一种基于激光雷达和卫星资料估算地面颗粒物浓度的方法

从2013年5月至11月中筛选激光雷达和MODIS大气光学厚度(AOD)资料,提出一种基于激光雷达反演大气气溶胶消光系数廓线,结合MODIS大气光学厚度资料,估算地面颗粒物质量浓度的方法;将该方法与AOD/大气边界层高度(ABLH)方法进行对比,最后将估算的颗粒物浓度与实测值进行比较。研究表明,该方法估算地面颗粒物浓度效果好于AOD/ABLH方法,与实测PM_(2.5)和PM_(10)浓度相关系数分别达到0.8和0.62。两种方法估算得到的地面颗粒物浓度与实测值比较,新方法估算的结果准确性更好。     

基于MODIS遥感影像数据的洞庭湖蓄水量估算

以洞庭湖为研究对象,应用MODIS遥感影像、水位以及湖底DEM数据估算洞庭湖蓄水量.根据水体在近红外和红外波段的吸收特性,通过对MODIS数据NDVI指数和NIR波段分别设置阈值的方法来实现对洞庭湖水面的动态提取.根据洞庭湖流域各水文/水位站的水位数据,进行空间插值,得到洞庭湖多个时段的水位空间分布.结合洞庭湖水面提取数据、水位插值数据和湖底DEM,估算洞庭湖蓄水量,并以此初步分析三峡截流前后洞庭湖流域的水文响应.结果显示,该方法能有效实现对洞庭湖蓄水量的估算,计算得出的水面面积、蓄水量有明显的相关性;洞庭湖蓄水量与城陵矶水位呈现明显的3次曲线关系,截流前后3年拟合方程决定系数分别达到了0.915和0.928;截流后三峡工程调蓄功能初显,连续3年洞庭湖汛期累积水量占全年水量比重减小;与此同时夏末秋初三峡水库蓄水,下泄水量减少加剧了2006年洞庭湖流域夏秋连旱的影响.     

基于MODIS数据的甘肃省肃南裕固族自治县草地产草量估算

基于甘肃省肃南裕固族自治县323个监测点数据,与2012-2016年同期对应的MODIS-NDVI和MODIS-EVI植被指数结合,建立研究区草地估产模型,监测估算了肃南县草原生产能力.结果表明:5个估产区对应的模型方程均有较好的相关关系,通过预留的精度验证点进行验证后,模型精度都在90%以上,证明遥感估产可行;估算得出2012-2016年肃南县产草量自东南向西北递减;从各乡镇的产草量来看,皇城镇的草原质量和生产力水平居全县最高,祁丰乡最低;从肃南县草原类型的结构和生产力来看,低地草甸产草量在肃南县9种草地类型中质量等级和生产力水平最高,高寒草甸草原最低.     

基于MODIS产品的全球温度数据生成方法

现阶段针对全球尺度开展变化监测、特性分析的研究越来越多,MODIS产品以其高时序、大幅宽、全谱段的成像能力,成为全球尺度研究的主要数据源,但MODIS数据受天气等因素影响,常出现数据无效或缺失的问题。且现有研究主要关注全球尺度数据产品的应用,而如何快速有效的进行全球尺度数据合成也是一个关键问题。为实现快速生成高质量的全球大尺度数据,以MODIS温度产品为对象,在数据源选取的基础上,提出全球范围数据合成流程与方法。首先,提出温度产品中无效像元与数据缺失区域的修复方法;其次,提出温度产品数据提取与转换方法;最后,对陆表温度数据和海表温度数据建立属性统一的标准,并在此基础上实现全球大尺度数据合成。分析合成后的全球温度数据发现,基于本方法可较大程度修复问题数据,并且实现规范流程化的生成全球大尺度数据,为全球尺度的相关研究奠定了良好的数据基础。     

MODIS卫星监测中国东部地区地面颗粒物的样本时间代表性分析

选取2011年中国东部地区428个测站的PM10质量浓度资料, 用Terra和Aqua MODIS AOD产品的时间分布作为指示数据, 检验日、月、季、年时间尺度下, 卫星过境时刻地面PM数据(SATPM)对地面所有时刻数据平均值(ALLPM)的代表性。结果发现, 在东部大部分地区, SATPM与ALLPM的相对误差在±20%以 内, 且Aqua-MODIS代表性更好。此外, 结合两颗卫星的数据, 经拟合订正获得了新的日、年时间尺度上PM10质量浓度数据, 将其与ALLPM的相关系数从0.87和0.83提高到0.90。此检验结果对于检验卫星数据反演 的PM2.5的代表性也有一定指导意义。     

利用MODIS数据估算晴空半干旱地表潜热通量

为研究我国半干旱区域地表潜热通量分布特征, 建立了一套不需要将地面气象观测数据作为输入而仅用卫星数据来估算晴空条件下半干旱地表潜热能量的方案。该方案设计了针对半干旱地表的净辐射通量参数化方法和土壤热通量估算模型, 利用S-SEBI模型计算蒸发比率, 根据能量平衡原理得到潜热通量。基于MODIS陆地和大气产品, 利用该方案进行潜热通量估算研究,并采用2003, 2004和2005年6?11月间退化草地和农田晴空数据进行验证。与地面站点观测数据对比结果表明该方案能有效计算地表潜热通量: 在退化草地和农田两个站点上, 该方案计算的地表潜热通量的均方根误差分别为60.4和64.6 W/m², 平均偏差分别为18.6和32.4 W/m²。     

基于EOS/MODIS数据的土壤水分遥感监测方法

美国国家航空航天局(NASA)自1991年开始实施对地观测系统(EOS)计划以来,EOS/MODIS传感器的高时间分辨率、高光谱分辨率、适中的空间分辨率等特点使其在干旱监测中具有突出的优势.纵观近年来国内外基于EOS/MODIS资料遥感监测土壤水分的理论、方法的发展和应用特点,可以分为5类:①基于植被指数类的遥感干旱监测方法,如简单植被指数、比值植被指数、归一化植被指数、增强植被指数、归一化水分指数法、距平植被指数等;②基于红外的遥感干旱监测方法,如垂直干旱指数法、修正的垂直干旱指数法等;③基于地表温度(LST)的遥感干旱监测方法,如热惯量法、条件温度指数、归一化差值温度指数、表观热惯量植被干旱指数等;④基于植被指数和温度的遥感干旱监测方法,如条件植被温度指数、植被温度梯形指数、温度植被干旱指数模型等;⑤基于植被与土壤的遥感监测方法,如地表含水量指数作物缺水指数法等.重点介绍了目前生物、物理意义较明显,比较成熟和广泛应用的基于可见光与热红外波段的改进型垂直干旱指数法(MPDI)、作物缺水指数法(CWSI)、地表含水量指数法(SWCI)、热惯量法(ATI)等;对各种遥感监测土壤水分方法的优缺点做出评价;指出利用高分辨率卫星资料(如EOS/MODIS和中国发射的风云三号极轨气象卫星250 m分辨率资料)进行农业干旱监测研究将成为主要的研究方向,"土壤-作物-大气"多圈层立体监测、多学科的融合将是解决提高旱情定量化监测精度、使之实用化和业务化的必由之路:最后,展望了遥感监测土壤水分的发展前景.     

基于变分的MODIS 数据条带噪声去除方法

条带噪声是影响MODIS数据影像质量与反演精度的重要因素之一。针对MODIS数据中存在的三类条带噪声,提出了一种去除多类条带噪声的变分方法。该方法针对MODIS数据中条带噪声的类型设计相应的能量项：对于探测器间条带噪声和镜边条带噪声,采用直方图匹配变分项;对于随机噪声条带,采用单向消除项。各能量项通过权重系数组合构成总能量泛函,利用梯度下降流法最小化该泛函并离散数值化求解,从而实现条带噪声的消除。实验结果表明,提出的方法能够有效地去除MODIS数据的多类条带噪声。     

MODIS海洋遥感叶绿素a浓度数据一致性实验

遥感是海洋叶绿素调查的有效技术。利用2013年MODIS遥感卫星数据,对西北太平洋4个站点逐天的两种遥感卫星Terra和Aqua的海洋叶绿素a浓度进行一致性实验。结果表明,两种海洋遥感叶绿素浓度数据相关系数达到0.93,具有高度一致性。数据经过融合后,有效率提高了29%。这一实验处理为多源遥感数据一致性检验提供了技术方法。     

基于激光雷达数据对混合层高度与细颗粒物浓度关系的研究

利用微脉冲激光雷达观测资料, 运用人工辅助算法, 获得2016―2019年白天混合层高度(MLH), 并分析其变化特征及其与空气污染物PM_2.5浓度的关系。结果表明, 混合层高度表现出明显的季节变化和日变化, 春季高度明显大于其他季节, 最大值均发生在 5月。混合层高度在08:00―15:00 BJT的变化趋势与PM_2.5浓度负相关。线性拟合结果表明, 当考虑风速的影响时, 通风指数与 PM_2.5具有更强的负相关关系; 当考虑风向的影响时, 西南风情况下, 混合层高度与PM_2.5具有更强的负相关关系。对天气分型后, 每个天气类型的PM_2.5浓度与混合层高度的相关性更加显著。     

基于ENVI的MODIS数据预处理实现

为给MODIS影像预处理软件实践操作提供参考,利用ENVI软件对MODIS影像进行几何校正和辐射校正实验研究.具体工作步骤是:去蝴蝶结效应;基于地理位置查找表法进行影像的几何校正;FLAASH大气校正模块的数据准备和参数设定.     

基于稳健回归的颗粒物浓度预测研究

针对广州2014年9月至2016年12月的空气污染物浓度及气象因素数据,分别以常用稳健方法中的S估计、M估计、MM估计、MCD估计和传统的OLS估计建立回归模型,对颗粒物污染进行预测研究.结果表明,相对于传统方法,稳健估计对污染数据具有更好的适应性,而MCD估计在各种污染比例下的预测效率均最优.     

一种基于诊断风场模式的烟幕浓度估算方法

该文通过对大气输运与扩散过程的分析，探讨了诊断风场模式在计算烟幕施放区域风场中的应用，分析了烟源在大气作用下的弥散特性，提出了烟幕弥散的仿真模型。通过该模式与高斯模式的对比分析表明，该模型具有原理准确、结构简单、可操作性强等优点。该模型可以作为烟幕浓度的估算依据。     

基于MODIS数据的济南市城市热岛效应时空特征

根据2001-2012年MODIS/Terra和MODIS/Aqua两颗卫星八天的地表温度数据产品MOD11A2,结合GIS技术,分析了地表温度昼夜、季节和年际变化,得到了济南市热岛效应的时空变化特征.结果显示:济南市呈现出"一强一弱"两个热岛中心并存的热岛格局,同时夜间的热岛效应相对昼间较强,在空间分布上夜间热岛中心更加集中;春夏两季热岛效应最强,冬季最弱;近12年来济南市高温区面积没出现明显扩张,但夜间热岛效应有所增强,南部和北部低温区面积显著减少,形成多个次级热岛中心.研究结论对认识济南城市热岛时空变化特征及改善城市人居气候环境策略制定具有重要意义.     

电厂高烟囱长期浓度估算方法

本文应用高斯羽烟烘模型,考虑了地形、污染物衰变和降水清洗等因子的影响,提出了估算电厂高烟囱地面长期平均浓度公式。由于用常规气象资料估算风、大气稳定度和混合层高度等参数,因此无需野外测试即可估算平均浓度。该法对工程前期选址和气质评价具有实用上和济经的意义。     

基于大数据的内河船舶主机功率估算方法

针对目前船舶排放计算中船舶主机功率的估算问题,基于AIS数据库和长江船舶登记数据库的相关信息,采用数据拟合方法,得到不同船型的主机功率对于船舶主尺度的最优函数;建立船舶的主机功率估算模型,并对模型进行计算验证.实验结果表明,用该方法建立的船舶主机功率估算模型的估算值与实际值之间的误差率在±10%以内,具有较高的可靠性.     

盾构法施工引起的地面沉陷的估算方法

本文分析了盾构法施工引起地面沉陷的因素及防止措施,作者用弹塑性计算程序对上海地铁试验段的地表沉陷进行了前期沉降的预测研究。并综合有限元分析结果和现场实测资料,提出上海地铁地表沉陷的估算实用公式,供施工参考,以控制地表沉陷。     

MODIS陆地表面温度数据重构方法研究

陆地表面温度数据(land surface temperature,LST)是开展农业旱情监测、水热循环及城市热环境等研究的关键参数.然而,现有LST产品由于受传感器、云、气溶胶以及数据传输等因素影响而存在不同程度的噪声污染和数据缺失,限制了其在科学研究中的应用.以MODIS LST产品为例,本文首先对河南省2001—2011年MODIS LST产品质量进行综合分析与评价,在此基础上,结合LST数据的年际和年内变化特点,提出了基于背景值与波动值的LST数据重构方法,并以河南省为例进行LST数据重构.研究表明:1)在数据重构前,河南省2001—2011年LST高质量像元在时间序列中平均所占比例低于70%,同时50%的影像其高质量像元数不足整景影像的70%;2)交叉验证结果表明,基于背景值与波动值的LST数据重构结果与LST原始数据的平均偏差为0.81K,且偏差超过2K的像元不足6%,说明本文提出的LST数据重构方法具有较高的估算精度,可有效提高现有MODIS LST产品精度.     

基于地面激光点云数据的单木三维重建方法

目的 使用地面三维点云数据,提出一种单株树木三维网格模型重建方法,为精准获取测树因子提供技术支撑。 方法 对获取的点云进行预处理,使用k-d树构建近邻关系图,用Dijkstra算法求算出子图的根。检测出有效路径后,使用探测半径计算关键路径。计算树枝骨架,然后对初始骨架进行Bezier曲线半径平滑,得到平滑的骨架,再将骨架连接,使用半径平滑和圆柱拟合减少点云密度小造成的拟合不足的情况,能够最大限度保留树枝的细节。结果 使用3株落叶松点云数据构建了树枝树干表面网格模型,重建了树木三维结构。将树干、树枝的三维网格模型与点云匹配后,效果较好;所构建的模型能够进行细小枝条的重建,而不是模拟细枝,通过观察重建结果,一级枝的重建效果非常好,大的二级枝也能得到很好的展示;整套算法计算快速,计算时间与枝条的复杂程度、连接关系有关。结论 基于关键路径探测的方法能够很好地构建树木的三维网格模型,可以用于单株树木测树因子的精确提取。     

基于MODIS数据的遥感旱情监测技术研究

本文基于笔者多年从事遥感减灾应用的相关工作经验,以基于MODIS数据的遥感旱情监测为研究对象,以某地区生长季的4月和7月为研究背景,分析了ANDVIj,VCIj及NDWI三个指标的变化趋势,给出了该地区旱情的变化趋势,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。