遥感定量反演华北平原地区冬小麦含水量

针对现有植被水分反演算法在华北平原地区适用性差、反演精度低、不能实施有效监测的问题,该文基于地面实测冬小麦植被含水量(VWC)数据,基于归一化型和比值型植被水分指数这两种常见的指数类型,提出调节植被水分指数以削弱土壤背景的影响,使用多个波段反射率数据反演VWC,提高拟合精度80%以上,发展适用于华北平原的农作物水分含量反演模型。拟合冬小麦植被含水量的决定系数为0.51,均方根误差为0.95(kg·m^-2)。结果表明:调节植被水分指数能够削弱土壤背景影响,大幅度提高植被水分反演精度;同一种指数计算形式中,在水汽吸收谷内,基于更长波段反射率的植被水分指数反演精度更高;归一化型和比值型植被水分指数在反演精度方面无明显优劣,归一化型植被水分指数反演精度。     

用NOAA气象卫星资料结合地面光谱测定对运城盆地冬小麦长势进行监测及产量估算的方法探讨

根据NOAA气象卫星具有周期短、覆盖面积大、对绿色植被及水份温度反应比较灵敏等特点,作者利用AVHRR甚高分辨率辐射计资料,结合同时期地面样方光谱和有关生物物理指标观测,对山西省运城盆地冬小麦长势进行了监测,并利用中比例尺的MSS彩色合成图像,分区分类测算面积和估算产量。在产量估算精度上有了新的提高。 首先采用多时相陆地卫星像片,按相同的生产条件及生产水平进行分类划区,然后分区设立地面样方,并与气象卫星接收同时进行光谱及生物物理指标观测。资料分析结果表明:地面光谱计算指数与小麦产量有较好的直线相关;地面光谱与卫星光谱指数(NVI),以及卫星光谱指数与小麦产量均具有较好的相关关系。 资料还证明了植冠红外温度与土壤水分即作物需水状况的相关性,以及气象卫星红外温度值与小麦产量的相关性。 利用上述遥感方法对冬小麦长势进行监测和估产,计算可靠,方法简便、快速,适宜于中小区域农业生产管理应用。     

基于MODIS数据的农业干旱遥感指数对比和应用

以辽西北为研究区域,选取典型干旱年2009年作物(春玉米)主要生长季,采用表观热惯量(apparent thermal inertia,ATI)、距平植被指数(anomalies of vegetation index,AVI)和植被供水指数(vegetation supply water index,VSWI)3种基于不同理论的遥感干旱指数方法对土壤水分进行反演,分析其监测效果。结果表明,3种指数分别在一定程度上反映出了辽西北地区2009年的旱情趋势,但得到的反演结果并不一致;ATI在中高植被覆盖率下的监测效果高于预期结果,比较符合历史气象资料;AVI可以有效反映当年作物主要生长季各时期相对的受旱状况;VSWI夸大了植被的影响作用,存在严重的滞后性。     

叶片辐射等效水厚度计算与叶片水分定量反演研究

在分析叶片水分对叶片反射率光谱影响的基础上,结合叶片内部水、干物质、叶绿素等光谱吸收系数曲线特征,分析了975nm波长水气吸收特征处叶片与光线相互作用原理,并利用Beer定律和945nm,975nm波长光谱反射率差值,推导了975nm波长辐射等效水厚度REWT的计算公式。由于表面反射、杂散射光、非均匀介质和叶片内部多次散射等因素,光在叶片内部的辐射传输不能直接用Beer定律描述,且利用Beer定律计算的REWT与叶片等效水水厚度EWT之间会有较大的偏差。论文设计和获取了多植物、不同水分梯度的叶片光谱获取试验数据,整理和分析了欧盟Lopex93数据,利用这两组独立数据和论文提出的REWT计算公式,比对验证了975nm波长叶片REWT和叶片EWT的统计模型,结果表明：由于光在叶片内部的多次散射,REWT是EWT的3.3倍左右。论文研究结果一方面为叶片EWT定量遥感探测提供了一种快速、简单且有较强通用性的计算方法和模型,另一方面,探测叶片REWT和EWT的定量关系,有助于了解叶片内部的光辐射传输情况,特别是间接了解近红外波段叶片内部的多次散射情况。     

作物水分和氮素光谱诊断研究进展

水肥是影响作物生长的最主要限制因子之一，及时准确监测或诊断出作物水肥状况，对提高作物水肥管理水平和水肥利用效率，减少过度施肥带来的环境污染和指导节水农业生产具有重要意义，为此，首先简单介绍了植物光谱特性的生理生态基础以及光谱诊断原理，然后对国内外作物水分和氮素状况光谱诊断的研究进展，目前作物水分和氮素状况光谱诊断方面的研究重点以及存在的困难进行了评述，并提出了今后的研究方向和发展前景。     

Sentinel-2数据的冬小麦地上干生物量估算及评价

作物生物量快速精确的监测对于农业资源的合理利用与农田的精准管理具有重要意义。近年来,遥感技术因其独特的优势已被广泛用于作物生物量的估算中。本文主要针对不同宽波段植被指数在冬小麦生物量(文中的生物量均是指地上干生物量)估算方面的表现进行探索。首先利用欧洲空间局最新的Sentinel-2A卫星数据提取出17种常见的植被指数,之后分别构建其与相应时期内采集的冬小麦地上生物量间的最优估算模型,通过分析两者间的相关性与敏感性,获取适宜进行生物量估算的指数。最后,绘制了研究区的生物量空间分布图。结果表明,所选的植被指数均与生物量显著相关。其中,红边叶绿素指数(CI_(re))与生物量的估算精度最高(决定性系数R~2为0.83;均方根误差RMSE为180.29 g·m~(–2))。虽然相关性较高,但部分指数,如归一化差值植被指数(NDVI)等在生物量较高时会出现饱和现象,从而导致生物量的低估。而加入红边波段的指数不仅能够延缓指数的饱和趋势,而且能够提高反演精度。此外,通过敏感性分析发现,归一化差值指数和比值指数分别在作物生长的早期和中后期对生物量的变化保持较高的敏感性。由于红边比值指数(SR_(re))和MERIS叶绿素敏感指数(MTCI)在冬小麦全生长季内一直对生物量的变化保持高灵敏性,二者是生物量估算中最为稳定的指数。     

面向对象的复杂地形下冬小麦多时相遥感分类提取研究

河南省各地地形地貌差异较大,如何准确地获取不同地形冬小麦种植面积对农业调查来说是关键问题。本文选取河南省鹤壁市淇县作为典型的复杂地形区,选取Sentinel-2影像作为数据源进行多植被指数及红边指数计算,采用面向对象分类方法进行多尺度分割并计算分割对象的光谱特征、纹理特征、指数特征等信息,然后对淇县进行冬小麦种植多时相遥感分类,分析不同时相冬小麦解译面积与精度,最终得到最优精度冬小麦种植面积。结果表明：淇县东部平原地区冬小麦大量种植,西部山区小麦种植多以点状分布于山谷与河滩地等。采用预留样本点对解译结果进行精度验证,整体验证精度在95%以上;其中平原地区冬小麦分类精度在97%左右,西部山区冬小麦分类精度为95%。结合数字高程数据及不同时期植被指数进行分析,结果显示鹤壁淇县冬小麦空间分布与其生长周期、空间分布特性高度吻合。     

利用交叉验证的小麦LAI反演模型研究

叶面积指数(leave area index,LAI)是表征植被冠层结构和生长状况的关键参数,采用遥感技术进行LAI反演是遥感反演领域的热点和难点之一。利用小麦关键生育期的高光谱数据,计算其一阶和二阶导数,并构建植被指数(RVI,NDVI,EVI,DVI和MSAVI)及三边变量参数等高光谱变量;将上述参数与小麦LAI数据进行相关性分析,并利用交叉验证法进行多种回归分析,确定反演小麦LAI的敏感参数,选择反演模型;最后使用敏感参数构建所有样本的小麦LAI反演模型,并比较其拟合效果。研究结果表明:经过交叉验证的反演建模,其拟合结果的均方根误差(RMSE)整体上较未经交叉验证反演建模结果的RMSE小;在用敏感参数构建的回归模型中,RVI立方回归模型是用遥感数据反演小麦LAI的最优模型。     

利用多时相的高光谱航空图像监测冬小麦条锈病

冬小麦发生锈病 ,叶绿素被大量破坏 ,水分蒸滕量大大增加 ,叶片细胞大小、形态、叶片结构发生了改变 ,从而改变了叶片和冠层的光学特性 ,使得遥感探测与评价成为可能。利用多时相的高光谱航空飞行图像数据 ,了解、分析和发现条锈病病害对作物光谱的影响及其光谱特征 ;设计了病害光谱指数 ,成功地监测了冬小麦条锈病病害程度与范围。对比 3个生育期的条锈病与正常生长冬小麦的PHI图像光谱及光谱特征 ,发现 :5 6 0— 6 70nm黄边、红谷波段 ,条锈病病害冬小麦的冠层反射率高于正常生长的冬小麦光谱反射率 ;近红外波段 ,条锈病病害的冠层反射率低于正常生长的冬小麦光谱反射率 ;条锈病冬小麦冠层光谱红谷吸收深度和绿峰的反射峰高度都会减小     

联合PROSAIL模型和植被水分指数的低矮植被含水量估算

植被冠层含水量CWC (Canopy Water Content)和植被地上部分含水量VWC (Vegetation Water Content)对于植被健康状况和土壤干旱监测具有重要意义。本文联合PROSAIL辐射传输模型和植被水分指数NDWI(Normalized Difference Water Index),发展了一种简单、通用性较好的低矮植被CWC和VWC反演方法,可实现中、高空间分辨率下的CWC和VWC估算。首先对PROSAIL模型输入参数进行敏感性分析,明确各参数对模型输出反射率的影响机制,以优化PROSAIL模型输入参数设置并生成低矮植被的反射率模拟数据。基于模拟数据,计算了4个植被水分指数NDWI_((860,1240))、NDWI_((860,1640))、NDWI_((1240,1640))和NDWI_((860,970))用于反演低矮植被CWC和VWC。基于模拟数据的结果表明,4个植被水分指数与ln (CWC)都存在明显的线性关系,基于该关系建立了CWC估算模型。该模型可以直接用于低矮植被CWC估算,并通过VWC与CWC之间的经验关系间接计算得到VWC。模型模拟结果也表明,由于NDWI_((860,1640))和NDWI_((1240,1640))高度相关(R~2=0.99),两者可以提供相似且相对较好的低矮植被CWC估算精度。基于地面实测数据的验证结果与基于模拟数据的结果表现出很好的一致性,即基于NDWI_((860,1640))和NDWI_((1240,1640))估算的VWC都有相似且较高的精度,决定系数(R~2)都为0.88,均方根误差(RMSE)分别为0.4558 kg/m~2和0.4380 kg/m~2。利用Landsat 5 TM数据对NDWI_((860,1640))估算效果的验证结果显示,模型估算CWC与地面实测CWC的R~2为0.84,RMSE为0.1342 kg/m~2,估算VWC的RMSE为0.5651 kg/m~2。本文提出的基于NDWI_((860,1640))和NDWI_((1240,1640))的CWC/VWC估算模型可被用于低矮植被的长势监测和干旱监测,为低矮植被覆盖地表的土壤水分反演提供高质量的植被水分信息。     

基于水污染差异指数(WPDI)的水污染监测研究

相对于传统的采用定点定剖面采样进行水污染研究的方法,利用遥感数据对水污染进行监测的遥感手段具有视野广、研究周期短、数据获取快速、成本低廉、反映的信息客观真实等优点。基于此现状,本文提出水污染差异指数,通过多时相遥感影像计算水污染差异指数以量化正常水体和污染水体之间的波谱特性差异,以西南交通大学(犀浦校区)及周边区域的水污染监测为例验证其可行性。     

澳大利亚水资源和水权管理

澳大利亚以州为主,对水资源采取联邦、州、地方三级管理的架构;同时实行流域管理与行政区域管理相结合的体制,水资源(包括地下水)、水体环境、水权市场进行全面治理.维多利亚州是该国水权登记和水权交易制度建立最早的一个州,经过20世纪60年代的水权改革,该州水权类型主要有:水源份额、供水份额、用水许可证、(水源)取用许可证、水源限额、协议供水、工程许可证、登记许可证、环境用水权,构成了该州现代水权分类的基本体系;该州水权登记具体由州水务登记局负责.澳大利亚在水资源及水权登记管理的做法为我国自然资源统一确权登记提供借鉴与参考.     

智利水资源管理及水权登记制度

本文对智利水权管理历史发展的四个阶段,即宽松获得水权、政府加强控制、市场机制主导到社会与环境利益综合协调进行了回顾,对政府和市场作用进行了分析,对智利水权设置进行了介绍,对水权登记制度中登记部门与水资源管理机构职能分工及衔接特点进行了分析,以期对我国相关制度建设有所借鉴.     

基于SD-GIS的突发水污染事故水质时空模拟

将一维河流水质系统动力学模型用于水质模拟,建立了系统动力学(SD)和GIS关联的概念框架,并基于组件式GIS和SD模型开发了水污染事故水质模拟实验系统.以2005年11月发生的松花江水污染事故为例,对特征污染物硝基苯浓度的时空变化进行了动态仿真模拟.结果显示,通过建立SD和GIS的关联,能够实现水污染事故中污染物的时空分布模拟,以及基于模型参数的模型调控与情景分析,为突发水污染事故应急方案的优选提供科学、可行的依据.     

基于山地水体指数的水体边界提取方法

对水体进行准确快速的监测是环境研究的重要需求,也是水资源管理的重要工作.山地水体所处位置地形地貌复杂多变,人工实地调查难度更大,更加需要利用遥感方法来自动提取水体.在分析Landsat8多波段影像中岩石和土壤光谱反射特性的基础上,改进了归一化差分水体指数,提出了山地水体指数.相较于其他水体指数,该指数能有效抑制山地中土...     

积水沉陷区水体的表观光学特性参数测量与分析

通过实际测量试验区的积水沉陷区水深值,了解水体光学特性随水深不同而引起的衰减特征变化,建立水深与光谱特性响应间的关系表达式,确定获取水深信息的最佳波谱范围;揭示了叶绿素、悬浮物质、CDOM等水体组分与水体光谱特征变化的关系,探讨因水体各主要组分变化而引起的水体光谱吸收光谱、散射光谱的变化规律.     

数字水利到智慧水利的构想

摘要：数字水利和智慧水利是水利信息技术不同的发展阶段。论述数字水利的概念、产生与发展,以及数字水利已取得的成就;阐述智慧水利产生的背景、特点、与数字水利的关系,以及从数字水利到智慧水利跨越的重大意义;通过对水利信息技术的发展进行理性思考,指出建设智慧水利必须依据科技发展的自身规律,结合地区社会经济的实际情况,量力而行。     

一种经验型归一化差异水体指数模型

针对NDWI和MNDWI两种水体指数在水体信息提取过程中易夹杂无用背景信息的问题,该文提出一种经验型归一化差异水体指数ENDWI。利用TM影像的绿光波段、近红外波段和中红外波段构建归一化波段组合,较好的减少了建筑物和道路错提的现象,进一步消除了背景噪音,实现了对水体信息的快速提取。以南昌市六区县的TM影像作为数据源,进行实例论证,实验结果显示ENDWI方法对城区、湖泊区、河流区等局部特定水域的提取更具优势,总体分类精度分别达到了97.45%、98.07%和97.23%,提取过程简单有效,具有一定的实用价值。     

差分三角高程测量在水利工程勘测中的应用

针对水利水电测量中需要采集大量的地面数据特征点,提出了用差分电磁波测距三角高程测量作业模式,并进行了精度分析,试验表明,该方法可大大提高数据采集的测量精度和工作效率。     

基于水质类型的TM图像水体信息提取

通过对一般水体、富营养化水体和严重污染水体与山体阴影在TM各波段图像上的亮度值进行分析比较可知:一般水体在TM4图像上的亮度值小于TM3波段的,而山体阴影则相反;由于富营养化水体中的浮游植物在TM4波段具有强反射特征,严重污染水体对可见光具有强吸收作用,造成了这两类水体在TM4图像上的亮度值大于TM3波段的,因而无法通...