高分系列卫星影像特征及其在太湖生态环境监测中的应用

高分系列是国家高分辨率对地观测系统重大专项首批研制的卫星,标志着中国民用遥感卫星进入亚米级“高分时代”。为更好地拓展高分卫星数据在生态环境监测中的应用,笔者利用太湖北部地区GF-1和GF-2多光谱遥感影像,分析了高分影像的基本特征及其在生态环境监测中的应用情况。研究发现:①经大气校正后,同时间的GF-1和GF-2在多光谱影像的基本特征、主成分变换和相关性分析结果上具有较好的一致性,可用于联合观测,将对生态环境变化的监测产生积极的作用; ②通过对比分析原始波段、NDVI、NDWI、PCA等特征信息,GF系列卫星对观测区域的林地、水体和建设用地等特征地物具有较好的敏感性,但较低的光谱分辨率影响了其在蓝藻水华和陆域植被的精细化监测能力。     

高光谱分辨率遥感在植被监测应用中的关键技术及应用

高光谱遥感数据已成为地表植被地学过程中对地观测的强有力的工具．综述了利用高光谱遥感数据进行植被监测的研究进展，主要包括以下二个部分：（1）高光谱遥感用于植被监测中的关键技术（2）高光谱遥感数据在植被生长监测中的应用．     

基于高分五号卫星数据的红树林群落光谱特征分析

为解决高分五号(GF-5)高光谱数据空间分辨率较低的问题,本研究采用葛拉姆-施密特(Gram-Schmidt, GS)正交变换融合算法对GF-5高光谱数据与高分二号(GF-2)数据进行空谱融合,利用1 m分辨率的GF-5高光谱数据结合实地样本数据提取不同红树林群落与互花米草群落的平均反射率,通过包络线去除与一阶微分计算的方法分析不同红树林群落与互花米草群落的复合光谱特征,从光谱特征探讨红树林群落的可分性。结果表明,在原始光谱曲线680-900、980-1 320、1 530-1 750 nm区间4种群落的光谱差异最大;经过包络线去除与一阶微分计算后的4种群落的光谱反射率分别在1 170-1 400 nm与1 330-1 470 nm波长范围处表现出明显差异。综上可知,不同红树林群落与互花米草的光谱反射率在近红外波段范围内的差异性最大,近红外波段可作为识别不同红树林群落与互花米草的优势波段。     

Landsat 9卫星影像预处理方法及应用——以南京市植被生态遥感监测为例

植被状况对生态环境有重要影响,特别是在城市生态环境中。该文以Landsat 9卫星特征为切入点,研究Landsat 9卫星影像的预处理方法及植被覆盖度定量反演方法。以江苏省南京市为例,利用Landsat 9陆地成像仪(OLI-2)影像反演植被覆盖度空间分布情况。监测统计结果显示,南京市植被覆盖度均值为60.17%。分区域统计显示,浦口区植被覆盖度最高,江宁区植被覆盖度次之,而六合区、市区(包括栖霞区、鼓楼区、秦淮区、玄武区、雨花台区和建邺区)和高淳区植被覆盖度相对较低。     

近30年辽源市植被覆盖度变化及生态环境质量评估

以辽源市为研究区,基于研究区1993年、2007年的Landsat 5 TM遥感影像和2021年的Landsat 8 OLI遥感影像,定量分析了研究区近30年以来的植被覆盖度（FVC）及遥感生态指数（RSEI）的变化情况和生态环境质量变化情况.结果显示,1993年、2007年和2021年辽源市植被覆盖度（FVC）分别为0.672、0.784和0.803,遥感生态指数（RSEI）分别为0.592、0.688和0.694,均呈现出先大幅增加后小幅增加的趋势.研究结果表明,辽源市近30年以来的生态环境质量在逐渐变好,除城市建设扩张和其他人类活动导致的部分区域生态环境质量变差外,其他大部分区域的生态环境质量均呈现逐渐变好的趋势.时空差异分析表明,2007年之后辽源市FVC和RSEI的变化幅度变小,FVC和RSEI不变区域面积增加,不变区域面积增加是生态环境改善的基础,这些不变区域将是辽源市未来生态环境改善的潜力区域.     

植被水分遥感监测模型的研究

植被水分含量的遥感测定对农、林业和水文研究具有重要的意义，对于植被干旱评估也十分重要．研究表明，在叶片尺度上建立400-2500nm的反射率数据与表征叶水分含量的参数，如EWT（等价水厚度）与FMC（叶片相对水分含量）之间存在紧密的相关关系；在冠层水平上，植被水分与光谱指数存在很好的相关关系．归一化水分指数（NDWI）（R860-R1240）／（R860＋R1240）等能较好地反演植被冠层的水分含量．同时，本文对辐射传输模型及其与植被水分指数结合对植被水分反演的应用也进行了讨论；从利用高光谱站台辐射传输模型（如PROSPECT等）进行植被水分反演的角度，对植被水分监测进行评述．最后对利用多角度和偏振光技术定量反演植被水分和临测旱情的研究提出展望。     

利用卫星遥感资料对中国地表植被及荒漠化时空演变和分布的研究

利用1982～1999年NOAA-AVHRR卫星遥感数据,通过对归一化的植被指数进行自然正交分解,反演获得了我国18年来地表植被覆盖的分布及其时空变化状况,发现这一期间我国大部分地区地表植被覆盖状况明显退化,分析得出气候因素不是造成我国地表植被覆盖状况变化的主要原因,人为因素的影响更为重要.     

基于RS与GIS的麻阳河黑叶猴自然保护区植被覆盖动态变化监测研究

为了研究麻阳河保护区植被覆盖度变化情况,采用2004、2007、2010年多源遥感影像的NDVI数据,运用arcgis软件计算出保护区植被覆盖度,分析麻阳河保护区植被覆盖度变化情况。结果显示,2004～2010年保护区植被覆盖变化总趋势是低、中低植被覆盖度往中、中高植被覆盖度转化,占保护区总面积的69.04%。受到保护区下游彭水电站施工影响,只有9.17%的中高植被覆盖度转化为中低植被覆盖度。保护区森林、灌丛植被覆盖面积大,植被覆盖度趋于正向转换,呈良性恢复趋势。     

重庆植被覆盖度时空演变及驱动力地理学探究

为了分析2000年以来重庆市植被时空变化情况及其驱动力作用性质,基于MODIS-NDVI数据,采用像元二分模型、差值法、均值法、一元线性回归模型研究重庆市2000—2015年遥感影像的植被覆盖度年、季时空演变特征,并利用地理探测器分析气温、降水量、人口密度、国内生产总值(gross domestic product, GDP)等因子对植被覆盖度的交互影响作用,及重庆市植被适宜性生长区域。结果表明:2000—2015年重庆市植被覆盖度季节均值呈春季到夏季增加,夏季到冬季减少的趋势;低覆盖度、中低覆盖度和中等覆盖度呈春季到夏季减少,夏季到冬季增加的趋势。2000—2015年重庆市植被覆盖度总体趋于改善,植被覆盖度提升面积远远大于退化面积,植被覆盖度在空间分布上东部地区高于西部地区。影响因子对植被覆盖度(fractional vegetation cover, FVC)影响的强度依次为:气温降水量人口密度GDP。人为因子和气候因子共同作用时,增强了对植被覆盖度的影响力。重庆市植被生长适宜性区域是年均降水量等级为1 383.3～1 567.6 mm、气温分区为5～10.2℃、人口分区为22.7～211.5人/km~2及年均GDP为17万～2 947.7万元/km~2的地区。研究结果可为重庆市生态环境治理和保护提供科学依据,丰富地理探测器模型研究成果。     

2000年以来南京市植被覆盖度动态变化的遥感提取与驱动力分析

植被覆盖度是反映地区生态环境优劣的重要参照,也是反映地表地物状况的量化指标之一,可以为植被保护、城市规划建设等提供依据。利用遥感软件ENVI处理南京市区四个时相的遥感影像,提取NDVI植被指数,进而计算得到南京城区植被覆盖度变化,并分析植被覆盖度变化的内在驱动力及其对南京城市生态环境的影响,以便为今后南京加强生态文明建设提供决策支持。     

基于植被指数的内蒙古植被生态系统的时空变化分析

基于14年的SPOT NDVI影像,分析了内蒙古1998～2011年生长季植被覆盖度、NDVI的回归系数及其显著性概率,结果表明:①内蒙古自治区植被覆盖度由西南向东北逐渐增大,近年来高值区缩小,低值区东进扩张;②呼伦贝尔中、东部地区,赤峰南部、东南部,通辽中、南部和鄂尔多斯等地区植被增长显著;兴安盟、通辽、赤峰境内部分地区,乌兰察布中、东部地区NDVI降低趋势较明显;③黑河流域内蒙段植被指数增长显著,但覆盖度很低;④锡林郭勒植被指数在1998～2011年间下降了18.9%,空间分布变化剧烈。     

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.     

生态恢复的卫星遥感监测--江西省兴国县为例

利用遥感手段研究了江西省兴国县造林及生态保护所带来的植被变化。使用数据为1985和2000年Landsat TM的2个时期图像以及土地利用的GIS数据。利用图像差值法计算近红外光(波段4)的辉度变化，以此分析植被动态。结果显示，兴国县植被在面积上变化不大，略有增加，但是植被状况有所改善，和当地多年造林的成效是一致的。研究结果还表明，利用卫星图像定量评价植被变化是一个有效而简洁的方法，包括面积、生产力、分布状况等。     

地形调节植被指数构建及在植被覆盖度遥感监测中的应用

提出一种无需异源数据支持就能有效消除山区地形影响的地形调节植被指数(TAVI).以Landsat TM影像为数据源,采用TAVI进行复杂地形山区植被覆盖度遥感监测;并选择典型样区进行植被指数与太阳入射角余弦值cosi回归分析、比较,定量验证地形调节植被指数抗地形影响的效果.结果表明,TAVI与cosi一元线性回归方程斜率仅为0.01,相关系数只有0.01,TAVI获得预期的抗地形影响的效果;利用TAVI反演的植被覆盖度空间分布呈面状展开,没有出现地形纹理状的分布形态,获得了满意的抗地形影响的效果.     

云南大理苍山保护区植被覆盖度动态变化遥感监测与分析

大理苍山物种多样性丰富但生态系统相对脆弱,评估苍山植被覆盖度为改善苍山生态环境和物种多样性具有重要意义。利用ENVI遥感软件对大理苍山自然保护区的4期遥感图像进行处理,提取归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI),利用像素二分模型对大理苍山自然保护区的植被覆盖度进行估算,对植被覆盖度的变化原因进行综合分析。结果表明:2001—2005年植被覆盖度从0.32上升到0.38,上升了0.06;2005—2009年植被覆盖度由0.38下降到0.35,下降了0.03;2009—2011年,植被覆盖度由0.35上升到0.45,上升了0.1。可见综合分析植被覆盖度的年际变化对大理苍山的植被保护和维护生物多样性具有重要的应用参考价值。     

基于遥感的承德围场县植被动态变化监测研究

以承德市围场县为例,探讨了利用遥感技术从Landsat-TM图像中监测植被动态变化的方法．该方法首先对1987年的Landsat-TM图像进行几何校正,并将1999年的Landsat-TM图像与其配准．先从1987年Landsat-TM图像中提取植被指数,再对1987年的植被指数图进行非监督分类,得到1987植被分布图．对1999年的Landsat-TM进行非监督分类,得到1999年的植被分布图．最后,对1987年和1999年的植被分布结构图应用ARCVIEW进行叠合分析,求出植被的变化．该研究表明,此法可以简单有效地将植被的动态变化信息予以监测,得出围场县1999年与1987年相比植被增加987．7Km^2的结论．     

碳封存工程泄漏超高CO2浓度对植被影响的多光谱遥感监测应用

利用天然CO_2气田模拟碳封存工程泄漏超高浓度CO_2后对生态环境影响研究基地,借助多光谱高分辨率遥感技术,在获取多个时相的卫星影像基础上,监测当地植被指数及变化趋势。结果表明:多光谱遥感技术能很好的应用于因高浓度CO_2泄漏造成的植被影响监测,既适用于微小尺度的精细监测,同时也对宏观范围内植被监测起到很好的效果,为完善我国二氧化碳地质封存工程环境影响监测技术方法体系提供科学支撑。     

基于遥感和GIS技术的祖厉河流域植被覆盖动态变化监测

利用祖厉河流域1987,1993,2003年的TM图像和2000年的ETM+图像共四期数据提取归一化植被指数(NDVI),运用混合像元模型(MPM)及NDVI反演植被覆盖度,并划分为4个不同的盖度等级.根据盖度等级的空间分布特征,比较分析了祖厉河流域植被覆盖变化情况.结果表明:整个祖厉河流域植被覆盖在1987-2000年逐步退化,到2000年起开始逐步恢复,经历了从逐步退化到逐步恢复的过程,植被的变化和土地利用方式紧密相关.基于遥感技术进行祖厉河流域植被覆盖度动态变化分析的研究思路和方法.为祖厉河流域生态环境保护提供参考依据.     

基于高分六号数据的东海县植被覆盖度分析

为了对中国连云港市东海县地区植被进行植被覆盖度的研究及分析,以高分六号(GF-6)卫星数据为原始数据源,在归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI)和像元二分模型分析方法的传统研究基础上,进一步通过不同置信度法来获取像元二分模型数据中所对应的纯土壤像元(S_soil)值和纯植被像元(S_veg)值,从而对植被覆盖度进行遥感估测分析。结果表明：植被覆盖度的估测结果对置信度的取值非常敏感,在选取置信度时,应结合数据源的卫星特征、影像特征、地域特征等合理选择,置信度应控制在2%～10%;高分六号卫星影像能较好的估测出植被覆盖度,东海县植被覆盖等级主要呈西高东低的空间状态,这也为后续高分六号卫星在林业应用方面提供价值参考。     

秦巴山地植被覆盖度时空动态特征研究——以陕西省宁强县为例

以位于陕南秦巴山地的宁强县为研究对象,利用宁强县1990年、2000年和2010年的TM遥感图像,运用基于归一化植被指数的像元二分模型法,提取并分析了宁强县近20年来植被覆盖度的时空动态变化特征。结果表明:宁强县近20年来植被覆盖整体较好,均大于78%,且植被覆盖度整体略有上升;近20年来,宁强县植被覆盖经历退化和恢复两个时期。1990—2000年,为宁强县植被覆盖退化期,近一半乡镇植被覆盖度出现不同程度降低;2000—2010年,为宁强县植被覆盖恢复期,各覆盖度等级面积以增加为主;2010年宁强县仍有11个乡镇植被覆盖度较1990年有所降低,今后应继续加强植被恢复、保护和建设,保障南水北调中线水源地生态环境的质量。