中国水资源研究与管理逝实时遥感数据共享系统研制成功

“中国水资源研究与管理近实时遥感数据共享系统”是由中国水利水电科学研究院遥感中心（水利部遥感中心）、中国科学院地理科学与资源研究所、中国遥感卫星地面站、中国科学院新疆生态与地理研究所、水利部淮河水利委员会等单位联合建设的为我国水资源研究和管理服务的快速反应和数据共享系统。该系统利用了多源遥感卫星数据接收、处理等信息技术和计算机高速网、通讯卫星广播等通讯技术。     

变化环境下青藏高原陆地水储量演变格局及归因

基于1981—2015年全球陆面数据同化系统GLDAS和归一化植被指数GIMMS NDVI3g等多源数据,采用Theil-Sen Median斜率估计和Mann-Kendall趋势检验法探究青藏高原多年陆地水储量(TWS)及其各组分时空演变特征,采用水量平衡法、相关分析法和Hurst指数法识别水循环过程对TWS变化的影响机制。结果表明：受气候变化影响,1981—2015年青藏高原降水及冰川积雪消融增加,TWS以0.7 mm/a的速率增加,青藏高原北部TWS增加趋势极其显著,南部呈减少特征;青藏高原绝大部分地区TWS以0～200 cm的土壤含水量为主,不同深度土壤含水量具有显著空间异质性;青藏高原北部及东部降水主要通过蒸散发过程损失,南部地区径流系数较大。     

基于多源信息融合的业务化洪水遥感监测分析

基于多源信息融合的遥感监测方法可对不同类型的洪水灾害开展业务化遥感监测分析。总结了业务化洪水遥感监测分析需要的多源数据,提出了业务化洪水遥感监测的技术流程方法,阐述了应急监测准备、卫星影像处理、水体提取、受淹分析、指标计算、监测成果归档6个技术步骤,并在2020年长江鄱阳湖和淮河中游大洪水业务化监测开展分析。结果表明,应用多源信息融合方法,可为洪水监测提供多方位信息,提供水体范围、淹没面积、房屋耕地等影响评价的信息,为水旱灾害防御提供有力的数据支撑和信息服务。     

水利遥感数据规模化加工处理平台框架研究

以卫星遥感为代表的地表信息空天获取手段是支撑新时期智慧水利建设的重要途径。当前,遥感数据获取能力与处理服务能力之间出现了失衡,大量的对地观测卫星遥感数据被获取,而能够支撑水利业务的遥感数据产品即时服务能力和动态更新频次仍然存在瓶颈,“卫星数据量大、处理流程复杂、产品服务不足”的现状长期存在,制约着水利行业遥感应用的质量和效率。本文通过调研当前国内外遥感大数据加工处理进展,分析了面向智慧水利建设的水利遥感数据处理平台需求,设计了一种水利遥感数据规模化加工处理平台的框架,用于海量卫星遥感数据产品全链路自动化处理,以提升水利遥感数据产品处理质量和服务效率。该平台可以实现超过30种多源高分遥感数据全流程处理,通过动态分配GPU和CPU计算缓存,实现卫星遥感数据正射校正、融合、镶嵌、质检以及水利遥感专题信息提取等流程规模化、并行化和自动化处理,生产满足数字孪生流域建设的卫星遥感专题产品,支撑新时期智慧水利建设的遥感深度应用。     

多源卫星遥感数据和水色遥感技术在鹤地水库采砂监察中的应用

近年来,鹤地水库的采砂活动频繁,相关管理部分迫切希望了解采砂活动在水库库区的时空分布,以指导库区的管护和执法活动。该基于多源卫星遥感数据和水色遥感技术对鹤地水库悬浮泥沙浓度进行了分析,结合现场调研,发现悬浮物浓度高值区存在采砂行为。认为基于多源卫星遥感数据和水色遥感技术可对水库的采砂行为时空变化进行监察,辅助库区管理人员执法。     

基于光学遥感的湖泊水体信息提取研究进展

对常用光学遥感数据的湖泊水体信息提取方法及其优缺点进行了总结。针对湖泊水体信息提取中的难点——混合像元问题,总结了线性解混、神经网络解混和矢量解混等方法的优缺点。在目前多卫星、多传感器快速发展的条件下,基于多源数据开展湖泊水体协同观测是未来的发展趋势,而在多源遥感数据之间的空间匹配和不同反演结果的融合中,尺度转换是关键。     

基于遥感图像矿山生态环境破坏信息边界提取方法研究

多源遥感卫星数据在矿山环境监测中得到了广泛的应用,而高分辨率遥感影像数据结合应用数学形态学方法提取矿山活动信息的方法在提取矿山生态环境破坏范围的应用还很少见。所以,本文试图利用数学形态学的方法,结合Matlab应用程序平台,运用IKONS高分辨率遥感影像数据,采用多种传统图像处理算法与本文算法进行比较,并在野外数据的验证下,证实数学形态学方法应用于提取矿山活动信息的可行性,为矿山环境保护、监控和管理开拓了新的思路。     

应用多星多源数据组合动态监测黄河凌汛进程

依据2002—2012年黄河凌汛灾害遥感动态监测实践,阐述了充分利用不同时期在轨运行卫星特点,采用多星多源数据组合动态监测黄河凌汛进程的内容、方法、主要技术和实施成果。结果表明:①多星多源数据组合可充分利用不同时期在轨运行卫星的数据特点,实现对黄河凌汛的日宏观动态监测、重点时段的精细监测和灾害突发时的准实时监测,能有效监测黄河凌汛发展进程,为防凌决策提供依据;②HJ-1A/B星、中国遥感卫星(3号、5号)CBERS-01/02等国产高分辨率卫星能有效进行黄河冰凌灾害的精细监测,特别是CBERS-02B具有侧摆编程快速获取数据功能,是进行突发灾害应急监测的理想数据源。     

陆地水储量变化及其归因：研究综述及展望

陆地水储量是区域降水、径流、蒸散发、地下水和人类开发利用等相关活动的综合反映,已成为全球水循环观测的重要参数。由于气候变化(如洪水、干旱)和人类活动(如地下水抽取)等的影响,造成了全球范围内陆地水储量呈现出超正常范围的变化,然而目前系统性介绍陆地水储量变化及其归因的研究仍较少。因此,首先系统综述现有的水储量监测方法以及全球陆地水储量及其组分变化,然后从水储量组分变化、水量平衡和气候变化等角度分析全球陆地水储量变化的成因,其次探讨陆地水储量变化对海平面上升的贡献,最后总结全球陆地水储量变化及其成因与影响的相关研究中面临的主要技术难点以及未来可能的发展方向。在过去的十几年中,基于站点观测、卫星遥感和模型模拟的陆地水储量变化及其归因研究已有了一定的进展,而高精度观测水循环关键要素并发展基于卫星观测数据的水循环相关模型将是未来全球水储量变化归因研究的重要课题。研究有助于决策者在气候变化、人类活动不断增强的背景下制定合理的水资源管理措施,从而保障粮食安全、维系社会稳定。     

应用多星多源数据组合动态监测黄河凌汛进程

依据2002-2012年黄河凌汛灾害遥感动态监测实践,阐述了充分利用不同时期在轨运行卫星特点,采用多星多源数据组合动态监测黄河凌汛进程的内容、方法、主要技术和实施成果.结果表明:①多星多源数据组合可充分利用不同时期在轨运行卫星的数据特点,实现对黄河凌汛的日宏观动态监测、重点时段的精细监测和灾害突发时的准实时监测,能有效监测黄河凌汛发展进程,为防凌决策提供依据；②HJ-1A/B星、中国遥感卫星(3号、5号)CBERS-01/02等国产高分辨率卫星能有效进行黄河冰凌灾害的精细监测,特别是CBERS-02B具有侧摆编程快速获取数据功能,是进行突发灾害应急监测的理想数据源.     

岸线动态变化立体监测及管理信息系统研究

岸线动态变化立体监测及管理信息系统建设依据国家和行业有关规程,结合岸线管理的实际情况,研发一套岸线监测及管理软件。该系统分为3个部分:基于C/S构架的岸线遥感影像管理与动态监测系统(天上看)、基于C/S构架的岸线综合监控与执法管理系统(网上管)、基于移动端开发的岸线移动巡查执法系统(地上查)。在对地观测技术和互联网技术的推动下,该系统采用遥感监测技术,由卫星、无人机等对地立体观测手段采集多期影像,通过叠加分析,发现地表变化位置信息及有关要素后形成专题数据,综合反映出整个监测区域的土地利用状况、堤防毁损、违法占地、侵占水利设施等情况,提供给相关监管部门辅助执法,实现岸线的动态监测与管理。     

基于CCI资料与EnKF方法的单点土壤湿度同化

土壤湿度作为天气、农林业、水循环研究中重要的地球物理参数,对气候变化有重要影响。陆面数据同化发展较晚,研究集中在同化土壤/积雪的常规观测与遥感观测来提高土壤湿度廓线/雪水当量的估计精度。卫星遥感资料的同化是一个研究热点,同化遥感数据对提高土壤湿度估计精度有积极的作用。基于CLM4.0(Common Land Model 4.0)陆面过程模式,采用集合卡尔曼滤波(EnKF)同化方法,在美国内布拉斯加州地区的Clay Center、Red Cloud及Grand Island观测站点进行了3个单点同化实验,同化的观测数据是由CDF(Cumulative Distribution Function)技术匹配调整后的卫星遥感资料——CCI(Climate Change Initiative)数据,同化分析实验时间为2008年5月1日至2008年10月31日,利用站点实测数据对0~2cm土壤湿度的同化结果与间接受其同化影响10cm处的土壤湿度估计值进行了验证。结果表明:通过单点同化卫星遥感资料的方法可以提高表层土壤湿度的估计精度,并且受其同化影响,靠近同化层的土壤,其土壤湿度的估计精度也得到提高。     

NDVI对NDSI积雪信息提取阈值的影响研究

雪盖面积是水文,气候模型的重要输入参数之一。通过遥感可以实时获取大尺度范围内的积雪覆盖信息,弥补地面观测在空间范围上的不足。中等分辨率光谱成像仪(MODIS)数据因其具有高光谱、高时间分辨率的特点,越来越多的应用在积雪信息提取上。本文在总结现有方法的基础上,分析了现有方法的优劣,建立了一个新的积雪信息、归一化植被指数(NDVI)、归一化雪盖指数(NDSI)的线性关系模型。对该模型进行了精度验证。结果表明:在植被覆盖率较高的地区,该方法减少了8.7%的误分类像元。     

Application of snowmelt runoff model (SRM) in mountainous watersheds: A review

The snowmelt runoff model (SRM) has been widely used in simulation and forecast of streamflow in snow-dominated mountainous basins around the world. This paper presents an overall review of worldwide applications of SRM in mountainous watersheds, particularly in data-sparse watersheds of northwestern China. Issues related to proper selection of input climate variables and parameters, and determination of the snow cover area (SCA) using remote sensing data in snowmelt runoff modeling are discussed through extensive review of literature. Preliminary applications of SRM in northwestern China have shown that the model accuracies are relatively acceptable although most of the watersheds lack measured hydro-meteorological data. Future research could explore the feasibility of modeling snowmelt runoff in data-sparse mountainous watersheds in northwestern China by utilizing snow and glacier cover remote sensing data, geographic information system (GIS) tools, field measurements, and innovative ways of model parameterization.     

多源水利遥感数据的一体化管理机制研究

随着水利遥感数据及产品在水利业务中的普遍应用,存储和管理问题日益成为限制数据应用的瓶颈.针对水利遥感数据及产品的存储管理问题进行研究,以空间数据库引擎技术为基础,提出面向数据库的多源水利遥感数据一体化管理机制.开发并实现基于 C/S 模式的多源水利遥感数据管理系统,利用空间数据库引擎屏蔽数据的复杂性和异构性,通过统一的接口实现水利遥感数据的数据库存取.经过系统测试,证明该系统具有良好的数据存取性能,能够为上层的水利应用提供可靠的数据保障     

基于MODIS遥感影像的融雪径流模拟研究

高寒山区冰雪覆盖面积的大小直接影响山区河流的冰雪融水补给量。文中以新疆塔什库尔干河伊尔列黑水文站控制流域为研究对象,从MODIS遥感影像提取流域冰雪的覆盖面积比例,采用SRM融雪径流模型对伊尔列黑水文站径流过程进行模拟。SRM的模拟预报效果表明:采用SRM融雪径流模型并结合MODIS遥感影像进行研究流域冰雪融水径流模拟具有普遍适用性,可为研究流域水资源的优化管理及下游水库入库流量进行数据支持。     

Remote sensing and GIS techniques for assessment of the soil water content in order to improve agricultural practice and reduce the negative impact on groundwater: case study, agricultural area ?tefan cel Mare, C?l?ra?i County

Traditional agricultural practices based on non-customized irrigation and soil fertilization are harmful for the environment, and may pose a risk for human health. By continuing the use of these practices, it is not possible to ensure effective land management, which might be acquired by using advanced satellite technology configured for modern agricultural development. The paper presents a methodology based on the correlation between remote sensing data and field observations, aiming to identify the key features and to establish an interpretation pattern for the inhomogeneity highlighted by the remote sensing data. Instead of using classical methods for the evaluation of land features (field analysis, measurements and mapping), the approach is to use high resolution multispectral and hyperspectral methods, in correlation with data processing and geographic information systems (GIS), in order to improve the agricultural practices and mitigate their environmental impact (soil and shallow aquifer).     

Integrated Water Resource Development Plan for Sustainable Management of Mayurakshi Watershed, India using Remote Sensing and GIS

Integrated watershed management requires a host of inter-related information to be generated and studied in relation to each other. Remote sensing technique provides valuable and up-to-date spatial information on natural resources and physical terrain parameters. Geographical Information System (GIS) with its capability of integration and analysis of spatial, aspatial, multi-layered information obtained in a wide variety of formats both from remote sensing and other conventional sources has proved to be an effective tool in planning for watershed development. In this study, area and locale specific watershed development plans were generated for Mayurakshi watershed, India using remote sensing and GIS techniques. Adopting Integrated Mission for Sustainable Development (IMSD) guidelines, decision rules were framed. Using the overlay and decision tree concepts water resource development plan was generated. Indian Remote Sensing Satellite (IRS-1C), Linear Imaging Self Scanner (LISS-III) satellite data along with other field and collateral data on lithology, soil, slope, well inventory, fracture have been utilized for generating land use/land cover and hydro geomorphology of the study area, which are an essential prerequisites for water resources planning and development. Spatial data integration and analyses are carried out in GIS environment.     

遥感干旱监测在抗旱减灾应用中的若干思考

推动遥感干旱监测技术的业务化运行,对水利抗旱减灾工作至关重要。从土壤水分监测、植被状况监测和多维光谱特征综合监测3方面简述了国内外遥感干旱监测的主要技术方法。深入分析遥感干旱监测技术在水利抗旱减灾业务化应用中急需解决的问题：研究对象、遥感数据源和研究方法等,并在卫星遥感数据源、遥感干旱监测方法、遥感干旱监测应用策略等方面提出了进一步应用建议,以期推动遥感干旱监测技术在我国水利行业中的应用。