基于统计学理论的内陆水质遥感反演进展

遥感具有多尺度、多时相、覆盖面广、节省人力物力等特点,可快速反演大面积水体的整体水质状况,对其进行周期性监测与评价,成为水资源管理的热点.然而,由于光在水中传播时与各种不同物质相互作用的机理极其复杂,尤其是水中各种物质对光的吸收、后向散射大不相同,水质的遥感反演成为当前遥感应用领域的难点.本文在重点综述国外在基于统计学理论基础上的内陆水质遥感反演研究后,总结出具有代表性的反演模型,并结合水质反演的原理,指出基于统计学理论的内陆水质遥感反演存在的问题,旨在促进国内内陆水质的遥感反演研究、为相关领域的研究人员提供咨询和借鉴.     

森林树种高光谱波段的选择

高光谱是遥感技术发展的一个重要方向，也是地物识别的重要手段。本研究利用地物光谱仪对杉木、雪松、小叶樟树和桂花树4个树种进行高光谱数据测量，探索不同树种在不同波段上的识别能力。研究采用了逐步判别分析法和分层聚类法对实验数据进行数据分析。结果表明：逐步判别分析法选择的波段主要位于红、绿、蓝、和近红外区；分层聚类法选择的波段除了红、绿、蓝、和近红外波段外，还增加了蓝-绿边缘、绿-红边缘和红边区的波段。所选择的波段比原始波段在树种识别时具有更高的精度，最高识别精度达96．77％；边缘区波段对树种的识别有重要作用；用对数-微分变换处理较其他方法处理对树种识别有更好的效果。     

基于3S的土地利用数据库更新技术研究

以湖南省株洲市天元区土地利用数据库为研究对象,探索利用3S技术对土地利用数据库进行更新的技术和方法.利用静态GPS实测地面控制点,ERMAPPER为平台对QuickBird卫星数据进行几何精校正,校正后图像的点位误差控制在1个像元左右,以此作为标准校正SPOT-5、ETM＋和TM图像.将校正后SPOT-5图像导入MAPGIS与同期的土地利用现状图匹配,对发生变化的地块逐个进行标记,共标识图斑189个.在试验区内建立高精度GPS基站和移动站一套,利用移动站对变化图斑进行野外实测,数据经格式转换后导入MAPGIS 内,对土地利用现状的图形库和属性库分别进行更新.结果表明：采用3S技术可以快速、准确、高效地更新土地利用数据库,实现土地利用现状短周期预测预报的目的.     

高分辨率遥感影像在林业应用中存在的问题与思考

高分辨率遥感影像的出现,给林业遥感带来前所未有的机遇.但是高分辨率遥感影像在林业领域中的应用面临诸多问题,如数据源的价格偏高、图像阴影无法去除、树种识别困难和森林蓄积量估测精度不高等.提出了建立主要树种的波谱数据库,采用基于多特征的面向对象的分类技术,提高高分辨率影像在林业中的应用水平等建议.     

水质遥感监测的关键要素叶绿素a的反演算法研究进展

叶绿素a浓度是表征水体富营养化程度的重要指标,通过遥感手段反演叶绿素a浓度是实现水体富营养化监测的一个有效途径,已衍生出了一系列叶绿素a浓度反演算法。这些算法各有所长,适用范围也各自有别。由于水体光学特征差异,盲目套用这些算法难以取得预期效果。为了推动水质遥感的进一步发展,从遥感反演的原理和数据源出发,对国内外利用遥感技术反演水体叶绿素a浓度的算法进行综述。根据算法结构设计的不同,将反演算法分为6大类,分别为荧光峰和反射峰算法、波段算法、指数算法、智能算法、基于水体分类的算法体系以及分析类算法,系统地梳理各类算法并分析算法特征。从算法适用的叶绿素a浓度区间和水体类型等角度出发,总结各类算法的适用范围,评述各类算法的优缺点,以期为环境和遥感工作者提供参考。主要结论如下：①Ⅱ类水体算法外推适应性较弱,应建立并补充实测数据集,研究各类水体光学特性异同点,构建基于水体分类的通用算法体系;②无人机技术与高光谱传感器的结合可为内陆水体水质监测提供新思路;③应结合机器学习算法与机理模型,发展物理原理约束的高精度反演模型。     

蒸散发遥感反演产品应用关键问题浅议

陆地蒸散发精确测算是地球系统和全球变化研究的薄弱环节与难点。遥感提供的蒸散发产品极大地推动了相关领域的研究,但蒸散发遥感产品种类多、反演理论涉及水文学与遥感科学,不仅影响初涉该领域的用户选择产品,且无视数据物理含义、简单拿来主义式的应用可能导致不合理的分析结果,影响科学问题深入研究。基于MODIS、GLEAM等6种长时间序列（1980~2018年）蒸散发遥感产品,以黄土高原蒸散发多年变化趋势为应用案例,从产品特征、反演算法与精度等角度,探讨在应用蒸散发遥感产品时需要注意的关键问题。结果表明：①各种蒸散发产品与观测值在年尺度上差异显著（方差分析/ANOVA,P<0.01）、相对误差在17%~30%之间（R²<0.4）;②蒸散发多年平均值的空间分布整体趋势相似、但局部差异明显（同一区域可高达400 mm/y）;③产品差异使得统计的黄土高原蒸散发变化趋势不一致,甚至出现相反的变化趋势。可见,应用蒸散发遥感产品前,需查明产品算法、输入数据特征、产品反演精度（如误差大小及来源）,掌握产品的优点与局限性;有可供利用的观测数据时,务必深入检验产品在拟开展研究区域的精度,方能根据产品提供的数据展开客观分析。研究结果可为干旱、半干旱地区蒸散发产品选择与应用提供参考。     

河网地区水环境引水调控及其效果预测

以中山市为例,采取引水调控措施改善该市河涌水环境,结合河网地区水利设施,建立水量水质联合调控模型,通过二级联解方法,模拟引水调控实施效果。结果表明:在枯水期实施引水调控36h、汛期实施引水调控12h后,该市河涌水质能达到水功能区的水质目标。引水调控措施增加河涌水动力、提高水环境容量,可有效改善河涌水环境。     

Spot5影像统计分析及最佳组合波段选择

遥感影像特征分析是影像融合和解译的基础,而对遥感数据源各个波段进行定量分析是图像融合的前提。本文以SPOT5为遥感数据信息源,在湖南省资兴市天鹅山林场进行了图像特性和波段组合的实验研究。研究主要采用了典型地物的光谱数据采集分析和遥感数据定量分析相结合的方法,计算出各波段之间的熵、相关系数和协方差。研究结果表明:SPOT5各波段的标准差大小顺序为:波段3>波段4>波段2>波段1,熵值的大小顺序则为:波段4>波段1>波段2>波段3;波段3与波段4的协方差最大,而且两波段又处在红外区域,说明红外波段之间独立性较强;从光谱辐射仪采集的数据来看,水体、草地、裸土地的光谱反射率就有很大的差异性。乔木树种的光谱反射率在可见光区域内非常接近,在红外———近红外区域内具有一定的差异,红外———近红外区域波谱对林业遥感研究具有极其重要的意义;利用联合熵和最佳指数方法确定了最佳波段组合为1(R)4(G)3(B)波段。     

清远市用水结构对产业政策调整的响应研究

揭示水资源使用特征及其对产业政策调整的响应,利于水资源管理。以三大产业GDP变化反映政策调整对产业结构的影响,基于广东省清远市三大产业用水量(2006—2018年)等资料,统计分析了该市三大产业用水结构变化,结合广东省2008年新一轮产业结构调整政策,探讨用水量及其结构对产业政策调整的响应。结果表明:(1)清远市第二、三产业经济比重大(GDP超过总量的80%),第一产业(农业)经济占比小但用水量大(超过用水总量的80%);(2)在以生态保护为导向的产业结构调整政策影响下,清远市第二产业、第三产业的GDP分别呈减少、增加趋势;(3)产业结构调整政策颁布前,第一产业用水量呈增加趋势,产业结构调整政策颁布后下降约2亿m~3,第二产业用水量先减少约0.5亿m~3再呈微弱增加趋势;(4)在产业结构调整、"三条红线"等水资源管理政策影响下,清远市第一产业用水量有所下降,但高额耗水(用水量大于80%)与低额产出(GDP小于20%)的巨大反差,表明农业仍有巨大的调整优化空间。     

考虑地形起伏的气温插值研究

气温是地球水热过程的关键因子,反映着气候变化,对气温进行准确测量以探明其时空分布特征对水热研究和气候变化研究具有重要意义。空间插值是获取气温空间分布的重要手段,但地形（如海拔）严重影响气温的空间插值结果,制约了气温空间分布数据的准确性。为深入探讨海拔对气温空间插值结果的影响,以地形起伏较大的黄土高原为研究对象,基于研究区的33个国家气象站观测数据、1 km SRTM 和DEM数据,系统研究了不同时间尺度下（逐小时、日、月）海拔校正对气温插值结果的影响。结果表明：在小时、日、月3种时间尺度下,气温空间插值结果考虑海拔校正与否存在明显差异,其差值随着海拔的增加而增大;当海拔低于1 000 m时,地形校正前后气温月尺度差异相对较小（均值低于0.5 ℃）,当海拔超过2 000 m时,地形校正前后气温差异可达3 ℃,当海拔超过3 000 m时,其差异高达6 ℃;随着时间尺度从逐时到逐日、逐月变化,海拔对气温空间插值结果的影响有弱化趋势。