青藏高原净生态系统碳交换量的遥感评估模型研究

青藏高原作为世界海拔最高的区域,是全球气候变化的敏感区之一。定量估算这一区域的净生态系统碳交换量（NEE）有利于理解陆地生态系统碳平衡对未来气候变化的响应。本文构建了一个模拟该地区NEE动态变化的净碳收支模型（NCBM）。该模型由来源于MODIS影像的增强型植被指数（EVI）、陆地表面水分指数（LSWI）以及来源于地面观测的空气温度和短波辐射共同驱动,并利用青藏高原地区的3种植被类型（包括高寒灌丛、高寒湿地和高寒草甸）的碳通量长期观测数据对模型进行了校准和验证。结果表明,在模型校准站点年,NCBM模型可以模拟NEE观测值81%的变化,均方根误差（RMSE）为0.03molC/m2/d,模型效率（EF）为0.81。在模型验证站点年,NCBM模型可以预测NEE观测值84%的变化,RMSE为0.03molC/m2/d,EF为0.81。在大多数情况下,NCBM模型可以清晰地模拟各植被类型的NEE季节和年际变化。此外,NCBM模型因为结构简单,模型驱动变量易于获取等优势,具有在区域尺度上模拟NEE时空变化的潜力。但是该模型还需要进一步的改进和发展,特别需要提高对植被非常稀疏地区NEE变化的模拟能力。     

基于MODIS数据的太湖浮游植物物候变化及其对水表温度的响应

浮游植物物候能够反映浮游植物的生长变化与湖泊生态系统的变化,水温、营养盐浓度等因素对物候有重要影响。太湖富营养化程度较高,水温的影响作用日趋显著,物候与水温关系的研究对理解、控制和改善太湖生态系统具有重要意义。本研究利用2003—2018年MODIS遥感数据计算浮游植物物候指标和湖泊水表温度（Temperature of Water Surface,LSWT）,通过分析太湖浮游植物物候时空变化特点探究了不同区域的物候特征,并结合LSWT揭示了浮游植物物候对LSWT变化的响应关系。结果表明：① 不同浮游植物物候指标具有不同空间分布特点,水华发生次数、峰值叶绿素a（Chla）浓度和水华总持续时间呈现由西部沿岸向湖心区递减的趋势;浮游植物生长开始时间和峰值Chla发生时间分布复杂但在沿岸区域相对较早;② 太湖可被划分为4种具有不同物候特征的区域,Ⅰ类区域主要位于贡湖湾、东部沿岸以及太湖中部开阔水域,该区Chla浓度范围为50~60 μg/L,且波动平缓,水华发生次数最少、开始最晚、持续时间最短;Ⅱ类区域主要分布于太湖西部沿岸,Chla浓度范围为50~90 μg/L且变化剧烈,该区水华发生次数最多、开始最早、持续时间最长;Ⅲ和Ⅳ类属于过渡区域,前者主要分布于梅梁湾、竺山湾及入湾口,后者主要位于南部沿岸以及太湖中部;③ 浮游植物物候对LSWT变化的响应受营养水平影响,当营养水平较高时,浮游植物的生长受LSWT的促进作用显著,LSWT年际变化的升高趋势对浮游植生长物候提前、生物量增加的影响明显,反之,则LSWT变化对浮游植物生长的影响减弱。     

基于MODIS遥感数据地表水汽压估算

地表水汽压是大气科学、水文学等多项研究中的一个重要输入参数.鉴于常规观测方法对于地面气象站点依赖性强且空间不连续的缺点,采用MODIS遥感数据对海河流域的日平均地表水汽压进行估算.通过相关分析得出日平均地表水汽压与MOD07低空可降雨量数据具有很强的相关性,并通过对比采用二次曲线进行建模.选取2009年1-4月数据对二次曲线模型的验证结果表明,估箅结果与实测日平均地表水汽压1∶1曲线的相关系数R2为0.83.本文的研究结果提供了一种实用的基于遥感数据估算日平均地表水汽压的方法.     

基于MODIS数据的西藏干旱自动监测系统实现的关键技术研究

干旱是一种危害较大的自然灾害, 影响范围大、持续时间长. 随着经济发展和人口的增加, 水资源短缺现象日益严重, 这也导致了干旱范围的扩大和干旱化程度加重. 为降低业务人员负担, 提高业务工作效率, 探讨了基于MODIS遥感数据的西藏干旱监测系统实现的关键技术. 首先, 阐述了MODIS 轨道数据快速投影处理的正向投影处理技术原理, 然后分析了温度植被干旱指数算法(TVDI)及其实现, 最后, 将干旱监测方法集成到业务系统软件, 最终实现西藏全区的干旱遥感监测业务工作. 通过与传统手工干旱监测方法进行对比, 发现干旱自动监测系统具有速度快、自动化等优点, 具有十分重要的实践意义.     

Matlab对基于HDF格式的MODIS 1B数据的提取方法与实现

基于HDF文件格式的MODIS数据的应用越来越广泛,MODIS数据开发应用的前提是对MODIS 1B数据的提取。本文详细介绍了利用Matlab对HDF文件进行读写操作的过程,在此基础上给出了提取MODIS 1B数据的流程图,实现了对MODIS 1B数据的提取,为MODIS二级产品的开发打下了基础。     

一种结合整型最佳谱间预测与SPIHT的MODIS影像无损压缩算法

针对MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)影像数据海量并具有重要研究价值的特点,研究MODIS影像的无损压缩算法。采用最佳线性预测方法,通过波段相关性排序确定波段最优预测顺序,并自适应计算"预测波段"与"当前波段"的二阶最佳预测器系数,减少谱间冗余;以多级树集合分裂树(Set Partitioning In Hierarchical Trees,SPIHT)编码算法降低谱内相关。为确保无损压缩,对线性预测系数进行最佳逼近取整操作,并采用基于提升格式的D5/3整数小波变换。实验结果表明本文提出的算法在压缩比上性能较3DSPIHT等算法突出。     

MODIS多光谱信息在海上溢油检测中的应用

利用搭载在EOS-Aqua/Terra卫星上的MODIS数据,对长江口溢油、委内瑞拉的马拉开波湖溢油等4次事故进行光谱分析和研究.在对出事海域的卫星数据进行图像处理的基础上,利用MODIS数据的多光谱信息,分析溢油在各个波段的特征,并确定油膜特征比较明显的波段范围,为可见光/近红外卫星监测溢油提供参考.     

遥感蒸散模型的时间重建方法研究

本文提出的遥感蒸散模型的时间重建方法考虑了逐日蒸散可能的变化情况, 在阻抗- 彭曼单层模型的基础 上, 将图像去云处理与时间重建结合在一起, 先使用SEBS 能量平衡余项模型获得晴好日的地表阻抗信息, 选择了 叶面积指数LAI 作为反映植被表面阻抗的参量, 通过时间序列谐波分析(HANTS)获得逐日逐像元的LAI 信息, 将晴 好日的阻抗信息扩展至待定日, 并使用因子函数表达了极端温湿条件对植被叶面阻抗的限制作用。使用中科院禹 城站2003 年作物季的大型蒸渗仪数据对模型所得逐日蒸散结果进行了验证。在作物生长季, 模型结果相对于实测 结果表现出了良好的相关性(R2≈0.7), 远优于作为对比的蒸发比不变法。受单层模型假设局限, 方法在裸地及稀疏 植被上的结果还存在着较大的误差。     

An efficient application of fusion approach for hot spot detection with MODIS and PALSAR-1 data

Hot spot detection with satellite images, especially with synthetic aperture radar (SAR) images is still a challenging task. Several researchers have used TM/optical data for identification of hot spot but the use of SAR data is very limited for this type of application. The fusion of SAR data with TM/optical data may add additional information which in turn will lead for enhancement of detection capability of the hot spot. Therefore, this study explores the possibility of fusion of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) and Phased Array L-band Synthetic Aperture Radar (PALSAR) satellite images for the hot spot detection. Image fusion is emerging as a powerful tool where information of various sensors can be used for obtaining better results. For this purpose, vegetation greenness and roughness information which is obtained from MODIS and PALSAR satellite images, respectively, are used for fusion, and then, a contextual-based thresholding algorithm is applied to the fused image for hot spot detection. The proposed approach comprises of two steps: (1) application of genetic algorithm-based scheme for image fusion of MODIS and PALSAR satellite images, and (2) classification of the fused image as either hot spot or non-hot spot pixels by employing a contextual thresholding technique. The algorithm is tested over the Jharia Coal Field region of India, where hot spot is one of the major problems and it is observed that the proposed thresholding technique classifies the each pixel of the fused image into two categories: hot spot and non-hot spot and the proposed approach detects the hot spot with better accuracy and less false alarm.     

基于FTIR和MODIS数据估算新疆沙漠宽波段地表比辐射率

基于FTIR和MODIS数据,建立了新疆沙漠宽波段（8～13.5 μm）地表比辐射率的最优估算模型。首先,利用傅立叶变换热红外光谱仪观测的塔克拉玛干沙漠地表比辐射率光谱数据,结合同期MODIS温度/比辐射率产品MOD11A1的29、31和32波段比辐射率值和MOD09A1的第7波段反射率值,建立宽波段地表比辐射率估算模型,并分别采用观测数据和光谱库数据验证了模型的精度,估算结果的均方根误差分别为0.0041和0.0081。其次,选择最优估算模型,利用MODIS数据,估算了新疆4个沙漠的宽波段地表比辐射率,得到了沙漠地表比辐射率的空间分布特征。结果表明：塔克拉玛干沙漠和库鲁克库姆沙漠气候干燥稳定,地表比辐射率分布较为均匀,范围为0.850～0.915;古尔班通古特沙漠受到植被和地表水分的影响,比辐射率空间分布不均匀,范围为0.890～0.915;库木塔格沙漠的地表比辐射率分布与其羽状地表类似,范围为0.860～0.910。