卫星影像数据构建山地植被指数与应用分析

 本研究以Landsat影像为数据源,在分析复杂地形山地植被在阳坡和阴坡反射率差异特征的基础上,提出一种归一化差值山地植被指数NDMVI (Normalized Difference Mountain Vegetation Index)。该指数模型无需辅助数据(如DEM)的支持,通过同时降低近红外波段(TM4)和红光波段(TM3)反射率的方法来消除或抑制地形的影响,具有较强的可操作性。研究表明:NDMVI与太阳入射角余弦值(cos i)的相关性相当小,对地形起伏变化表现不敏感,可有效消除或抑制地形的影响;比NDVI值动态变化范围更宽,对地物有更强的遥感识别能力;该模型抑制地形影响的效果比用C校正模型的效果更佳,不会出现过度校正的问题。     

福州城市扩展的遥感动态监测

本文以1996年9月6日和2003年5月29日两个时相的LandsatTM/ETM+卫星影像为数据源,结合相应时相的SPOT卫星数据,通过压缩数据维的方式,提取了福建省福州市的城市建筑用地信息,分析了从1996年至2003年间福州市的城市扩展动态变化情况及原因,并将此变化与福州市城市总体规划(1995-2010)相比较,研究结果认为,福州城市扩展变化与规划是相吻合的。     

福州浦下洲湿地开发引发的热环境变化

随着中国城市化进程的快速发展,城市周边的湿地经常因城市扩展而被占用,造成了局部生态环境的变化。利用遥感技术,研究福州市浦下洲湿地开发引起的热环境变化。利用LandsatTM卫星影像反演了浦下洲湿地2006年(开发前)和2010年(开发后)的建筑指数、植被覆盖度、土壤和植被湿度、地表温度等主要地表信息参数,分析湿地开发前后这些参数的变化及其主要原因。结果表明,与2006年相比,该湿地被部分开发后,2010年,植被覆盖度平均减少了10.00%,湿度平均降低了25.64%,建筑指数平均增大了13.85%,地表温度平均升高了48.39%。浦下洲湿地部分被开发为建设用地后,地表温度显著提高,热环境发生了明显变化。     

成都市热岛效应与城市空间发展关系分析

利用Landsat卫星影像反演成都市中心城区1992、2001和2009年的地表温度,建筑用地和植被等信息,计算其城市热岛比例指数(URI),对成都市中心城区热岛效应与城市空间发展关系进行了分析。结果表明,在1992-2009年期间成都市主城区范围从91.24km2扩展到403.8km2。成都市建成区的大面积扩展导致了城市热岛空间分布发生迁移,从单中心聚集分布转变为多中心环状分布。回归分析说明,建筑用地和植被都是影响地表温度的重要因素,其中建筑用地与地表温度呈指数型正相关关系,而植被与地表温度呈负相关关系。总的看来,成都市中心城区在这17年间的热岛效应有了明显的缓解,城市热岛比例指数从0.72下降到0.33。城市植被覆盖率的增加和合理的规划对缓解城市热岛效应起到了积极的作用。     

红壤侵蚀区马尾松林碳储量估算的遥感植被指数选择——以长汀河田地区为例

以福建省长汀县河田地区为研究区,在野外样方生物量调查和典型植被光谱测定基础上,对比分析SPOT5影像8种植被指数与马尾松林(Pinus massoniana)碳储量关系,估算区域尺度马尾松林碳储量。结果表明,马尾松林冠层与林下植被芒萁(Dicranopteris dichotoma)在短波红外波段(SWIR)反射率区分明显。加入SWIR的修正的归一化植被指数(MNDVI)与森林碳储量回归决定系数最高,并有较小的均方根误差,同时可减少林下植被覆盖对马尾松林碳储量估算影响。生态恢复驱动下研究区平均碳储量增加到30.37 t/hm2。     

福建晋江沿岸近21年来成片开发土地的时空变化遥感分析

利用遥感技术对经济快速发展的晋江沿岸地区的成片开发土地进行时空变化监测。首先,利用归一化差值不透水面指数(NDISI)提取晋江沿岸成片开发的土地,然后,通过变化监测查明了1987-2008年间晋江沿岸成片开发土地的时空变化。研究表明,近21年来,晋江沿岸成片开发土地规模急剧扩大,其面积增加了18097hm²。研究发现,土地成片开发主要发生在城市沿江的周边地区,特别是晋江下游至河口段两岸。土地利用变化分析表明,成片开发土地主要占用了两岸大量的耕地。最后,对变化的驱动力进行分析,结果显示,晋江沿岸成片开发土地的剧增与当地经济、人口、房地产业的快速发展有密切的关系。     

福建长汀河田盆地的马尾松林碳储量时空动态变化

以福建省长汀县侵蚀退化严重的河田盆地为例,重点研究该区水土流失生态修复的主要树种——马尾松林的碳储量动态变化.通过2011年的野外样地调查获得了马尾松林的实测数据,并将其与同期SPOT5影像对应样地改进的归一化植被指数(MNDVI)数据进行回归分析,建立了河田盆地2011年马尾松林碳储量的反演模型.进一步通过不变特征法对所获得的2011年模型进行校正,使其能够推广应用于2004年和2009年的马尾松林碳储量反演,以揭示河田盆地马尾松林碳储量在2004—2011年间的时空变化.研究结果表明,这期间河田盆地马尾松林的总碳储量和碳密度均呈逐步上升的趋势:总碳储量由2004年的9.28×105 t增加到2011年的12.49×105 t,碳密度由27.31×10-4 t/m2增加到35.84×10-4 t/m2,总的说明该区马尾松林的碳汇能力在这期间有了明显的增加,而且在2009—2011年间表现得更为明显.      

Landsat-7 ETM+与ASTER建筑指数的定量比较

城市化进程导致的城市建筑用地急剧扩张已对全球的环境资源产生了负面影响,因此亟需对其进行监测。在中尺度卫星对地观测系统中,Landsat 和ASTER数据最适合于监测城市建筑用地变化。但是迄今为止,这两种传感器数据的建筑指数之间的关系并不清楚。因此,利用三对同日过空的ETM+和ASTER影像来查明二者建筑指数(IBI、NDBI)之间的定量关系,通过回归统计分析来求出两种传感器建筑指数之间的转换方程。结果表明,ETM+和ASTER的建筑指数既有相似性,也存在着明显的差异,ASTER反演的建筑指数均值可大于ETM+达48.6%,因此二者在实际应用中不宜直接进行对比,而应通过转换方程进行转换后才能对比。分析表明,两种传感器建筑指数之间的差异是二者在NIR和SWIR波段之间的光谱差异造成的。     

城市不透水面与地表温度定量关系的遥感分析

作为城市下垫面的最主要组成部分,城市不透水面是引发城市热岛效应的主要因素,但目前不透水面与地表温度之间的定量关系仍不明确,不同研究的结论也不尽相同。选取了上海、广州、北京、长沙、兰州、福州等6个代表我国不同区域的城市作为研究区来进一步研究城市不透水面与城市热环境的定量关系。采用Landsat ETM+影像和线性光谱混合分析法提取出各个研究区的不透水面,利用热红外波段反演出各研究区的地表温度,采用多种回归模型和大样本量对二者之间的相关关系进行定量分析;在此基础上讨论了不透水面对城市热环境的影响机制。结果表明：不透水面与地表温度呈明显的正相关关系,并且以指数函数为最佳拟合模型,回归方程的相关系数均为0.750以上,最高可达0.954 1;高不透水面盖度地区的升温幅度更大,比低不透水面盖度地区高出0.600~1.700 ℃,其原因主要是高不透水面盖度地区的植被覆盖率低,蒸腾蒸发作用小。     

新型Landsat8卫星影像的反射率和地表温度反演

Landsat 8卫星自2013年2月发射以来,其影像的定标参数经过了不断调整和完善,针对Landsat 8开发的各种算法也相继问世.本文采用最新的参数、算法和引入COST算法建立的大气校正模型,对Landsat 8多光谱和热红外波段进行了处理,反演出它们的反射率和地表温度,并与同日的Landsat 7数据和实测地表温度数据进行了对比.结果表明,现有Landsat 8多光谱数据的定标参数和大气顶部反射率反演算法已有很高的精度,本文引入COST算法建立的Landsat 8大气校正模型也与Landsat 7的COST模型所获得的结果几乎相同,相关系数可高达0.99.但是现有针对Landsat 8提出的地表温度反演算法仍不理想,已提出的劈窗算法误差都较大.鉴于TIRS 11热红外波段的定标参数仍不理想,因此在现阶段建议采用单通道算法单独反演TIRS 10波段来求算地表温度,但要注意根据大气水汽含量的情况选用正确的大气参数计算公式.