(560)])组成的模型精度最高,平均相对误差为25.12%,R2为0.74.建议采用FLAASH大气校正结果组成这个波段组合进行鄱阳湖叶绿素a浓度反演.     

High-resolution remote sensing mapping of global land water

Land water, one of the important components of land cover, is the indispensable and important basic information for climate change studies, ecological environment assessment, macro-control analysis, etc. This article describes the overall study on land water in the program of global land cover remote sensing mapping. Through collection and processing of Landsat TM/ETM+, China’s HJ-1 satellite image, etc., the program achieves an effective overlay of global multi-spectral image of 30 m resolution for two base years, namely, 2000 and 2010, with the image rectification accuracy meeting the requirements of 1:200000 mapping and the error in registration of images for the two periods being controlled within 1 pixel. The indexes were designed and selected reasonably based on spectral features and geometric shapes of water on the scale of 30 m resolution, the water information was extracted in an elaborate way by combining a simple and easy operation through pixel-based classification method with a comprehensive utilization of various rules and knowledge through the object-oriented classification method, and finally the classification results were further optimized and improved by the human-computer interaction, thus realizing high-resolution remote sensing mapping of global water. The completed global land water data results, including Global Land 30-water 2000 and Global Land 30-water 2010, are the classification results featuring the highest resolution on a global scale, and the overall accuracy of self-assessment is 96%. These data are the important basic data for developing relevant studies, such as analyzing spatial distribution pattern of global land water, revealing regional difference, studying space-time fluctuation law, and diagnosing health of ecological environment.     

鄱阳湖水位变化规律的研究

根据都昌水位站１９５３￣１９９２年水位资料,对鄱阳湖水位的基本特征、退水过程及演变趋势进行了统计分析,在此基础上指出鄱阳湖开发利用中面临的主要问题和水位变化对鄱阳湖生态环境可能造成的影响。     

湖泊水质遥感的几个关键问题

我国目前约有面积大于1km2的湖泊有3000个,绝大部分属高叶绿素和高悬浮物浓度水体,属于典型的Ⅱ类水体,物质组成多样,水体的光学辐射传输复杂,且有大范围的光学浅水.我国的湖泊水质/水色遥感虽然取得了一定进展,但借鉴海洋水色遥感的相关理论和经验,还需要解决以下四个关键问题:1)兼顾海洋沿海水质遥感,发展专用的静止卫星湖泊水质遥感器;2)在当前多光谱遥感资料基础上研发高光谱湖泊水质因子提取的遥感定量化模型,提高反演精度;3)深化湖底底质对湖泊水质/水质遥感影响研究,发展湖底水质遥感反射率精确计算模型;4)发展适用于湖泊水体区域性Ⅱ类水体大气校正方法,并集成反演、遥感产品制作、分发等技术,构建湖泊水体水质/水色业务化运行体系.     

Shallow water substrate mapping using hyperspectral remote sensing

During April 2004 the airborne hyperspectral sensor, HyMap, collected data over a shallow coastal region of Western Australia. These data were processed by inversion of a semi-analytical shallow water optical model to classify the substrate. Inputs to the optical model include water column constituent specific inherent optical properties (SIOPs), view and illumination geometry, surface condition (based on wind speed) and normalised reflectance spectra of substrate types. A sub-scene of the HyMap data covering approximately 4 km² was processed such that each 3×3 m² pixel was classed as sand, seagrass, brown algae or various mixtures of these three components. Coincident video data were collected and used to estimate substrate types. We present comparisons of the habitat classifications determined by these two methods and show that the percentage validation of the remotely sensed habitat map may be optimised by selection of appropriate optical model parameters. The optical model was able to retrieve classes for approximately 80% of all pixels in the scene, with validation percentages of approximately 50% for sand and seagrass classification, and 90% for brown algae classification. The semi-analytical model inversion approach to classification can be expected to be applied to any shallow water region where substrate reflectance spectra and SIOPs are known or can be inferred.     

鄱阳湖水位变化对候鸟栖息地的影响

鄱阳湖越冬候鸟保护最重要的环节是保护栖息地,候鸟栖息地的面积和空间分布随水位过程而变化.在分析认定鄱阳湖湿地景观分类中水陆过渡带及其上下摆动区(稀疏草滩区和浅水区)为越冬候鸟主要栖息地的基础上,选择不同水位的遥感影像资料,经解译定量分析不同水位水陆过渡带面积及其空间分布,从而分析不同水位条件对候鸟柄息地的影响.进而分析...     

湖泊水色遥感研究进展

从卫星传感器、大气校正、光学特性测量、生物光学模型及水体辐射传输、水质参数反演方法等方面,系统分析了湖泊水色遥感的发展现状.湖泊水体物质组份的复杂性以及卫星传感器与实际需求的矛盾决定了湖泊水色遥感的难度.目前湖泊水色遥感在一些关键问题上仍没有实质性进步,离水色遥感监测的业务化尚有一段距离.令人欣慰的是,卫星传感器以及水色遥感反演算法的不断发展和进步,让我们看到了胜利的曙光.