环境减灾卫星热红外数据的地表温度反演及LST分布分析——以北京市城八区为例

环境减灾卫星是我国第一个专门用于环境与灾害监测预报的小卫星星座,本文基于该卫星热红外数据,采用Jimenez-Munoz和JoseA.Sobrino提出的普适性单通道算法,反演2009年7月2日北京市区的地表温度,并将反演结果和当天的MODIS地表温度产品进行比较,初步认为HJ-1B热红外数据地表温度反演结果较好.最后依据反演得到的地表温度分布图,以及实测气温数据对北京市区的地表温度空间分布进行了简单分析,不同的地表类型温度相差较大,部分受水体、植被影响的区域也呈现低温区,市区建筑密集区属于高温区,机场温度明显高于周围区域,气温与地温呈现相同的趋势.     

MODIS资料遥感黄土高原半干旱地区气溶胶光学厚度

借助6S辐射传输模式,模拟了MODIS红、蓝、中红外通道的表观反射率在不同气溶胶类型下对地表反射率和气溶胶光学厚度的敏感性试验.利用Kaufman扩展的暗像元方法反演了黄土高原半干旱地区晴空天气条件下的2.5 km高分辨率气溶胶光学厚度,选取的10天反演结果有6天的相对误差较小,在16%以下,绝对误差小于0.05的有7天.反演的10天资料中,兰州大学半干旱气候与环境观测站与之对应的CE-318观测资料的光学厚度平均值为0.2226,反演的平均值为0.2170,反演结果较合理.将反演结果与CE-318观测资料和NASA发布的气溶胶产品进行了对比,显示反演结果与NASA发布结果的空间发布存在一致性.     

FY-3A/MWRI数据反演半干旱地区土壤湿度的研究

为了监测半干旱地区干旱化范围和干旱程度, 探讨了一种利用卫星微波遥感反演土壤湿度的方法。根据陆表和大气辐射传输模式模拟植被覆盖地表微波亮温和土壤湿度的关系, 建立土壤湿度的对数三次多项式的反演算法。利用中国气象卫星(FY-3A)搭载的微波成像仪(MWRI)的亮温资料,反演得到吉林通榆地区农田和草地的土壤湿度, 并与地面实测结果进行对比, 其均方根误差农田为0.003 cm³/cm³, 草地为0.005 cm³/cm³, 反演精度较高。本方法可以应用于可以获得更多资料的FY-3B卫星, 结合改进的辐射传输模式获取不同地表类型的辐射特征, 期望未来可进行区域试验的反演研究。     

利用风云2C静止卫星可见光资料反演气溶胶光学厚度

探讨利用中国风云2C静止卫星可见光资料反演气溶胶光学厚度(AOD)的数值方法。通过计算一个月中每日同一时刻平均地表反射率来降低地表反射率估计的随机性, 讨论了该方法中对清洁天AOD值的不同假设对结果的影响。将2008年5月由风云2C可见光资料反演得到的AOD产品分别与东亚6个AERONET站点的AOD产品和MODIS的AOD产品进行了比较, 分析了风云2C卫星的AOD产品算法的误差来源和降低误差影响以及改善产品质量的方案。结果对比表明, 在东亚地区利用风云2C可见光资料反演的AOD产 品可以展示气溶胶的分布样式, 但是目前的算法高估了中国西南部地区和低纬度一些地区的AOD值而低估了中国东部地区的AOD值。     

用辐射传输方程从MODIS数据中反演地表温度的方法

介绍了辐射传输方程反演地表温度理论和传统参数的获取.针对MODIS波段设置特点,从MODIS的某些波段来反演大气参数,从而突破传统参数获取的局限性,提高了辐射传输方法在地表温度反演中的实用性.最后用环渤海地区的MODIS影像对该地区的地表温度进行了反演,并对MODIS的第31,32波段反演结果做了对比分析.     

MODIS近红外资料反演大气水汽总含量

遥感反演大气水汽总含量对于研究水循环、全球气候变化、天气预报、遥感大气校正等具有重要意义。本文考虑了卫星扫描视场角的影响,实现并改进了用MODIS近红外资料反演大气水汽总含量的两通道比值反演模式,并用辐射传输模式定量讨论了误差。结果表明,反演值和探空均方根误差RMS=0.29 g/cm2,相关系数在92%。对月平均水汽分布的比较显示,反演水汽总含量与MODIS产品的分布是一致的,且更为合理。     

卫星遥感在HUBEX试验中的应用研究

利用先进的热带降雨测量卫星(TRMM)资料,以及1998年夏季淮河流域能量与水分循环试验中的加密观测资料,对淮河流域梅雨锋降水过程中云中液态水、云雨结构、雨区和雨率进行了反演计算,同时对淮河流域地表湿度和洪涝等进行了研究.结果对于降水和洪涝的监测和预报,具有重要的使用和参考价值.     

Landsat8 OLI城市地区气溶胶光学厚度遥感反演

在地表反射率较高、结构复杂的城市地区,传统的浓密植被气溶胶反演算法难以适用。通过分析地物波谱库中的植被和土壤波谱信息,模拟建立归一化植被指数(NDVI)与红、蓝波段地表反射率之间的相关关系,提出使用MODIS植被指数产品(MOD12)确定地表反射率的方法,实现该类型区域气溶胶光学厚度(AOD)反演。以Landsat8OLI数据为例,选取北京市为研究区进行反演实验,使用AERONET地基观测数据与MODIS气溶胶产品(MOD04)对反演结果进行验证。结果表明,当反射率较高时,NDVI与红、蓝波段地表反射率仍存在较高的相关性,利用该指数能够准确获取高反射率地区的地表信息,算法反演结果与实测值具有较好的一致性,总体相关系数达0.966,68%的反演结果满足误差精度要求,当AOD0.5时,有82.3%的结果满足精度要求,较MOD04精度有了较大改善。     

深蓝算法应用于FY-3B星数据反演陆地气溶胶

利用国产风云三号卫星MERSI传感器监测气溶胶对研究气候变化、监测环境质量等有重要意义.在深蓝算法基础上,利用AQUA星MODIS的蓝光波段地表反射率产品,剔除异常值后作为清晰天的地表反射率,完成地气解耦,实现了FY-3B星MERSI传感器的气溶胶反演算法的构建.误差分析表明,MODIS与MERSI波段响应差异带来的气溶胶反演误差基本控制在0.07以下.针对北京地区,2016年4月至2017年3月的反演实验显示,本文获得的结果能较好地体现气溶胶浓度的空间分布,与MODIS气溶胶产品、AERONET地基观测结果有着较好的一致性;与城市型气溶胶相比,采用大陆型气溶胶能获得更多的有效数据,与地面数据的相关性也更高,相关指数在0.7左右.     

利用遥感数据反演长江三角洲瞬时地表反照率的研究

利用极轨气象卫星遥感影像处理软件挑选出无云的长江三角洲地区的NOAA-AVHRR影像数据,对该数据应用Liang（2000）算法进行瞬时地表反照率的反演,从中提取出不同下垫面的反照率,并与已有的研究结果进行对比.结果显示,各主要下垫面的卫星反演结果基本在地面观测和已有的结果范围之内,反演精度比较高,可为如何利用热红外遥感数据有效进行区域性或全球性的大范围地表反照率的反演提供科学依据.     

条件植被温度指数干旱监测方法的研究与应用

综合应用归一化植被指数(NDVI)和土地表面温度(LST),提出了条件植被温度指数(VTCI)的概念,并将其用于干旱监测。VTCI的定义既考虑了区域内NDVI的变化,又强调了NDVI值相等时LST的变化,可解释为NDVI值相等时LST差异的比率。分别以陕西关中平原地区和美国大平原南部地区为研究区域,应用AVHRR和MODIS卫星遥感反演的NDVI和LST产品,以及累计降水量和降水偏差数据,证实了条件植被温度指数是一种近实时的干旱监测方法。     

宁夏回族自治区生态植被变化规律研究

植被状况的变化是反映区域性生态环境状况的重要指标之一,多年植被指数的变化则反映了植被生态环境随时间的变化规律。本文在前人研究成果的基础上,采用定量遥感技术,应用美国国家航空航天局最新的全球植被指数变化研究数据(GIMMS)及MODIS数据作为数据源,对宁夏地区1982-2004年间的植被指数变化幅度及变化趋势进行了研究对比。结果证明,1999年以前宁夏绝大部分地区植被指数呈现上升趋势;而从2000年开始,由于引用黄河水量的减少,部分地区的植被指数呈现下降趋势。     

陕西省降水时空变化特征及资源化研究

基于陕西省1961-2005年97个县市的逐月降水资料,从年际和年内2个方面分别对陕北、关中、陕南及全省的降水时空分布规律做了统计分析,并利用非参数Mann-Kendall方法对降水的变化趋势做r检验分析.结果表明:陕南地区降水量丰富,而陕北地区较少,全省降水呈现南多北少,并且主要集中在5-10月份(夏秋季节)的特点,特别是陕北地区夏季降水量占全年降水量的56.3%.从资料研究町以看出,全省只有5个县的年降水量有增加的趋势,其中4个在陕南地区,其他92个县市都出现了不同程度的下降,其中陕北南部、关中和陕南西部的地区降水量每年平均减少3nltn以上,降幅最大.从季节降水来看,春秋季3大地区的降水都有减少的趋势,夏季除陕北地区有小幅度的下降外都出现了增加的趋势,冬季都有小幅度的增加.从雨水资源化利用的角度来看,陕北地区可以充分利用土壤蓄集雨水,建立大型地下蓄水库以供城市用水;关中地区可以在黄土台塬区蓄存、下渗雨水,这将会对于台塬以下城市地下水水位恢复产生积极有效的作用;陕南通过水源涵养地建设和蓄水水库修建,收集利用雨水资源,减少污染,保护水源.     

Analysis of variation trends and causes of aerosol optical depth in Shaanxi Province using MODIS data

The temporal and spatial variations and causes of aerosol optical depth （AOD） in Shaanxi Province were investigated based on the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer （MODIS） derived aerosol data for the period of March 2000-February 2012. The results showed that the distribution of aerosol was largely affected by topography and local economic activities. Heavy aero- sol loading and increasing tendency in AOD was observed in Guanzhong, Hanzhong and Ankang basin, while a reverse tendency was revealed in most other regions. The spatial distribution of aerosol Angstrom wavelength exponent was predominantly related to vegetation coverage in Shaanxi. Airborne dust from ground is an important source of coarse mode aerosols. Vegetation im- provement indicated by an increase in normalized difference vegetation index （NDVI） and a reduction in dust weather led to a gradual decrease in coarse mode AOD to the north of Qinling Mountains in Shaanxi, while anthropogenic activities led to an in- crease in fine mode AOD in other areas except those covered by forests. The main aerosol type gradually shifted to the urban industrial type in Shaanxi.     

FY-3C VIRR和Terra MODIS NDVI产品在湘赣地区的一致性

卫星遥感是监测大范围植被动态变化最有效的手段。随着中国遥感技术的发展,国产风云卫星也逐渐应用于植被变化研究,但有关国产风云卫星刻画植被动态变化表现方面仍不明晰。比较了国产风云卫星(FY-3C VIRR)和美国Terra卫星(MODIS)的归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)产品在湖南省和江西省的时空一致性。结果表明：(1)两种卫星NDVI产品的空间分布与年、季、月的变化特征在湘赣地区有较好的一致性,江西省NDVI整体高于湖南省;(2)FY-3C和MODIS年均NDVI都呈现出2018年高于2017年和2019年的情况,基于MODIS的湘赣地区三年的年均NDVI(0.58)高出FY-3C(0.36)约60%;(3)FY-3C NDVI在各季节都整体低于MODIS NDVI,其中冬季差异最大,基于MODIS NDVI均值(0.42)约是FY-3C(0.21)的2倍,其余季节MODIS高出FY-3C约50%;(4)FY-3C NDVI与MODIS NDVI月变化趋势基本一致,二者年最大NDVI差异变化不大且较为稳定,年最小...     

Classification of vegetation in North Tibet Plateau based on MODIS time-series data

Based on the 16d-composite MODIS （moderate resolution imaging spectroradiometer）-NDVI（normalized difference vegetation index） time-series data in 2004, vegetation in North Tibet Plateau was classified and seasonal variations on the pixels selected from different vegetation type were analyzed. The Savitzky-Golay filtering algorithm was applied to perform a filtration processing for MODIS-NDVI time-series data. The processed time-series curves can reflect a real variation trend of vegetation growth. The NDVI time-series curves of coniferous forest, high-cold meadow, high-cold meadow steppe and high-cold steppe all appear a mono-peak model during vegetation growth with the maximum peak occurring in August. A decision-tree classification model was established according to either NDVI time-series data or land surface temperature data. And then, both classifying and processing for vegetations were carried out through the model based on NDVI time-series curves. An accuracy test illustrates that classification results are of high accuracy and credibility and the model is conducive for studying a climate variation and estimating a vegetation production at regional even global scale.     

不同植被配置对坡面土壤侵蚀的影响

根据人工模拟降雨试验,在不同植被配置的坡面上,研究了黄土丘陵区坡面不同植被配置对入渗、产流产沙的影响。结果表明,在小雨强下,不同植被配置的稳渗率大小差别较大;随着雨强的增大,不同植被配置的稳渗率大小差别变小。不同雨强下,5种不同植被配置的坡面基本上都在5min内达到稳渗。不同植被配置坡面流含沙量均呈缓慢下降趋势。并且在小雨强下,不同植被配置坡面径流含沙量的下降趋势较为平缓;在大雨强下,累积产沙量曲线的斜率也越大。     

Spatiotemporal variability of vegetation phenology with reference to altitude and climate in the subtropical mountain and hill region, China

Understanding the seasonal behaviour of a subtropical forest and its inter-annual variation is crucial to understanding and monitoring its ecosystem function in the context of global warming. Based on the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Enhanced Vegetation Index dataset, a wavelet transform method was used to investigate the inter-annual variations of vegetation phenology in a subtropical mountain and hill region in Fujian, China, during 2001-2010. The results show a distinct inter-annual variation of vegetation phenology related to climate variability even if most areas presented non-significant trends. The start dates significantly advanced and end dates delayed in 2003 and 2008, due to anomalously warm conditions. There was generally a gradient of increasing start dates, and earlier end dates of vegetation growing season, due to colder temperatures at higher altitudes. However, the altitudinal phenology relationship also depends on its corresponding rainfall conditions. Earlier start dates were observed at higher altitudes during rainfall deficit years such as 2008, which coincides with relatively abundant rainfall at higher altitudes. This paper reveals that vegetation phenology was coupled with altitudinal gradient, with distinct responses at different combinations of alternate temperature and precipitation conditions variability.     

三北防护林体系区域环境效应的数值模拟(Ⅰ) 区域环境模式简介和检验

研究工作以中尺度模式MM5为基本框架,在模式的下边界详细考虑了植被的动力、热力作用,以全球谱T106同化资料作为驱动场,延长积分时间形成了一个包含植被效应的区域环境模式。进一步以1998年5月为例对植物生长季节模式区域环境者了数值模拟,并从区域月平均状况和逐日变化等方面将模拟结果和观测进行了对比分析。分析表明,区域环境模式能比较准确地模拟区域环境状态及其变化,为研究三北地区防护林体系植被对环境的影响提供了合适的模式。     

Change of surface cover greenness in China between 2000 and 2010

Surface greenness reflects the situation of vegetation cover.Vegetation index calculated from the Red and Near Infrared bands of remote sensing images,whose values indicate the level of photosynthetic activity,is monotonically related to surface greenness when vegetation canopy does not fully cover the background soil.Especially for desert regions,vegetation index is positively correlated with vegetation coverage.Therefore,vegetation index can be used to study the change in greenness of desert areas.This study collected MODIS Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) data from 2000 to 2010 and analyzed their change over China in this period.The results showed that an increasing trend of NDVI occurred over 66.84% (OLS fitting) or 64.27% (LAD fitting) of China,indicating that China’s greenness is increasing overall.Meanwhile,desertification of China decreased.Areas showing large increase in greenness are found in Shaanxi,Shanxi,Ningxia,Henan,Shandong,Qinghai,and Gansu while regions with large decrease in greenness are found in Northeast Inner Mongolia,South Tibet,Jiangsu,and Shanghai.Changes of Qinghai,Gansu,Xinjiang and South Tibet could probably be driven by climate factors.Decrease of greenness in Northeast Inner Mongolia was related to agricultural reclamation.Decrease of greenness in Jiangsu and Shanghai was related to rapid urbanization.Climate factors did not exhibit obvious correspondence to the large increase in greenness in Shaanxi,Shanxi,Ningxia and Gansu,indicating that the changes might have been caused by human factors.The reduction of desert areas in China could probably have been caused by human management and protection at the national scale.