主/被动微波遥感数据融合的土壤湿度产品的CDF改进研究

土壤水分是控制陆地和大气间水热能量交换的关键因子之一,在地球生态系统中起着重要的作用。定量化获取土壤水分信息对农业生产、应对全球变化、保护生态环境等众多领域都有着重要意义。目前,获取精度较高的大区域土壤湿度信息依然是研究的热点和难点问题。气候变化倡议项目(climate change initiative,CCI)土壤湿度数据集是由多种主、被动微波数据融合的大尺度土壤湿度数据集,对其在中国区域的数据质量改进具有较高的实际应用价值。研究利用累积概率分布函数(cumulative distribution function,CDF)匹配方法对CCI土壤湿度产品进行改进。选择有较多实测数据的河北、山西、天津等部分区域,获得2009~2010年每月三旬(共72旬)的土壤湿度插值数据,以此为基础利用CDF进行重调整,建立逐像元的CCI土壤湿度数据的改进模型;然后利用站点实测数据进行该方法的有效性验证。结果表明,CDF调整前的偏差、均方根偏差和平均相对误差分别集中在0.05~0.09、0.05~0.1、0.20~0.45,调整后分别降低在0~0.04、0~0.05、0~0.2范围。可见,CDF调整后的误差明显减小,调整后的CCI土壤湿度的精度得到了明显的提高。     

基于RS的陆面温度反演研究进展

陆面温度(LST)是研究地表和大气之间物质交换和能量交换的重要参数,利用遥感方法反演陆面温度已经成为重要的获取陆面温度的途径.回顾了热红外遥感研究,阐述了地表温度反演原理,比较了2种主要的地表温度反演方法,并重点对针对Landsat TM数据的3种温度反演算法进行了对比.利用遥感研究地表温度将向着精确化的方向发展,如何利用反演出的精确地表温度将是更加重要的工作.     

基于多源卫星遥感产品的土壤湿度融合与降尺度研究

针对卫星遥感土壤湿度产品时空分辨率较低、难以满足中小流域洪水预报要求的问题,以秦淮河流域为研究区,将SMOS、SMAP和AMSR2等3种卫星遥感土壤湿度产品采用集合平均的方式进行融合,在地形湿度指数与土壤湿度关联关系的基础上建立空间降尺度方法,从而实现精细尺度的土壤湿度获取。研究结果表明,多源遥感融合产品相较于原有卫星具有更小的均方根误差,在日均值和季度均值上都更为接近实测结果,改善了单颗卫星监测时段间隔大、监测数据不准确的弊端,具有更好的适用性。     

长江中下游流域土壤湿度遥感反演研究及其影响因素分析

土壤湿度是水文学、气象学及农业科学研究领域的重要指标参数,对气候、农业、旱情监测都有重要意义.利用MODIS数据产品MOD09A1、MOD11A2和MOD13A2获取表观热惯量(ATI)和植被供水指数(VSWI)模型中的关键参数,以NDVI作为判别阈值将ATI和VSWI相结合建立集合土壤湿度反演模型,用预留的实测数据对模型进行了验证.并从土地覆盖类型、高程、坡度等方面进一步分析了长江中下游流域土壤湿度的分布规律,研究区土壤相对湿度随土地覆盖类型、高程及坡度等因素的变化呈明显的分异规律.结果表明,基于ATI和VSWI的集合土壤湿度反演模型结合两种模型的优点,实现了优势互补,提高土壤相对湿度反演的精度.     

渭干河流域植被覆盖时空变化特征研究

植被是联结土壤、大气和水分等要素的自然纽带,更是自然生态系统中最活跃的因子,植被变化可用来揭示环境的演化,并且能在全球变化研究中起到“指示器”的作用.本研究利用遥感影像获取NDVI数据,借助遥感与GIS等现代手段,运用多种方法对渭干河流域1989-2007年植被覆盖变化特征和发展趋势进行了定量研究,最终得出渭干河流域植被覆盖时空变化规律.     

大气程辐射遥感图像技术

大气程辐射遥感图像是遥感图像中各点大气程辐射遥感值按顺序排列所形成的、与地面状况无关的、仅与大气状况有关的、无法在自然条件下直接获取的遥感图像.就对地探测而言,大气程辐射是需消除的干扰因素,对于大气传输特性的研究、遥感图像的大气修正、区域大气遥感探测和大气环境质量遥感监测等则是宝贵的信息源.研究利用遥感数字图像和对应地面反射率、逐点分离、提取像元大气程辐射遥感值从而生成大气程辐射遥感数字图像有重要理论和应用价值.     

ESA土壤湿度遥感产品在河南省的时空变化分析

利用河南省区域2012年1月1日到2012年12月31日的土壤湿度观测资料和欧空局(ESA CCI SM)土壤湿度遥感资料,验证ESA土壤湿度遥感产品在河南省的精度及其时空分布特征.进行了一系列的反复实验,得出结果,结果表明:(1)ESA土壤体积含水量反演值与地面实测值相关性较好,R2为0.6765;RMSE为0.0511,偏差较小;平均值相差0.0113,土壤湿度值较接近.(2)ESA土壤湿度遥感产品可以很好地展现出河南省土壤湿度的空间分布特征.(3)ESA土壤湿度数据在一定程度上可以精确地展现各个季节河南省的土壤湿度时间变化趋势和空间变化特征,与实际情况大致符合,对分析河南的土壤水分变化有着一定的适用性.     

水文模型模拟预报的多源数据同化方法及应用研究进展

介绍了水文遥感数据同化中常用的数据同化方法,总结了变分和顺序两类数据同化常用方法的优势与不足;以土壤湿度与径流两个水文变量的数据同化研究为重点,探讨了土壤湿度、径流、降水、蒸散发、积雪等多源数据在水文模型模拟预报中的同化研究进展及其在同化应用中存在的问题;最后,从数据同化方法、多源数据同化应用方面总结了水文遥感数据同化的未来发展方向,提出遥感、地面等多源数据的同化在改进水文模型模拟预报方面的应用潜力将会随着遥感观测技术与反演方法的改进、水文模型结构的完善以及数据同化方法的优化而不断增大,多源数据在水文模型模拟预报中的综合应用将是水文遥感数据同化发展的必然趋势。     

基于MODIS的神东矿区土壤湿度变化监测

 地表土壤湿度是矿区环境监测的内容之一,对判别采矿扰动地表程度具有重要意义。本文以中国西北干旱地区的神东矿区为试验区,利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据和热惯量法,对矿区地表土壤湿度进行了反演;同步选取若干地面点按深度分层进行现场实测,与遥感结果进行比对拟合。结果表明,在局部植被盖度较高的区域,遥感结果与不同深度实测结果相关性较差;在植被稀疏的区域,二者相关性较好,其中遥感结果与10cm土壤湿度相关性最好。对9年低盖度区域的土壤湿度变化情况进行监测发现,与背景区相比,矿区表层土壤并未发生干化。初步分析认为这与矿井水循环利用和矿区环境治理有关。     

基于RS和GIS的柴达木盆地绿洲区土地利用变化研究

本文利用1987年和2000年覆盖柴达木盆地东部香日德绿洲区的Landsat TM遥感影像,在图像解译的基础上对香日德绿洲进行基于GIS的土地利用变化遥感动态监测,获取香日德绿洲区土地利用、土地沙漠化等环境动态信息,并在GIS的支持下,结合实地调查与区域社会经济统计资料进行绿洲区土地利用的动态变化分析,为本区农业资源开发,土地沙漠化防治提供科学依据,为政府部门在绿洲的异地扶贫工程顺利进行提供技术支持.     

CCI遥感土壤水在东北粮食主产区表征干旱的准确性评估

针对长时间序列土壤湿度数据集在国内缺乏验证和应用的问题,利用东北粮食主产区1992—2013年土壤10cm表层实测站点数据,采用2种评估方法,即皮尔逊相关绝对法和干旱判断吻合度相对法,对欧洲空间局气候变化倡议(climate change initiative,CCI)的土壤湿度数据集,融合遥感土壤水数据产品在东北粮食主产区表征干旱的准确性进行评估.2种分析结果表明,CCI遥感土壤水在判断东北粮食主产区干旱事件上具有较高的准确性,可以作为东北粮食主产区内表征干旱的有效指标开展农业干旱评价研究.     

CCI土壤湿度产品在中国区的降尺度与融合研究

以欧洲航天局主/被动微波遥感融合的土壤湿度产品数据为主要数据源,结合地表参数、亮度温度、土壤质地、地形、降雨等辅助数据,提出基于移动窗口的线性、非线性联合的土壤湿度降尺度模型,对中国区域2003年1—12月的CCI土壤湿度产品数据进行降尺度,提高CCI土壤湿度数据的空间分辨率,使其更适用于农业、水文模拟等精细尺度的应用要求。为了克服CCI数据冬季缺失较多的情况,利用第3代再分析资料ERA-Interim表层土壤湿度的降尺度和重采样结果与之进行融合,生成空间覆盖完整的2003—2013年中国区月1 km土壤湿度数据集,并利用站点实测数据集对其进行了验证。结果表明,依据主/被动微波融合CCI、ERA-Interim再分析土壤湿度数据以及辅助数据的基于移动窗口和线性非线性集成的中国区地表土壤湿度降尺度和融合方法,提高了CCI土壤湿度数据集的空间分辨率和空间覆盖,同时还一定程度上提高了土壤湿度的估算精度。     

多源全色影像与多光谱影像融合技术研究

随着遥感技术的发展,越来越多的不同类型遥感器被用于对地观测.这些多遥感器、多时相、多分辨率、多波段的遥感影像数据各自显示了其自身的优势和局限性.为了更加充分地利用这些数据为生产服务,遥感影像融合技术应运而生.通过应用几种不同的融合算法对不同传感器接收的多光谱和全色影像进行了数据融合实验,结果证明:通过影像融合.突出了2种数据各自的优点,为影像解译和影像分析提供了高质量数据.     

欧洲中期天气预报中心第五代全球再分析土壤湿度资料在内蒙古的适用性评估

土壤湿度是研究陆-气耦合和陆面水循环过程中的重要参量,对大气环流、气候变化和干旱研究起着关键作用。由于土壤湿度观测资料较为缺乏,再分析土壤湿度资料在业务和研究扮演着重要角色。利用内蒙古自治区2018年5—10月37个气象台站逐日0～10 cm观测土壤湿度资料,对再分析[欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)、欧洲中期天气预报中心第四代再分析资料(ERA-Interim)、美国全球陆面数据同化系统(GLDAS2.1-NOAH)和基于多卫星反演融合的土壤湿度业务产品系统(SMOPS)]土壤湿度资料验证评估。结果表明:4种土壤湿度资料均可以模拟出内蒙古区域土壤湿度的空间分布,但在数值上普遍高估了土壤湿度;从内蒙古3个研究分区土壤湿度时间序列统计特征来看,ERA5和GLDAS2.1-NOAH优于ERA-Interim和SMOPS资料,但ERA5高估较多;相对于ERA-Interim土壤湿度资料,ERA5模拟的土壤湿度空间分布更为合理,时间相关系数最高,但均方根误差较大。由此可见,ERA5模拟能力优于ERA-Interim,且再分析土壤湿度资料普遍好于卫星融合土壤湿度SMOPS资料。     

不同融合方法在区域地质调查中的应用

随着遥感技术不断发展，获取遥感数据的方式各不相同，如何充分发挥遥感多时相、高分辨率等优势成了遥感应用的瓶颈问题。遥感影像融合则是行之有效的方法，不同应用领域采取的融合方法一般不同。以青海巴隆地区为例，介绍了不同影像数据融合方法在区域地质调查中的应用，并最终确定了用于区域地质调查的影像数据融合方式。     

基于粗集的遥感影像决策树分类新方法

土地利用信息是进行土地规划和管理的重要数据,有着重要的经济价值.采用计算机仿真技术对遥感影像进行自动分类是一种获取土地利用数据十分有效的手段.然而遥感影像的不确定、不一致现象易导致过度拟合,增加了分类难度.提出了一种新的基于粗集的决策树用于遥感影像分类.经试验表明该分类方法较CART树、ID3树等算法在分类精度、防止过度拟合方面均有所提高.     

基于ENVI/IDL的高分遥感数据自动预处理及植被 提取方法:以湖南林业为例

随着我国高分对地观测系统的逐步完善,面向林业领域的国产高分遥感数据的应用需求也越来越大.本文提出一种基于ENVI/IDL的高分光学遥感数据自动预处理及植被提取方法,通过快速大气校正(QUAC)、RPC正射校正、GS图像融合和图像配准等步骤,实现高分数据自动预处理,一定程度上解决了林业应用中前期预处理耗时长及过程繁琐的问题.通过进一步提取植被覆盖区域,可为湖南省林业调查人员提供高质量卫星遥感影像.在湖南省郴州市和常德市的高分二号遥感数据上进行的实验验证结果表明,所提方法进行高分遥感数据的自动预处理以及植被提取时性能较好,且处理时长稳定,可以满足实际需求.     

测绘数据加密插件技术研究

随着遥感,遥测,GPS测量和移动测量等新技术新方法在测绘数据生产中的应用,测绘数据生产进入了数字化时代。数据获取手段更加多样化,获取的效率更高。但同时也带来以下问题：在数据获取和管理过程中,如何保护这些数据不被窃取和泄漏？本文从技术角度对这一问题进行了探讨,为测绘数据生产及应用提供了安全保障。     

基于尺度化SMMI的神东矿区土壤湿度变化遥感分析

 为消除遥感数据时相差异的影响,在土壤湿度监测指数(SMMI)和尺度化归一化植被指数S-NDVI 的基础上,构建了尺度化土壤湿度监测指数S-SMMI。利用1989-2013 年神东矿区多时相TM/ETM+/OLI 及HJ-CCD 影像band3、band4 反射率数据,监测分析了神东矿区25 年来土壤湿度的时空变化特点及其与地表高程、NDVI 之间的关系。结果表明:神东矿区25 年来土壤湿度总体呈上升趋势,与矿区植被的改善成呈相关;土壤湿度和NDVI 的分布均受到了区域地形的影响,低高程区的土壤湿度与NDVI 对高程变化更为敏感;与土壤湿度为16%~32%时的NDVI 变化相比,土壤湿度小于15%时NDVI 变化更为敏感;而且,地势低洼处的人类活动对NDVI 的影响较大。     

柴达木盆地土地资源的利用现状及可持续利用

本文在柴达木盆地土地资源地理信息系统的基础上，获取了土地利用现状和土地后备资源方面的数据，以此为基础，讨论了柴达木盆地土地利用现状的特点及存在的问题，并对土地开发潜力作了简要的评价，提出了土地持续利用的措施．