Mapping mineralogy in evaporite basins through time using multispectral Landsat data: Examples from the Bonneville basin,Utah, USA

The Bonneville basin, located in north-western Utah, is a vast evaporite basin which is home to the world-renowned Bonneville Salt Flats international speedway and is a highly valued landscape undergoing rapid change and anthropogenic influence. Air quality, snowpack, the local hydrological system, and state tourism are all impacted by the nature of the surface sediments exposed in the Bonneville basin. Mapping the Bonneville basin over time with remote sensing methods provides insight into the dynamics and impacts of the changing surface landscape. Utilizing the Landsat-5 Thematic Mapper (TM) and Landsat-8 Operational Land Imager (OLI) sensors, a set of band math indices are empirically established to map the predominant halite, gypsum, and carbonates mineralogical zones of the Bonneville basin. Spectral comparisons of representative samples from the study area and image-derived spectra indicate the halite of the Bonneville basin is wet and that gypsum deposits are slightly mixed with halite. The established indices are assessed in four ways, all of which support the ability of the indices to accentuate the associated mineralogical endmembers. Two study areas within the Bonneville basin are investigated temporally from 1986, 1995, 2005, and 2016 and show changing patterns in mineral distribution that align with surface processes active through these timescales. These indices provide a resource for mapping mineralogy though time in evaporite basins globally with diverse applications for questions about land use and environmental change.     

Landsat长时间序列的阳澄湖湖面围网时空变化

准确提取湖泊围网区域的时空分布信息对湖泊的保护和可持续发展具有重要意义。本文以阳澄湖为研究区域,收集该地区1984年—2017年所有的Landsat 5和Landsat 8影像(共计396景),提出了结合光谱和纹理特征的围网提取新算法,同时利用时间序列滤波消除年际间因数据不一致造成的偏差。以高清影像人工解译作为参考,阳澄湖围网提取结果的生产者精度在72.57%—88.53%,用户者精度在79.79%—98.10%,围网面积变化与文献记录吻合。结果表明,阳澄湖围网经历了"无围网期"(1984年—1994年)、"快速增长期"(1994年—1998年)、"巅峰期"(1999年—2002年)、"快速下降期"(2003年—2006年)和"稳定期"(2007年—2017年)5个阶段,最高达到100 km2,目前稳定在30 km2;通过研究围网区植被指数发现,2002年之后围网区浮水植物的种植面积增大;通过对比水质数据发现,2002年至今持续15年的围网拆除并未使阳澄湖恢复到80年代无围网养殖时期的II类水,其水质依然处于Ⅲ—Ⅳ类。因此在湖泊养殖开发过程中,政府应该坚持可持续发展道路,在不破坏湖泊水质的基础上发展湖泊经济。     

基于光谱角匹配算法的水体信息提取研究

针对水体信息提取时,传统算法不能较好地解决山体阴影被误提为水体的问题,引入多用于高光谱数据处理的光谱角匹配算法,以Land-sat8 OLI(band1-band7)为数据源,以黄河小浪底水库周边区域为实验区,开展水体信息提取研究,结果显示:水体指数法和波段关系提取的结果中有大量的山体阴影信息,提取精度不超过30%,而光谱角匹配法提取结果受阴影的影响较小,提取精度在99%以上。     

Developing detailed age-specific thematic maps for coffee (Coffea arabica L.) in heterogeneous agricultural landscapes using random forests applied on Landsat 8 multispectral sensor

Coffee is a commodity of international trade significance, and its value chain can benefit from age-specific thematic maps. This study aimed to assess the potential of Landsat 8 OLI to develop these maps. Using field-collected samples with the random forest classifier, splitting coffee into three age classes (Scheme A) was compared with running the classification with one compound coffee class (Scheme B). Higher overall classification accuracy was obtained in Scheme B (90.3% for OLI and 86.8% for ETM+) than in Scheme A (86.2% for OLI and 81.0% for ETM+). The NIR band of OLI was the most important band in intra-class discrimination of coffee. Landsat 8 OLI mapped area closely matched farm records (R^2?=?0.88) compared to that of Landsat 7 ETM+ (R^2?=?0.78). It was concluded that Landsat 8 OLI data can be used to produce age-specific thematic maps in coffee production areas although disaggregating coffee classes reduces overall accuracy.     

北京地区Landsat 8 OLI高空间分辨率气溶胶光学厚度反演

卫星气溶胶光学厚度(AOD)反演中,传统暗目标方法在反射率较低的水体、浓密植被覆盖区域取得了较好效果,在反射率较高且结构复杂的高反射地表上空目前多采用深蓝算法,但存在空间分辨率较低,对细节分布描述性较差等问题。为解决这一问题,本文首先以5年(2008年—2012年)长时间序列MODIS地表反射率产品为基础,采用最小值合成法建立500 m分辨率逐月地表反射率产品数据集,然后利用地物波谱库中典型地物波谱数据,分析建立MODIS与Landsat 8 OLI传感器蓝光波段反射率转换模型,最后北京地区AERONET地基观测数据确定了气溶胶光学物理参数,并反演获取了北京地区上空500 m分辨率的AOD分布。为验证反演算法的精度,分别将反演结果同AERONET及MODIS/Terra气溶胶产品(MOD04)进行交叉对比,同时利用相关系数R,均方根误差RMSE,平均绝对误差MAE以及MODIS AOD产品预期误差EE共4个指标进行衡量。结果表明:算法反演获取的AOD与AERONET观测值具有较高的一致性,各指标分别为R=0.963,RMSE=0.156,MAE=0.097,EE=85.3%,稍优于MOD04产品(R=0.962,RMSE=0.158,MAE=0.101,EE=75.8%),并且有效的对比点数也高于MOD04。通过与地基观测相比,卫星遥感获取的高分辨率城市地区AOD精度可作为定量评估城市空气质量的有效依据。     

干旱区典型绿洲热场分布规律研究——以渭干河-库车河三角洲绿洲为例

 全球气候变暖给整个地球的生态环境带来巨大的影响,在全球气候变暖背景下,绿洲热场的变化严重影响绿洲的生态稳定性,利用遥感卫星影像来监测热场分布规律具有很强的现实意义。采用Landsat7 ETM+热红外波段定量反演晴空状态下干旱区典型绿洲地表真实温度,运用影像叠加分析、直方图比对、缓冲区分析、空间自相关分析及剖面线分析方法,分析其热场分布规律。结果表明,绿洲热场分布具有显著的正的空间自相关特性,Moran’s I值为0.5489,z检验值为48.44,同时呈现出显著的局部空间集聚现象; 就全局而言,热场分布规律为水体温度<耕地温度<林草地温度<城镇温度<裸地温度<盐碱地温度,均温分别为21.65 ℃、27.86 ℃、35.59 ℃、36.52 ℃、40.06 ℃、42.07 ℃; 就局部而言,盐碱地温度低于周边裸地温度,盐碱地平均温度比周边300 m、900 m、1 500 m缓冲区裸地的均温分别低0.59 ℃、0.44 ℃、0.26 ℃。水体、城镇、盐碱地、裸地的温度波动较小,热力景观单一,热场分布均匀,而耕地和林草地的温度梯度大,热力景观复杂多样,热场分布极不均匀。绿洲荒漠交错带的面积较大,它可以降低荒漠对绿洲的热力侵蚀,对保护绿洲有重要作用。     

基于Landsat遥感数据武汉地区植被覆盖度动态变化监测分析

旨在研究受人类经济活动影响的植被资源及其动态变化趋势的程度,采用基于归一化植被指数的像素二分模型,利用2002—2010年(武汉市每年8月)的卫星遥感数据,对武汉地区6年间的植被覆盖变化进行监测分析。结果表明,植被覆盖度变化与武汉GDP增长率有着紧密联系:2002—2007年,武汉经济较缓慢上升,植被覆盖度基本维持在55%左右;而2007—2008年武汉GDP总值增长率高达26.06%,但随之而来的是植被覆盖度由高峰期的61.68%下降到49.18%,是历年来的最低水准; 2008—2010年经济发展放缓,植被指数有小幅度回升。人类经济活动是影响植被资源的重要因素。     

Wetland vegetation biomass estimation and mapping from Landsat ETM data:a case study of Poyang Lake

Poyang Lake is the largest freshwater lake in China. This paper conducted a digital and rapid investigation of the lake’s wetland vegetation biomass using Landsat ETM data acquired on April 16, 2000. First, utilizing the false color composite derived from the ETM data as one of the main references, the authors designed a reasonable sampling route for field measurement of the biomass, and carried it out on April 18-28, 2000. Then after both the sampling data and the ETM data were geometrically corrected to an equal-area projection of Albers, linear relationships among the sampling data and some transformed data derived from the ETM data and the ETM 4 were calculated. The results show that the sampling data is best relative to the band 4 data with a high correlation coefficient of 0.86, followed by the DVI and NDVI data with 0.83 and 0.80 respectively. Therefore, a linear regression model, which was based on the field data and band 4 data, was used to estimate the total biomass of entire Poyang Lake, and then the map of the biomass distribution was compiled.     

1990—2018年中巴经济走廊冰湖时空变化特征

中巴经济走廊是贯通南北丝路的关键枢纽。在全球变暖的背景下, 区域内冰川变化情况复杂, 部分冰川出现前进或跃动现象, 冰湖溃决的风险在不断上升, 进而威胁中巴经济走廊的建设与民生安全。基于1990—2018年Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像, 利用目视解译方法提取了中巴经济走廊3期冰湖编目数据, 并分析了28年来该区域内冰湖的总体变化趋势、 空间异质性以及成因。结果表明： 中巴经济走廊目前共发育有2 380个冰湖, 总面积为（131.76±19.08） km², 集中分布于喀喇昆仑山脉和喜马拉雅山脉; 1990—2018年期间, 冰湖总体面积扩张速度为0.48%·a^-1, 但各个山脉不同规模冰湖面积变化差异较大。中巴经济走廊在气温和降水的共同作用下, 区内冰湖面积呈扩张趋势, 同时气温和降水变化率的空间差异使得冰湖面积变化存在空间差异; 冰川的快速退缩增加了区内冰湖溃决的风险。     

油砂的光谱反射特征及其遥感应用

油砂作为21世纪以来世界能源的重要组成部分,已经有大量的地质工作者对其形成的地质特征、成矿带分布特征等进行了详细研究,并取得一定成果,但是对于遥感在油砂勘探中的应用少有研究。遥感技术识别不同地物的理论基础是同一波长位置处的反射率差异及反射率随波长的变化规律,因此本文通过分析油砂的实测光谱数据,得到其反射光谱的特征及规律。为实现在Landsat 8OLI卫星遥感影像上对油砂的识别,根据油砂实测光谱的研究,分别提出基于油砂光谱特征和相关性分析的Landsat 8遥感影像油砂识别模式,并将其应用在柴达木盆地冷湖和马海两个研究区。结果表明:利用遥感影像进行油砂找矿靶区圈定是可行的;本文总结出的基于相关性分析的油砂提取模式优于光谱特征分析模式;冷湖地区用比值方法进行油砂遥感信息增强效果较好,马海地区则差值方法较好。