基于EOS/MODIS资料的中国黄土高原西部土地覆盖分类

土地利用和覆盖信息不仅是全球及区域气候模式中所需的重要信息,也是描述生态系统的重要基础数据;获取其现状和变化信息,对于揭示土地覆盖的特征和变化规律,探讨变化的驱动因子,分析评价区域生态环境具有重要现实意义。采用多时相和多光谱遥感资料进行土地覆盖分类已成为一种行之有效的方法。植被类型的差异除了可表现为光谱差异外,还可表现为植被生长规律的差异;植被生长以年为周期,在这个周期内不同植被类型有着各自的生繁衰枯的物候节律,表现出不同的生长规律,其规律性极强,这种规律性也可以作为植被分类的一个出发点。于是,NDVI的时间序列分析成为基于生物气候特征的地表覆盖分类的一种手段。基于MODIS资料,首先对2003年植被生长季内共9个月的NDVI时间序列数据进行离散傅立叶变换,取得该时间序列的均值和前4个频率分量的振幅和相位后;采用ISODATA算法对中国黄土高原西部及其周边地区进行了分层土地覆盖分类,并采用现有的土地覆盖数据集,进行了类别归并和精度评估,分类结果的总体精度达到了81.3%,Kappa系数达到了75.4%,结果证明了这种方法的可行性。     

基于卫星遥感的区域土地利用/覆盖变化研究

利用新疆于田地区1976年Landsat MSS、1989年Landsat TM、1999和2001年Landsat ETM影像以及2001年实地考察的数据，对该地区25年来的土地利用／覆盖变化进行了研究。结果表明1976～2001年，于田绿洲的土地利用／覆盖变化发生了较为明显的变化，主要表现在绿洲内部各种土地利用／覆盖类型发生着相互转化，农田的数量不断增加，高、中、低密度草地逐渐向中、低密度草地和荒地过渡，绿洲与外部物质、能量的交换逐步趋向稳定，绿洲的面积逐渐扩大。稳定性也逐渐提高，且逐渐向新的平衡演变。     

基于MODIS地表覆盖(LC)的森林火灾识别方法

通过分析MODIS多光谱地表覆盖产品,证明MODIS本身具有精确识别包括5种森林在内的IGBP 17种地表类型的能力,完全可以满足识别森林火灾的实际需要.在此基础上提出基于MODIS地表覆盖的森林火点识别方法,探讨使用MODIS地表覆盖数据识别森林火灾的数据处理操作过程.应用该森林火点识别方法,MODIS实时广播接收站可以建立一套由MODIS火点侦测模块和MODIS森林火点识别模块构成的完全基于自身数据的森林火灾监测系统.5种森林地表整体平均识别误差为3.5%,可以满足卫星遥感森林火灾监测系统要求.     

基于MODIS数据的重庆市植被覆盖度时空变化分析

利用2000~2014年MODIS NDVI产品,基于像元二分模型计算重庆市近15年来的植被覆盖度,并对其变化强度以及变化趋势进行了分析。结果表明,重庆市植被状况良好,2000~2014年平均植被覆盖度为65.24%,其中2014年为67.48%;渝东北、中部偏东和偏南地区植被覆盖度相对较高,渝西地区较低,主城区最低。尽管气象条件的年际变化造成植被覆盖度的起伏波动,但自2000年以来,全市植被覆盖度总体呈波动上升趋势,共增长了5.88%,平均年变化率为0.42%;境内91.03%的区域植被覆盖度有不同程度改善,其中,中度以上改善的区域占64.30%。以各区县为监测空间单位,各地植被覆盖度的变化趋势虽然不尽相同,但基本都保持增长的变化趋势,年平均增长率最高的区县为渝中区、长寿区、巴南区、合川区等。      

2001～2010年中国区域土地利用/覆盖变化对 陆面过程影响的模拟研究

基于2001年和2010年中分辨率成像光谱仪MODIS（MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer）土地覆盖数据,利用公共陆面模式（Community Land Model, CLM）模拟真实的土地利用/覆盖变化（Land Use/Cover Change, LUCC）对地表能量平衡和水分循环过程的影响。研究表明:1）在2001～2010年,中国LUCC最明显的区域位于干旱半干旱区过渡带、半干旱半湿润区过渡带和南方地区;中国区域荒漠减少0.92%,草地减少0.01%,农田增加0.77%,森林增加2.86%,植被覆盖度整体增加。2）在2001年和2010年两种土地利用/覆盖背景下,LUCC使大部分地区感热通量增加,植被蒸腾、蒸发潜热通量增加,土壤表面蒸发潜热通量减小。3）LUCC使大部分地区地表径流减小;中国西北东部、华北和东北地区土壤湿度减小,其他地区土壤湿度增加,仅干旱半干旱过渡带上的土壤湿度发生了显著变化。4）当典型过渡带区域由荒漠变为草地后,感热通量增加1.11 W m?2,潜热通量增加0.14 W m?2;冠层蒸腾和蒸发分别增加0.039 mm d?1、0.009 mm d?1。土壤湿度平均减小0.01 m3 m?3,且随深度增加变干更明显,这是由于根系吸收了较多深层土壤水分,以满足植被显著增加的蒸腾而产生的结果。当草地变为灌木时,其能量通量和水分循环的变化与上述结果类似。     

基于MODIS数据的地表覆盖种类与地闪分布特征关系研究

利用2008—2013年MODIS 3级数据土地覆盖类型产品MCD12Q1及重庆市ADTD闪电定位资料,以重庆市内106°~107°E,29°~30°N范围的矩形区域为研究区域,结合频次、强度、时段、地貌等要素对局地内的地表覆盖种类与地闪分布关系进行了研究,结果表明:研究区内地闪分布在各地表覆盖种类上差异显著,在水域、农田、城镇上的闪电密度都高于平均值;地闪中轻中度闪电、强闪电的分布在同一地表覆盖种类上的差异明显,强闪电更易产生于水域、林地种类上;同一地表覆盖种类上地闪分布与季节的关系不明显;地闪活动在某些地表覆盖种类上的昼夜分布具有明显差异;植被覆盖面上的地闪分布与地貌条件关系密切,同一类覆盖面上的强闪电比例与海拔高度呈正相关关系。     

基于MODIS数据的拉萨市地表温度变化研究

采用2000～2011年6月MODIS地表温度产品和拉萨市4个气象站6月平均地表温度对拉萨市地表温度的时空变化进行了分析.结果表明：拉萨市在近12年内地表温度呈明显上升趋势,2009年地表温度达到最高为28.49℃,最小值出现在2003年为14.12℃.在空间分布上高温区主要集中在城市中心和城市周边区域,并随着时间推移不断向外扩张,在2007年6月拉萨市地表温度高温区分布范围最大,其中纳木错东部和林周县的高温区增加最显著;在利用实测的地表温度与MO-DIS反演的地表温度做相关分析发现,两者的相关系数为0.64通过了0.001的显著性检验,两种地表温度的时间变化趋势也较为一致,因此MODIS地表温度反演产品适用于大范围地表温度和城市热环境监测是可行的.     

基于MODIS数据地表反照率时空变化特征及影响因子研究

地表反照率表征地球表面对太阳辐射的反射能力,是影响地表辐射能量收支平衡的关键参数。本文以淮河流域为例,利用MODIS（MODerate resolution Imaging Spectroradiometer）数据,采用网格趋势分析、异常变化分析、相关分析和灰色关联度分析等方法,分析了淮河流域2005～2015年地表反照率的时空变化规律,以及土地利用类型、地形因子、地表参数和气候等影响因子。结果表明:淮河流域年平均地表反照率整体呈“北高南低、东高西低”的空间分布规律,变化在0.043～0.223,平均值为 0.145。低值区主要集中于水体密集和山区丘陵地带,且标准差相对较小;高值区主要集中于流域中部及东部平原地带,且标准差较大。61.5%的区域地表反照率呈增加趋势,且存在季节性差异,夏季平均地表反照率最大,春季次之,秋季最小,冬季则由于降雪覆盖和农田利用的影响波动幅度较大。淮河流域地表反照率与归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）、地表温度、气温和降水在大部分区域呈正相关,面积占比分别达到90.23%、82.32%、85.41%和93.70%。灰色关联度分析表明,不同土地利用类型（水体除外）下年均地表反照率受各因子影响排序为:NDVI>气温>地表温度>降水,空间变化受各因子影响排序为:NDVI>降水>地表温度>气温>高程。     

基于MODIS数据的甘肃主要水库水体面积变化特征

掌握甘肃主要水库的水体面积变化规律,对"甘肃省国家生态安全屏障综合试验区"建设具有重要参考意义。基于2000—2014年MODIS的8 d合成地表反射率产品MOD09资料,利用WI1水体指数,对甘肃四大水库双塔、昌马、红崖山和刘家峡的水体面积进行监测,并与兰州区域气候中心实时接收的卫星资料目视解译结果进行对比、建立相关关系,进而对上述水库水体面积变化状况进行研究。结果表明:甘肃四大水库8 d合成产品MOD09反演的水体与卫星实时资料目视解译结果均具有很好的相关性,且变化趋势较一致,MOD09产品反演结果能够反映水体实时变化状况,可用于水库水体面积的变化特征研究。近10 a多,甘肃四大水库水体面积表现出春季或秋季较大、夏季最小的年内分布特征,各水库水体面积的年际变化趋势较复杂,疏勒河上的昌马和双塔水库春、夏、秋三季水体面积的年际变化趋势不明显,而红崖山和刘家峡水库水体面积均呈波动增加趋势,这对甘肃中西部农业灌溉极为有利。     

基于MODIS资料研究广州市热环境

利用MODIS资料,采用推广分裂窗方法,对广州市热环境进行研究。通过实测数据与反演数据进行比较分析,表明该方法的数据精度基本满足研究要求。研究结果表明,广州市的高温区主要发生在荔湾、越秀、海珠、黄埔、天河等城区,这些区域建筑密集、人口集中、下垫面升温快;低温区域多发生在植被覆盖度高、水系分布密集、人为活动较为稀少的郊区。保护现有的水体面积和增加城市绿地面积是改善区域热环境的行之有效的办法。     

Assessing MODIS Land Cover Products over China with Probability of Interannual Change

Accurate and up-to-date land cover data are important for climate-change modeling. Quality assessment is becoming critical, as many satellite-based land cover products of differing scales have been released to meet the needs of scientific studies. In this study, the authors assessed the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer（MODIS） land cover products by analyzing the probability of interannual change from 2001 to 2012. The authors found that, cumulatively, 43.0% of MODIS land cover had changed over China from 2001 to 2012 at least once. Of this percentage, 12.1% was considered unreasonable change, 6.1% was considered reasonable change, and areas of confusion accounted for about 24.8%, giving rise to great uncertainty in the products. MODIS Collection 51 products clearly have less uncertainty than the Collection 5 products. Areas of reasonable change occurred in transition zones of ecological, biophysical, and climate gradients, while areas of unreasonable change appeared in heterogeneous landscapes. The misclassifications at three spatial scales of horizontal grids used in regional climate models occurred largely in the heterogeneous landscapes, and the areal percentage of misclassification decreased with larger horizontal grid spacing. In addition, the misclassifications in MODIS products often occurred among specific classes, which are geographically, ecologically, and spectrally similar, with low discriminative spectral-temporal signals. The effect of classification uncertainty should be made known, and further improvements are still needed for application in regional climate models. The authors＇ findings have important implications for better understanding the uncertainties of MODIS land cover products, and for improving the land surface parameterization for regional climate models.     

利用MODIS资料对中国西部地区的云检测

许多运用卫星资料的工作首先要求将卫星观测区域内的云去除,而美国国家航空和宇宙航行局(NASA,National Aeronautics and Space Administration)的中分辨率成像分光辐射计(MODIS,Mod-erate Resolution Imaging Spectroradiometer)云检测产品MOD35_L2在光亮表面(如中国西部地区)上空存在较大误差。因而对于云检测结果敏感的工作(如反演气溶胶光学特性),如果简单的采用MOD35_L2,将给最终的结果带来误差。本文提出时间序列方法和MODIS第1(0.659μm)、3(0.470μm)、4(0.555μm)通道多通道方差方法与MOD35_L2中部分云检测方法相结合对中国西部地区进行云检测,得到了较好的云检测结果。     

基于MODIS数据的乌昌地区地表温度反演

陆地表面温度是监测地球资源环境变化的重要指标之一,对于区域干旱预报、作物产量估算、数值天气预报等的研究都有重要意义。本文阐述了MODIS资料反演地表温度的原理,建立了基于MODIS资料、地理信息数据和地面气象站观测资料反演地表温度的统计模型。     

中国海域MODIS气溶胶光学厚度检验分析

利用MODIS的Collection 005版本（MODIS—C005）数据的气溶胶光学厚度（AOT）产品,与我国海域多个AERONET观测站点太阳光度计测量得到的AOT结果进行了对比分析,对MODIS_C005数据的气溶胶产品在我国海域进行了验证,并对验证方法进行了探讨。结果表明,MODIS—C005的AOT在我国海域与AERONET站陆基观测到的AOT具有非常好的一致性,相关系数达到0．9以上。通过尝试不同的验证方法,发现验证数据的空间采样窗口大小的选择对于验证效果具有较大的影响,在中国海域可以使用30km×30km的空间采样窗口。通过MODIS—C005的AOT与AERONET站观测值在中国各个海区的比较,证明MODIS—C005的AOT在550nm满足美国NASA的设计要求,误差控制在±0．05±0．057τ,适用于我国海域,可以用于中国海域的气象和海洋等科学研究。     

MODIS监测雾的方法及分析

根据云雾及下垫面在可见光、长波红外和中红外波段的反射及辐射特性差异，结合MODIS资料，得出不同的波谱廓线并进行波谱分析。利用分析结果给出多通道综合阈值法监测大雾的流程，并用此方法进行了个例分析。结果表明：MODIS资料在雾监测方面有很好的应用潜力；中红外通道在雾监测上有独特的优势。     

基于MODIS遥感数据的武汉市植被覆盖变化监测分析

植被覆盖变化遥感监测是区域生态监测的一个重要部分,可为区域生态建设和可持续发展提供科学依据.利用2003-2008年(每年8月)的MODIS遥感数据,基于归一化植被指数的像元二分模型原理,对武汉市近6 a来植被覆盖的变化情况进行遥感监测,并分析了2003年8月和2008年8月2个时期不同等级植被覆盖度的空间分布特征以及面积变化情况.结果表明:近6 a来,武汉市植被覆盖总体呈上升趋势,植被覆盖度由2003年的59.5%上升到2008年的65.1%,其中高植被覆盖度的面积明显增加,增幅高达68.26%,反映出武汉市生态环境建设成效显著.但局部地区的植被覆盖度却出现了不同程度的下降,说明人类活动是城市植被覆盖变化的重要原因.     

Estimation of Land Surface Temperature over the Tibetan Plateau Using AVHRR and MODIS Data

Estimation of large-scale land surface temperature from satellite images is of great importance for the study of climate change. This is especially true for the most challenging areas, such as the Tibetan Plateau (TP). In this paper, two split window algorithms (SWAs), one for the NOAA’s Advanced Very High Resolu-tion Radiometer (AVHRR), and the other for the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), were applied to retrieve land surface temperature (LST) over the TP simultaneously. AVHRR and M...     

基于中国植被数据的陆面覆盖及其对陆面过程模拟的影响

本文基于中国1:100万植被图、马里兰大学AVHRR森林覆盖资料和中国753个气象站点40年的降水气温资料, 发展了一套用于气候模拟的中国陆面覆盖资料(Chinese land cover derived from vegetation map, 简称CLCV)。该套资料与CLM(Community Land Model)原来所用的MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 陆面覆盖资料相比有较大不同: 其中裸土比例减少了14.5%, 森林、灌木、草原和农作物比例分别增加了3.3%、4.8%、4.4%和0.3%, 冰川、湖泊和湿地比例分别增加了0.4%、0.8%和0.6%。将CLCV和MODIS资料分别与全国土地资源概查汇总结果分省统计资料和基于中国1 km土地利用图的土地利用资料比较表明, CLCV与两者较为接近。最后, 利用CLM模式分别采用CLCV与MODIS陆面覆盖资料在中国区域内进行数值模拟, 结果显示, 使用CLCV资料所模拟的蒸散增加了约7.7 mm/a; 地表反照率、 感热和径流分别减小了约0.7%、 0.3 W/m2和7.6 mm/a; 与MODIS卫星反演地表反照率和GRDC (Global Runoff Data Centre) 径流资料比较表明, 利用CLCV资料所模拟的地表反照率有一定改进, 并能基本模拟出径流分布趋势。     

利用MODIS卫星资料反演中国地区晴空地表短波反照率及其特征分析

利用MODIS地表双向反照率产品(MOD43B1),结合地表海拔高度和地表覆盖类型资料,计算并分析了中国地区晴空反照率的时空分布,以及地表反照率与地形和地表覆盖的关系.首先,利用改则自动气象站的地基观测对MODIS地表反照率进行了对比验证.验证结果表明卫星观测可以较好地反映反照率随时间的变化,MODIS地表反照率与地表实测反照率符合较好.年平均地表反照率与海拔高度有很好的相关,反照率的高值出现在高海拔山区.冬春季节,我国高海拔山区因积雪覆盖成为反照率的高值区;夏秋季节,地表反照率主要受地表土壤湿度和植被盖度的影响,沙地和沙漠地带反照率最高.最后,计算了中国典型地表类型的反照率随时间的变化,结果表明大部分地表类型的反照率具有较大的时间变化,地表反照率在春秋季节较大,夏季反照率较小.