吉林中部地区土壤水分遥感反演与应用

表观热惯量法是热红外遥感监测土壤水分的重要方法之一.土壤的表观热惯量可以通过对土壤反照率和地表温度日较差的测量而获得。以吉林中部地区为研究区,根据表观热惯量反演土壤水分含量的原理,选取春播时期的四月份时相,利用MODIS_L1B数据计算模型中的相关参量,进而计算表观热惯量值。将计算结果与土壤水分含量实测值进行线性回归分析,结果通过了置信度0.01的显著水平t检验,相关系数R=0.831,并分析土壤类型对土壤水分含量差异的影响,结果与表观热惯量反演土壤水分的计算结果一致。     

岳家桥镇岩溶塌陷区地下水动态监测与分析

为了探究地下水动态变化对岩溶塌陷的影响,以益阳市岳家桥地区为例,研究分析了地下水变化对浅层岩溶地表稳定性的影响.通过使用水位计、流速仪和电子水准仪对岳家桥镇岩溶塌陷区的水位、流速和地表沉降变化进行监测,并对监测数据进行统计和对比,结果表明:地下水位的增高会加剧岩溶塌陷,地下水位降低有利于岩溶地区稳定.并根据洞室埋深和监测所得的水文数据采用BP神经网络对岩溶塌陷进行预测,预测结果表明预测值能很好的拟合实际沉降数据,对于治理岳家桥地区的岩溶塌陷具有一定参考价值.     

甘肃省地下水水位监测及采补平衡

对甘肃省敦煌市、高台县、永登县、武山县、灵台县项目区共37眼监测井进行地下水水位监测,选择168眼典型灌溉机电井进行地下水开采量监测,分析地下水水位变化,并对项目区地下水开采与补给平衡进行评价.结果表明,敦煌和高台项目区地下水变化属于灌溉-开采型,与河西地区内陆河的井-河混灌区的地下水动态变化一致,武山和灵台项目区在灌...     

淮南市区浅层地下水动态特征及其预测

本文根据淮南市区浅层地下水的动态监测资料,分析研究了市区浅层地下水动态变化规律及其影响因素。在此基础上进行了市区浅层地下水动态的预测,取得了较好的实际效果。     

华北山前平原典型井灌区地下水水位变化影响因素分析

为定量评估华北山前平原多因子对地下水水位动态变化的影响,选取华北山前平原典型井灌区石家庄市栾城区为研究区,从水量平衡角度分析了影响该地区地下水水位动态变化的主要影响因子;利用主成分回归分析法排除主要影响因子间的相互作用,定量分析了各综合因子对地下水水位回升的贡献率;构建了栾城地下水水位主成分-时间序列模型预测多因子影响下的华北山前平原地下水水位变化。结果表明:1994—2015年栾城地下水水位主要受本地气候因子、本地人类活动和上游人类活动三方面影响因子的共同作用,各因子对当地地下水水位回升的贡献率分别为11.7%、-50.9%和-37.4%,对这三方面影响因子起主导作用的影响因素分别为栾城降水量、栾城小麦和玉米的种植面积以及上游石家庄市区人口;1994—2015年栾城自然气候变化有利于该地区地下水资源的恢复,但人类活动对地下水资源的影响仍占主导作用。     

基于InSAR的北京市平原区地下水动态监测

北京市平原地区由于长期的地下水开采,导致该地出现地表沉降的地质问题,为实现将InSAR技术应用于地下水的动态监测,采用北京市2007～2010年16景ENVISAT-ASAR数据,利用小基线集技术(small baseline subset,SBAS),得到北京市2007～2010年地表沉降信息,并结合地下水水位埋深数据构建了地下水监测的线性回归方程.得到以下结论:(1)2007～2010年期间,北京市平原区的沉降开始于朝阳区,向四周扩散,且一直在持续;(2)地下水开采与地面沉降正相关;(3)根据地下水与沉降信息构建的三次线性方程,相关性系数最高可到达0. 797;(4)沉降量与GRACE监测的地下水变化具有极高的相关性,因此可以根据GRACE反映的地下水的变化与累积沉降量的相关关系进行空间的降尺度,以提高GRACE数据反映地下水的空间分辨率。     

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.     

人工干预压采条件下东风湖泉域地下水环境响应研究

为掌握我国北方典型岩溶泉域在人工干预条件下地下水的动态响应规律,以涉县东风湖泉域为研究对象,结合区内地质、水文地质、2011-2021年地下水位动态监测和地下水压采资料,在分析该地区地下水动态变化特征的基础上,运用GMS软件构建了在人工压采干预作用下的地下水流数值模拟模型,对地下水位变化趋势进行了预测。结果表明：①研究区地下水动态变化明显,具有周期性、滞后性,具体表现为4个变化阶段;②研究区内岩溶地下水整体呈现回升的状态,但是空间分布特征不同,上升区主要分布于下游地区;;③地下水类型为降水入渗-开采型,低水位期基本在5-6月,高水位期在1-2月;④在干预条件下,区内地下水位有着不同程度的回升,南部(下游)浅层水位响应特征值超过15m,中游地下水位响应特征值达到了5-10m,北部(上游)地下水位响应特征值为3-5m;上游和中游地下水位影响整体小于下游,下游水位响应尤为突出。该研究对于泉域内泉的保护以及地下水开发利用和保护具有重要的理论和实际意义。     

河北省曲周县浅层地下水资源浅析

本报告对河北省曲周县的地下水资源数量、地下水动态及地下水质进行了综合的评价分析。分析得出．该县浅层地下水埋深总体呈下降趋势;评价区的地下水资源数量,除受降水入渗补给外,还有不稳定的地表水体补给,地下水资源数量的年际变化较大：通过对地下水质的分析评价,全县浅层地下水水质状况总体较差。     

基于对应分析法的北京密怀顺地区地表水回补地下水环境影响评价

为探究地表水回补地下水对地下水水资源和水环境的影响，本文以北京密怀顺地区南水北调水回补地下水工程为例，利用对应分析法分析了回补后11个监测井的地下水水位和水质的变化特征. 研究结果表明:1）2015—2016年间在北京潮白河密怀顺段，南水北调累计向潮白河补水4 413万 m3，河道补水后入渗量为4 362.2万 m3，占总调水量的94%；2）地下水水位抬升明显，近河道监测井最大升幅达到13.98 m；3）由于回补水质较好，以及包气带和含水层的过滤作用，地下水回补后地下水水质得到改善. 本研究结果可为北京市密怀顺地区地表水地下水联合调度提供参考.      

遥感监测干旱的方法综述

土壤水分是土壤的重要组成部分,在地-气界面间物质、能量交换中起着重要的作用。遥感技术具有大面积同步观测,时效性,全天候性、经济性的特点,为大面积动态监测土壤水分提供了可能。本文简述了目前的几种主要遥感监测土壤水分的方法:热惯量法、温度植被指数法、作物缺水指数法、高光谱法和微波遥感法。并分析了各种方法的原理和优劣,最后总结并展望了土壤水分遥感监测方法的发展趋势。     

土壤水分遥感反演研究进展

土壤水分是陆面生态水文循环的重要组成部分. 及时、准确地获取土壤水分数据,对研究全球气候问题、构建流域水文模型、监测干旱等具有极其重要的意义. 遥感技术具有范围广和信息传输快等优点,为土壤水分监测提供了全新的手段. 本文梳理了可见光–近红外遥感、热红外遥感、可见光–近红外–热红外遥感、主动微波遥感、被动微波遥感的发展现状及对应的土壤水分反演方法,介绍了结合主被动微波遥感的GNSS-R技术,对土壤水分反演研究中的热点问题进行了归纳和总结,并展望了土壤水分遥感反演的发展趋势.      

Application of satellite thermal infrared remote sensing in monitoring magmatic activity of Changbaishan Tianchi volcano

In this paper, with the application of satellite thermal infrared remote sensing technique, nine land surface temperature distribution maps of Changbaishan Tianchi volcano area are retrieved from nine thermal infrared images which are taken from 1999 to 2008. In terms of NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), we classify the surface cover of the study area into three types, i.e. vegetation (forest), mixture of soil and vegetation (short grasses), and bare rock. The average temperature of each type of surface covers is calculated first, and then the average daily temperature record from Tianchi meteorological station is subtracted in order to reduce the effect of weather variation. Finally, thermal anomalies of three types of surface cover in Changbaishan Tianchi volcano area in the period of 1999 to 2008 are obtained, which is believed to reflect the magmatic activity in the magma chamber under Tianchi volcano caldera. Our results indicate that temperature of the study area increased with an intermittent tendency during 1999 to 2005, but dropped after 2005, and then maintained a relatively stable state from 2006 to 2008. Such a tendency of annual temperature variation possibly caused by magmatic activity is correlated with the results observed by means of seismic monitoring, ground deformation from GPS measurement, and volcanic gas geochemistry monitoring in the same area. It is implied that the upward intrusion of magma may cause temperature increase, and such temperature variation is great enough so that could be detected by using satellite thermal infrared remote sensing technology.     

基于GEE平台的1990—2019年松涛水库水体面积时空变化

为了准确掌握松涛水库水体面积动态变化,保证区域用水安全,实现水资源的可持续利用,通过选用Landsat系列遥感数据,利用GEE(Google Earth Engine)云平台研究了1990—2019年松涛水库水体面积的时空变化。结果表明:1990—2019年间,松涛水库水体面积的年际变化波动较大,整体呈先下降后上升的趋势,而水体面积的月际变化表现出显著的季节性变化规律;研究期间,松涛水库拥有66.43 km~2的永久性水体,出现水陆交替现象的区域主要集中在水库的边缘区域;月降水量、月平均温度分别与松涛水库水体面积表现出显著的负相关关系,而在年际尺度上气候因素与水体面积无明显的相关性,但随着年降水量的增加,水库下一年度的水体面积明显增大。可见GEE云平台可用于连续时间序列、大范围的水体动态变化监测。     

三江源地区草地退化对土壤含水量的影响

【目的】研究草地退化对青海三江源地区土壤含水量的影响,为草地生态系统的综合监测与评估提供科学参考。【方法】根据遥感解译数据,得到20世纪70年代以来三江源地区草地退化的时空特征,结合不同土壤类型、不同退化等级下的孔隙度实测数据,利用空间分布替代时间演替的方法得到不同时段土壤饱和含水量的时空变化,分析该区草地退化与土壤饱和含水量的关联程度。【结果】20世纪70年代中后期至2004年,三江源地区草地退化现象持续发生; 2004—2012年,该区草地得到了一定程度的恢复。20世纪70年代中后期至2004年,三江源地区草地土壤饱和含水量减少了45.58亿m³; 2004—2012年,草地土壤饱和含水量减少了1.50亿m³。【结论】尽管草地退化情况略有减轻,但草地土壤饱和含水量表现出持续减少的现象。植被退化是三江源地区土壤退化的直接原因,由其引起土壤理化性状的改变,进而影响土壤持水性。     

山地城市热环境及其聚落特征的关联分析

以重庆主城区为研究对象,利用Landsat 8传感器OLI和TIRS获取的遥感影像为数据源,进行城市聚落特征包括地形特征、土地利用等与地表温度的差异性分析。结果表明:城市的热环境空间分布差异较大,海拔高度对温度的影响强于地形起伏度;(NDVI、NDBI、MNDWI等)和地表温度的相关关系呈分段线性关系;不同土地利用类型的热强度和热变异程度差异明显,建设用地的温度最高且斑块温度间的变异性最强,虽然水体的平均温度最低,但斑块温度间的变异性却较高;从格网分析的结果可以看出,格网内部水体的"冷岛效应"明显、建设用地的"热岛效应"显著,耕地与自然植被面积的增加使得各空间格网温度更趋向于稳定。     

Thawing and freezing processes of active layer in Wudaoliang region of Tibetan Plateau

The interaction between permafrost and atmosphere is accomplished through transfer of heat and moisture in the overlay active layer. Thus, the research on the thermal and hydrodynamics of active layer during the thawing and freezing processes was considered a key to revealing the heat and moisture exchanges between permafrost and atmosphere. The monitoring and research on active layer were conducted because permafrost occupies about two thirds of the total area of the Tibetan Plateau. Based on the analysis of the ground temperature data and soil moisture data of monitoring near the Wudaoliang region of the Tibetan Plateau, the thawing and freezing processes of active layer were divided into four stages, i.e. summer thawing stage (ST), autumn freezing stage (AF), winter cooling stage (WC) and spring warming stage (SW). Coupled heat and water flow is much more complicated in ST and AF, and more amount of water is migrating in these two stages. Heat is transferred mainly via conductive heat flow in the other two stages, and less water migrated. Four water migration and coupled heat flow processes were addressed for the thawing and freezing stages, which are water infiltration driven by gravity, moisture advection and distillation driven by temperature and osmotic gradients, water migration driven by capillarity and unfrozen water migration driven by temperature gradient. The water content near the permafrost table tends to increase after one thawing and freezing cycle, which is the main reason for the development of thick ground ice layer near permafrost table.     

GIS支持下的深层土壤含水量遥感调查方法

分析土壤含水性与土壤反射光谱的函数关系以及遥感像元光谱中土壤光谱与植被光谱的组合关系；根据处于平衡状态时地表层含水率与表层以下不同深度土壤含水率的函数；提出在ＧＩＳ支持下采用多波段卫星数据，在剔除植被影响后定量计算表层土壤含水率，进而推算潜水面深和包气带中不同深度土壤含水率的理论和方法     

Remote sensing of environmental change over China: A review

China is a large country by area. In situ monitoring of the environment cannot meet the demand of the society. For large areas, remote sensing is the only viable technology for environmental monitoring of the entire area. Although satellite observation capabilities as well as remotely sensed data acquired on board of satellites from both within and outside China are widely available, research is rare that targets the entire territory of China for environmental monitoring. In this paper, the process of environmental change has been categorized into changes in driving forces, environmental change, materials transport and transformation, concentration and abundance change, exposure and infection change of human and ecosystems, and impacts. The potential in monitoring changes in these various aspects is assessed. The progress of environmental change monitoring over the entire territory of China is reviewed. It is suggested that at the methodological level, remote sensing should not only be applied to observation and experiments as well as understanding the change mechanism, but also be coupled with environmental simulation and forecasting so as to support environmental policy making. At the application level, remote sensing should be used beyond its traditional application fields to include species diversity, biological invasion, public health, air and water quality monitoring. Finally, at the technical level, systematic research should be devoted to the improvement of operational and automatic use of remotely sensed data.