南方丘陵区植被覆盖度遥感估算与时空变化研究——以福建省永定县为例

植被覆盖度是生态环境监测的重要指标,而复杂地形因素影响对山地植被遥感信息准确提取。基于Landsat-8OLI遥感数据,分别采用像元二分模型和线性混合光谱分解法,在对比分析植被覆盖度的地形敏感性基础上,选择山地植被指数(NDMVI)估算了1992、2002和2014年永定县的植被覆盖度,并分析其变化。结果表明:1基于山地植被指数(NDMVI)的覆盖度估算模型的地形敏感性最弱,更适合于南方丘陵山地的植被覆盖度遥感反演;2永定县总体植被覆盖度较高,平均植被覆盖度达77.99%以上,高覆盖度区占59.73%以上,22年内植被覆盖度经历了先提高再下降的过程;3在空间上,高坎抚、金丰和西部片区的植被覆盖度较低,动态变化较明显。永定县金丰片区植被覆盖度明显提高;而近12年内高坎抚片区因矿业开采活动对生态环境的破坏,植被覆盖度降低幅度大,且变化面积较大。     

基于“北京一号”小卫星数据的密云水库流域植被覆盖度估算方法比较

“北京一号”小卫星（BJ-1）是一颗拥有高时频、覆盖宽度大等优势的对地观测小卫星。运用BJ-1遥感数据，以密云水库流域为研究区域，通过NDVI像元二分法、三波段梯度差法估算其植被覆盖度，并尝试利用重归一化植被指数（RDVI）法进行植被覆盖度估算。通过对3种方法估算结果的比较发现：RDVI法的估算结果与实测值的吻合度较高，而三波段梯度差法则出现较大误差，NDVI像元二分法的估算结果精度居中。结果表明：运用BJ-1数据，采用RDVI法可以有效地进行连续的、大范围的植被覆盖度估算。     

三峡库区植被生物量遥感估算方法研究

利用遥感手段估算三峡库区植被的生物量,综合野外观测数据,分析了Landsat TM数据的光谱信息与植被生物量的关系,通过相关性分析表明Landsat TM多光谱数据能较好地反映该地区的植被生物量水平。然后,利用Landsat TM数据分别建立了针对三峡库区的阔叶林、针叶林、针阔混交林、灌木林和草本植被5种主要植被类型的生物量遥感估算模型,并利用所得模型计算了该区域2002年植被的地上生物量总量为1.05×10⁸ Mg。
     

基于遥感的植被覆盖度估算方法述评

随着遥感技术的发展,作为描述植被覆盖及生长状况的度量参数--“植被覆盖度”在农业、环境、生态等领域应用越来越广泛。介绍了植被覆盖度的重要作用及研究意义,叙述了其遥感监测方法的研究现状及常用遥感数据源,主要从统计、物理、FCD等模型入手讨论植被覆盖度的遥感估算方法及其优缺点,并对今后研究方向及发展趋势进行了展望。
     

基于遥感的海南本岛植被覆盖度时空变化及其地形效应研究北大核心CSCD

植被覆盖在维持生态系统结构稳定和防治水土流失等方面发挥着重要的作用,海南自1988年建省以来迅速发展,导致海南岛植被覆盖也产生了巨大的变化.为揭示海南本岛地形因子对植被覆盖度的影响以及为海南本岛进一步制定合理的生态环保策略提供依据,基于1988、1998、2008、2017和2020年Landsat-TM/OLI多光谱影像,以海南本岛为研究区域,采用归一化植被指数和像元二分模型进行植被覆盖度提取,通过线性趋势分析海南本岛近30a植被覆盖变化特征.并结合30 m_DEM获取的海、坡度和坡向数据,来进一步探讨海南本岛植被覆盖度在不同地形因子条件下的空间分布特征.结果表明:①1988～2020年海南岛平均植被覆盖度介于0.58～0.88之间,整体呈先下降后上升趋势;②海南岛高植被覆盖主要分布于海南岛中部、西南部和东南部地区,低植被覆盖主要出现在居住区、沿海地区等人为干扰因素较高的地区;③海南岛各等级植被覆盖均随海拔的增加而不断降低,在海拔小于100 m的区域分布面积最大;坡度为0～5°时植被覆盖面积达到最大值,随着坡度的增加,植被覆盖面积呈减少趋势;各等级植被覆盖在阴坡和阳坡的分布面积变化差异不大,主要以高植被覆盖类型为主.     

城市异质植被的覆盖度估算模型比较研究

植被覆盖度是城市生态环境评价的一个重要指标。针对亚热带城市异质植被覆盖特征,选择像元尺度的植被指数(NDVI)转换模型、亚像元尺度的植被—土壤两端元模型(V-S Model)和植被—高—低反射率三端元模型(V-H-L Model)在TM影像上估算植被覆盖度,并结合野外实地调查对比验证3种模型的估算精度及其适用性。结果表明模型尺度和背景亮度对植被覆盖度估算有着不同程度的影响。NDVI转换模型整体高估覆盖度为27%,V-S模型和V-H-L模型整体低估覆盖度分别为23%和5%;验证结果证明:NDVI转换模型对高密度(60%)植被的估算结果最好,低估4%;V-H-L模型对中密度(40%~60%)和低密度(40%)植被的估算结果最优,仅低估2%,并受背景亮度的影响最小。因此,NDVI转换模型适用于高密度植被覆盖度的估算,亚像元尺度下的V-S模型和V-H-L模型适用于低、中密度植被覆盖度的估算,并以V-H-L模型估算较为准确。     

利用植被覆盖度-地表温度特征空间提取厦门市土壤湿度信息

土壤湿度是水文学、气象学以及农业科学研究领域的一个重要参数。利用1989年和1996年两个时相Landsat TM遥感卫星影像来获取厦门的植被覆盖度和地表温度,并由此构建了植被覆盖度和地表温度组成的特征空间,最后利用该特征空间反演了土壤湿度,并分析湿度在两个时相中的变化情况。结果显示,在所研究的时间段内,厦门西南老城区的湿度得到增加。但是在东北部城市建成区扩展的地区,土壤湿度则明显降低。     

基于Google Earth Engine的中国植被覆盖度时空变化特征分析

植被覆盖时空变化是全球及区域生态环境重要研究内容之一。基于Google Earth Engine云平台,利用2000~2017年250 m分辨率的MODIS-EVI长时间序列数据,采用像元二分模型并辅以趋势分析、去趋势标准差、Hurst指数方法定量估算中国自2000年来植被覆盖度时空变化,并从省域尺度分析中国植被覆盖度近18 a以及未来趋势变化的时空分异特征。研究结果表明:①2000年以来中国植被覆盖度的变化速率为0.09%/a(P<0.01),平均植被覆盖度为44.63%,空间分布格局上整体呈现“东南高、西北低”的特点,但存在空间异质性;②从省级尺度来看,海南省平均植被覆盖度最高(79%),新疆维吾尔自治区最低(13%),山西省改善趋势最显著(0.4%/a),天津市年际波动最大(DSD=0.039),位于中国最西部的3省:新疆、西藏、青海植被覆盖度年际波动最小;③全国尺度植被覆盖度Hurst指数为0.72,未来将继续保持改善的趋势。具有改善持续性的省份基本呈“T”型分布,位于东西两侧的省份应注重加强植被生态修复与防护工作,保障区域生态文明建设的持续性。     

基于CART决策树与最大似然比法的植被分类方法研究

结合阿坝若尔盖县大骨节病典型病区植被分布特点,选用不同时相SPOT4及ETM遥感数据,提出了将较易实现的CART决策树算法与最大似然比分类法有机结合在一起进行植被分类的方法。决策树算法能很好地区分植被大类,分类精度达到96%,但是无法确定区分乔木亚类的阈值;最大似然比法整体分类精度不高,仅为84%,但是针对乔木亚类的分类精度能达到94%,将两种算法综合利用,最终总分类精度达到95.05%,Kappa系数达到0.9016。良好的分类结果不但为研究该区植被覆盖状况与发病率关系提供了很好的一手资料,并且分类算法较易实现,尤其对于新入门者较为实用和快捷。     

基于人工神经网络的植被覆盖遥感反演方法研究

使用新型遥感数据-“北京一号”小卫星数据,采用BP神经网络法对密云水库流域内的植被覆盖进行反演,并将结果与传统回归分析法和NDVI像元二分法进行比较。结果表明：在山区植被信息遥感反演算法中,神经网络方法以其对非线性过程的精确模拟而具有比传统算法更高的精度,尤其对于遥感反演算法难度较大的山区植被覆盖信息提取效果较好。      

A Kind of Vegetation Cover Fraction Retrieval Algorithm based on Spectral Normalization Frame

Vegetation cover fraction is an important control factor in the process of simulating surface vegetation transpiration,soil water evaporation and vegetation photosynthesis.Based on the TM image data of two different types of vegetation cover,a collaborative sparse regression algorithm based on the spectra normalization framework is proposed to retrieve the vegetation cover fraction,which solves the problems such as the error of the endmember variability and the efficient of the algorithm arisen from many spectral mixture analysis algorithms used to retrieving vegetation cover fraction.And also by contrast to the dimidiate pixel algorithm,the accuracy of the algorithm is indicated.The experimental results show that the normalization of the image and endmenbers can effectively reduce their heterogeneity and improve the retrieval precision and the algorithm has higher accuracy than the dimidiate pixel algorithm.     

地表通量对模型参数的不确定性和敏感性分析

基于2007年12月22日~2009年12月31日黑河流域阿柔冻融观测站的气象驱动数据,利用通用陆面模型(Common Land Model,CoLM)模拟的地表通量结果,研究地表通量对模型参数(叶面积指数、地表反照率和植被覆盖度)的不确定性与敏感性。结果表明,叶面积指数、地表反照率和植被覆盖度对地表感热和潜热通量不同组分的影响存在较大的差异。其中,植被层的感热和潜热通量对叶面积指数的敏感性程度较高,敏感系数均达到0.7以上;与潜热通量相比,感热通量对反照率更加敏感,土壤感热、植被感热和总感热通量对反照率的敏感系数分别达到-0.96、-0.97和-0.66,而土壤潜热和总潜热通量对地表反照率的敏感系数仅为0.1左右;植被潜热通量对植被覆盖度的敏感性程度很高,敏感系数范围为0.92~0.96,而土壤感热通量对植被覆盖度最不敏感,敏感系数只有0.18左右。     

基于时序MODIS反射率产品统计检验方法的土地覆盖更新

土地覆盖产品的生产是遥感领域的研究热点。全球范围土地覆盖产品因其在空间范围上的巨大尺度,生产周期较长,因此产品的时间跨度也很大,需要具有与之相对应的快速生成与更新技术,以提高产品的时间分辨率。使用MODIS历史土地覆盖产品和反射率产品,采用平均值显著性统计检验的思想,实现土地覆盖产品的快速更新。在MODIS条带号为h26v05的结果中选取宁夏自治区作为检验样区,通过目视检验和精度评价的方法对土地覆盖更新结果进行检验,总体精度为90.0290%。对水、混交林、草原、城市和建成区、裸地或低植被覆盖地变化的趋势和变化原因进行分析论证,表明采用平均值显著性统计检验的思想使用时序反射率产品对土地覆盖产品进行自动化快速更新是可行的。     

Development of a global evapotranspiration algorithm based on MODIS and global meteorology data

The objective of this research is to develop a global remote sensing evapotranspiration (ET) algorithm based on Cleugh et al.'s [Cleugh, H.A., R. Leuning, Q. Mu, S.W. Running (2007) Regional evaporation estimates from flux tower and MODIS satellite data. Remote Sensing of Environment 106, page 285-304- 2007 (doi: 10.1016/j.rse.2006.07.007).] Penman-Monteith based ET (RS-PM). Our algorithm considers both the surface energy partitioning process and environmental constraints on ET. We use ground-based meteorological observations and remote sensing data from the MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) to estimate global ET by (1) adding vapor pressure deficit and minimum air temperature constraints on stomatal conductance; (2) using leaf area index as a scalar for estimating canopy conductance; (3) replacing the Normalized Difference Vegetation Index with the Enhanced Vegetation Index thereby also changing the equation for calculation of the vegetation cover fraction (F_C); and (4) adding a calculation of soil evaporation to the previously proposed RS-PM method.We evaluate our algorithm using ET observations at 19 AmeriFlux eddy covariance flux towers. We calculated ET with both our Revised RS-PM algorithm and the RS-PM algorithm using Global Modeling and Assimilation Office (GMAO v. 4.0.0) meteorological data and compared the resulting ET estimates with observations. Results indicate that our Revised RS-PM algorithm substantially reduces the root mean square error (RMSE) of the 8-day latent heat flux (LE) averaged over the 19 towers from 64.6 W/m² (RS-PM algorithm) to 27.3 W/m² (Revised RS-PM) with tower meteorological data, and from 71.9 W/m² to 29.5 W/m² with GMAO meteorological data. The average LE bias of the tower-driven LE estimates to the LE observations changed from 39.9 W/m² to − 5.8 W/m² and from 48.2 W/m² to − 1.3 W/m² driven by GMAO data. The correlation coefficients increased slightly from 0.70 to 0.76 with the use of tower meteorological data. We then apply our Revised RS-PM algorithm to the globe using 0.05° MODIS remote sensing data and reanalysis meteorological data to obtain the annual global ET (MODIS ET) for 2001. As expected, the spatial pattern of the MODIS ET agrees well with that of the MODIS global terrestrial gross and net primary production (MOD17 GPP/NPP), with the highest ET over tropical forests and the lowest ET values in dry areas with short growing seasons. This MODIS ET product provides critical information on the regional and global water cycle and resulting environment changes.     

宁夏主要作物霜冻遥感监测研究

利用1991－1990年NOAA卫星资料,宁夏各台站温度资料和霜冻调查资料,在分析宁夏霜冻发生规律和特点的基础上,利用植被指数差值（DVI）法（间接法）,温度指法（TR）法（直接法）和冷谷面积法（ACV）监测宁夏不同类型的霜冻,取得了良好效果。     

浅析遥感光谱特征参量的原理及基本方法

概述了导数光谱、红边参数、光谱吸收特征以及光谱反射特征等遥感光谱特征参量的原理及基本方法,总结和分析了这些参量在植被领域中的应用动态,提出了遥感技术存在的问题及其应用展望,遥感光谱特征参量能够为植被理化信息的提取提供强有力的工具。     

基于遥感和GIS的东亚土地覆盖年际变化研究

土地覆盖的年际变化是以土地覆盖的宏观分布模式为基准，在外界驱动因子的作用下发生的年与年之间的变化，因此，为揭示东亚地区土地覆盖的年际变化特征，首先选取东亚地区时相一致的不同空间分辨率（1km和8km)的NDVI影像进行了非监督分类，并总结了东亚土地覆盖的宏观分布模式，然后以时间序列的8kmAVHRRNDVI数字影像为基础，应用跨平百分率分析方法生成每年5-9月距平百分率分级影像，并以该影像为基础分析总结了东亚土地覆盖的年际变化特征，结果显示，该方法及其揭示的现象比较客观地反映了东亚土地覆盖年际变化特征。     

基于多源时空信息的西宁和拉萨近70年来城市扩展过程重现及地表覆盖变化分析

西宁和拉萨城市作为青藏高原人类活动的热点地区,其发展历程对青藏高原社会经济发展具有重要影响。研究基于遥感影像、城市规划图和历史地图等资料重建了西宁和拉萨城市1949基准年、1978基准年、1990年、2000年、2010年和2018年城市扩展及2000年以来城市不透水层和绿地空间组分数据,分析了1949基准年以来西宁和拉萨主城区城市扩展的时空特征,揭示了社会经济因素和政策因素对城市土地利用/覆盖变化的影响。研究结果表明：(1)新中国成立以来,西宁和拉萨主城区持续扩展,均呈现非线性的增长态势,城市土地面积分别从1949基准年的1.98 km²和1.10 km²增长到2018年的75.65 km²和76.04 km²;西宁主城区城市扩展呈现十字状的扩展态势,拉萨呈现出圈层外延式的扩展模式;(2)自2000年来,西宁和拉萨城市绿化水平显著提升。2000～2018年,西宁和拉萨城市不透水层面积分别从36.91 km²和21.56 km²增加到55.34 km     

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：RSEI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。