三江平原主要生态类型耗水分析和水分盈亏状况研究

利用SEBAL模型并集成MODIS卫星数据,计算了三江平原2006年生长季5—10月的地表蒸散量,结合降水量数据,借助GIS技术对主要生态类型的耗水和水分盈亏状况进行分析。计算结果表明:森林、湿地、旱田和水田生态系统在2006年生长季的耗水量分别为697.14、562.21、486.17和523.52mm,森林生态系统的蒸散量大于其他生态系统;从2006年生长季总体来看,三江平原北部和中部区域耗水量要小于降水量,东部、南部和西部则相反。森林、湿地、水田和旱田生态系统在2006年生长季水分盈亏量平均值分别为-193.46、-23.38、-1.86和37.59mm;从湿地、水田和旱田的水分盈亏情况对比来看,湿地开垦为水田比湿地开垦为旱田更适于当地的自然条件;对于农作物来说,从整个生长季来看三江平原降雨量可以基本满足地表蒸散的需求,但是时空不匹配,在特定的月份上,会出现干旱。     

基于生态足迹的珲春市生态承载力分析

以吉林省珲春市为研究区,运用生态足迹理论对珲春市2006年和2017年的生态足迹、生态承载力及生态压力指数进行了定量计算,并对生物资源消费和能源消费的变化进行了分析.结果显示:珲春市的人均生态足迹呈增加趋势,即由2006年的10.116 hm²/人增加到2017年的11.667 hm²/人; 人均生态承载力呈下降趋势,即由2006年的2.89 hm²/人降到2017年的2.76 hm²/人; 生态压力指数由2006年的1.23降到2017年的0.63,即土地生态安全由较不安全变为较安全.本研究结果可为珲春市的生态发展提供科学依据和决策支持.     

微波辐射计检测的温度补偿技术

针对微波辐射计检波系统在环境温度变化下产生的非线性测量误差,提出了使用切比雪夫拟合算法对检波系统进行补偿。从辐射计检波系统未经补偿与切比雪夫多项式拟合算法进行温度补偿后,在工作动态范围内的输出电压曲线可见,该方法不但减少了检波系统受环境温度影响所产生的误差,而且消除了硬件补偿过程中的系统噪声,进一步提高了微波辐射计的准确性和线性度,满足了微波辐射计对地、空实时性探测需求。     

基于积雪调查数据的东北地区被动微波积雪遥感产品精度验证与分析

积雪遥感数据产品可以提供积雪的时空分布信息,是积雪监测的重要数据源。对现有的不同遥感产品进行精度验证和对比分析,明确其适用范围,有利于积雪数据产品的进一步发展和应用。为验证积雪产品在东北地区的适用性,以中国积雪特性及分布调查项目为依托,精心设计野外实验,观测了东北地区25 km典型样方和积雪线路调查数据,验证了在阔叶林和农田两种下垫面下,FY-3B雪深产品、AMSR-2雪深产品、GlobSnow雪水当量产品在东北地区的反演精度。结果表明：GlobSnow雪水当量产品精度最高,不区分下垫面的情况下,最大偏差和均方根误差分别为10.87 cm和12.53 cm。考虑下垫面的影响,GlobSnow雪水当量产品和FY-3B雪深产品在两种下垫面下的雪深反演精度差别很小,偏差和均方根误差的差值小于2.11 cm和3.46 cm,AMSR-2积雪产品在两种下垫面下反演精度差别很大,两种下垫面下偏差和均方根误差的差值大于9.94 cm和7.19 cm。对于3种积雪产品,下垫面为农田的雪深反演精度均高于下垫面为阔叶林的反演精度。     

基于开源 Pycsw 的灾害元数据管理系统设计与原型实现

面临自然灾害频发及其造成损失日益加剧的威胁,灾害信息共享已成为减轻灾害风险国际合作的重要技术手段,是提高综合防灾减灾救灾能力的重要保障。有效地汇聚和管理灾害元数据对促进灾害数据的共享具有重要意义。本文基于开源pycsw软件,根据自主设计的灾害元数据标准,分别建立灾害核心元数据与都柏林核心元数据和ISO 19115核心元数据的映射。分析设计灾害元数据管理系统,实现了对灾害元数据的在线添加、编辑、查看、删除与检索功能。本研究产生的原型系统已在防灾减灾知识服务系统 (http://drr.ikcest.org/) 中初步应用。     

基于多态蚁群算法的高光谱遥感影像最优波段选择

由于传统蚁群算法搜索空间大,算法时间复杂度高等,导致基于传统蚁群算法的高光谱数据波段选择算法(ACA-BS)耗时长,算法效率低下,且易陷入局部最优。而多态蚁群算法能大大缩小算法的搜索空间,降低算法时间复杂度。因此,研究设计了基于多态蚁群算法的高光谱数据波段选择算法(PACA-BS)。从算法运行时间、波段子集的类别可分性及信息量、总体分类精度等方面对算法进行对比分析。用于实验的数据为Hyperion和AVIRIS高光谱影像。实验结果表明:PACA-BS的运行时间较ACA-BS大大减少;对Hyperion影像进行降维时,基于PACA-BS的运行时间约为ACA-BS的一半。两种算法获得的波段子集的类别可分性大小较为接近,但PACA-BS获得的波段子集的信息量和总体分类精度优于ACA-BS。研究表明PACA-BS是一种效率较高的高光谱波段选择算法。     

基于马尔可夫过程的三江平原土地利用动态变化预测

基于多时相遥感数据,应用GIS技术对三江平原1995和2000年的土地利用数据进行动态分析,计算出1995~2000年的各土地利用类型面积转移矩阵;借助马尔可夫过程建立土地利用转移概率矩阵,预测2005年土地利用结构,并将其与2005年遥感解译的土地利用数据进行比较。结果表明：马尔可夫预测值和遥感解译结果吻合较好,在7种土地利用类型中,除沼泽湿地外（0.26%）,其它几种类型的预测值和遥感解译结果的偏差都小于0.20%。同时,利用该模型对三江平原2010年和2015年土地利用结构进行预测,结果表明,在当前稳定的土地利用政策下,未来10 a内,该地区农田和草地面积将显著增加,同时,湿地和林地面积显著减少。农田和草地所占比重将分别从2005年的56.21%和3.71%上升为2015年的63.88%和3.88%;林地、湿地所占比重将从2005年的28.05%、7.46%下降为2015年的25.53%、5.39%。这一预测结果对该区域的生态环境保护和土地资源的合理利用具有一定的参考价值。     

三江平原洪河自然保护区及周边地区湿地景观变化过程研究

选取我国东北地区三江平原腹地洪河国家级自然保护区及周边的3个农场作为研究区,选取1975年、1989年和2006年3个不同历史时段的研究区遥感影像,通过高精度影像的支持,应用遥感目视解译方法,提取出研究区沼泽、河流泡沼、林地、水田、旱地及其它地物类型共6种地类景观30 a来的历史变化信息。在地理信息系统方法支持下,定量分析了研究区从20世纪70年代中期单一的沼泽湿地景观随着当地农业发展逐步成为当前以农田景观为主的过程。研究表明,研究区湿地景观变化过程明显,在此过程中还伴随着水田与旱田景观结构剧烈变化,并且呈现出不同的区域内部景观变化发展过程。其中,开发最早、受人类活动影响最明显的前锋农场,沼泽湿地面积减少最多;鸭绿河农场的沼泽湿地面积减少速度最快;而洪河自然保护区由于生境栖息地狭小,尽管受到严格保护,在周边农场外部影响下还是出现了一定程度的沼泽湿地萎缩现象。     

基于MODIS数据的玉米植被参数估算方法的对比分析

基于实测数据建立了FPAR、LAI的植被指数估算模型（NDVI、RVI、NDWI）,并将其应用于MODIS BRDF数据对德惠地区玉米FPAR、LAI进行估算,然后将MODIS 15A2 FPAR/LAI产品值分别与BRDF估算值、地面实测值进行对比分析。主要得出以下结论：植被指数NDVI、RVI都能较好地用于实测数据和MODIS BRDF数据的FPAR、LAI估算;NDWI虽然在实测数据中估算玉米FPAR、LAI的效果优于NDVI、RVI,但其应用于MODIS BRDF数据估算FPAR、LAI时,效果却较差。BRDF数据估算FPAR与MODIS 15A2 FPAR值的关系因生长时期不同而异,在玉米生长前期,前者高于后者,而生长后期两者却较相近;BRDF估算LAI值一直都高于MODIS 15A2 LAI产品值。生长季前期,MOD15A2 FPAR、LAI值接近实测值,而在后期却高于实测值。通过分析也表明,玉米苗期MODIS 15A2 FPAR数值变化范围较小,产品算法对实际FPAR变化尚不够敏感,这可能是影响MODIS FPAR产品精度的一个原因。     

应用Landsat数据和SEBAL模型反演区域蒸散发及其参数估算

随着遥感技术的进步,人们发展了多种通过遥感计算区域蒸散发的方法。SEBAL模型是通过遥感反演地面蒸散的典型方法,它以陆面能量平衡为基础,物理意义明确,只利用遥感影像和少量的气象数据（风速、气温）就能反演蒸散量。Landsat数据的波谱信息丰富、空间分辨率高,数据源稳定,是通过遥感技术反演蒸散发的理想数据源。如果能合理地估算SEBAL模型中的基本参数,将会获得较高精度的反演结果,能够满足在水文、生态、林业等研究或应用中的需要,对区域水资源的管理与利用具有重要意义。从SEBAL模型的基本原理出发,分析了利用SEBAL模型采用Landsat的TM/ETM+数据反演区域蒸散发的基本过程,针对TM/ETM+数据特点对模型所需要的基本参数进行估算求解,为SEBAL模型在蒸散量反演中的广泛应用提供了一定的指导。