卫星热红外遥感技术在东平县地热资源调查中的应用

地热资源是一种绿色低碳、可循环利用的清洁能源，地热异常圈定是确定地热资源靶区的重要前提，热红外遥感技术能够直观反演地表温度信息，能够宏观、客观地反映地热资源异常信息。本次基于东平县1985年5月24日和1987年9月19日的Landsat-5卫星遥感数据热红外波段，采用大气校正法进行地表温度反演，结合水文地质调查、地温场调查及地下水动态监测等综合手段，圈定3处Ⅰ级地热资源遥感异常区及1处Ⅱ级地热资源遥感异常区。异常查证发现，接山镇Ⅰ级地热资源遥感异常区、老湖镇Ⅰ级地热资源遥感异常区、梯门镇Ⅰ级地热资源遥感异常区均呈现不同程度的地温异常，且均有隐伏断裂穿过，地温异常是由隐伏断裂将热量传递、汇集至构造位置所形成。林马庄Ⅱ级地热资源遥感异常区浅部未发现地热异常，但不排除深部存在地热资源的可能性。该方法克服了传统方法周期长、费用高等缺点，为地热资源异常识别提供了一条新的思路。     

Landsat8卫星数据在安徽黄山汤口-寨西地热资源调查中的应用

遥感大数据分析与应用正成为地球信息科学领域重要的研究内容。利用热红外遥感技术进行地热异常信息的提取可以为地热资源勘查评价提供重要的依据。Landsat系列卫星数据拥有长时间的数据积累和较高的空间分辨率,是地表热环境时空序列大数据分析的重要数据。最新一代的Landsat8 卫星热红外数据在延续了较高分辨率的同时,敏感性更强,更加适合于对地表热环境空间分布进行精确分析。本文以安徽黄山汤口-寨西工作区为研究区,分别选用2016年12月9日Landsat8 的热红外遥感数据和2009年12月6日Landsat5 TM 数据,采用大气校正方法进行地表温度的反演和对比分析,通过密度分割分析提取地热异常信息,并综合遥感地质解译信息、气象、地形等数据,对工作区地热资源有利区进行了预测。结果表明：两个时相地表温度反演结果的空间分布基本一致,利用Landsat8 热红外数据的地表温度反演结果可以有效地获取地热异常信息,所圈定的地热异常较为合理,与工作区内主要的断裂构造分布一致,且和物探勘查和钻孔实验结果相对应,可以为地热资源勘查大数据分析提供重要的数据源。     

被动微波遥感反演地表温度研究进展

热红外遥感技术在地表温度反演中已经获得了丰厚的果实,反演精度可达到1 K,然而,大气中云雾和尘埃对热红外遥感探测地表温度影响很大,限制了热红外遥感反演地表温度的应用.相反,被动微波遥感受大气干扰小,可穿透云层获取地表辐射信息,并具有全天候、多极化等特点,在地表温度反演中具有独特的优越性.但是微波信号也受多种因素的影响,其反演地表温度的算法目前尚不成熟,有待进一步研究.根据不同微波辐射计特征,系统讨论并评估了被动微波反演地表温度的经验模型、物理模型以及半经验模型及其发展过程,指出目前研究的难点和缺点,为今后相关研究提供参考.     

冻土遥感研究进展——可见光、红外及主动微波卫星遥感方法

多年冻土和季节冻土分别占北半球裸露地表的24%和55%。近地表土壤冻融的范围、冻结起始日期、持续时间及冻融深度对寒季/寒区的植被生长、大气与土壤间能量、水分及温室气体交换都具有极其重要的影响。卫星遥感结合地面观测资料研究局地到区域尺度的季节冻土和多年冻土已取得诸多成果。综述了近几十年来卫星遥感技术在冻土研究中的应用。监测多年冻土和地表冻融循环通常需要综合利用可见光、红外、被动微波及主动微波(包括合成孔径雷达SAR和散射计)遥感数据,任何单一波段的传感器都无法满足研究需求。SAR图像能提供空间分辨率较高的寒季/寒区近地表土壤冻融状态的起始日期、持续时间和区域演变等信息,但目前在轨SAR的重访周期相对于春秋季的土壤冻融循环变化过长;星载被动微波传感器具有多通道观测且重访周期较高,但空间分辨率很低的特点;光学和热红外传感器的时空分辨率介于SAR和被动微波遥感之间,但应用于冻土研究时需要具备多年冻土分布和冻融深度与环境因子相关关系的先验信息。总体而言,微波遥感是探测无雪覆盖近地表土壤冻融循环的有效技术手段,而利用热红外传感器反演的地表温度研究土壤冻融过程具有极大潜力。应用卫星遥感反演的积雪范围、雪深、融雪、地表类型、...     

遥感影像地表温度反演与地热资源预测——以石家庄地区为例

热红外遥感技术可以反演地表温度信息,可在地热资源预测方面发挥重要作用.研究基于京津冀地区地热成藏模式,利用单窗算法反演出石家庄地区2015年3月6日地表温度,结合夜间热红外影像、遥感构造解译结果和剩余重力异常数据,综合分析,相互论证,圈定1处山地对流型地热远景区和2处沉积盆地型地热远景区.其中,平山县寺沟村昼夜地温值均...     

热红外遥感技术在江西寻乌地区地热勘查中的应用

热红外遥感是地热资源勘查中的常用技术,对江西寻乌地区的Landsat 8热红外影像采用单窗算法,根据MODIS影像计算大气水汽含量,并逐步获取反演参数,得到地表温度反演结果;利用MOD11_L2地表温度产品对结果进行对比分析,验证反演有效性。通过对已有地热资料和地质构造背景的研究,总结地热形成的有利构造条件,分析地表反演温度与已有地热及断裂构造之间的空间关系,建立地热异常区圈定依据,并剔除假异常,最终在研究区圈定了11个潜在地热异常区,为该区地热勘查提供依据。     

遥感尺度问题研究进展

尺度是与空间现象有关的术语，在地学研究中更是一个重要的概念，忽视遥感观测的尺度效应，使得对地观测难以获得精确的地表参数，这一问题已经引起国际遥感界的重视，遥感物理建模和遥感数据应用都有尺度问题，像元尺度上地表参数的定量描述是建立遥感尺度转换模型和信息转换模型的基础，试图从尺度的定义，遥感尺度问题所涉及的内容和遥感尺度效应研究常用的技术方法等三个方面论述遥感尺度问题的研究进展，像元尺度上地表参数的定量描述是遥感信息尺度转换的基础。     

青藏高原天然气水合物遥感探测研究

介绍了天然气水合物的遥感探测方法,即:首先选择适当的ETM+、ASTER以及Quickbird等遥感图像,分析可见光、短波红外、热红外波段的影像特征,反演地表温度;然后结合野外调查和前人资料,寻找天然气水合物的直接和间接遥感解译标志,进行遥感解译。研究结果表明,青藏高原天然气远景区出现的几种遥感解译标志包括:地表上空高温异常(尤其是水体上空)、泥火山、沼泽地水体中大量气泡和棕黄色沉淀物,以及碳酸盐化、粘土化等指示信息。本研究为进一步开展大规模天然气水合物遥感调查和圈定靶区提供了基础方法。      

热红外遥感的温度与发射率分离研究进展

热红外传感器测得的辐射亮度值是温度和发射率的函数,因此,对于热红外遥感反演地表温度,温度和发射率的分离是一个关键问题。总结了地表温度反演所取得的进展,综述了温度与反射率分离的几种主要方法,对比分析了各种方法的优缺点。最后,对地表温度反演的发展趋势进行了展望。     

基于FLAASH模块的遥感数据大气校正应用研究

星载传感器成像获取地表信息过程中，由于受到大气散射、辐射等影响而引起辐射失真。大气校正是消除各种辐射畸变，获取地表真实信息、实现地表参数定量遥感研究的前提。研究基于ENVI软件的FLAASH模块ASTER数据大气校正的实现。根据研究区的情况，选用中纬度夏天大气模型，校正一景ASTER数据。对比处理前后的图像，可知校正后的图像视觉效果提高，有利于遥感地质解译应用研究，校正后获取的反射率图像是遥感矿化蚀变信息提取和识别的前提。     

不透水面遥感提取及应用研究进展

不透水面信息的提取方法与应用是近年来城市规划、热岛效应分析、水环境监测和水资源管理等诸多领域的研究热点.遥感技术的发展使不透水面快速准确提取成为可能.从影像特征(光谱、空间几何、时间)选择、分类器(参数、非参数)选择和空间尺度(像元、亚像元尺度)选择3个方面归纳和总结了各种不透水面遥感提取方法原理、应用现状和存在问题,回顾了不透水面在城市化监测、人口估计、水环境监测、热岛效应分析、水文气候建模分析等领域的应用,指出了不透水面遥感提取和应用的发展方向.     

遥感技术应用于地表面蒸散发的研究进展

蒸散既是地表水分循环的重要组成部分,也是能量平衡的主要项。地表热量、水分收支状况在很大程度上决定着地理环境的组成和演变,清楚地认识蒸散发,对了解大范围内能量平衡和水分循环具有重要意义。目前,已发展了从 传统方法、模拟方法到遥感方法的很多种方法用于估算蒸散发。遥感方法以其能够获知大范围地表特征信息的优势为较准确估算地表蒸散发提供了可能,从而受到人们的日益重视。介绍了研究蒸散发的各种方法,并探讨了利用遥感方法研究蒸散发的优缺点和未来的发展前景。     

Extracting desertification from Landsat TM imagery based on spectral mixture analysis and Albedo-Vegetation feature space

Land desertification has been a worldwide environmental problem. Desertification monitoring and evaluation are very important content in desertification context. Scientific and accurate evaluation of desertification can provide scientific basis for decision making in mitigating desertification. Because of the advantage of large amount of information, short cycle and broad scope of data, less restrictions on the human and material resources and so on, remote sensing has become an important technology to monitor land desertification in the past 30 years. Desertification is the most typical and serious form of desertification in China, especially in the oasis zone distributed along inland rivers or in the lower reaches of inland rivers in northwestern China. Quantitative evaluation of the current desertification remote sensing methods used is mostly obtained through the vegetation index and vegetation cover, to gain information on the extent of desertification. As the arid and semiarid sparse vegetation cover, soil and soil moisture on the most common vegetation index have a greater effect. First, based on the spectral mixture analysis model, three kinds of endmember consisting of vegetation, water and bare soil were selected. The image dimensionality was reduced by the minimum noise fraction (MNF). The pixel purity index transformation was used to narrow the range of the endmember. On the scatter plot of MNF, three kinds of endmember were selected, and relative abundance distribution of each component was obtained by using linear spectral mixture model. Second, a spectral feature space composed of vegetation component and land surface albedo retrieved from Landsat TM Imagery was constructed to evaluate desertification present condition and degree quantificationally. Last, an empirical study was carried out taking the middle reaches of Heihe River as an example. Results indicated that this method makes full use of multi-dimensional remote sensing information, reflecting the desertification land cover, water, thermal environment and its changes, with a clear biophysical significance, and the index is simple, easy to obtain, high precision, and is conducive to quantitative analysis, monitoring and desertification assessment of desertification. It was rather ideal to assess desertification on the basis of Albedo-Vegetation feature space: correct prediction proportion of testing samples reached 90.3 %. This method was beneficial to the desertification quantitative analysis and monitoring with the characteristics of simple index, easy accessibility and high accuracy.     

内蒙古半干旱草原土壤植被大气相互作用(IMGRASS)综合研究

为深化对中纬半干旱草原气候生态相互作用过程、机制及其对全球变化的响应与贡献的认识 ,一项名为“内蒙古半干旱草原土壤植被大气相互作用 (IMGRASS)”的基金重大项目于 1997—2 0 0 1年在内蒙古锡林郭勒草原执行。IMGRASS计划在 1998年草原生长季节、在所选定的以典型草原为主 ,包括草甸草原、稀疏沙地草原等在内的中尺度试验区开展了多点、多要素的综合观测。观测内容包括土壤、植被、大气的相关要素和发生于地气界面的潜热、感热通量 ,还包括N2 O ,CH4 ,CO2 等微量气体交换量、辐射与降水分布。除 1998年中尺度观测试验外 ,在 1999— 2 0 0 1年在代表性地点进行了微量气体收支、遥感和沙尘天气相关的专项观测 ,结合草原站已进行的长期监测资料 ,分析气候生态长期相互作用 ,特别是人类活动干预的影响。在分析观测结果的基础上 ,对该地区的气候生态相互作用进行了数值模拟研究。文章作为介绍IMGRASS计划的第一部分 ,对该项研究计划作一全面简要介绍 ,包括科学目标、计划实施实验区背景、中尺度综合观测 ,并对实验所得大气边界层结构、辐射通量、沙地土壤水份状况、地表反射率谱与遥感测量等提供了个例分析 ,并简单介绍IMGRASS数据库。有关与全球变化有关的几个方面的初步研究结果将在本期刊中另文进行     

多光谱遥感图像中蚀变信息及干扰因素的分析研究

针对遥感蚀变信息提取中存在的不确定性和难点问题,文章基于光谱混合模型理论和随机变量概率分布理论,对多光谱遥感数据的空间几何结构特征进行了深入分析,探知了遥感图像多元数据集合的高维空间属于低维几何结构,并在此基础上,较系统地研究了背景、干扰与蚀变信息在特征空间中的分布关系,以及干扰地物类型的划分等问题,为遥感蚀变信息的准确提取提供了重要的技术思路.     

基于块克里金的土壤水分点观测向像元尺度的尺度上推研究

土壤水分是陆面水文过程的一个重要分量,土壤水分的地面点观测与卫星观测的尺度是不匹配的,用点观测数据进行遥感反演结果的验证或者融合这两种观测都需要开展点观测数据向卫星像元尺度的尺度上推研究.土壤水分时空异质性的分析和描述是进行尺度上推的基础,地统计方法是描述连续随机变量空间结构的经典方法.应用块克里金法分别将黑河寒区遥感试验阿柔试验区2008年4月1日与L波段微波辐射计同步的地面液态含水量和含冰量点观测数据经过尺度转换,得到与遥感像元相匹配的像元平均估计值和标准差,可用于该天L波段微波辐射计土壤液态含水量和含冰量反演结果的真实性检验,估计结果充分利用了像元临近位置的观测,得到了比直接的采样平均更合理的块估计结果,对块克里金估计值与采样平均值进行比较,发现两种结果趋势是一致的,块克里金法提供了更为合理的块估计结果,土壤水分空间结构的时间变异、小尺度的土壤特性的变化和测量误差都会对估计结果带来一定的不确定性.     

陆面过程中植被的描述及其卫星遥感反演——从定性描述向定量描述的发展

植被在陆面参数化方案（Land Surface Parameterizations, LSPs）中的描述经历着从定性描述向定量描述发展的过程。这一方面是由于陆面过程研究的深入,另一方面则得益于地表植被信息获取方式的进步,尤其是卫星遥感技术的发展。对三代LSPs中的植被描述做了简要概述,并介绍了卫星遥感在植被参数反演上的发展和应用情况。其中包括：①定性描述,主要指地表覆盖类型的描述方式;②部分参数定量描述,指SiB2等模式中对LAI等时空变化较大的少数参数由卫星资料直接反演的赋值方式;③植被特征连续分布（VCF）定量描述,一种完全定量的描述方式。     

北京城区2000—2014年地表温度反演及因素分析

传统的城市温度监测方法周期长、效率低,而利用热红外遥感影像进行城区温度监测的方法具有准确、简便、实用等优点。基于Landsat TM、ETM+、OLI遥感影像数据,应用辐射传输方程法对北京城区（东城区、西城区、宣武区、崇文区、朝阳区、海淀区和丰台区7个区域）2000—2014年夏季地表温度的空间分布和时间变化进行分析及温度反演,结果显示,高温区分布有一定的规律,降雨情况、植被覆盖度的变化以及城区规划都是北京城区温度变化的重要影响因素。研究结果可为减缓北京的热岛效应提供依据。     

植被覆盖度遥感估算研究进展

植被覆盖度是刻画地表植被覆盖的重要参数,在全球变化研究、地表过程模拟和水文生态模型中发挥着重要作用.遥感能够反映不同空间尺度的植被覆盖信息及其变化趋势,是获取区域及全球植被覆盖度参数的一个重要手段.综合分析了用于植被覆盖度估算的遥感数据源,包括高光谱数据、多光谱数据、微波数据和激光雷达数据.而且分析了各种常用的植被覆盖度遥感估算方法及其优缺点,并评价了现有基于遥感数据的植被覆盖度产品及存在问题.最后,针对目前研究中存在的问题,讨论了植被覆盖度遥感估算研究的发展趋势,指出高时空分辨率长时间序列的全球植被覆盖度数据集、多源遥感数据融合和同化技术是未来植被覆盖度遥感估算研究的主要方向.