基于多源遥感数据的湖泊水体演变研究

以天津市静海区的团泊湖为研究对象,基于Landsat TM、OLI遥感数据,采用MNDWI指数提取湖泊水体,获得湖泊水体信息;根据土地利用类型转移矩阵和土地类型动态度这两种方法来分析土地利用类型的演变特征。结果表明,1995—2020年总体上湖泊水体面积减少。在1995—2020年这段时间内,城镇类型的土地面积增长最大,水体面积变化最小。植被面积减少较大,其中大部分转为城镇,少量转为水体。水体面积变化相对比较稳定,没有太大波动。     

基于GEE的干旱区流域湿地水体时空动态变化特征分析——以宁夏平原为例

黄河流域生态保护和高质量发展已成为国家重大战略,宁夏平原为黄河流域具有代表性的典型湿地区域。本文基于谷歌地球引擎平台(GEE)对宁夏平原1984—2020年湿地水体的历史覆盖、面积变化、类型转变及季节性演变等动态信息进行分析与评价。结果表明：(1) 1984—2020年宁夏平原湿地水体历史覆盖面积为1 373.86 km²,占研究区面积的8.1%,全时段覆盖水体面积为116.46 km²;(2) 1984—1999年至2000—2020年宁夏平原地表水体面积共计增加482.99 km²,总体面积变化率为45.6%;(3)研究区新增永久性水体明显,过去37年新增永久性水体218.89 km²,同时季节性水体面积变化幅度较大;(4) 2020年,全年覆盖水体占比为39.45%,而1—6月覆盖时间的水体面积占比超过50%。本文成果可为环境保护和黄河流域高质量发展提供数据支撑。     

长时间序列1984年—2020年密云水库水面信息遥感监测与分析

密云水库在防洪、灌溉、发电、养殖、旅游、供应城市用水等方面产生了巨大效益，准确地完成水库制图并分析其特征时空变化对密云水库生态环境监测及管理具有重要意义。本文以密云水库为研究区域，收集了1984年—2020年所有的Landsat 5和Landsat 8遥感影像，利用水体的光谱、地形、时空特征，研究并解决了水库水体动态制图中的云、阴影、冰雪干扰，同物异谱及混合像元等难点问题，提出了一套自动化且高精度的水库水体动态制图算法，在无云无冰雪的情况下的总体精度高达98.2%，并引入了景观分裂度指数分析密云水库形态变化。基于制图结果发现水库水面面积变化可划分为5个时期：“增长期”(1984年—1993年)、“巅峰期”(1994年—1999年)、“衰落期”(2000年—2003年)、“保护期”(2004年—2014年)、“恢复期”(2015年—2020年)，期间水库东、西两区经历了“三分三合”的过程，水库面积最大达到151.6 km²(1995年)，最小仅为57.3 km²(2004年)；每年的最大面积出现在8—9月份，最小面积出现在5月份。此外，还讨论了...     

基于GEE平台的1991-2020年环洱海地带土地利用时空变化分析

洱海作为我国重点保护湖泊“新三湖”之一,近30年间环洱海地带经济发展与人地矛盾的问题日益突出. 研究环洱海地区长时间序列的土地利用变化规律,分析人类活动的影响程度对保护治理洱海具有重要意义. 基于谷歌地球引擎(GEE)云平台,以1991—2020年7期Landsat TM/OLI影像为基础数据,融合光谱、归一化差异指数和增强型植被指数等特征,采用随机森林方法对环洱海10 km范围进行了土地利用分类,结合土地利用变化图谱、人类活动指数模型定量分析了城镇化背景下环洱海地带土地利用类型的演变趋势及人类活动强度. 结果表明:1991—2020年林地、草地面积整体呈减少趋势,主要转出方向为耕地;建设用地面积持续增长,主要转入来源为耕地;水域面积变化较小,湿地呈先增加后减少趋势,上述变化趋势与环洱海地区城镇化快速推进有关;人类活动强度总体逐年上升,以低影响区为主且保持相对稳定.高影响区和中高影响区主要集中于环湖南侧和环湖西侧,中低影响区呈零星块状分布且一直呈减少趋势.      

空-谱角匹配与多指数法相结合的OLI遥感影像水体提取

针对复杂环境条件下水体遥感提取结果不连续且易与植被、建筑物、阴影相混淆的难题,基于Landsat 8 OLI影像,以石家庄市平山县岗南水库和宿迁市骆马湖附近河流为研究区,提出了一种空-谱角匹配与多指数法相结合的水体信息提取方法;并与单波段阈值法、归一化差分水体指数法（NDWI）、光谱角匹配法（SAM）、自动水体提取指数法（AWEI）和一类支持向量机法（OC-SVM）的水体提取结果进行对比分析和精度评定。试验结果表明,本文提出的方法兼顾了多特征之间的互补性优势,引入的空间信息有效地抑制了噪声的干扰,且以像素为基元的提取策略较好地保持了水体的边缘信息,避免了出现平滑掉细节信息的情况;与传统方法相比,本文方法受植被、建筑和阴影的干扰最小,对细小水体也具备较好的识别能力。     

1975年—2018年白洋淀湿地变化分析

白洋淀湿地生态功能重要、战略地位特殊,研究其时空变化规律具有重要意义。本文基于1975年—2018年间10期Landsat卫星遥感影像,辅以2017年—2018年高分二号（GF-2）卫星遥感影像,在野外考察湿地类型及其覆被特征基础上,人机交互解译获取各期土地利用/覆被分类图,从面积变化、类型转化、景观格局变化方面分析了近43年白洋淀湿地变化时空特征,讨论了影响分析结果的不确定性因素以及湿地变化成因。结果表明：1975年—2018年白洋淀湿地面积总体呈减少趋势,净变化-68.20 km²（-24.83%）。其中,1975年—1990年湿地面积波动性小、基本稳定,1990年—2011年湿地面积持续性减少,2011年—2018年湿地面积呈现增加趋势。湿地与非湿地类型相互转换区域主要分布于淀区南部、西部、北部的水体—水生植物—耕地—建设用地过渡区域。近43年白洋淀湿地景观趋于破碎、复杂和异质。遥感影像选取月份、年份,以及土地利用/覆被分类体系、分类方法,是影响分析结果的主要不确定性因素。气候、水文等自然因素变化,叠加工农业及城镇生活用水、上游水利工程蓄水、地下水开采等人为因素变化,是白洋淀湿地面积减少、趋于干化的成因。     

GEE遥感云平台支撑下的河南省土地利用变化检测

针对长时序大尺度的土地利用类型精细化分类存在的挑战,基于Google Earth Engine遥感大数据云平台,利用具有较好时空一致性的Landsat7、Landsat8数据,采用随机森林模型和众数滤波优化算法研究了过去20年间河南省土地利用分类空间变化特征及趋势.研究结果表明:1)基于GEE遥感云平台提供的丰富数据和...     

全球典型流域地表覆盖变化与净生态系统碳交换量时空相关性分析

随着社会经济的发展,流域管理目标已从早期的防洪、供水、航运等转变为注重资源利用和生态保护的综合管理,并在全球生态系统碳平衡中扮演着重要角色。作为量化生态系统固碳能力的重要指标,净生态系统碳交换量(NEE)在不同地表覆盖类型中的碳源/汇能力存在显著差异。探究全球典型流域地表覆盖类型与NEE的时空相关性对流域生态管理等具有重要意义。本文以全球30 m地表覆盖数据(GlobeLand30)和全球陆地净生态系统碳交换量数据为基础,分析2000—2020年全球8个典型流域的地表覆盖及NEE时空变化特征,研究地表覆盖类型变化与NEE的时空相关性。结果表明：(1)2000—2020年,流域内耕地、裸地、人造地表、湿地、水体及苔原面积增加,草地面积先增加后减少,整体为增加状态;(2)2000—2020年,流域整体NEE先减小后增加,整体为减小趋势,碳汇能力增强;(3)2000—2020年,草地与NEE呈显著负相关,耕地、裸地、人造地表、湿地及水体面积与NEE在2010—2020年呈正相关,地表覆盖类型变化对NEE有显著影响。本文可为流域碳中和管制和土地利用空间优化调控提供理论参考,推动流域协同减排和高...     

连云港市近30年水体信息变化特征分析

近年来,利用遥感技术对湖泊、河流、海岸等水体信息的监测和评估成为时代发展趋势。本研究选取连云港市1988年、1998年、2008年和2018年四个时期同一月份的TM、ETM和OLI影像,基于RS和GIS平台,研究连云港市近30年水体信息变化。对多期遥感影像进行预处理和增强处理后,区别于以往普遍使用的单波段阈值分析法、比值法、差值法、水体指数法等水体信息提取方法,本研究尝试使用"马氏距离"法分类提取研究区水体信息,并使用决策树法分类统计连云港市近30年水体变化。研究发现:近三十年来,研究区水域面积整体呈下降趋势。其中,以最近十年水域面积减少更为突出,这一特征与该地区近年来社会经济建设和自然因素变化密切相关。     

多源卫星遥感数据陆表水体产品生成方法研究EI北大核心CSCD

陆表水体是水资源管理、水生态治理及洪水应急监测不可缺少的基础信息,多源卫星遥感为研制陆表水体产品奠定了坚实的数据基础。论文首先对目前陆表水体制图产品和方法进行总结,构建全球地表水体产品验证样本集,分析评估全球中高分辨率陆表水体产品制图精度,基于Google Earth Engine(GEE)遥感大数据平台开展2000年和2018年中国区域陆表水体频率产品研制,提出了针对多源国产中高分辨率陆表水体智能提取方法,分析了21世纪以来中国区域陆表水体时空变化特征。     

京津冀地区植被覆盖时空变化研究

针对京津冀地区突出的生态脆弱性问题,本文基于2000—2020年长时序京津冀地区植被覆盖度数据,采用线性趋势拟合、M-K检验、Hurst指数分析以及重心转移分析方法,对京津冀地区植被覆盖时空变化特征进行研究。结果表明,2000—2020年京津冀地区植被覆盖情况变化不大,未来会保持非显著性增长趋势;植被覆盖度在空间上重心分布存在不均衡性,整体呈现西移的趋势。     

2000—2020年亚马孙流域地表覆盖时空变化分析

针对亚马孙流域地表覆盖变化对当地生态系统以及全球气候变化具有重要意义这一问题，该文基于国家基础地理信息中心牵头研制的、经一致性处理的全球30 m地表覆盖产品(GlobeLand30)三期地表覆盖数据产品，采用景观格局指数和转移矩阵，分析了2000—2020年亚马孙流域地表覆盖的空间格局分布以及时空变化，并对其变化原因做出分析。结果表明：2000—2020年亚马孙流域林地和湿地面积逐渐减少，耕地、草地和人造地表的面积逐渐增加，水体先减少后增加。亚马孙流域2000—2010年和2010—2020年的地表覆盖类型转变方向基本保持一致；人造地表在地表覆盖类别中破碎现象最为显著，但其破碎化指数持续降低。亚马孙流域地表覆盖的变化主要受人类活动的影响，其中城市扩张和人口增加是林地减少的最主要因素。相关研究成果可为亚马孙流域未来的社会经济发展和生态系统保护提供重要支撑。     

基于GEE的杭州湾慈溪段潮滩提取及时空变化分析

当前常见的潮滩遥感提取方法往往通过估算来确定潮滩的边界,难以保证较高的提取精度.本研究结合GEE遥感云计算平台和GIS技术,选用1990—2021年间共77景Landsat卫星影像,通过目视解译人工海岸线作为平均高潮线,利用水边线拟合平均低潮线,实现了对杭州湾南岸慈溪段的潮滩提取和面积估算,分析了潮滩区域时空变化.研究...     

1990年—2020年广西北仑河口红树林扰动研究

监测国家级自然保护区内红树林的扰动,可为滨海湿地生态系统的管理和保护提供数据支撑和决策支持。本研究使用谷歌云平台GEE（Google Earth Engine）建立Landsat长时间序列卫星数据集,结合LandTrendr算法研究了广西北仑河口红树林自然保护区1990年—2020年红树林的扰动情况。结果表明：（1）1990年—2020年,共有45.94 ha的红树林发生了扰动,其中2001年保护区内红树林扰动面积最大,为12.91 ha;（2）1990年—2020年,轻微扰动和中度扰动所占比例较大,分别为57.5%和29.17%,严重扰动所占比例最少,只有13.33%;（3）红树林变化像元的总体识别精度达到88.56%,对扰动年份检测的总体精度达到87%,Kappa系数为0.76。本研究基于LandTrendr算法解析了30年间北仑河口保护区内红树林发生扰动的年份、频率和面积,结合实际情况分析了导致扰动的因素,认为人类活动是北仑河口红树林扰动的次要原因,自然因素,如虫灾,台风等是导致扰动的主要原因。本研究的结论和方法可为红树林保护区管理处制定科学合理的保护和恢复政策提供重要的决策支持。     

Landsat时序数据支持下的藏东南植被时空变化监测

本文利用GEE平台和1990—2019年巴宜区Landsat遥感影像,采用像元二分模型、相关性分析等方法分析了巴宜区植被覆盖度的时空变化特征与驱动力。研究结果表明：①1990—2019年巴宜区植被覆盖度总体呈稳中有增的趋势,其中,河谷区域增加明显,而高海拔区域相对稳定;②1990—2019年巴宜区气温呈显著升高,降水略有下降,总体呈“暖干化”,气温较降水量对植被覆盖变化更明显,但气候变化对植被覆盖变化影响总体不明显;③1990—2019年巴宜区植被覆盖变化与人类活动有很好的相关性,其中,低、中低、中、中高植被覆盖区域,呈显著的负相关,而高植被覆盖区域呈正相关。本文基于遥感大数据和地理云计算的植被覆盖监测动态监测和定量分析方法,能对高山峡谷区生态评估和演替分析提供一定的技术支撑和科学数据。     

东北地区水稻分布的时空演变特征及驱动机制分析

研究水稻分布的时空演变特征及驱动机制,对优化农业生产结构至关重要.基于植被物候变化特征、地表水变化特征结合方法识别水稻的空间分布,获取了2001—2017年东北水稻空间分布图,并进行了水稻的时空演变特征及驱动机制研究.研究表明,2001—2017年东北地区水稻呈先略减后直线上升的特点,2017年水稻种植面积约300万h...     

基于GEE的2000—2019年间升金湖湿地不同季节地表温度时空变化及地表类型响应

为更好地开展长江下游湿地生态保护与恢复建设,以谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云平台上2000—2019年不同季节升金湖区域Landsat影像为数据源,基于辐射传输方程法批量反演地表温度,综合分析了2000—2019年近20 a间升金湖湿地的地表温度时空变化及其与地表类型的响应关系.结果表...     

面向对象的山区湖泊信息自动提取方法

传统的水体信息提取主要利用水体反射与吸收光谱特征构建各种光谱指数模型,进行全局像元级的提取。然而,不同水体类型的光谱、空间形态与空间分布特征均有显著差异。对于山区图像而言,山体阴影、冰雪、裸岩等地物的干扰使全局性水体光谱指数模型难以取得很好的提取精度。面向对象的图像分析方法通过对遥感图像进行分割,从全域—局部上耦合分析水体的光谱、空间形态、空间分布与空间关系等特征,构建了通用性强的湖泊信息提取规则集,最终实现湖泊水体信息的自动化提取。通过eCognition软件对Landsat TM图像的实验结果表明,该方法可以完全避免像元级阈值水体信息提取中出现的一些错误的"零星水体",自动且高效地提取出了山区湖泊水体信息,在无云情况下提取精度达95%以上。     

喜马拉雅山地区冰湖信息的遥感自动化提取

在“全域—局部”分步迭代水体信息提取方法的基础上, 通过对水体信息提取指标——水体指数的物理特性的分析实现了算法中全域阈值的自动选择与局部阈值的自适应调整, 并结合DEM 生成的山体坡度和阴影信息,减少局部迭代过程中对其他地表特征与水体信息的误判。在此基础上, 建立一种适合于高山地区冰川湖泊的自动化提取方案。试验采用Landsat 数据对喜马拉雅山地区的冰川湖泊进行信息提取, 结果表明该方法能够快速准确地完 成大区域范围内的冰川湖泊制图, 并能最大程度地消除高山地区湖泊水体识别中冰川和山体阴影的影响。     

黄土高原生态环境对气候变化与人类活动的双重响应

在气候变化和人类活动日益剧烈的背景下,为评估黄土高原地区生态环境质量时空变化,本文基于GEE平台,以黄土高原为研究区域,选用2000—2020年MODIS产品数据构建RSEI指数,采用趋势分析法、标准差椭圆法、残差分析法等方法分析黄土高原生态环境质量时空变化特征及其对气候变化和人类活动的响应。结果表明：(1)过去21年间,黄土高原RSEI呈升高趋势,其增长速率为0.005/a(p<0.01);(2)空间上,RSEI以增长趋势为主,占全区总面积的92.78%,且在未来一段时间内继续保持改善趋势;(3)迁移上,差等级迁移距离最大,为85.67 km,其次是良等级,为49.05 km,迁移距离最小的是中等级,为30.18 km;(4)气候变化和人类活动均对黄土高原RSEI产生正面影响,且人类活动是主要驱动因素。