大气二氧化碳遥感反演精度检验及时空特征分析（可下载全文）

 利用卫星遥感探测大气二氧化碳(CO₂)浓度,相比传统的地面观测方法,具有稳定、连续、大尺度观测等诸多优点,能更好地获得全球CO₂的时空分布与变化特征。随着卫星遥感技术的发展,一系列具备大气CO₂探测能力的卫星相继发射升空,大气制图扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)、温室气体观测卫星(GOSAT)、大气红外探测仪(AIRS)等卫星传感器,已经获得了多年的全球CO₂浓度分布产品。对这些卫星资料进行对比分析,并与本底观测数据进行全球范围的长时间序列的对比验证。研究显示,3种CO₂卫星遥感产品中,SCIAMACHY数据系统性略高于本底数据,且观测范围局限性较大;GOSAT数据稳定性较好,但系统误差较大,平均低于本底数据近9ppmv;AIRS数据产品相比前两者优势突出,单月全球覆盖率达到90%左右,与本底观测数据平均误差小于2ppmv(0.5%),相关系数达到0.9以上,能够较好地反映全球大气CO₂浓度的时空特征。卫星遥感产品与本底观测资料显示,全球CO₂浓度空间分布呈现出明显的纬度分布规律与海陆分布规律,时间变化规律方面则表现出明显的季节性周期变化。     

海面溢油光学卫星遥感监测能力分析

 海面溢油对海洋生态的影响具有频率高、范围广和危害大的特点。卫星遥感已成为海面溢油监测的重要手段。本文从海面油膜光谱特性出发,与常用的光学卫星传感器建立对应关系,根据对不同光学遥感卫星的空间分辨率、时间分辨率、幅宽和波段数等主要物理参数的对比分析认为,MODIS传感器和HJ-1卫星有较强的海面溢油监测能力。故此,采用MODIS、BJ-1、HJ-1和FY-3光学卫星影像,对2006年3月和2011年6月渤海海面溢油污染事故进行了遥感监测。MODIS遥感图像可以清晰反映出2006年和2011年这2次溢油污染事故中海面油膜信息,HJ-1卫星遥感影像则能反映出2011年溢油污染事故中海面油膜信息,而BJ-1和FY-3卫星遥感影像不能反映出海面油膜信息。HJ-1、BJ-1和FY-3卫星在波段设置上相似,但是,BJ-1和FY-3卫星不能反映出油膜信息,所以,本文进一步对这2次溢油事件中的MODIS遥感影像的油水光谱反差和海水光谱方差进行计算,并对结果进行比较分析,实验结果表明,当MODIS某一波段的海水光谱方差小于油水光谱反差时,则该波段可以显示出油膜信息;而当油水光谱反差小于或接近海水方差时,则不能反映出海面油膜信息。从波谱响应、空间分辨率和时间分辨率,以及监测实例中说明MODIS传感器有较强的海面溢油监测能力。     

我国长江中下游农业区冬闲田的遥感监测分析

 近20年以来,随着我国经济结构的调整和农村劳动力的转移,部分地区冬闲田的面积呈明显增长态势。为了科学、合理及高效地利用冬闲田资源,本研究以长江中下游农业区为实验区,利用长时间序列NDVI数据,结合研究区耕地空间分布和农作物在出苗期和成熟期NDVI变化特征,构建了NDVI动态阈值法的冬闲田遥感监测方法,进而对研究区2007至2008年冬闲田的空间分布和闲置时间进行了提取分析。研究发现,2007至2008年,我国长江中下游农业区冬闲田总面积为20.55万km²,占耕地总面积的45.49%。冬闲田集中分布于研究区北部和西北部的江苏、安徽、河南、湖北、湖南和江西的西北部地区,其中,湖北、湖南和江苏是冬闲田分布面积最多的省份,3省冬闲田面积占了研究区冬闲田总面积的53.41%。     

渤海陆源入海排污口的多尺度遥感监测分析

 陆源入海排污口是主要的海洋污染源之一,陆源入海排污口调查是海洋环境监测的重要内容。故此,针对陆源入海排污口监测与评价的业务需求,参照现行"陆源入海排污口及邻近海域生态环境监测指南"(HY/T086-2005), 在综合考虑各类卫星传感器应用能力与经济性的基础上,研究提出了一种利用多尺度卫星遥感数据对陆源入海排污口监测的方法。通过中分辨率卫星遥感数据的水质参数反演,结合水体光谱特征,进行渤海海域水质评价,划分重点监测区域,再利用高分辨率遥感影像,进行排污口的解译与制图。试验结果表明,该方法可以准确识别陆源入海排污口的分布及污染类型,对该区环境整治具有深远科学意义。     

遥感应用与地理信息系统动态报导

美国国会于1992年批准了国家航空航天局关于继续研制陆地卫星7号(Land- Sat-7)的计划,并将于1998年12月发射和投入运行,该卫星除保留原陆地卫星5 号具有的特点外,在性能指标和服务方式上都将有所改进。     

地物非线性重叠函数的可视化解法及其在地表通量遥感反演中的应用

本文从全球变化研究的需求分析入手 ,分析了地表通量遥感估算的重要科学意义 ,讨论了地表通量遥感过程中面临的几个关键问题 ,构建了地表通量遥感估算系统。对二层蒸发模型中的植被和土壤表面温度分解提出了可视化解算的思路。对遥感真实温度中的等效比辐射率 ,尝试利用蒙特卡罗方法进行计算 ,并对几种特定空间分布 ,特定类型树冠森林的四分量的方向性特性进行了详尽的分析。遥感反演地表真实温度 ,土壤和植被表面温度的分解是地表通量遥感中的关键步骤。     

遥感应用与地理信息系统动态报导 星载SAR应用研究

利用神经元网络森林类型分类系统,在暖温带地区对单时相或多时相的JERS-1SAR图象;对松林蓄积量估测,精度满足二类调查需要。热带林可区分林业与非林业用地、针叶林与阔叶林。     

全国地方遥感应用的回顾与展望

80年代以来,随着中国航天事业的发展,特别是国土普查卫星发射成功,中巴地球资源卫星进入研制阶段。我国各省、自治区、直辖市的遥感应用在中央有关部门支持下,得以发展。1992年8月26日,全国地方遥感应用协会(下文简称协会)在山西五台山成立了。现在已成为促进全国遥感信息技术应用与发展的一支重要力量。     

发展遥感事业为国民经济建设服务——纪念国家遥感中心成立15周年

在跨入本世纪最后一个五年计划之际,我们迎来了国家遥感中心成立十五周年的光辉日子。首先,请允许我代表国家科委基础研究高技术司、国家科委遥感中心对前来参加会议的各部门、各省市领导、各位专家表示热烈的欢迎;并对于你们为我国遥感事业兴旺发展所做出的卓越贡献表示敬意,也对你们多年来给予国家遥感中心工作上的支持表示衷心的感谢。     

全国地方遥感应用协会2000年年会在北京召开

世纪之交,全国地方遥感应用协会于2000年5月8～12日在北京召开了年会。这次年会体现了如下3个特点:一是参加了第三届中国北京高新技术产业国际周有关活动,突出体现了遥感的高新技术。     

基于随机森林的遥感干旱监测模型的构建

利用遥感数据进行大面积旱情监测是现有干旱监测的重要方法之一,然而传统的遥感干旱监测方法主要侧重于对土壤湿度或植被状况等单一干旱响应因子进行监测,对综合多因子的干旱监测研究较为有限。随机森林是一种机器学习方法,具有学习过程快速、运算速度快、稳定性好、预测精度高的优点,近年来被应用于生态环境等多个领域。本文利用2001-2010年4-9月的MODIS数据提取的植被状态指数（VCI）、温度状态指数（TCI）和土地覆盖类型（LC）,TRMM降水资料计算的TRMM-Z指数及SRTM-DEM、土壤有效含水量（AWC）等多个遥感及土壤资料提取的干旱因子为自变量,以气象站点的综合气象干旱指数（CI）为因变量,利用随机森林模型构建遥感干旱监测模型,并以河南省为研究区进行了评价和分析。该模型在2009-2010年的监测值和实测CI值的具有显著的相关性,并且二者干旱等级的一致率为81%。在2001-2010年4-9月间,模型监测值与气象站点的标准降水蒸散发指数（SPEI）总体干旱等级一致率为74.9%,较为一致,其中9月的模型结果与SPEI的干旱等级一致率最高,达到82.4%,空评估率和漏评估率最低;与10 cm土壤相对湿度的相关系数在0.475-0.639之间,达到极显著水平。河南省2011年4-6月干旱事件同样验证了本文构建的模型旱情监测结果,说明本模型能较好地就应用于监测区域旱情监测。     

基于GIS的沙漠化土地面积遥感分析监测

本文利用2000年的TM数据,经过图像增强、合成、几何精纠正、镶嵌和分割,以1∶10万地形图分幅标准,在微机Windows的ARC/INFO软件平台上,人机交互解译,最终获得2000年全国各省的沙漠、沙地和沙漠化土地面积。土地覆盖类型采用二级分类系统,第一级分为6大类:耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地。TM解译结果表明,于2000年,新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、青海省和甘肃省的沙漠、沙地和沙漠化土地面积分别为:79361263hm²、58570586hm²、18917225hm²和12340694hm²。面对中国局部生态环境得到改善但整体上土地荒漠化面积每年都在扩大的现实,利用遥感手段快速准确地监测国土荒漠化面积,对政府决策整治防护有重要意义。     

红树林遥感动态监测研究进展

红树林动态是地理学、生态学和湿地学等学科关注的热点之一。遥感技术具有宏观性、高效性和经济性等特点,在红树林动态监测中发挥日益重要的作用。本文通过关键词对Web of Science和中国知网2个数据库自2000年以来发表的文章进行梳理和归纳,从研究区域分布、文献数量、遥感监测数据源与方法、全球红树林动态以及全国红树林动态变化分析5个方面总结了近20年来国内外对于红树林遥感动态监测研究进展。研究结果表明,多传感器高时空分辨率数据将成为红树林遥感动态监测的重要数据源。将雷达数据和光学遥感数据进行融合,有助于进一步提升红树林卫星遥感监测能力。无人机平台搭载多种类型的传感器（如多光谱、高光谱或激光雷达传感器）,可以从不同方面获取红树林生态系统参数,结合遥感智能分析算法,有助于推动红树林遥感研究向纵深方向发展。红树林遥感动态监测相关研究表明,全球红树林总面积范围大致在1.1×10⁸ ~2.4×10⁸ hm²,总体仍呈减少趋势,而在区域上中国红树林面积则有所恢复。本文最后对红树林遥感动态监测的发展趋势进行了展望。     

陆表水体遥感监测研究进展

江河湖泊等陆表水体在工农业生产、气候调节、生态系统维持等方面扮演着至关重要的角色。在气候变化与人类活动的作用下,陆表水体的空间分布始终在发生着变化,因而对其进行快速精准的时空变化监测对水资源管理与保护、未来气候变化预测等有着重要的意义。遥感技术为大范围水体动态监测提供了全新的技术手段,特别是在当前地球大数据背景下,水体提取算法不断改进,遥感数据源急剧增加,但缺乏对算法和数据演化过程的系统整理。鉴于此,本文对现有水体提取算法与遥感数据进行了综合梳理,归纳了单波段阈值法、多波段谱间关系法、水体指数与阈值法、支持向量机、随机森林、深度学习等常用算法的演变,以及遥感数据源由低（MODIS等）到中（Landsat等）和高（高分1/2号等）空间分辨率的发展过程,并在此基础上讨论了各算法与数据源在水体变化研究中的差异。此外,本文论述了数据处理平台由本地计算到高性能云计算平台（如谷歌地球引擎）的发展,云计算促进地表水变化研究由基于时间片段到基于时间序列连续过程分析的转变,以及云计算在大尺度范围的应用。最后,本文还对多源遥感数据融合与云计算平台的结合在地表水体连续变化监测中的应用进行了展望,并对不同类型水体提取的不确定性进行了讨论。     

黄河三角洲海岸线遥感动态监测

黄河三角洲是世界上海岸线变迁最快的地区之一。遥感与GIS技术相结合,能准确及时地监测黄河三角洲海岸线的动态演变。本文以1976年以来多时相遥感影像为主要数据源,通过几何精校正与配准,形成统一投影与坐标体系的遥感影像,运用平均高潮线法,对20景时间序列影像经分类处理后提取海岸线;另经GIS叠加分析,剖析了现行黄河河口、钓口河口地区海岸线的演变过程及其规律。     

土地整理遥感监测系统的设计与实现

"十一五"期间,我国将投入土地整理资金超过3 000亿元人民币.为了使国家对土地整理的巨额投资落到实处,土地整理项目的监管至关重要.本文结合土地整理监管业务需求以及高分辨率遥感监测的特点,采用三层式设计了土地整理遥感监测系统,即应用层,系统功能层和数据服务层.根据土地整理遥感监测的特点,设计了系统的功能模块,包括文件、显示、土地整理工程信息提取、土地整理评价、工具箱等功能模块.并基于TITAN Image 6.0开发平台,用Visual C++.net搭建了系统主体框架和实现了系统的大部分功能模块.下一步将对系统的部分功能模块进一步完善.     

海岛建设引发的植被覆盖度变化的遥感分析

海岛生态脆弱、稳定性差,大规模的海岛开发使得原本脆弱的岛上植被生境面临更大的威胁,对海岛开发中的植被覆盖变化开展分析显得尤为重要。本文基于Landsat 5卫星和Landsat 8卫星的2001、2010和2014年的遥感影像,采用Gutmand和Ignatov提出的植被覆盖度计算模型提取福建平潭岛的植被覆盖度,并结合其土地覆盖变化信息,探究平潭综合实验区建设前后植被覆盖度变化特点及其原因。研究结果表明,3个时相的平潭岛植被覆盖度达中度以上的区域面积比例分别为86.00%、58.92%和71.16%,表明研究区整体植被覆盖状况良好。动态变化分析结果显示,2001-2014年研究区植被覆盖度总体呈下降趋势,其中2001-2010年植被覆盖度下降显著,下降区域面积比例高达53.95%;而2010-2014年岛上植被覆盖状况有较大改善,植被覆盖度增加区域面积比例达47.77%,这在一定程度上弥补了之前植被覆盖度大幅下降的影响,分析原因主要得益于平潭综合实验区建立后所采取的科学规划、进一步加大植树造林、逐步完善海岛绿地系统的植被建设与保护措施。     

干旱胁迫下植物抗逆性大尺度遥感监测方法

目前干旱与植被关系的研究主要集中于气候因子与植被时空变化的相关性分析以及植被对气候变化的响应,能够适用于大尺度的植物抗逆性监测方法还较为欠缺。本文基于归一化植被指数（NDVI）、总初级生产力（GPP）、修正花青素含量指数（mACI）、短波红外水分胁迫指数（SIWSI）监测干旱胁迫下的植被变化,综合考虑植物抗逆过程,建立滞后时间、抗逆时差、响应程度与恢复能力4个植物抗逆性监测指标,构建了一种能够适用于大尺度的植物抗逆性综合监测方法。利用各省份作物抗逆性综合评分与绝收比例进行相关性分析,两者呈显著负相关。利用该方法对干旱胁迫下我国不同类型植被的抗逆性进行评估,结果表明：(1)从全国整体水平来看,不同季节植物抗逆性差异较大,其中夏季植物抗逆性最弱,冬季最强。我国植物抗逆性空间异质性显著,春季植物抗逆性综合评分低于70分的区域主要位于山西、陕西北部,综合评分高于90分的区域主要集中在内蒙古东北部以及云南的南部地区;(2)不同类型植被的抗逆性有明显差异,夏季落叶针叶林抗逆性最强,类内差异最小,春秋两季草地抗逆性最强但抗逆性类内差异最大。本文提出的植物抗逆性综合监测方法有助于探索干旱胁迫下植物抗逆...     

草地退化杂类草入侵遥感监测方法研究进展

近年来,受全球气候变暖及日趋频繁的人类活动的共同影响,我国草地生态系统出现了不同程度的退化,成为草地生态学界的研究热点。本文较系统总结了草地退化、杂类草入侵遥感监测方法的应用进展,指出了常规草地退化遥感监测方法的不足,并展望了今后的发展方向。研究发现草地退化在群落尺度上往往表现为优质牧草种类减少,杂类草种类增加。在草地退化过程中,杂类草侵入,往往导致植被覆盖度增加,因而传统的基于植被覆盖度、生产力和产草量下降的草地退化遥感监测方法,无法反映草地退化在植被种群方面的变化特征,尤其是杂类草入侵的草地退化过程。而目前基于高光谱数据的草地退化杂类草入侵监测方法,结合地面光谱测定和对退化草地物种特征微弱光谱差异的定量分析,能有效识别群落中杂类草种类,并反演出占群落的面积比例、高度和盖度等,可为草地退化监测及其治理提供群落演替过程及其态势的重要指标,为草地退化监测提供新的遥感技术方法。     

叶面积指数遥感反演研究进展与展望

叶面积指数表征叶片的疏密程度和冠层结构特征,体现植被光合、呼吸和蒸腾作用等生物物理过程的能力,是描述土壤-植被-大气之间物质和能量交换的关键参数。目前多种卫星传感器观测生成了多个区域和全球的叶面积指数标准产品。本文综述了基于光学遥感数据的叶面积指数反演进展:首先,介绍了叶面积指数的定义和在生态系统模拟中的作用;然后,阐述了基于光学遥感反演叶面积指数的基本原理;在此基础上,论述了基于植被指数经验关系和基于物理模型的两种主要遥感反演算法,讨论了2种算法的优点和存在的问题,并总结了现有的主要全球数据产品及其特点,论述了产品检验的方法和需要注意的问题;最后,总结了当前叶面积指数反演中存在的问题,并展望了其发展趋势和研究方向。