GF-2在城市绿地分类及景观格局度量中的应用

城市植被是维护城市生态系统平衡的重要组成元素,不同类型的植被具有不同的生态服务效益,然而基于植被精细分类的城市绿地景观格局度量研究较少。因此本文以北京城市副中心为研究区,使用夏、冬两季GF-2卫星遥感影像,基于随机森林特征优选和面向对象分类,划分了植被类型,并在此基础上使用景观指数法和移动窗口法分别度量了功能区尺度和栅格尺度绿地景观特征。研究结果表明：针对GF-2数据,使用多尺度分割后影像对象的光谱、纹理特征可以有效地提取植被信息;不同时相的影像能反映各类型植被的物候特征,相比于单时相数据,其分类精度更高,达到了87.7%;各功能区绿地景观格局特征差异较大,城市绿心拥有最丰富的植被且分布集中,商业区植被覆盖度和多样性均较低,绿地景观破碎;北京城市副中心景观多样性及各类型植被分布特征的空间差异显著,当前副中心绿地景观格局已形成规划的基本轮廓,但城市绿心和老城区公共绿地的建设仍有不足。研究探明了北京城市副中心绿地建设现状,证明了国产GF-2卫星在城市生态环境监测中具有较高的应用价值,有助于推动GF-2在城市生态环境领域的应用,并为副中心建设中的绿地系统监测和优化提供参考。     

利用区域气候模式预估未来登陆中国热带气旋活动

鉴于热带气旋（TC）对我国沿海地区的影响,研究全球变暖背景下未来登陆我国TC活动的变化,对于我国沿海地区的防灾减灾具有重要意义。基于CMIP5中全球气候模式HadGEM2-ES数据,文中利用区域气候模式RegCM4开展了历史时期和3种情景（RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5）下未来东亚区域气候的动力降尺度模拟,检验了模式对历史登陆我国TC活动及其相关大尺度环境场的模拟能力,并预估了3种情景下2030—2039年、2050—2059年和2089—2098年,登陆我国TC的路径、强度和频率的变化特征。结果表明：模式能合理地再现东亚区域历史时期（1986—2005年）大气环流场的空间结构以及登陆我国TC的特征;在3种情景下未来登陆我国TC的平均强度和数量均有不同程度的增加,尤其是台风及以上级别TC的总数明显增加,其中RCP8.5情景最突出,到21世纪末期（2089—2098年）登陆我国TC的平均强度、台风及以上级别TC总数的年平均值较历史时期将分别增加7.56%和1.05个;不同情景下未来登陆我国TC的路径均有不同程度的北移趋势,且全球升温的幅度越大,北移趋势越明显,这可能与未来中国近海显著变暖和垂直风切变减弱有关。未来我国沿海地区尤其是中高纬度很可能将面临日益严峻的TC灾害风险,亟需尽快开展防灾减灾及对策研究。     

土壤蒸发和植被蒸腾遥感估算与验证

地表蒸散发是土壤—植被—大气系统中能量和水循环的重要环节,它包括土壤、水体和植被表面的蒸发,以及植被蒸腾。随着地表参数多源遥感产品的快速发展,利用不同地表参数遥感产品估算地表蒸散发以及其组分土壤蒸发和植被蒸腾成为日常监测越来越便利,监测尺度已从单站扩展到田块、区域乃至全球。目前地表蒸散发双层遥感估算模型按照建模机理的不同可分为:系列模型、平行模型、基于特征空间的模型、结合传统方法的模型以及数据同化方法。本文从模型构建物理机制、模型驱动数据以及模型输出结果验证等方面总结了上述模型的发展历史和现状,并指出在模型结构与参数化方案的优化、高分辨率模型驱动数据的发展、土壤蒸发和植被蒸腾像元尺度"地面真值"的获取等方面都仍需进一步完善。     

洪泽湖湿地植被信息提取方法研究

以洪泽湖淡水湿地为研究对象,在分析了各类地物光谱特征的基础上,提出了分区分类的方法。首先选取6种典型指数分别对研究区湿地植被进行分类计算,从中选择合适的指数进行湿地植被的信息提取;再运用决策树模型进行湿地植被分类;并将分类结果与最大似然法的分类结果进行了比较。结果表明,1 NDVI提取的沉水植物信息效果最好,挺水植物和浮水植物可用改进归一化差异水体指数(MNDWI)进行区分;再利用决策树对湿地植被进行分类,总体精度达到85.09%,与最大似然法相比,提高了6%。2洪泽湖地区的湿地植被比较丰富,面积约占全湖的10.74%。     

森林资源监测中GF-2卫星影像波段配准误差分析

通过对GF-2卫星影像正射校正及波段模拟配准误差试验,分析GF-2卫星正射校正方法的选择以及不同配准误差下对GF-2卫星影像自动分类结果的影响;最后介绍GF-2遥感影像在森林资源监测应用中的初步测试。研究结果表明:正射校正时,当校正精度要求控制在RMS2时,控制点数量选择范围在85~95间较为合理,且控制点数在90个时,RMS值最小;经有理函数模型与卫片模型比较后,卫片模型校正精度较高;以目视判读为主时,实践中建议使用三次卷积重采样法输出结果最好;波段模拟配准误差试验中,配准误差与各地类面积变化间存在显著的线性关系;对于森林面积监测时,配准误差应小于0.3个像元。此研究可为新型国产卫星数据在森林资源监测中的应用提供参考。     

影像不同空间尺度对鲁甸植被分析的影响

针对植被指数和植被覆盖度与遥感影像空间尺度的关系对高分辨率影像在植被分析中的运用具有重要影响的问题,该文提出一种确定最佳分辨率的方法。以云南鲁甸县茨院乡为研究区,先对原始影像(Worldview-2)进行重采样处理,生成一系列低分辨率影像;计算13组数据的NDVI并利用像元二分模型反演出植被覆盖度;运用信息熵理论和按照局部方差的思路等两种方法,定量分析该区植被分析的最佳分辨率。实验结果表明,随着空间分辨率的降低,NDVI值域区间呈现收敛趋势;植被覆盖度分级图斑斑块数量急剧减少,而所占面积比则保持相对平稳;信息熵中的信息量也随之减少。分析结果认为,该区进行基于Worldview-2影像植被分析的最佳空间分辨率为12m。     

登陆热带气旋在鄱阳湖区的活动特征及原因分析

鄱阳湖流域是受登陆热带气旋（简称TC）影响最为频繁的内陆地区之一。利用中国气象局热带气旋年鉴资料、地面观测资料、中国气象局一日两次的常规探空资料以及NCEP/NCAR一日四次的2.5°×2.5°再分析资料,研究了过鄱阳湖TC的活动特征及其影响。首先统计1949~2012年进入鄱阳湖区域61个TC的活动特征发现,平均而言进入鄱阳湖地区的TC具有移速减慢,强度衰减变缓及降水增幅特征。大尺度环流场分析表明,登陆进入鄱阳湖区的TC处于太平洋副热带高压和东亚大陆高压之间的鞍形场中,引导气流减弱,水平风垂直切变减小,有利于其移速减慢、衰减减缓以及降水累计。几个典型TC个例的观测分析发现,TC降水降低了鄱阳湖区浅层土壤温度和低层大气温度及其日较差,但增加了土壤和空气湿度。鄱阳湖区域下垫面较高的地面热量有利于TC维持。而湖区对流有效位能在TC进入后明显降低,说明TC触发了该区域对流有效位能释放,有利于其降水增幅。     

热带气旋直接降水对中国的影响研究

本文基于RSMC台风最佳路径资料以及TRMM逐日降水资料,对1998—2013年间中国区域热带气旋(TC)直接降水的时空分布特征进行了统计研究。结果表明:约54.2%的西北太平洋TC在中国陆地上产生了直接降水。TC直接降水对中国的影响范围较广,未变性TC的降水决定了全部TC降水的西界,而潜在变性TC的降水决定了全部TC降水的北界。自每年的4月开始,TC直接降水开始影响中国,以8月最为频繁,潜在变性TC的影响以9月为最。降水首日,全体TC以台风及以上强度为主,中心主要分布在30°N以南。未变性的TC强度较弱,降水面积大、降水强度强;而潜在变性TC则以台风(TY)及以上强度为主,其单个TC的平均降水面积和降水强度以热带低压(TD)及以下强度TC为最大。本文工作为TC在中国直接降水的气候特征以及TC变性前期降水分布特征提供了一些有意义的结论。