植被物候遥感监测研究进展

植被物候是研究植被与气候、环境变化间关系的重要参量。本文针对目前常用的阈值法、拟合法和延迟滑动平均法等植被物候遥感监测方法进行比较分析;介绍了传感器网络法、物候模型法等物候遥感监测验证方法;从遥感监测方法和数据源两方面分析物候遥感监测的误差来源;针对目前研究中存在的问题,讨论了遥感物候的主要研究方向:从机理层面,应创新植被物候遥感监测方法;建立标准化地面验证数据源;利用多源遥感数据,组成高时间分辨率的原始遥感数据源,提高植被物候遥感监测的时间分辨率和测算精度。     

黑河流域遥感物候产品验证与分析

植被物候遥感产品对全球变化响应、农业生产管理、生态学的应用等多领域研究具有重要意义。但现有植被物候遥感产品还有较多问题,主要包括一方面使用不同参数的时间序列数据以及不同提取算法导致的产品结果差异较大,另一方面在地面验证中地面观测数据与遥感反演数据的物理含义不一致导致的验证方法的系统性误差。本文以黑河流域为研究区,对比验证基于EVI(Enhanced Vegetation Index)时间序列数据提取的MLCD(MODIS global land cover dynamics product)植被遥感物候产品和基于LAI(Leaf Area Index)时间序列数据提取的UMPM(product by universal multi-life-cycle phenology monitoring method)植被遥感物候产品的有效性及精度等。同时,通过验证分析进一步评估基于EVI和LAI时间序列提取的物候特征的差异及特点,探讨由于地面观测植被物候与遥感提取植被物候的物理意义的不一致问题导致的直接验证结果偏差。结果表明:UMPM产品有效性整体高于MLCD产品,但在以草地和灌木为主的稀疏植被区,由于LAI取值精度的原因,UMPM产品存在较多缺失数据,且时空稳定性较低;基于玉米地面观测数据表明,EVI对植被开始生长的信号比LAI更加敏感,更适合提取生长起点,但植被指数易饱和,峰值起点普遍提前,基于LAI提取的峰值起点更加合理。由于地面观测的物候期在后期更加关注果实生长,遥感观测仅关注叶片的生长,遥感定义的峰值终点和生长终点与玉米的乳熟期和成熟期差异较大。     

陆表物候监测的遥感指数多维度评估

针对陆表植被物候监测已发展了很多遥感指数,但不同遥感指数表征陆表植被季节性变化的能力存在差异。目前,有关陆表植被物候遥感指数的评估大多在不同标准下开展,导致研究结果间的可比性较差,致使无法根据不同区域选择出最佳的遥感指数,从而影响大尺度（如半球乃至全球）的陆表物候监测精度。本文在北半球中高纬度地区,以75个碳通量塔站点的406条记录和129个物候相机站点的482条记录为参考标准,对10种遥感指数应用于陆表物候监测的能力进行了系统性评估,并从两个精度评估视角（物候提取准确度、物候变化趋势一致性）、4个维度（植被类型、地理环境、物候类型、物候事件）对比分析了各种情况下的最佳遥感指数及其精度。虽然部分遥感指数在多数情况下均表现最佳,但不同植被类型、地理环境、物候类型（功能物候、结构物候）、物候事件（春季、秋季）组合情况下的最佳遥感指数并不聚焦于少数几种,而是散布于各类遥感指数之中;即使是采用了最佳遥感指数,但在某些情况下,其用于陆表物候监测的误差仍较大。从不同的精度评估视角来看,物候提取准确度高的遥感指数并不一定与物候变化趋势一致性高的遥感指数相对应,说明应根据关注视角来选择最佳遥感指数。本...     

植被生态遥感参数定量反演研究方法进展

植被参数是生态遥感定量反演的热点和难点,也是生态系统研究的基础性参数。本文在广泛阅读国内外公开发表的文献资料基础上,将现有的植被生态遥感参数概括为物理类、生化组分类、能量和功能类3大类,系统梳理了每类参数定量反演的主要模型方法,进行优缺点和适用性分析,对现阶段存在的不足和未来发展趋势进行了探讨。物理类植被生态遥感参数主要介绍了植被覆盖度、生物量、叶面积指数、树高等研究进展,生化组分类植被生态遥感参数主要介绍了植被含水量、叶绿素含量和光合能力等研究进展,能量类植被生态遥感参数介绍了光合有效辐射、植被吸收光合有效辐射等研究进展,功能类植被生态遥感参数主要介绍了植被生产力和碳交换量等研究进展。存在的主要问题包括混合像元分解、病态反演、物理模型应用过程中的误差传递、数据融合的尺度效应和空间变异性、模型耦合的最优方案确定问题。     

土壤蒸发和植被蒸腾遥感估算与验证

地表蒸散发是土壤—植被—大气系统中能量和水循环的重要环节,它包括土壤、水体和植被表面的蒸发,以及植被蒸腾。随着地表参数多源遥感产品的快速发展,利用不同地表参数遥感产品估算地表蒸散发以及其组分土壤蒸发和植被蒸腾成为日常监测越来越便利,监测尺度已从单站扩展到田块、区域乃至全球。目前地表蒸散发双层遥感估算模型按照建模机理的不同可分为:系列模型、平行模型、基于特征空间的模型、结合传统方法的模型以及数据同化方法。本文从模型构建物理机制、模型驱动数据以及模型输出结果验证等方面总结了上述模型的发展历史和现状,并指出在模型结构与参数化方案的优化、高分辨率模型驱动数据的发展、土壤蒸发和植被蒸腾像元尺度"地面真值"的获取等方面都仍需进一步完善。     

植被覆盖度遥感估算方法研究进展

植被覆盖度是重要的生态环境参数之一,遥感影像能够反映不同空间尺度的植被覆盖信息及其变化趋势,故遥感监测是获取区域植被覆盖度参数的一个重要手段.植被指数是反映地表植被覆盖、生物量等的间接指标,基于植被指数的植被覆盖度遥感估算方法有经验模型法、植被指数法、像元分解模型法及FCD模型制图法(Forest Canopy Density Mapping Model)等,基于决策树分类法和人工神经网络分类法的植被覆盖度遥感估算方法也有了一定的进展.本文综合分析讨论了目前常用的于遥感影像的植被覆盖度常用估算方法,对比分析了它们的优缺点,并对遥感植被覆盖度研究进行了展望.     

基于遥感数据的多年平均物候不确定性研究

多年平均物候能够反映植被生长发育节律的均衡状态,是植被物候模拟与预测的关键参数之一。遥感已广泛用于地表物候监测,是空间多年平均物候信息的重要来源。然而,基于遥感的多年平均物候存在不同计算方法,如先确定每年时序曲线的物候点再求平均值（平均法）,以及先求多年平均时序曲线再确定物候点（参考曲线法）。上述方法的结果可能存在差异,但目前尚缺乏对这一不确定性及其影响的认识。针对该问题,本研究利用2001年—2016年遥感植被指数数据,分别在平均法和参考曲线法下提取中国森林生长季起始时间的多年平均值（■）,比较■的差异（■）及其空间异质性;进一步选取物候研究中常用指标,即以■为基础的温度“季前时长PD (Preseason Duration)”,分析■不同计算方法对物候—气候关系的潜在影响。结果表明,（1）不同方法下的■差异显著,总体上平均法小于参考曲线法（-2.6±2.2 d,占88%）,其中存在8.0%和6.0%的有效像元其动态平均法和固定平均法小于参考曲线法超过7 d,主要分布在东南丘陵地区。（2）■具有显著的空间异质性,主要表现为随年均温的升高而减小（Slope=0.07 d/℃,P<...     

潮汐和植被物候影响下的潮间带湿地遥感提取

潮间带湿地具有重要的生态和经济价值,但受到全球变化影响,发生大面积退化甚至丧失.掌握潮间带湿地的时空分布特征,对海岸带资源的科学管理具有重要意义.由于受到多云多雨天气和潮汐动态淹没的影响,单时相遥感数据难以获取完整的潮间带湿地信息.因此,本研究开发了一种基于时序遥感指数的潮间带湿地分类算法,并以福建省亚热带海岸带为例,...     

利用R-Shiny架构的植被物候参数分析系统设计与实现

植被物候作为反映植被与气候变化关系的重要参量,具有重要的研究意义。本文基于R语言分布式架构Shiny构建了植被物候参数分析系统,可实现站点分布可视化、感兴趣区(Region of Interest,ROI)选取与绘制、植被指数计算与可视化、数据过滤、生长曲线轨迹拟合与物候参数提取等功能模块。用户可提取不同植被类型数码相机时间序列的植被指数,并用max方法进行平滑与去噪处理,然后选择合适的方法组合拟合植被群落季相变化轨迹,最终提取较为精确的关键物候参数。林地数据系统测试结果表明:1)相对绿度指数GI比其他相对植被指数和单波段的亮度值振幅明显,其时间序列可表征植被实际生长轨迹; 2)不同拟合方法与提取方法的组合效果不同,如klosterman与klosterman方法组合适合林地类型的植被物候参数提取,用户可综合均方根误差与季节群相变化轨迹结果,筛选出适合所选植被物候数据的拟合与物候参数提取方法组合。     

唐山市植被动态变化遥感监测

基于TM和ETM+遥感图像,分析唐山市绿地分布结构及变化趋势,对唐山市植被信息进行提取,为城市规划提供科学依据及技术支持.利用归一化差值植被指数(NDVI)计算植被信息图;设定合适的NDVI阈值参数和近红外波段的阈值参数,精确判定植被像元,并生成唐山市几个区域的植被信息结果图;利用1999-2009年3个时间段的植被信息图合成植被信息动态变化图,对植被信息动态变化图进行分析.结果表明,近10 a来,唐山市城区以公园为主的植被覆盖面积增加,城南南湖生态建设作用明显,唐山城区范围正在向外围扩展.     

空间遥感图像的植被信息的提取与表达

在本文中讨论了气象卫星NOAA的AVHRR数字图像及陆地卫星TM数字图像植被信息表达的问题。对于AVHRR数字图像可以通过定义绿度的方法,找到方便而简洁的植被类型空间分布的彩色表达子集。TM数字图像的各波段植被信息丰富,缨帽变换可以有效地集中这些植被信息,使用该变换的前三个组份能重构出植被的空间分布。对于有严重阴影的山区,可考虑先行比值变换,再做缨帽变换来提取植被分布的信息。     

植被生物物理参数的光学遥感反演方法综述

传感器技术的迅速发展为植被生物物理参数反演提供了大量可用的光学遥感数据,处理这些海量数据需要稳健高效的反演技术支持。本文总结了利用光学遥感影像定量获取植被生物物理参数的反演方法,将这些方法分为参数回归、非参数回归、基于物理模型和混合方法。首先,回顾了这些方法的理论基础,并分析了它们各自的优缺点。然后,介绍了已发表的应用案例,展示了这些方法在植被生物物理参数反演处理中的实际运用。最后,对这些方法在未来的发展和应用前景进行了展望。     

植被光合有效辐射吸收比率遥感研究进展

植被光合有效辐射吸收比率FPAR（Fraction of absorbed Photosynthetically Active Radiation）反映了植被冠层的光学特性,是表征植被光合作用水平和生长状态的重要参量,因此成为全球变化研究中多种过程模型的重要输入参数。随着定量遥感研究的深入和新型传感器的使用,从区域到全球尺度上的FPAR遥感估算方法不断提出,多样化的遥感FPAR产品越来越多地应用于碳循环、能量循环、生产力估算及作物估产等研究领域。本文梳理了遥感估算的植被光合有效辐射的相关概念和算法,并着重对过去十年间遥感估算FPAR的新进展进行了系统总结和探讨。研究表明,近年来FPAR遥感的研究工作一方面聚焦于对现有算法的改进与各类型产品的验证,更多的研究则侧重于FPAR概念体系的拓展,叶片、叶绿素水平的FPAR估算,直射光、散射光的FPAR建模等新方向逐渐成为研究热点。     

基于遥感分类的植被覆盖度提取

阐述了基于遥感分类进行植被覆盖度提取的方法,分析了直接利用关系模型提取植被覆盖度的缺点,遥感分类可获得不同类型地物,此后关系模型分别提取,解决了直接利用关系模型提取中存在的缺点.     

植被覆盖率的遥感研究进展

综述了应用遥感技术估算植被覆盖率的方法,分析了各种方法的优缺点,探讨了植被覆盖率估算中的几个影响因素,给出了未来研究植被覆盖率的新方向。     

Google Earth Engine云平台及植被遥感案例研究

植被物候是全球变化的敏感指示器,对陆表物质和能量交换产生显著影响.植被物候遥感分析存在数据收集困难、提取方法实现复杂等问题,谷歌地球云计算平台(Google Earth Engine,GEE)为基于遥感大数据的物候分析提供了有利条件.本文分析了GEE平台的数据源、开发接口和应用场景,然后基于GEE中的长时序植被指数数据...     

从高光谱遥感影像提取植被信息

遥感可以快速有效地监测大面积植被的种类、特性、长势等各类信息。高光谱遥感数据因其特有的高光谱分辨率特性使其在植被生态环境领域具有极大的应用潜力。植被信息作为生态环境评价的重要参数对区域生态环境的监测和建设具有重要的意义。本文基于云南省鹤庆县北衙的高光谱遥感数据用SAM方法对植被信息进行了提取,参考光谱使用ASD光谱辐射仪采集的植被光谱曲线。文中对高光谱遥感影像的辐射定标和大气校正进行了研究,针对影响光谱辐射仪采集的主要因素采取了相应的措施,并对光谱曲线分类及参考光谱曲线的选取进行了研究。将选取出的参考光谱曲线与大气校正后的遥感影像进行SAM匹配提取出植被信息,经过与实地调查资料比较并计算总体精度和kappa系数,计算结果达到预期精度。最后将分类结果转换为矢量图,经过投影转换为大地坐标后制作出北衙植被分布图。     

植被生物量高光谱遥感监测研究进展

植被生物量的评估对于研究全球碳循环具有重大意义,而高光谱遥感技术为精确反演地表属性提供了重要的数据支持。针对如何更好地应用高光谱遥感技术进行植被生物量精确反演的问题,该文详细阐述了国内外应用高光谱技术估测植被生物量的研究进展。对反演植被生物量所涉及的数据源、反演模型的构建方法及其模型特点、反演模型应用对象等内容进行了综合评述,并通过分析认为,高光谱遥感技术较传统的多光谱遥感技术在生物量反演精度上有了显著的提高。同时,对建模方法、多源遥感数据融合以及模型通用性等方面的研究进行了展望,以达到在大尺度范围内对植被生物量进行准确反演的目的。     

浅水湖泊水生植被遥感监测研究进展

在浅水湖泊中,水生植物具有净化水质、抑制藻类、提供鱼类食物和栖息环境等生态功能,同时,其过度扩张也会加速湖泊淤浅和沼泽化、引起湖泊二次污染等环境负效应.实时动态地掌握湖泊水生植被类群和种群的空间分布及其面积、生物量等指标信息,对湖泊生态修复和评估、水生植被恢复和管理等具有重要现实意义.遥感技术的大面积、实时、动态等特点...     

志愿者民航客机夜光遥感方法与数据验证

夜光遥感是遥感技术一个活跃的分支,能够反映人类社会活动的痕迹。在城市监测、经济参数评估、重大事件评估等方面有着独特的优势。近年来夜光数据的应用不断拓展,这对传统的卫星夜光遥感数据提出了更高的要求。本文基于大众遥感、志愿者遥感理念,提出了一种夜光遥感数据获取的新方法——民航客机遥感（PARS）。以长沙市为研究区域获取PARS夜光遥感影像,并将所得数据与传统卫星遥感数据作对比。结果表明,PARS捕获的夜光遥感数据在分辨率、波段及时效性上比传统方式表现得更为优秀,是一种低成本、灵活及多样化的遥感数据获取方式,具有很大的发展潜力。