青藏高原数字照片植被覆盖度自动算法与应用

覆盖度是植被评价的重要指标,也是遥感反演的关键参数。估算植被覆盖度的常用方法是目测法,但这种方法受观测人员的主观影响。近年来有研究人员利用冬小麦垂直数字照片的HLS颜色空间的色度特征,设计了自动提取覆盖度算法,具有较高的计算精度。但青藏高原植被颜色丰富多样,下垫面背景色彩差异很大,这种常规覆盖度自动提取算法存在困难。论文分析了青藏高原地表垂直数字照片的图像颜色特征,发现超绿色算法对绿色植被比较敏感,能够增强植被和背景的灰度差异,有效抑制土壤背景干扰。并采用K均值聚类算法,设计了青藏高原植被覆盖度的自动提取软件。通过将覆盖度自动提取结果和人工监督分类进行比较,两者误差在5%以内。此外,通过分析分类后的结果图像,提出了进一步改进的方法。     

叶绿素荧光的GOSAT卫星遥感反演

由于大气吸收和散射等大气辐射传输影响,叶绿素荧光卫星遥感反演存在很大的困难和挑战。本文利用日本温室气体观测卫星GOSAT的TANSO-FTS超光谱数据,选取770 nm附近受大气影响较弱的KI夫琅和费暗线,借助KPNO2010高分辨率太阳辐照度光谱,设计了加权最小二乘拟合的叶绿素荧光卫星反演算法,利用矩阵的谱条件数确定了算法中KI吸收线所采用的权重系数,获得了中国区域2010年1月至2011年6月的叶绿素荧光数据。并利用TANSO-CAI云标识数据剔除了受云影响的反演结果,并按照2°×2°格网逐月计算了荧光强度均值。将反演叶绿素荧光强度结果与同期MODIS的增强性植被指数EVI、光合有效辐射比例FPAR、总初级生产力GPP产品作对比分析,结果表明：荧光强度高值主要分布在中国西南、中南等植被覆盖度高、生长旺盛的地区,荧光强度季节性变化规律与EVI、FPAR、GPP等相似,但季节变化比上述各参数变化提前且更敏感,可以反映其他参数所不具备的独特信息。     

FluorMOD模拟叶绿素荧光夫琅和费暗线反演算法不确定性分析

目前,利用夫琅和费暗线提取叶绿素荧光的3种最常用的算法有标准FLD方法、3FLD和i FLD方法。上述3种夫琅和费暗线算法在叶绿素荧光反演中得到了广泛应用,但各算法的不确定性研究相对薄弱,尚缺乏系统的分析。因此,本文的目标是阐明氧气吸收波段叶绿素荧光反演的不确定性,优化叶绿素荧光遥感探测指标,提高叶绿素荧光反演精度。利用Fluor MOD模型,模拟不同植被冠层参数、光谱分辨率SR、信噪比SNR条件下的冠层光谱,并比较分析这3种反演方法在不同参数条件下的不确定性。结果表明:3种方法在O2-A波段的反演精度均比在O2-B波段精度高,其中,i FLD和3FLD算法的反演精度相对较高,标准FLD的反演结果较差;随着SR的下降,3种算法的反演精度均有不同程度的下降,标准FLD算法的荧光提取精度受传感器SR的影响最大;随着SNR的增大,3种算法的反演精度有不同程度的升高,i FLD算法的荧光提取精度受信噪比的影响最大。由结果可以得出,3种反演算法在不同的参数条件下有其各自的局限性和优势;利用氧气吸收波段进行叶绿素荧光反演存在诸多不确定性,不确定性主要来源于吸收线内外反射率和荧光比值的真实值与估计值的偏差,叶绿素含量是影响这种偏差的一个主导因素;传感器性能对荧光提取结果也有显著的影响。     

冠层光能利用率的叶绿素荧光光谱探测

设计了玉米生长期日变化试验,同步获取玉米冠层光谱和通量观测数据,探究从植被发射荧光光谱角度实现植被光能利用率可靠反演的可能性。运用涡度相关法获取群体生态系统净生产力(NEP),通过呼吸作用拟合得到冠层总初级生产力(GPP);在此基础上结合吸收光合有效辐射(APAR)获取冠层光能利用率(LUE);同时,利用叶绿素荧光光谱分离算法,提取了光合作用叶绿素荧光绝对强度和相对强度。结论表明,植被发射荧光光谱与光合有效辐射(PAR)显著正相关,760nm波段荧光与PAR的复相关系数R2在0.99以上;叶绿素荧光绝对强度与NEP和GPP显著正相关,荧光和NEP对环境日变化具有类似的响应特征;688nm和760nm植被发射的叶绿素荧光相对强度与LUEGPP存在可靠负相关关系,即叶绿素荧光强度越大,光能利用率越低。同时,通过比较几种植被指数与各种光合参量的相关性表明,叶绿素荧光能够更好的跟踪植被光合状态的变化,更适宜于植被光能利用率的探测。     

汶川地震房屋倒塌的遥感监测与分析

地震灾害中房屋倒塌受害程度表征了地震作用下地面运动的强度大小以及地震灾害造成的人员经济损失状况。2008-05-12汶川大地震震级高达八级,最大烈度接近极限达11(Ⅺ)度,波及区域范围广,造成大面积房屋倒塌。利用航空高分辨率光学遥感图像,基于房屋倒塌的图像目视判读及插值方法获取了大面积受灾区房屋倒塌灾情信息,结合灾区地震烈度和地震地表破裂带相关数据对房屋倒塌受害程度的空间变化特征进行了分析与评价。判明在汶川地震灾区房屋普遍受害,其中以汶川县房屋倒塌受害最重,其次是绵竹市、什邡市、彭州市。房倒率与地震烈度成线性对应关系,房屋倒塌严重区沿龙门山断裂呈西南-东北向分布。     

全球碳盘点卫星遥感监测方法、进展与挑战

以全球变暖为主要特征的气候变化已成为全球性环境问题,对全球可持续发展带来严峻挑战。2015年《巴黎协定》确定了自2020年后国家自主贡献的减排方式,并从2023年开始每5 a开展一次全球碳盘点。2019年第49届IPCC全会明确增加了基于卫星遥感的排放清单校验方法。欧盟、美国、日本、加拿大等正在大力发展温室气体排放的MVS（Monitoring and Verification Support）能力。本文调研分析了全球碳盘点对卫星遥感技术的需求,介绍了全球碳盘点卫星遥感的技术原理,梳理了温室气体卫星遥感、生态系统碳源汇卫星遥感估算、人为源碳排放卫星遥感、碳通量同化估算等全球碳盘点卫星遥感核心环节的研究现状与进展,分析了当前卫星遥感技术对全球碳盘点任务的支撑能力,并结合国内外发展趋势,针对性地提出中国的碳监测卫星计划方案,并展望了中国开展全球碳盘点卫星遥感监测重点任务,期望为中国全球碳盘点卫星遥感体系建设提供思路与方案。     

Polynomial analysis of canopy spectra and biochemical component content inversion

Vegetation is an important component of the eco-system, and to estimate accurately the biochemical component content is very helpful to understanding the ecosystem functions at different scales. While the method to retrieve biochemical component content using leaf scale spectral measurements is applicable, to retrieve biochemical component content from can-opy spectra is still a challenging problem. Because canopy spectra are the combined results of leaf bio-chemical component content, soil ba…     

冠层特征尺度的定量计算模型与方法

冠层特征尺度是植被定量遥感的基础概念,其物理定义和数学定量表达具有重要的研究意义。首先,基于光学辐射传输角度提出的冠层特征尺度的物理定义,即水平维线性混合条件下的最小分辨率单元,建立了冠层特征尺度的数学计算模型,并引入倒置的地统计学指数模型。然后,提出了基于局部方差分析的冠层特征尺度计算方法。最后,利用森林区域高分辨率图像,对论文提出的冠层特征尺度模型进行了定量验证。结果表明,冠层特征尺度模型计算的冠层特征尺度与树林株行距存在密切联系,线性复相关系数达0.95,证明了本文方法的合理性和可行性。本文提出的冠层特征尺度模型为地表特征尺度定量计算提供了一种新方法。     

基于天宫一号高光谱数据与Landsat TM数据的湿地利用变化监测

本文利用2013年4月18日获取的天宫一号高光谱成像仪数据和1985年5月1日获取的Landsat TM数据,对黄河入海口地区湿地的土地利用状况进行了监测研究.通过对比分类结果发现,该地区近30年来人类活动对湿地的影响强烈,滩涂开垦、水产养殖业占用自然水面现象严重.同时由于天宫一号高光谱成像仪数据具有更高的光谱和空间分辨率,其分类精度优于Landsat TM,更适合于湿地的监测.     

Mesozoic and Cenozoic Fault Superposition Basin in Jiuquan and Its Oil-Controlling Significance

基于盆地大地构造背景、盆地几何形态、沉积构造特征、古地温及火山岩等沉积盆地鉴别标志,认为酒泉盆地为中新生代断坳叠合盆地,中生代早白垩世属伸展断陷盆地,新生代为陆内挤压坳陷盆地和陆内前陆盆地.盆地叠合类型为陆内坳陷盆地和陆内前陆盆地与断陷盆地叠合,叠合方式总体为正交式叠合,其中陆内坳陷盆地与断陷盆地叠合方式可以划分为披盖叠合型、局部叠合型、未叠合型3类,按照断陷盆地与陆内前陆盆地构造单元叠合位置,将陆内前陆盆地与断陷盆地叠合方式划分为前陆冲断带与次级凹陷的叠合、前陆坳陷与次级凹陷的叠合、前陆斜坡与次级凹陷的叠合、隆后坳陷与次级凹陷的叠合4个亚类.中新生代盆地叠合控制了酒泉盆地油气成藏,早白垩世断陷盆地控制了烃源岩分布,决定了不同次级凹陷(含油气系统的)范围和优劣,中新生代盆地叠合不仅加速了烃源岩成熟,为油气运移提供了强大动力,而且对构造圈闭、油气运移通道的形成、储层物性的改善(裂缝的发育)起关键的作用.由于不同的次级凹陷叠合方式和叠合强度的差异,导致了油气运移、聚集成藏差异,油藏特征和油气富集程度不同.