基于改进线性光谱解混和 SCS-CN 模型的广州主城区降雨产流模拟

城市降雨产流特征的定量研究对于城市雨水资源开发利用、科学规划和管理具有十分重要的意义。以广州市主城区为研究对象,提出一种改进的线性光谱解混方法提取遥感影像的不透水面、植被和土壤盖度,并结合SCS-CN 产流模型进行城区降雨径流模拟。首先利用线性光谱解混方法提取 2015-10-18 Landsat 8 OLI 遥感影像的不透水面、植被和土壤盖度;然后利用归一化建筑物指数和归一化植被指数进一步优化解混结果;最后结合优化的不透水面、植被和土壤盖度计算合成的 CN 值,并应用 SCS-CN 产流模型分析研究区在不同降雨重现期的降雨产流分布特征。结果表明：改进的线性光谱解混方法能较好地提高不透水面、植被和土壤盖度的提取精度;不透水面盖度越高的区域,CN 值越高;CN 值对地表径流深模拟有显著的影响;在不同重现期降雨条件下,研究区地表径流深空间分布格局差异显著;总体上,降雨量越大,不透水面盖度越高,形成的地表径流深越深,内涝发生的可能性越大。     

基于光谱混合分析的干旱荒漠区植被遥感信息提取研究——以古尔班通古特沙漠西缘为例

干旱荒漠区植被的盖度和空间分布特征是评判该区生态环境状况及荒漠化程度的重要指标。以Landsat TM影像为数据源,利用归一化植被指数（NDVI）和线性光谱混合分析模型（LSMM）两种方法对研究区——古尔班通古特沙漠西缘进行分析。在运用LSMM过程中,通过多种方法选择出最佳端元,并利用实测数据对混合像元分解结果进行验证。结果表明:①NDVI提取植被的方法受到很多限制,不适合在干旱荒漠区应用;②基于最小法非受限光谱混合分解结果较为理想,植被、盐碱地、裸沙和黑色砂粒等4种端元地物被选取出来;③LSMM提取的植被分量与实测植被盖度显著相关,线性相关系数为0.858,表明干旱荒漠区的植被盖度可以通过遥感影像提取的植被分量间接得到。     

干旱地区植被指数(VI)的适宜性研究

以位于典型干旱区的甘肃河西地区石羊河下游的民勤绿洲为例,对NDVI、SAVI、MSAVI和GEMI等4种VI(植被指数)受土壤背景光谱影响的程度和探测低盖度植被的能力进行了对比研究。通过分析VI提取植被信息时植被土壤噪音比的变化发现,植被覆盖较低条件下VI提取植被信息总体受土壤背景光谱影响程度较低,相比而言,GEMI提取植被信息中受土壤背景影响最小,其他3种VI的区别不太明显。通过分析不同VI随植被覆盖度增加的反映速率变化及不同覆盖条件下不同VI的取值范围的变化发现,NDVI探测低盖度植被的能力最强,GEMI次之。GEMI可能是干旱地区植被探测较适宜的植被指数。     

基于高光谱与多光谱植被指数的洪河沼泽植被叶面积指数估算模型对比研究

以洪河国家级自然保护区为研究区,2009年8月中旬,在研究区野外实测沼泽植物冠层的光谱反射率和叶面积指数(LAI),将地面实测的植物高光谱反射率以Landsat-5 TM波段范围为基准进行波谱重采样,以重采样后的光谱反射率计算多光谱植被指数,用几种常见的高光谱和多光谱植被指数建立估算沼泽植被叶面积指数的统计回归模型,对比这些模型的精度,选出最优模型.研究结果表明,用各植被指数建立的估算沼泽植被叶面积指数的回归模型分别为二次函数、对数函数或指数函数;各模型对沼泽植被叶面积指数的反演精度差别较大;在全波段高光谱植被指数中,用全波段归一化植被指数H-FNDVI(R930,R515)构建的估算沼泽植被叶面积指数的模型最佳;在常规高光谱植被指数中,用修正简单比率H-MSR构建的估算沼泽植被叶面积指数的模型最佳;在多光谱植被指数中,用多光谱归一化植被指数M-NDVI构建的估算沼泽植被叶面积指数的模型最佳.对比发现,由多光谱数据提取的植被指数构建的模型对研究区LAI的估算效果不太理想,而从实测高光谱数据提取的窄波段特有植被指数构建的估算沼泽植被叶面积指数模型表现出较明显的优势,表明窄波段植被指数更适合用来监测沼泽植被叶面积指数.     

街景图片识别城市贫困的适用性——基于广州市中心城区的验证

以广州市为例,选取中心4个区6 670个采样点（涵盖121个社区）的百度街景图片,从城市建成环境特征探讨了城市贫困识别的可能。首先,训练基于深度神经网络的街景图片分类模型后,对街景要素进行语义分割,并通过缓冲区分析统计社区尺度的街景指标;其次,经主成分分析法提取出建筑围合感、植被围合感、天空开阔感和道路开阔感4个街景主因子,并验证其与多重贫困指数（IMD）的相关性;最后,通过采用简单随机抽样法选取61个社区,构建街景预测的多元线性回归模型,对剩余60个社区进行贫困预测,验证街景指标测度城市贫困的度量精度。结果发现,案例社区的多重贫困指数（IMD）与建筑围合感呈正相关,与植被围合感、天空开阔感、道路开阔感呈负相关;从整体看来,街景预测结果与传统城市贫困测度的空间规律基本相符,而且结果通常比传统测度的城市贫困程度高。这是因为受测度内容、社区类型、街道属性等方面的影响,街景识别方式比较适用于判断建成环境较差的贫困社区。街景图片预测有利于刻画城市贫困人群真实的生活环境,便于对城市建成区进行及时监测,在一定程度上可以与传统城市贫困测度相互校正、弥补不足。     

矿区植被物化参数高光谱遥感估算研究

基于高光谱遥感数据Hyperion和植物冠层反射光谱,应用指数法、回归统计法和基于光谱位置变量的方法对矿区植被生物量和叶绿素浓度(SPAD)进行估算.结果表明:植被指数R752/R548与植物鲜重相关性最高,相关系数为0.88;选用植物像元光谱,基于植被指数R752/R548,利用三次函数法构建植物鲜重估算模型精度较高,多重判定系数R2达0.883;植被指数DVI[752,640]与植物干重相关性最高,相关系数为0.42;基于植被指数DVI[752,640],应用线性回归法构建植被干重估算模型精度较低,多重判定系数R2为0.177;基于四点内插法提取的红边位置与叶绿素浓度显著相关,相关系数为0.433;Datt(1)和Datt(2)植被指数与叶绿素浓度存在显著相关,相关系数分别为0.871和0.868;基于红边位置(REP)、Datt(1)和Datt(2)植被指数构建植物叶绿素浓度估算模型精度较高,多重判定系数R2分别为0.814、0.805和0.781.应用高光谱遥感技术可有效地检测矿区受损生态环境下的植被,为矿区植物生态修复工程提供本底资料.     

基于光谱特征拟合的高光谱遥感影像植被覆盖度提取

植被光谱中可见光部分的吸收谷主要由叶绿素强烈吸收引起,不同植被覆盖度下光谱吸收谷的深度和形状不同,因而可以通过比较光谱吸收谷的深度和形状来提取植被覆盖度。该文采用基于光谱吸收特征匹配的光谱特征拟合SFF方法从高光谱遥感影像中提取植被覆盖度,参考光谱采用ASD光谱仪在影像覆盖地区采集的植被光谱,通过将参考光谱与像元光谱连续统去除处理后进行SFF匹配,完成植被覆盖度的提取并生成植被覆盖度图。研究结果与植被指数、光谱夹角映射方法及实地调查资料之间存在较高一致性。     

TVDI用于干旱区农业旱情监测的适宜性

基于地表温度/植被指数(T_s/VI)特征空间建立的温度植被干旱指数(TVDI)受诸多因素的影响,其中一个重要的影响因素是植被指数,该指数在高、低植被覆盖时的敏感性不同,从而导致TVDI对旱情监测的准确度不同.针对这一问题,以新疆塔里木盆地北缘渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,选择2011年4月、8月两景TM影像,利用归一化植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI)分别建立T_s/VI特征空间,线性拟合特征空间的上、下边界,计算得到两种温度植被干旱指数(TVDI-NDVI、TVDI-RVI).用TVDI与同期野外实测的土壤含水量数据进行回归分析.结果表明:(1)植被指数、地表温度、土壤水分之间有显著互动关系,以不同植被指数计算得到的两种TVDI与表层土壤水分相关性较好,均能够反映区域土壤干旱状况;(2)由于植被指数对植被探测的敏感性,在4月低植被覆盖时,TVDI-NDVI与表层土壤水分的相关性较高,为0.4299,8月高植被覆盖时,TVDI-RVI与表层土壤水分的相关性较高,达到0.5791;(3)在低植被覆盖区域,NDVI较RVI敏感,而在高植被覆盖区域,RVI敏感性较高.RVI适用于高植被覆盖时反演土壤湿度,NDVI则更适用于中、低植被覆盖时.     

基于高光谱植被指数的叶片净光合速率Pn反演

植物净光合速率是衡量植被生产力、体现植物整体长势的重要指标。该文在分析植被光谱指数VI、光合有效辐射PAR与净光合速率Pn关系的基础上,建立了基于高光谱遥感数据的净光合速率反演模型。采集武汉市4种常见植被叶片共124个样本作为研究对象,在分析比较9种不同光谱指数与SPAD相关性的基础上选择3种相关性较高的植被指数对不同的植被类型进行净光合速率反演模型建立。结果表明:实验中CIrededge、NDVI705和RVI7003种植被指数与SPAD相关性较高,R2值均在0.7以上,最高达到0.88;在建立净光合速率反演模型时,若仅考虑叶片净光合速率(Pn)与植被指数的关系,其相关性较差;而将植被光谱指数、光合有效辐射(PAR)乘积后再与净光合速率(Pn)分析时,发现其相关性显著提高;以上3种植被指数中CIrededge*PAR vs.Pn反演效果最优,但农作物与园林植物净光合速率反演最优模型存在差异。因此,利用高光谱遥感技术可以了解和掌握植物叶片的光合效应,以此评价植物固碳释氧能力以及估测农作物产量是完全可行的。     

城市植被尺度鉴别与分类研究

城市地物具有多尺度分布特点,尺度鉴别与确定是分类的前提。提出改进的面积相对差指标,根据城市植被的分布状态确定最优分割尺度。采用面向对象方法,利用对象的光谱和空间信息对高空间分辨率影像进行植被分类。与基于像元的传统光谱分类方法和单尺度分类结果比较,最优分割尺度的鉴别和面向对象的分类方法分类精度较高,6种城市植被的分类总精度达85.5%,Kappa系数为0.83;同时有效抑制了光谱数据分类中存在的地物破碎问题。     

基于语义和边缘特征融合的高分辨率遥感影像水体提取方法

利用卷积神经网络从遥感影像中提取水体时,水体对象边缘像素的特征与内部像素的特征之间往往存在较大差异,导致提取结果中边界模糊、内部像素与边缘像素的提取精度差异较大,影响了整体精度的提高。针对如何从高分辨率遥感影像中进行水体高精度、自动化提取的问题,文章首先以高分辨率遥感图像为基础,利用边缘提取算法生成边缘图像,然后以高分辨率遥感图像和边缘图像作为输入,建立了语义特征和边缘特征融合的高分辨率遥感图像水体提取模型（Semantic Feature and Edge Feature Fusion Network, SEF-Net）,用于从高分辨率遥感图像中提取水体对象。实验结果表明,SEF-Net模型在3个数据集中的召回率（91.97%、92.07%、93.97%）,精确率（91.12%、98.37%、97.88%）,准确率（89.56%、95.07%、94.06%）和F1分数（91.54%、95.12%、95.88%）均优于对比模型,说明SEF-Net模型从高分辨率遥感图像中提取水体时,具有更高的精度和泛化能力。     

中国城市环境污染监管水平的空间演化特征与影响因素

基于中国2010—2016年的地级市污染监管水平数据,采用空间自相关、位序-规模法则,空间计量模型等地学方法,分析中国地级城市污染监管水平的时空分异特征和影响因素及其空间溢出效应。结果表明：① 2010—2016年中国污染监管水平整体上呈现上升趋势且区域性和集聚性特征明显,东南部地区为稳定的高值集聚地区,中西部地区为稳定的低值集聚地区。② 中国城市污染监管水平属于次位型分布,监管规模分布的分散趋势大于集中趋势。③ 城市的人口密度、经济发展水平、第二产业占比等对城市污染监管水平有显著的正向影响,城市规模对污染监管水平存在负向的影响。④ 城市经济发展水平和城市人口密度对污染监管水平起到显著的直接效应;第二产业占比、二氧化硫排放量等起到了显著的间接效应。     

Assessing the geoecological state of ecosystems in the Balkhash region

We examine the current ecological problems of the Balkhash region. An assessment is made of the ecological status of the territory and water resources among which Lake Balkhash and the Ili, Karatal and Lepsy were assessed as the most severely polluted rivers. Lake Balkhash is represented not only as a fishery water body but also as the unique center of the region’s ecological integrity. A rationale is provided for the need to carry out a geoecological monitoring as well as comprehensive measures for maintaining stability of the Lake Balkhash level, preventing the water bodies from pollution, the protection of the lakes’ floodplains, the preservation of tugai forests and saxaul vegetation, and a monitoring of desertification processes. Based on studying and analyzing the spatiotemporal physical-geographical characteristics of the territory of the Balkhash region, we constructed a fragment of the geoecological regionalization map. A study into the spatialregular distribution revealed the region’s dominant plant communities. The main pollution sources have been identified: mining industries, housing and communal facilities, influences from settlements, and agrocenoses, specifically irrigated agriculture. As a result of our investigations, it was found that all landscapes of the region have been undergoing changes due to anthropogenic impacts to become anthropogenic modifications of natural landscapes. It was further found that irrational consumption and ill thought-out strategies for utilization of biological resources, coupled with an inadequate scientific regulation of anthropogenic impacts, continue to inflict damage to the region’s bioresources.     

近20年来黄河流域植被覆盖变化分析

利用1982～1999年AVHRR-NDVI数据和对应年份黄河流域气象观测数据，通过计算、分析春季、夏汛及伏秋黄河流域NDVI距平值和湿润指数距平值的年际变化，得出了20世纪80年代至90年代初黄河流域气候相对湿润，90年代中后期相对干旱，植被覆盖状况总体一直处于上升趋势的结论，并评估了黄河流域近20年来生态保护和建设工作成效。     

中国县域尺度生态保护的地域分异及其适宜性

鉴于中国对生态保护的投入与奖惩皆以县域为基本单元,需要开展县域尺度生态保护效果的监测评估,以期为县域生态环境质量考核提供科学依据。本文定量分析了近15年县域尺度优良生态系统面积及植被覆盖度变化,及其与生态保护项目数量的关系,进而评估生态保护措施在县域生态变化中的效果,并评价工程措施的地域适宜性。结果表明：① 中国东北地区、南方亚热带区、青藏高原东南部的县域优良生态系统面积占比多高于50%,西北地区、西南喀斯特区、华北平原等县域优良生态系统占比多低于20%。② 近几十年,生态保护重点是生态脆弱区,青海三江源、藏东南、川西、祁连山、新疆南部等西部地区的县域生态保护项目数量多大于5个,东部沿海地区则少于或等于1个。③ 2000-2015年,中国53%县域的优良生态系统面积占比提高,黄土高原、黄淮海平原、京津冀、川黔渝、两广等地区的县域植被覆盖度明显上升,而新疆北部、西藏中部、内蒙古中东部等干旱半干旱区、长三角等区域植被覆盖度下降。④ 生态保护项目数量与优良生态系统、植被覆盖度变化等反映生态状况改善的指标并未呈现正相关关系,生态保护应遵循优良生态系统分布格局,气候变化背景下造林等工程措施应遵循自然规律与地带性差异。     

地理单元划分对城市热环境响应规律的影响——以北京为例

尺度效应及空间异质性决定了同一种影响因子在不同地理单元中对生态过程的作用程度存在差异.论文选择城市热环境效应这一典型城市生态过程为研究对象,针对地理单元划分对热环境效应响应规律研究较少的现状,选择土地利用分类、网格、街区、局地气候区4种地理单元,选取常用景观组分指标——归一化差值植被指数(normalized diff...     

株州市土壤重金属污染的对应分析

株州市土壤重金属污染的主要原因是工厂排放有害气体，或是水体污染物随灌溉进入土壤。采用对应分析方法，将市区土壤重金属污染分析３种类型。靠近人业污染源附近，镉的含量及污染指数高；大部分土壤受多种重金属污染；水稻土主要表现为铅的污染。     

生态干扰度:一种评价植被天然性程度的方法

地球上现存的植物或森林群落都是植被与其环境长期适应及人类长期干扰影响的结果 ,因此 ,现实的植被反映着历史上人类对它们不同程度的影响。‘生态干扰’的概念常常被用来描述历史上人类对植被或森林影响的大小 ,即‘生态干扰度’;或用来表示现实植被离开它的‘天然植被’的距离 ,即现实植被的‘天然性程度’。如此的‘天然植被’可以是 :( 1 )历史上从未受过人类任何干扰的‘原始植被’;( 2 )基于当前立地的‘潜在的自然植被’。然而 ,成百上千年以来人类对自然的利用干扰 ,致使真正的‘原始植被’现在几乎无处可寻。因此 ,‘潜在的自然植被’被用来作为生态干扰度估计或植被天然性程度评价的参照系。作为一种很实用的生态分析手段 ,生态干扰度的方法已被广泛地应用在农、林、水、景观、城市及自然保护等诸多领域的生态评价上。为此 ,本文论述了生态干扰度的概念、原理、方法和应用实例。     

一种基于多特征的高光谱遥感图像分类方法

提出在多维特征空间中以互信息为评价指标进行特征选择,在特征子集中应用支持向量机(SVM)分类器实现图像监督分类的方法.首先提取图像的光谱、纹理和颜色特征,得到多特征的高维特征空间,然后用最大相关和最小冗余的互信息作为评价标准,用10-fold交叉验证误差率选择特征子集,最后用基于径向基函数的SVM实现图像的分类.实验表明,该方法能明显提高图像分类的精度.     

Effectiveness of Ecological Units for Stratification of Bird Habitat in Yukon-Charley Rivers National Preserve,Alaska

For a comprehensive bird inventory of Yukon-Charley Rivers National Preserve, Alaska, we stratified the 1 million hectare study area by large, physiographically defined regions known as ecological units. Point-count data from the bird inventory were used to test the ability of the ecological units to differentiate bird assemblages, and compare the effectiveness of ecological units to fine-scale vegetation types. The ecological units were a synthesis of geology, landforms, soils, and vegetation mapped at a scale of 1:250,000; the vegetation types were based on vegetation within 50 m of the sample points. Nonparametric multivariate statistical tests showed that ecological units and vegetation types had similar success in differentiating bird assemblages, despite their different scales and conceptual bases. Analyses of individual bird species showed that both ecological units and vegetation types provide useful and complementary information about bird habitat selection. Ecological units have several advantages over vegetation types as sample-area strata: they are stable over time, logistically easier to sample in a large roadless study area, and they allow one to obtain a larger bird sample size through inclusion of birds detected at greater distances.