卫星遥感植被地表温度空间特征的再认识

卫星遥感在监测陆面环境状况和估算陆面变量等领域有不可替代的优势,而卫星遥感估算的地表温度和植被指数产品在土壤墒情和干旱监测等方面有广泛的应用,该研究利用在不同时间尺度、空间尺度和不同土地覆盖类型上的植被指数和地表温度卫星遥感数据产品,分析了植被-地表温度空间中的散点分布形态特征.结果表明:在植被-地表温度空间中的散点分布形态受陆面多种因素影响,将其简化为三角形或梯形有失客观性,以此为基础,提出确定植被-地表温度空间中干边和湿边数值的方法.     

基于MODIS的祁连山区陆面温度反演算法比较

基于MODIS影像,利用7种分裂窗算法对祁连山区的陆面温度参数进行了反演.通过算法间直方图对比、算法间RMS误差分析,认为Becket-Li(1990)的算法比较适合本研究区的陆面温度反演.不仅和其他算法反演结果的相对误差较小,精度上可以保证,而且算法简单,不用考虑大气水汽含量对算法造成的误差影响.通过分裂窗算法误差估计,研究区分裂窗算法反演地表温度的精度为0.5～2.7℃,其中水体和冰川积雪的估算误差较小,而植被和裸土的混合地表误差较大.     

基于Landsat TM影像的陆面参数反演综合研究

本文在借助很少辅助数据的情况下,开展了利用Landsat5 TM遥感影像提取南京地区的植被指数、土地覆盖、反照率、叶面积指数、植被覆盖度和陆面温度等6种陆面参数的研究,获得了南京地区地表特征的空间差异状况。这项工作不仅为南京地区的陆面过程及大气边界层研究提供了必要的地表参数,而且对于中小尺度陆面过程研究中地表特征数据获取具有一定的参考意义。     

基于IDL的MODIS影像地表蒸散发参数反演系统

针对水文水资源分析计算所需要的地表蒸散发参数难以获取的问题,利用MODIS遥感影像数据和气象观测数据,采用SEBAL(地表能量平衡)模型,并结合ENVI/IDL二次开发语言构建了流域陆面蒸散发反演系统.以黄河三花间(三门峡一花园口区间)流域为例,编程实现了地表温度、植被指数、水体指数、不透水面指数等蒸散发计算所需相关地表参数的提取和日陆面蒸散发量的计算,并利用IDL的统计分析功能,通过随机采样,综合分析了地表参数与蒸散发量的关系.应用结果表明,该系统具有平台无关性特点,人机交互友好,可作为独立模块加入水文分析等专业系统,有效解决了通用遥感软件缺乏专业信息提取功能的问题.     

基于Landsat 8 TIRS的临汾市尧都区地表温度反演研究

来自美国陆地资源系列的卫星遥感数据是地表温度反演的重要数据之一.随着Landsat 8卫星于2013年2月11日成功发射升空,其携带的热红外传感器TIRS为反演地表温度提供了一种新的数据.本文以临汾市尧都区为例,基于2017年5月28日的Landsat 8热红外数据,利用辐射传输方程反演了研究区的地表温度.结果表明,总体上尧都区城区地表温度高于郊区,不同下垫面地表温度差异明显,高温区集中在人口密度大和建筑物密集区,而低温区主要存在于水体及植被覆盖度高的地区.     

蒸散发遥感估算方法的研究进展

传统的估算蒸散发的方法虽然能够获取相对准确的均匀下垫面的蒸散发,但大多局限于点或田间尺度,难以反映蒸散发的空间异质性.遥感作为一种高效的空间信息获取和处理手段,被认为是估算陆面蒸散发的有效途径.近30多年来,随着技术的进步,发展了从简单的经验公式到结合陆面过程模型的陆面数据同化系统等基于遥感数据估算蒸散发的方法.本文总结了遥感估算地表蒸散发各种方法的输入数据、假设、原理、优缺点,并概括了遥感估算陆面蒸散发存在的主要问题和发展趋势.     

基于卫星遥感数据的陆面温度反演算法研究

针对NODIS(Moderate Resolution Image Spectroradiometer)遥感数据每天4次过境(2颗星)的特点,利用两个红外通道(本研究选取31通道和32通道)在2个不同时刻的遥感数据,提出了2通道反演算法,找出了非均匀地表温度遥感反演的可行方法,并在实验区进行了反演实验,取得了与实际状况几乎一致的陆地表面温度反演结果.图1,表2,参9.     

基于MODIS数据的湖北省地表温度反演研究

利用遥感影像获取地表温度信息,对于监测地表状况和生态环境变化有重要意义.利用MODIS影像和劈窗算法计算了反演地表温度的关键参数:大气透过率和地表比辐射率,并针对湖北省水域单独提取出水体像元来计算地表比辐射率,估算出湖北省地表温度,与地面同步实测数据比较表明,平均误差为0.51℃,精度比较高.     

高空薄云影响下的大气长波辐射遥感估算

作为地气系统能量交换的重要形式,精准的大气下行长波辐射数据对地表、大气层顶模型的建立以及全球生态环境和气象气候研究极其重要.目前关于遥感反演大气下行辐射的研究多以晴空条件为前提,很少考虑到高空薄云,使得这些方法应用范围受限.高空薄云对红外辐射具有不完全通透性,地表信息部分被云削减后透过云层到达传感器.由于云体温度极低,可明显降低传感器观测的星上亮温,加上其复杂的微物理学属性和多变的分布特征,对大气下行辐射的反演造成很大影响.通过研究不同性质的高空薄云,基于小样本理论、利用神经网络和支持向量机构建高空薄云存在时的大气下行辐射遥感反演模型,并结合实测站点数据对模型的精度进行检验.结果显示,两种算法的精度基本满足瞬时地表长波辐射研究的要求,解决了高空薄云影响下遥感反演大气下行辐射的难点.两种非线性模型直接以传感器的辐亮度、亮温组合、大气水汽含量以及光学厚度作为输入,既考虑了云的特征参数,又避免了计算大气下行辐射的误差传递,提高了算法的通用性和实用性.     

地表参量反演与遗传自组织神经元网络联合估算子像元地表温度

在热红外遥感成像模拟中,高空间分辨率的地表温度场景可以由中、低分辨率的热红外遥感数据估算得出。基于可见光 近红外数据反演的若干地表参量和低分辨率的地表温度数据,在二者间引入遗传自组织神经元网络,建立非线性像元分解方法,最终获得高空间分辨率的地表温度场景。利用ASTER卫星产品数据对该方法进行了验证,结果表明： 对于无法直接进行高分辨率地表温度反演,或缺少大量地表先验知识情况下,该方法只需利用两组遥感数据即可估算出不同地表覆盖下子像元地表温度,方法简便易行,精度较高,为快速模拟和估算高分辨率地表温度分布提供了一条新途径。最后对方法的估算精度、适用性及应用前景进行了探讨。     

基于遥感和GIS的日最高最低气温估算

气温是气象要素的重要组成部分,广泛用于全球气候变化、资源环境分析及灾害预警等多个领域.随着卫星遥感技术的发展,气温的估算趋向于遥感或遥感和GIS结合的方法.本文以浙江省为研究区域,利用了36个站点2013年逐日每10min一次的自动气象站气温观测数据和MODIS地表温度及其他参数产品,选用多元线性回归(自变量为地表温度、归一化植被指数、地表反照率、经度、纬度和高程)、温度植被指数以及多元线性回归插值方法进行气温估算,建立了研究区日最高气温最低气温估算模型,并比较了几种气温估算方法在研究区的适用性.结果表明:3种方法最高气温估算的决定系数(R~2)分别为0.96、0.91、0.97,均方根误差(R_(MSE))分别为1.84、2.75、1.49℃;多元线性回归和多元线性回归插值法最低气温估算的R~2分别为0.87、0.91,R_(MSE)分别为3.33、2.93℃,两者均为多元线性回归插值法得到的结果最好.空间分布结果显示,多元线性回归插值法能很好地反映由地形不同所带来的细节差异.     

陆面温度劈窗算法的试算对比与应用

应用四种典型的劈窗算法,对南宁市区范围1998～2001年36景NOAA-AVHRR图像数据进行陆面温度的试算对比,并用四个气象观测站点的地面观测数据预测图像相应时刻的地温来与各种算法反演地温相对比.在此过程中,对图像数据进行了大气散射校正,并使用大气散射校正数估算大气水分含量.最后,采用一种劈窗算法制作了南宁市城区陆面温度等值线图,得到比较理想的结果.     

考虑地物时空异质性的云下中分辨率成像光谱仪（MODIS）波段反射率恢复

云是光学遥感影像解译及地表参数定量反演的主要障碍,破坏了遥感产品的时空连续性;而随着遥感技术的推广和应用,大量的遥感参数产品已经被用于各个领域,比如卫生领域的疾病监控、地质灾害领域的滑坡监测以及城市雨洪预警等等;云导致的遥感数据质量下降与各领域对遥感数据质量要求的不断增加构成了不断激化的矛盾。针对这一矛盾,结合当前关于云消除研究的现状;提出了一个具有物理机制的云像元反演算法。该算法在计算过程中考虑了地表在不同入射、观测方向上的二向反射分布函数(BRDF),并引入时空权重因子实现对时空异质性的考虑;这些使该算法能够保证在各种情况下均具有良好的整体精度,从而保证该算法能够胜任定量遥感领域的研究需求。应用该算法,在黑河中游地区展开实验,反演结果与中分辨率成像光谱仪(MODIS)多个波段的数据对比均展现出较好精度。其中,整体均方根误差RMSE达到0.012,整体均方根误差百分比RMSE%为8.8%,整体相关系数平方R~2达到0.98,与对比算法相比较具有极大的提升;这表明该算法理论基础扎实,并具有较好的实用性。     

矿业密集区地表热环境时空演变特征及驱动力分析

矿产资源是人类赖以生存的重要物质基础,矿业开采在促进地方经济、文化等快速发展的同时,会对区域地表热环境造成一定影响。在遥感和地理信息系统(geographic information system, GIS)技术的支持下,准确和快速地获取地表温度(land surface temperature, LST)及矿业用地信息,结合迁安市矿业开发过程特点,借助“黄蓝—差值影像法”、叠加分析法和剖面分析法等方法,系统分析了2000—2018年间,迁安市矿业密集区马兰庄镇的地表热环境时空演变特征及驱动力。结果表明：贯穿典型矿业用地的4条温度剖面线的波谷(低温区)均位于绿地和水域,波峰(高温区)均位于矿区采场裸岩、未进行生态修复的排土场矿渣和尾矿库内尾砂。2000—2018年马兰庄镇的高温区面积占比从2000年的25.11%,上升到2008年的39.93%,再下降到2018年的28.71%;矿业用地占比从2000年的25.78%,上升到2008年的38.78%,再下降到2018年的27.94%;矿业用地和高温区变化趋势基本一致,并且矿业用地与高温区空间位置基本重合。研究结果将深化矿业密集区地表热环...     

基于目标对象的遥感图像检索

针对有目标对象的遥感图像的特点,将图像分割成目标区域和背景区域,并在检索过程中赋予不同的权重,着重考虑目标对象的颜色、形状及空间信息特征,这样就可以避免当目标对象占整幅图像比重较小时,其特征信息容易被淹没在背景当中而造成的“伪误检”.实验结果表明,当图像中目标对象所占比重较小时,该方法与颜色直方图相比,能够更准确地查找出用户所需内容的图像.     

黄河中下游典型地区农业景观格局的热环境效应——以中牟县为例

利用1988年和2007年的遥感数据,借助于地理信息系统技术,分析黄河中下游地区中牟县农业景观格局动态,采用单窗算法定量反演研究区的地表温度,尝试对农业景观格局的热环境效应进行探讨.结果发现,研究区近20年景观格局变化显著,地表温度对此动态有明显响应.不同景观类型的地表温度差异较大,1988年旱地景观和2007年未利用地景观的地表温度均比河渠高出10℃以上,而本研究区建设用地景观对地表温度影响作用偏小.距河渠景观较近的廊道缓冲区平均地表温度较低,而趋向道路中心线时其缓冲区的地表温度升高.研究表明,相比前人在城市景观热环境效应研究所得结论,农业景观格局对区域热环境有自己独特而重要的影响.     

基于多源遥感的森林变化对区域温度影响的监测方法研究进展

人类活动通过改变土地覆被促成森林面积变化,推动碳收支和地表能量平衡发生相应变化,进而影响全球和区域尺度的气候。现有森林变化对区域温度的影响研究主要集中在有限精度的森林变化数据与温度数据结合的简单统计方法,但高可靠度的森林变化及其生物物理过程对区域温度的影响研究表明,准确、全面地理解森林与气候之间的生物物理相互作用机制,能为森林生态系统的全面评估提供科学支撑。笔者综合分析了基于多源遥感的森林变化结合其生物物理过程对区域温度影响的多种监测方法,结果发现:①多源中高分辨率森林变化数据的有限可用性一直阻碍着对温度变化影响的精准量化;②集成遥感观测数据的多种方法在量化森林变化的生物物理机制对于区域温度变化影响的评价不一致。因此,森林变化的生物物理机制及其温度效应是一个值得深入分析的问题。未来需要充分发挥多种数据源合理集成后用于解释森林响应气候效应方面的交叉优势,理解生物物理机制与生物化学机制共同作用下的森林变化、碳循环与气候的交互关系,并通过森林生态系统的合理经营与管理实现其气候效益最大化。     

卫星遥感估算淮河流域区域能量通量的方法研究

利用1998年淮河流域加密观测试验（HUBEX／IOP）期间的资料,进行淮河流域能量平衡的参数化方案的研究,用NOAA卫星的AVHRR资料建立了试验区地表特征参数及能量平衡各分量的参数化方程,并对卫星遥感反演结果和试验观测值进行了对比,为淮河流域能量和水循环的数值模拟提供了物理依据。