基于遥感影像的哈尔滨市城市热环境变化

以Landsat TM/ETM+为基本数据源,利用遥感和GIS技术定量反演了哈尔滨市1989和2000年的地面亮温和植被指数(NDVI),对标准化地面亮温分级数据进行热力景观指数计算,研究城市热场分布的空间格局、时空变化规律和不同植被指数(NDVI)等级下热环境的变化特征.结果表明:1989和2000年哈尔滨市建成区均存在显著的热岛效应,2000年建成区热岛效应增强,哈尔滨市总体地面亮温升高;热力景观日趋破碎,各景观类型受干扰程度较大,处于很不稳定的状态.NDVI与地面亮温的负相关性随着植被覆盖度的升高而增大;植被覆盖度与地面亮温的空间变异呈负相关.     

蒙古高原NDVI的空间格局及空间分异

基于GIMMS NDVI多年最大值合成数据,采用空间统计学方法,利用Moran’ s I系数分析、半变异函数分析以及分维分析等3种方法,对蒙古高原NDVI空间格局及空间分异特征进行研究。结果表明:(1)蒙古高原NDVI的空间分布在全局范围内呈现正的空间自相关,相似的NDVI值倾向于聚集在一起,这表明蒙古高原植被具有较好的整体性,地表植被无显著破碎化;(2)蒙古高原NDVI的空间分布虽然同时受到结构性因子和随机性因子的影响,但结构性因子占据绝对控制地位,结构性因子引起的空间变异占系统总变异的88.7%;(3)蒙古高原NDVI存在各向异性的分布特征,具有相似NDVI值的像元主要沿着西北-东南方向展布;全局NDVI空间自相关距离约为1178km,西北-东南方向与东北-西南方向的空间自相关距离比可达2.4 ∶ 1。     

小花间流域旱情监测模型分析

利用2002年5月份的小花间流域的MOD IS数据提取归一化差值植被指数(NDVI)和陆地表面温度(LST),选取合适的NDVI提取窗口尺度,构建LST-NDVI特征空间,采取适宜的干边和湿边的斜率确定方法,计算温度植被干旱指数(TVDI),对小花间流域进行旱情监测,平均相对湿度进行定性验证。结果表明:采用多尺度的像元提取窗口,依据像元直方图确定干边和湿边,建立温度植被干旱指数(TVDI)进行小花间流域旱情监测能够较好反映当地旱情。基于旱情监测模型的生产需要,探讨旱情与地表温度以及归一化植被指数之间的关系,认为地表温度能够反映当地2002年5月份旱情,而归一化植被指数的作用较小。     

锡林郭勒草原植被生长对降水响应的滞后性研究

植被生长对气候因子变化的响应一直是全球气候变化研究的热点.NDVI作为植被生长的有效指示因子广泛的应用在植被遥感中.多数滞后性响应的研究基于月尺度或季节尺度的NDVI,容易夸大或缩小滞后效应,不利于滞后时间的确定.为了揭示降水对草原植被生长的有效作用尺度,本研究以2001年至2007年MODIS反射率数据和气象站点的降水为数据源,分析了时间间隔8天的内蒙古锡林郭勒盟草原生长季NDVI的变化特征以及NDVI与不同尺度的累积降水的相关关系.结果表明,年内生长期草原的NDVI变化呈单峰型,荒漠草原的NDVI变化没有草甸草原和典型草原明显.草原生长对降水存在明显的滞后,一般在50～60天,不同类型的草原滞后时间不同,但均无明显差异.同时,分析指出4～9月草原植被在不同时间段对降水响应的滞后时间分别为64、80、40、40、56和64天,特别是6月和7月份草原植被生长对降水变化的响应最为敏感.这为NDVI预测干旱提供参考.     

青海湖地区植被覆盖及其与气温降水变化的关系

使用1981年到2003年月NDVI(归一化植被指数）资料,计算了青海湖地区植被覆盖度,分析了该地区植被覆盖度的历史演变,发现其值在增大,尤其是从1996到2003年,青海湖地区的植被覆盖度都为正距平,NDVI年平均增长率为1.07×10-3。四季的植被覆盖度均为增加趋势,夏季增加最多。月平均温度与月植被覆盖度、春夏季降水与夏秋季植被覆盖度显著正相关。因此,热量条件和春夏季降水是影响青海湖地区植被生长的关键性因素。     

内蒙古西鄂尔多斯国家自然保护区植被的遥感分布特征及变化探测

西鄂尔多斯自然保护区位于荒漠、半荒漠地带的中国北方生态环境脆弱带上,保护区内的植物从第三纪演化至今仍带有荒漠特有种群标记,对研究环境演化、生物多样性、全球变化等都具有重大的学术价值和诊断意义,受到国内外生物学、生态学、地理学等学科研究者的极大的关注。利用传统的研究方法和样方统计方法不仅费时、费工,而且进展缓慢,另外,很难实现对保护区植物分布规律与生境的全面了解与监测。我们利用Landsat-5、7卫星提供的1987年9月的TM和1999年8月的ETM数据,两景不同时相的数据间隔12年,分辨率为30m;1∶25万的DEM数据;地面样方统计数据等。用遥感技术对西鄂尔多斯珍稀濒危植物群落进行分布规律和变化探测的研究,可以快速、大范围、准确、实时获取资源环境状况及其变化数据,建立三维立体景观虚拟现实图,再结合野外实地考察样方统计数据的综合分析,揭示了间隔12年植被分布规律和植被覆盖动态变化情况。为合理利用这些植被资源,对受损荒漠生态系统的恢复提供了依据,同时,对于保护和改善我国荒漠地区的生活环境和探索荒漠地区可持续发展也具有重要的意义。     

热带山区高时空分辨率NDVI融合精度及其影响因素分析

高时空分辨率NDVI时序数据作为遥感应用中的重要数据源,对土地覆被动态变化监测具有重要意义,特别是在地表高程变化显著、气候条件复杂、景观异质性强烈的热带山区。虽然当前学者们提出了诸多时空数据融合模型,但针对这些模型在热带山区的NDVI数据融合精度及其影响因素分析尚不多见。对此,本文选取3类时空数据融合方法(权重函数法、概率统计法和多种混合法)中具有代表性的4个模型:STARFM(Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model)、RASTFM(Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model)、ESTARFM(Enhanced Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model)、BSFM(Bayesian Spatiotemporal Fusion Model)(STARFM、ESTARFM为权重函数法;BSFM为概率统计法;RASTFM为多种混合法),选择位于我国热带山区的纳板河流域作为研究区。对融合模型的...     

基于Google Earth Engine和NDVI时序差异指数的作物种植区提取

为提高农作物种植信息遥感监测的效率,扩展数据适用范围,本文提出了一种基于时间序列NDVI差异指数的作物种植区提取方法.随着海量遥感与云计算的发展,Google Earth Engine作为一个全球尺度地理空间分析云平台,弥补了单机计算耗时长的不足,为快速遥感分类带来了新机遇.基于Google Earth Engine平...     

A novel dynamic stretching solution to eliminate saturation effect in NDVI and its application in drought monitoring

The normalized difference vegetation index(NDVI) is one of the key input variables for developing drought indices.However,the NDVI quickly saturates in high vegetation surfaces,and thus,the generalization of a drought index over different ecosystems becomes a challenge.This paper presents a novel,dynamic stretching algorithm to overcome the saturation effect in NDVI.A scaling transformation function to eliminate saturation effects when the vegetation fraction(VF) is large is proposed.Dynamic range adjustment is conducted using three coefficients,namely,the normalization factor(a),the stretching range controlling factor(m),and the stretching size controlling factor(e).The results show that the stretched NDVI(S-NDVI) is more sensitive to vegetation fraction than NDVI when the VF is large,ranging from 0.75 to 1.00.Moreover,the saturation effect in NDVI is effectively removed by using the S-NDVI.Further analysis suggests that there is a good linear correlation between the S-NDVI and the leaf area index(LAI).At the same time,the proposed S-NDVI significantly reduces or even eliminates the saturation effect over high biomass.A comparative analysis is performed between drought indices derived from NDVI and S-NDVI,respectively.In the experiment,reflectance data from the moderate resolution imaging spectroradiometer(MODIS) products and in-situ observation data from the meteorological sites at a regional scale are used.In this study,the coefficient of determination(R2) of the stretched drought index(S-DI) is above 0.5,indicating the reliability of the proposed algorithm with surface soil moisture content.Thus,the S-DI is suggested to be used as a drought index in extended regions,thus regional heterogeneity should be taken into account when applying stretching method.     

基于“DEM-NDVI-土地覆盖分类”的天山博格达自然遗产地山地垂直带提取与变化分析

本文基于Landsat影像数据获取天山博格达自然遗产地土地覆盖分类,结合归一化植被指数（NDVI）和数字高程模型（DEM）构建“DEM-NDVI-土地覆盖分类”散点图分析研究区植被受海拔和坡向的水热空间变化影响的分布特征,通过概率统计分析提取博格达遗产地山地垂直带,并结合研究区的气温、降水数据和NDVI变化特征分析垂直带变化的原因。研究结果表明：① 本文利用“DEM-NDVI-土地覆盖分类”散点图,揭示了研究区1989年和2016年的NDVI值和分类类别随着海拔上升的变化特征,其中NDVI值随着海拔上升呈现“倒U形”变化,而不同分类类别在一定的海拔区间内呈现出聚集效应,且不同分类类别有明显的高程界限。② 1989年和2016年博格达遗产地山地垂直带分带上限分别为：1278 m和1185 m（温带荒漠草原带）、1784 m和1759 m（山地草原带）、2706 m和2730 m（山地针叶林带）、3272 m和3293 m（高山草甸带）、3636 m和3690 m（高山垫状植被带）。③ 博格达遗产地1989年和2016年山地垂直带受区域气温升高和降雨增加的影响有较为明显的改变,其中温带荒漠草原带最为敏感,其上限变化最大,向下收缩93 m;山地针叶林带的分布范围则向两侧扩张49 m;山地草甸带带宽基本保持不变,但整体上移了约20 m;冰雪带则受到全球气候变暖的影响向上退缩54 m。