跨季节与跨气候区的地表生态状况遥感评估方法北大核心CSCD

针对已有遥感生态指数存在植被稀疏区表现不力及不同季节稳健性不强,难以在冬春季节直接应用的难题,在遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)基础上,提出了一个可跨季节和气候区使用的全局遥感生态指数(global remote sensing ecological index,GRSEI),该指数由绿度、枯度、湿度、旱度和干度5项生态指标构成,采用CRITIC权重法和几何聚合法建模。在不同干湿气候区选取了5个案例区,对GRSEI、RSEI以及其他两个同名指数即地表生态状态综合指数(land surface ecological status composite index,LSESCI)和改进遥感生态指数(modified remote sensing ecological index,MRSEI)进行跨季节、跨气候区适用性检验。结果表明,GRSEI更契合季节变化规律和用地生态规律,模型生态含义明确,可用于各个季节和气候区的生态状况监测;RSEI夏秋季节表现较好,但在冬春季节使用受限;LSESCI和MRSEI异常值出现频次较多,不利于量化分析。     

用遥感生态指数法评价县域生态健康时空变化

城市化在快速发展的过程中,没有很好地做到与生态环境协调发展,导致生态环境遭到了很大的破坏。本文利用陕西省忻州市五台县2004年、2009年以及2016年3个时相的Landsat系列影像,采用遥感生态指数RSEI评估了五台县从2004年到2016年间的生态变化。     

重钢重工业区迁移对区域生态的影响研究

随着城市化进程的推进,位于城市或即将被纳入城市范围的重工业区终将由于有限的城市空间和高标准的环境质量要求而面临着改造或搬迁。以重庆钢铁集团为例,应用Landsat系列遥感卫星影像、城市热岛比例指数(URI)和遥感生态指数(RSEI)定量比较和分析了该集团"环保搬迁"前后的热环境及生态变化。对比搬迁前的2005年和搬迁后的2014年,重钢工业区的热岛效应显著降低,生态质量明显好转,反映这些变化的URI值从0.387下降到0.128,降低66.7%;RSEI值从0.398上升至0.553,升高38.9%。这主要得益于"环保搬迁"所带来的工业区停产以及地表覆盖类型和性质的转变。总体看来,工业区的停产,地表不透水面的减少,植被面积的增大,对缓解城市热岛效应,提高生态质量起到了关键的作用。该研究能为当代城市重工业区的改造和搬迁,实现城市的健康可持续发展提供借鉴和数据支持。     

基于RSEI的苏锡常城市群生态环境遥感评价

快速准确掌握地区生态环境质量及其变化分布对于区域生态环境监测与治理、城市建设规划等问题具有重要的参考价值。基于此,以苏锡常城市群为研究区,选取多时相Landsat影像,分别提取湿度、绿度、热度和干度4项指标并通过主成分分析计算遥感生态指数RSEI(Remote Sensing Ecological Index),定量评价2001～2018年间区域生态质量变化情况。结果表明:①2001～2018年间苏锡常地区生态质量呈先下降后回升的趋势。2008年前后先下降17.69%后回升7.69%,其中苏州、无锡回升幅度大于常州;②2008年之后10 a区域生态恶化趋势得到明显遏制,生态恶化区从年均增长5.85%减至2.06%,其中老城区生态质量得到明显改善。③建筑类地物占比上升是生态质量下降的重要原因之一,而逐步回归分析中绿度在4个指标中所占权重最大且与干度权重呈负相关,表明恢复植被覆盖是改善区域生态质量的关键。     

河南南阳烟区土壤生态指标的主成分分析

采用主成分分析法对南阳烟区13个不同生态类型土壤的物理、化学及生物学性状指标进行分析,结果表明,南阳烟区土壤化学生态指标中第一主成分为有机质的综合指标;第二主成分为pH.南阳烟区土壤物理生态指标中第一主成分为容重、孔隙度;第二主成分为土粒密度.南阳炯区土壤生物学生态指标中第一主成分为脲酶活性、过氧化氢酶活性的综合指标;第二主成分为纤维菌数、放线菌数、氨化菌数的综合指标.南阳烟区土壤物理和化学生态指标中第一主成分为容重、孔隙度;第二主成分为土粒密度.南阳烟区土壤物理、化学和生物生态指标中第一主成分为有机质的综合指标;第二主成分为脲酶活性、过氧化氢酶活性、真菌数等生物学的综合指标;第三主成分为pH、土粒密度、容重等理化综合指标;第四主成分蛋白酶活性和放线菌数的生物学综合指标.为抓住主要矛盾从不同层次研究和改良南阳烟区土壤生态条件提供理论依据.     

乌鲁木齐市遥感生态距离指数变化监测与评价

针对干旱区城市乌鲁木齐的环境变化缺乏定量评价的问题,利用遥感生态距离指数研究了乌鲁木齐市2003—2017年的生态环境变化特征。选取2003年、2010年、2017年的Landsat TM/OLI遥感影像,通过遥感技术提取沙度、干度、绿度、湿度4个生态环境评价指标,构建遥感生态距离指数,评价研究区的生态变化。结果表明,遥感生态距离指数能够定量地评价研究区的生态环境质量状况,且乌鲁木齐市在研究期间生态环境质量明显提高。通过对乌鲁木齐市城市发展政策的研究,认为退耕还林、造林工程、城市绿化等保护措施对改善城市生态环境质量起到了正面效果。     

几何平均连接性指数:一种修正的分子连接性指数

本文试图改进Kier和Hall提出的分子连接性指数,提供一种更加完美的分子表征和分子设计技术。根据分子连接性指数定义,本文对其进行几何平均修正,使其更具解释性和丰富的含义,并命名为几何平均连接性指数(GMCI)。新的分子连接性指数用于一组含3-8个碳原子的烷烃7种性质的QSAR／QSPR研究,统计结果表明,由几何平均连接性指数所建模型普遍比传统的分子连接性指数所建模型要好。     

遥感卫星叶面积指数产品验证服务质量评价及流程研究

随着遥感技术的广泛应用和实践,遥感不再只是提供卫星图像数据,而是提供包括土地利用变化、叶面积指数(LAI)、植被指数、干旱指数等在内的各种产品服务.遥感叶面积指数作为全球遥感产品中的重要组成部分,其应用领域较广,涉及农业、林业、生态环境、气候变化等领域,各个行业对LAI产品验证精度的需求不同,因此如何综合诸多产品验证的共性制定一套科学的验证服务质量评价及流程,是急需探索和研究的技术难点.通过分析总结LAI产品的生产、管理、应用以及技术层面上的操作运行过程,提出产品验证服务质量评价流程,应分为需求调查、验证服务、满意度评价、信息反馈、服务改善等环节;进而,在构建LAI产品验证服务质量评价指标的基础上,提出采用服务质量差距模型对验证服务的满意度进行评价.本研究对于提高我国对地观测体系建设中的遥感产品服务质量具有一定的参考价值.     

基于像元与对象分类的景观指数差异性分析

景观指数分析是进行遥感监测土地利用及变化空间格局的重要方法之一,而因为遥感分类方法的不同,所计算出的同一景观指数所揭示的土地变化模式可能出现较大差异。以北京市密云县为研究区,对影像分别进行了面向对象分类与基于像元的监督分类,并对两种分类进行景观指数计算,利用配对样本t检验方法对各景观指数进行了差异显著性分析。分析结果显示地类面积比例(PLAND)和最大斑块指数(LPI)在两种分类方法之间差异不显著;边缘密度(ED)略有显著差异性;而斑块数量(NP)、斑块面积平均值(AREA_MN)、聚合度(AI)与周长面积分维数(PAFRAC)在两种分类方法之间差异显著。     

主成分分析在遥感图像处理中的研究

用MATLAB软件去编写主成分分析,然后把这一研究成果应用与遥感图像处理程序,通过主成分分析的方法,运用其基本原理,通过软件,也就是ERDAS及MATLB两种软件的分析,然后进行结果对比,通过分析可以得出遥感图像主成分分析能够取得较好的成果,这种成果具有一定的实用性,更多的是具有可靠性。     

兰州市削山造地区域生态变化遥感评价方法

针对现有方法无法准确提取削山造地范围以及定量评价削山造地区域生态变化问题,由此提出了基于三维地形变化的削山造地范围提取方法;同时,基于1991、2001、2009和2016年遥感影像,以绿度、湿度、热度和干度指标构建遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index, RSEI）,对比分析4个时期生态质量时空变化。结果表明：\mathrm{R}\mathrm{S}\mathrm{E}\mathrm{I}不仅能够定量反映生态环境质量,而且可以空间化可视化。1991—2016年,兰州市周边削山造地工程面积不断增加,RSEI值由1991年的0.297上升至2016年的0.406,兰州市生态环境质量整体呈上升趋势,但是具有明显的空间差异。生态变差区域集中在兰州主城区北部山区、兰州新区东南部的削山造地工程范围,削山造地工程致使建筑用地和裸土地激增,植被覆盖度降低,表明削山造地工程对区域生态环境质量有一定影响,因此应该控制削山造地工程规模,加强保护生态脆弱区域环境。     

Remote Sensing Evaluation of the Ecological Environment of Su-Xi-Chang City Group based on Remote Sensing Ecological Index (RSEI)

Obtain regional ecological environment quality and its change distribution rapidly and accurately is of great reference value for regional ecological environment monitoring and governance,urban construction planning and other issues.Based on this,taking the Su-Xi-Chang city group as the research area,the multi-temporal Landsat images were selected to extract the four indexes of humidity,greenness,heat and dryness,respectively,and calculate the RSEI (Remote Sensing Ecological Index) through principal component analysis to quantitatively evaluate the regional Ecological quality changes from 2001 to 2018.The results show that:(1) The ecological quality of the Su-Xi-Chang Region descend first and then pick up from 2001 to 2018.After falling 17.69% in 2008,it recovered 7.69%.Among them,Suzhou and Wuxi have rebounded more than Changzhou.(2) The trend of regional ecological deterioration has been significantly curbed in the decade after 2008.The growth rate of ecological deterioration area has decreased from 5.85% to 2.06% annually,and the ecological quality of the old urban area has been significantly improved.(3) The raise of the proportion of building objects is one of the most important reasons of ecological deterioration,while the greenness has the maximum weight of the four indexes in stepwise regression analysis and the dryness weight were negatively correlated,indicating that the recovery of vegetation coverage is the key to improve the regional ecological quality.     

Effects of the Relocation of Chongqing Iron and Steel Group Industrial Area on Regional Ecological Quality

Urbanization is typically accompanied by the reconstruction or relocation of heavy industrial areas due to limited space and high standard environmental requirements.Taking "environment\|friendly relocation" of Chongqing Iron and Steel Group as an example,this study quantitatively compares and analyzes changes of the thermal and ecological conditions before and after the relocation.Main biophysical properties of the study area and land surface temperature(LST) were retrieved from the multi\|temporal Landsat serial satellite images.Urban Heat Island Index(URI) and Remote Sensing based Ecological Index(RSEI) were employed for the study.The results reveal that urban heat island effect of the industrial area was significantly mitigated and the ecological quality was significantly improved after the relocation,suggested by the decline of URI value from 0.387 in 2005 to 0.128 in 2014(a drop of 66.7%),and the rise of RSEI value from 0.398 to 0.553 during the same period(an increased of 38.9%).This is due largely to the halting of steel production,change of land cover types and properties caused by the “environment\|friendly relocation” of the industrial area.In general,the halting of steel production,the decrease of impervious surface and the increase of vegetation coverage can mitigate the heat island effect and improve the ecological quality.The result of this study can provide a useful case for reconstruction or relocation of urban heavy industrial area and promotion of city’s healthy sustainable development.     

遥感干旱指数在洛川苹果干旱监测中的适用性分析

目前对苹果干旱研究较少且主要运用站点数据,对空间信息表征有限,遥感干旱指数可用于大范围干旱时空动态监测,但在苹果干旱监测中的适用性还有待研究。基于2014~2018年MODIS反射率、地表温度以及地表覆被数据,结合土壤湿度数据和野外调查资料,分析洛川苹果区温度植被干旱指数（TVDI）、归一化植被水分指数（NDWI）、植被供水指数（VSWI）与10 cm深度土壤湿度（SM）的一致性,探索遥感干旱指标对土壤干湿状况表征能力,并进一步研究遥感干旱指标对干旱响应敏感时段。结果表明：①由增强型植被指数（EVI）计算的VSWI与SM的时空一致性最好,其在2014、2017年表现出的干旱特征与实际旱情相符;②VSWI（EVI）和TVDI（EVI）与SM的相关性分别高于VSWI（NDVI）和TVDI（NDVI）与SM的相关性,使用EVI能提高VSWI和TVDI对干旱的表征能力;③TVDI、NDWI、VSWI对SM存在不同时间的反应滞后,滞后3时相（24 d）的VSWI（EVI）与SM的相关性最高,而NDWI对SM滞后时间短,对干旱响应较及时,结合VSWI（EVI）和NDWI可能更有利于监测苹果干旱;④在不同苹果生育期,遥感指标对土壤湿度敏感性不同,VSWI在不同生育期敏感性差异最明显：新梢旺长期（5、6月）对土壤湿度敏感性高于萌芽开花期、果实膨大期、成熟期;该结果符合洛川县苹果不同生育期需水规律和洛川降水、干旱发生特征。研究结果可为遥感监测苹果干旱提供参考依据。     

基于数据机理的植被叶面积指数遥感反演研究

定量获取地表植被高精度时序及空间覆盖的叶面积指数（Leaf Area Index, LAI）是生态监测及农业生产应用的重要研究内容。通过使用Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer（MODIS）植被冠层多角度观测MOD09GA数据及叶面积指数MOD15A2数据,发展了一种参数化的叶面积指数遥感反演方法并完成了必要的检验分析。研究使用基于辐射传输理论的RossThick LiSparse Reciprocal（RTLSR）核驱动模型及Scattering by Arbitrarily Inclined Leaves with Hotspot（SAILH）模型进行植被冠层辐射特征的提取,使用Anisotropic Index （ANIX）异质性指数作为指示植被冠层二向反射分布Bidirectional Reflectance Distribution Function（BRDF）的辅助特征信息,发展了基于数据机理（Data-Based Mechanistic, DBM）的植被叶面积指数建模和估算方法。通过必要的林地、农作物、草地植被实验区反演及数值分析可得知：①时间序列多角度遥感观测数据结合数据机理的叶面积指数估算方法,可实现模型参数的时序动态更新,改进叶面积指数估算结果的时序完整性及精度。②异质性指数可以用做指示植被冠层二向反射分布特征信息,可降低因观测数据几何条件差异所导致的反演结果不确定情况,同时能够补充植被时序生长过程表现的植被结构变化等动态特征。经研究实践,可将算法应用于时空尺度的叶面积指数估算,并能够为生态、农业应用提供植被的高精度遥感监测指标。     

集成特征分量的高分二号影像阴影检测

针对高分辨率遥感影像中阴影检测精度易受水体、植被等因素干扰的问题，通过分析高分二号影像中典型地物的光谱特征，构建了一种集成特征分量与面向对象分类相结合的阴影检测方法。构建的特征分量包括：主成分第一分量PC1、亮度分量I、归一化差分植被指数NDVI及水体指数WI。将各特征分量进行归一化处理，建立包含波段均值、标准差等特征的规则集，对影像的I和PC1分量进行多尺度分割 ，结合面向对象的方法进行阴影检测。选取不同区域遥感影像进行实验，实验结果表明:与传统基于像素的阴影提取方法相比，该方法提取出的阴影斑块完整，且能有效地减弱水体和植被的影响。     

Evaluating Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) data for alteration zone enhancement in a semi‐arid area,northern Shahr‐e‐Babak,SE Iran

The visible–near infrared (VNIR) and short wave infrared (SWIR) spectral bands of both the level 1B, radiance at sensor, and level 2, AST_07 surface reflectance data products of the Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) instrument were evaluated and compared for mapping the alteration zones around porphyry copper deposits and occurrences at the northern Shahr‐e‐Babak, SE Iran. The level 1B data were converted to reflectance using internal average relative reflectance (IARR) method whereas the AST_07 dataset was processed as delivered. The porphyry copper mineralization occurs in Eocene, andesitic and basaltic rocks with zonal alteration patterns that are concentric and almost symmetrically arranged. The spectral signatures of alteration index minerals collected from field samples and the United States Geological Survey (USGS) spectral reference library, were considered in directed principal component analysis (DPCA) and spectral angle mapping (SAM) algorithms. Carrying out the DPCA method on three spectral bands enhanced the alteration haloes in the last principal component (PC) images. Generating RGB colour composite images using these PC images differentiated three alteration zones from the host rocks. The SAM results of the IARR calibrated dataset discriminated the propylitic, argillic and phyllic alteration zones. It is concluded that the higher spectral resolution of ASTER instrument is effective for mineral mapping. However, the method of conversion from radiance to reflectance is critical to the validity of the outputs and that the pseudo‐reflectance method using the IARR process may be more reliable than the standard reflectance product.     

集成特征分量的高分二号影像阴影检测

针对高分辨率遥感影像中阴影检测精度易受水体、植被等因素干扰的问题,通过分析高分二号影像中典型地物的光谱特征,构建了一种集成特征分量与面向对象分类相结合的阴影检测方法。构建的特征分量包括：主成分第一分量PC1、亮度分量I、归一化差分植被指数NDVI及水体指数WI。将各特征分量进行归一化处理,建立包含波段均值、标准差等特征的规则集,对影像的I和PC1分量进行多尺度分割 ,结合面向对象的方法进行阴影检测。选取不同区域遥感影像进行实验,实验结果表明:与传统基于像素的阴影提取方法相比,该方法提取出的阴影斑块完整,且能有效地减弱水体和植被的影响。     

Estimation of wheat leaf area index from IRS LISS-III data using Price model

A satellite sensor image based model suggested by Price was investigated for the estimation of Leaf Area Index (LAI) using data acquired by Linear Imaging Self Scanner-III (LISS-III) onboard Indian Remote Sensing Satellite-1C (IRS-1C) over two wheat growing sites in India (Karnal and Delhi) for crop seasons 1996-97 and 1997-98, respectively. Besides red and near-infrared (NIR) measurements over vegetation canopy, the model only requires a priori crop specific attentuation constants. These constants were computed for wheat using published and field ground reflectance measurements. Application of the model over 36 fields on which ground estimates of LAI were available, indicated a RMSE of 1.28 and 1.07 for the Karnal and Delhi sites, respectively.     

基于主成分分析和植被指数的潮滩植被信息提取研究

针对潮滩湿地植被的特点,利用2004年7月30日的SPOT5数据,在主成分分析的基础上,结合归一化植被指数NDVI和归一化水体指数NDWI,进行了Brovey变换和小波变换融合处理。融合后得到的图像较融合前的图像和原始SPOT5图像在空间相关性、信息熵以及植被间的可分离度等指标上都有显著的提高。对融合效果较佳的基于NDWI和主成分的小波变换的图像进行最大似然法分类,与原始图像最大似然法分类结果相比,分类精度提高了4.41%。