高空间分辨率遥感影像地形校正方法比较

在地形复杂的山区,地形阴影对遥感影像信息提取造成了极大的影响,因此应对遥感影像进行地形校正,从而消除地形效应,恢复地形阴影区域的地表反射率。本文以辽宁东部林区(辽东林区)为研究区域,采用空间分辨率为16 m的GF-1 WFV遥感影像,分别使用SCS+C、Minnaert+SCS和SCEDIL校正模型对原始影像进行地形校正,通过目视分析、光谱保留效果、地形校正效果、分类精度验证和阴阳陡坡光谱反射率一致性等评价指标对校正前后的影像进行对比,最终确定适合于林区的最佳地形校正模型。研究结果表明:(1)对连续山地丘陵且地形起伏较大的林区,SCS+C相比Minnaert+SCS和SCEDIL模型光谱保留性更好,校正前后各波段反射率均值相差小于4.32,且不存在过校正现象;通过校正后近红外波段反射率与太阳入射角余弦相关性判断3种模型的地形校正效果,SCS+C模型相关性最小,地形校正效果最好,Minnaert+SCS相关性略大,SCEDIL模型存在过校正现象;SCS+C模型校正后影像分类精度比校正前提高近3%,与Minnaert+SCS及SCEDIL模型相比高出近2%。(2)基于地形校正原理新增阴阳陡坡光谱反射率一致性评价方法,利用校正前后对阴阳陡坡NDVI的影响作为地形校正效果的评价指标,SCS+C校正效果最佳,两个典型区域校正前后阴阳陡坡光谱反射率均值的绝对偏差(10^(-2))分别由1.14减小至0.58和由1.67减小至0.49,校正后阴阳陡坡光谱一致性提升。综上所述,SCS+C模型优于Minnaert+SCS和SCEDIL,更适用于林区的地形校正。

森林火灾微光遥感识别新指数——增强夜光火灾扰动指数

随着光电技术的发展,低照度条件下的微光成像技术及其应用成为近年来的研究热点之一。在微光遥感影像上,很难单纯依靠辐射亮度或温度,将森林火灾与工业燃烧、城市等热源充分地分离,同时由于频繁的数据饱和问题,目前NPP火灾产品仅提供探测位置信息。因此,为了在各种高亮度异质热源中实现森林火灾识别,进一步推进火灾探测产品像素级表征,基于地表温度通过潜热传递随植被密度的增加而降低的原理,提出了一种新的光谱指数—增强夜光火灾扰动指数(ENFDI),并与传统的中红外波段(Tmir)火灾识别方法进行对比分析。结果表明,ENFDI可以增强森林火灾与城市热源之间的光谱差异,提高微光条件下森林火灾识别能力,森林火灾ENFDI明显高于城市热源区;ENFDI能够有效缓解微光波段易饱和的影响,ENFDI不仅可以明显地分辨出潜在饱和区内火光亮度的差异,增强火灾像元的可区分性,而且与中远红外亮温差的相关性R高达0.94~0.97,明显高于微光波段亮度(NTL)与中远红外亮温差的相关性(0.82~0.83);ENFDI具有一定的稳定性,它不受月相变化的影响,在有无月光情况下夜间森林火灾均被识别;ENFDI森林火灾识别精度(87.66%)高于传统中红外波段(Tmir)火灾识别精度(83.91%),与NPP/VIIRS主动火灾产品(VNP14IMG)具有良好的总体对应关系,定位偏差在628 m以内。因此,ENFDI指数对森林火灾的识别具有敏感性、稳定性和准确性,为进一步实现火灾像素级表征提供可行性参考。

脑卒中偏瘫病人功能锻炼依从性现状及影响因素

目的:分析脑卒中偏瘫病人功能锻炼依从性的现状及其影响因素。方法:采用一般资料调查表、D型人格量表(DS-14)、家庭功能评定总的功能分量表(FAD-GF)、简易疾病感知问卷(B-IPQ)以及功能锻炼依从性问卷(EAQ)对山西省某三级甲等医院神经内科234例脑卒中偏瘫病人进行调查。结果:本组脑卒中偏瘫病人DS-14得分为(21.92±9.14)分,B-IPQ得分为(40.86±5.98)分,FAD-GF得分为(26.75±4.88)分,EAQ得分为(34.77±4.36)分;D型人格、疾病感知、家庭功能均与功能锻炼依从性呈负相关。多元线性回归显示,脑卒中偏瘫病人工作状态、偏瘫侧、日常生活能力、D型人格、家庭功能及疾病感知是功能锻炼依从性的影响因素。结论:脑卒中偏瘫病人功能锻炼依从性为中等水平。医护人员在为脑卒中病人提供治疗方案时,可以通过改善病人的疾病感知和家庭功能,从而提高其功能锻炼依从性。

基于FY-3D/MERSI数据的东北地区干旱监测方法研究

干旱是影响东北地区粮食安全的主要农业气象灾害之一,遥感技术是一种可便捷进行大范围干旱监测的手段。针对目前遥感干旱指数在作物生长发育过程中监测干旱的局限性和适用性等问题,以东北地区玉米和大豆等主要大田作物发育期为切入点,基于FY-3D/MERSI卫星遥感数据和地面土壤相对湿度实测数据,开展不同作物发育阶段干旱监测指数适用性分析,结合径向基神经网络方法,构建全时期和分时期土壤相对湿度反演模型,利用实测土壤相对湿度数据开展精度验证与对比分析。结果表明:风云三号MERSI传感器数据在干旱监测中具有可行性,表观热惯量(ATI)在低植被覆盖或裸土时效果较好,适用于作物冻土期、裸土期和播种~拔节期;水分指数(WI)适用于播种~拔节期、拔节~抽雄期和成熟期等植被生长时期;分时期土壤相对湿度反演模型精度高于全时期土壤相对湿度反演模型,前者监测精度在80.0%以上,比全时期模型精度提高了10%~25%,尤其在冻土期(3月),分时期模型反演精度达到了92.6%。基于作物生长时期和形态差异,选择最适宜遥感干旱指数建立分时期土壤相对湿度反演模型,提高了干旱监测的准确性和可靠性。

基于FY-3D MERSIⅡ数据的辽宁省作物生长季日平均气温估算方法比较

作为反映气候特征的重要指标之一,日平均气温在农业气象灾害监测和气候变化研究等领域承担着至关重要的作用。与传统日平均气温的监测和估算方式相比,遥感技术具有全方位、宏观、动态等不可比拟的绝对优势,能够准确地描述日平均气温的空间异质性。为提高农业服务质量,保证农业健康、可持续发展,探索作物生长季日平均气温遥感反演方法,提高农业气象灾害监测精确度,以FY-3D MERSIⅡ遥感数据为基础,提取研究区日间地表温度(LST_(day))、夜间地表温度(LST_(night))、归一化植被指数(NDVI),同时还考虑了高程(DEM)、坡度(Slope)两个变量,结合气象站日平均气温数据,分别构建多元线性回归和随机森林日平均气温遥感反演模型,开展辽宁省2021年作物生长季(5—9月)日平均气温遥感监测的应用研究。结果表明:(1)基于多元线性回归模型反演的日平均气温均方根误差(RMSE)为1.71℃,平均绝对误差(MAE)为1.45℃;基于随机森林反演误差RMSE为1.17℃,MAE为0.96℃;整体上,随机森林的日平均气温反演结果更好,适用性更强。(2)实验当天和前1 d的降水总量对日平均气温的估算结果具有很大影响,降水量随时间的变化曲线与日平均气温的反演误差散点分布情况基本一致,呈现降水总量越大,日平均气温的反演误差越大的趋势,日平均气温反演结果受大气水汽含量的影响很大。(3)对输入的气温影响因子的重要性进行动态的统计分析,发现LST_(day)和DEM是日平均气温反演时两个最重要的变量,且LST_(day)对日平均气温反演的影响最为重要,但是随着作物的生长,DEM的重要性也越来越凸显。

基于植被指数、光谱和形状指数的面向对象沙地提取方法研究

以辽宁省康平县为研究区,基于高分一号卫星(GF-1)空间分辨率16 m的多光谱影像,通过分析沙地提取的最优分割与合并尺度,以及沙地与其他地物的植被指数、光谱及形状指数特征差异,构建沙地特征提取规则。采用面向对象方法对沙地信息进行提取。结果表明:辽宁省康平县沙地提取的遥感影像最优分割尺度为40,最优合并尺度为90。沙地与非沙地的归一化植被指数和绿光波段光谱均具有高可分性,Jeffries-Matusita(J-M)距离均达到1.92以上。基于植被指数、光谱特征和形状指数3个参数的面向对象沙地提取结果总体精度达到88.09%以上,Kappa系数高于0.81。此方法具有较好的适用性,能够为沙地信息提取和面积估算提供参考。

基于Himawari-8和GF-1卫星的林火遥感监测

以2017年4月11日11-16时(北京时间)辽宁省丹东市森林火灾为研究对象,基于Himawari-8(H8)和高分一号(GF-1)卫星开展林火密集监测、火烧迹地和森林燃烧受害程度监测。基于H8数据采用前后关联的火点识别算法进行火点判识,提取中心燃点温度及燃烧范围;基于GF-1数据采用近红外光谱(B4)、归一化植被指数(NDVI)和全球环境监测植被指数(GEMI)法进行火烧迹地识别;采用高斯函数拟合模型模拟健康林地生长曲线,基于当前影像数据重构火灾前的林地光谱值,以B4衰减量为评价指标对森林燃烧受害程度进行分等定级。结果表明:H8的密集监测显示中心燃点的位置由燃点1变化到燃点2、影响范围由2像元扩大至4像元、燃点温度由321 K降低至314 K;对比火烧迹地提取方法,B4波段的衰减变化最明显、GEMI模型次之、NDVI的衰减不明显,因此小尺度的火烧迹地提取采用B4衰减法最好;基于368个离散点林地光谱指数模拟健康林地生长曲线,拟合方程相关系数为0.89;以4月3日相距火灾发生仅8d的数据进行燃烧受害程度监测,重度受害程度等级漏分误差为90%;经过光谱重构后,重度受害程度分类精度提高24%、轻度受害程度提高10%,总体分类精度为69%、kappa系数为0.44,因此有必要进行火灾前遥感影像的林地光谱重构。

基于MODIS的海冰面积遥感监测及其与气温的相关分析

利用MODIS海冰遥感监测原理及海冰反演方法,提取海冰像元并估算海冰面积。利用2004～2007年冬季MODIS遥感影像,并结合辽东湾沿岸14个气象站的气象资料,研究辽东湾海冰面积与气温的关系。结果表明:辽东湾冬季海冰面积与气温有着显著的负相关关系,相关系数为-0.815,通过二者之间的回归方程可预估未来海冰面积变化趋势。

火烧迹地信息遥感提取研究进展与展望

火烧迹地是描述森林燃烧最重要的信息之一,也是碳循环扰动和全球变化研究的重要参数。重点对近年来国内外广泛使用的火烧迹地产品的解译标志和模型算法进行了归纳总结,以往研究主要侧重于火烧迹地提取模型算法开发,忽视了复杂地形下阴影、纹理等细节特征的作用,限制了人们对火烧迹地的准确提取和科学评估。针对该问题提出了对火烧迹地信息提取改进途径的展望,基于模拟真实地表的DEM参数,优化地形校正效果,建立阴影校正植被指数;明确灰度纹理产生的条件,尝试建立颜色空间和灰度纹理映射方案,实现颜色纹理的定量解译;耦合阴影校正植被指数与颜色纹理,减少对小面积火点的遗漏和混淆信息误判,基于高分卫星数据实现长时间序列高精度火烧迹地信息提取,对探讨全球火烧迹地产品研发具有典型代表意义。

不同植被覆盖下土壤水分遥感监测方法的比较研究

为了研究不同植被覆盖程度下多种土壤水分遥感监测模型的适用性，提高大面积土壤水分遥感监测的可行性和精度，利用辽宁省52个气象站2008—2010年土壤相对湿度人工观测资料以及对应时段的卫星遥感资料，采用热惯量、能量指数、植被供水指数法进行土壤水分的遥感监测，在低、中、高植被覆盖条件下对比3种定量反演土壤水分的遥感模型，并与人工观测资料建立线性、指数、对数拟合。结果表明：在中低植被覆盖期，热惯量法最适合，与0～20cm的平均土壤相对湿度的对数相关最好；高植被覆盖期。能量指数法稍好于植被供水指数法，与0～10cm的平均土壤湿度的对数相关最好。

辽宁省耕地植被指数变化特征分析

利用NOAA／AVHRR资料通道1（0．58～0．68／lm）、通道2（0．725～1．1μm）数据计算归一化植被指数（NDVI），对辽宁省5个气候区内1999～2004年208个旱田监测点和84个水田监测点的作物生长状况进行连续监测，分析NDVI年际、旬际变化特征。结果表明：辽宁耕地（旱田、水田）植被指数年际间差异明显，造成旱田年际变化以及地区差异的主要原因是降水时空分布不均匀的结果，因此旱田2004年NDVI达到近年最大，2001年较低；而造成水田年际差异以及地区差异的原因是受水田用水状况以及光温条件的影响，水田2003年NDVI最大，2001年较低。在整个生长季内（5～9月份），辽宁耕地植被指数呈单峰型变化，从5月上旬开始到6月中旬是缓慢增长阶段，6月下旬到8月下旬快速增长并达到最大，之后又迅速降低；2004年耕地植被指数旬变化趋势与6a平均植被指数旬变化趋势基本相同，但作物生长前期NDVI较6a平均值低，主要原因是受到2004年春夏之交严重干旱的影响。

辽宁省旱田MODIS植被指数时间序列的构建

随着EOS卫星的升空,人们最关注的是NOAA的NDVI产品能否延续以及能否用高分辨率的产品替代,因此笔者利用2005—2008年并行观测4年间5月下旬—9月下旬的MODIS-NDVI和AVHRR-NDVI资料,通过对NDVI时序的预处理,采取分区评价的方法研究二者之间的拟合关系。根据AVHRR-NDVI资料,重构1999—2009年MODIS-NDVI的长时间序列。结果表明:MODIS-NDVI与AVHRR-NDVI之间有着极为显著的线性关系,相关系数为0.675～0.906(n=52),其中辽西最高,辽北、辽中地区次之,辽南稍低。通过检验,该拟合方程准确率除辽中地区平均准确率75%外,其他地区拟合方程的准确率都超过80%,拟合效果理想。通过长时间序列植被指数的变化特征,明显地反映出植被对气候变暖的响应,为探寻植被与气候之间的关系提供了依据。

实测光谱和欧氏距离在GF2卫星海冰提取中的应用

由于卫星受载荷分辨率和混合光谱限制,海冰遥感监测存在很大不确定性。为提高海冰提取精度,将实测光谱与高分辨率卫星数据有效结合,利用光谱数据进行GF2卫星等效反射率转换;基于欧式距离确定16种海冰判识指标的可分性;从而提出一种GF2卫星海冰快速提取方法,为中低分辨率卫星大范围的海冰监测提供基准订正数据。结果表明:(1)经过光谱曲线分析初步确定B2和B4波段是GF2卫星海冰遥感监测的敏感波段;(2)欧式距离计算结果反映16种判识指标中,B2/B4指标欧氏距离最大,海冰与雪、冰水混合物、海水等相似地物的可分性最强,是海冰最佳判识指标(3)根据判识指标采用阈值法能快速提取海冰分布信息,实现海冰与其他相似地物的分离;(4)比较本文提出的新指标(B2/B4)与其他4种指标海冰提取的精度,在冰水两种地物分类中,B2/B4判识指标略好;在多种地物分类中,B2/B4判识指标总体分类精度为96.48%,Kappa系数大于0.5,比其他指标高出3.89%～4.85%。

辽宁省作物长势遥感评价方法

利用1999～2007年5月下旬～9月下旬每天的NOAA数据资料,以归一化植被指数(NDVI)为评价指标,提取辽宁省5个气候区208个旱田点、84个水田点的NDVI值,通过对各统计单元的作物生长趋势分析及逐年比较模型、距平比较模型等遥感评价模型的研究,结果表明,辽宁省作物生长曲线呈单峰形变化,2007年旱田植被指数8月下旬达到最大,水田植被指数8月上旬达到最大;受干旱影响除2007年6月中下旬及9月中旬外,大田作物长势明显好于2006年同期和历史同期;水田作物长势基本好于历史同期。

辽西地区松毛虫发生期气象预报方法

为了研究松毛虫的生活习性与环境的关系,更有效地对松毛虫灾害进行预测和防治,利用气象因子与松毛虫发生期的关系,采用期距法、多元回归分析法对松毛虫各发生始见期进行预报。结果表明:利用期距法研究单个气象要素与松毛虫发生期的关系,幼虫上树到羽化始见期温度是影响松毛虫发生的主要因素,而降水是造成松毛虫下树的主要原因,利用期距法预报各虫态发生始见期偏差6天以内的比例为72.5%;利用多元回归分析法研究多个气象要素与松毛虫发生期的关系,幼虫上树到羽化始见期与日照时数、日较差关系更为密切,下树始见期的出现与温度和降水有关,利用多元回归分析法预报各虫态始见期偏差6天以内的比例为67.5%。

低温胁迫下玉米高光谱特征及产量构成的相关分析

为了研究低温胁迫对玉米生长发育的影响并为粮食生产安全提供理论依据,测定了低温胁迫玉米关键发育期的光谱参数,进而研究光谱植被指数与产量构成的关系。结果表明:随着低温胁迫温度降低以及持续时间的增加,红边位置出现"蓝移"现象,红边幅值和红边面积也相应地减小;大喇叭口期"双峰"现象减缓明显,说明该时期出现低温对玉米生长的影响较大;穗重在不同发育期与DVI(810,680)显著正相关(相关系数为0.8395),线性模型反映光谱植被指数和产量构成的关系。

农作物气象保障服务平台研究进展与存在的问题

阐述了农业遥感等数据平台系统的国内外研究现状,分析了有关农业遥感大数据服务的多源遥感数据融合、作物类型精准识别、作物产量估产机理研究以及遥感大数据研究面临的技术问题,提出了气象保障大数据的尺度转换和气候变化对农业生产影响中遇到的问题。该平台的建立需要全面整合专家智慧、遥感技术、大数据、服务方式等研究理论和技术,将深刻改变农业遥感应用模式,提升气象服务能力,推动农业、气象等综合信息的广泛应用与产业化发展。

日平均气温遥感估算方法综述

日平均气温作为反映气候特征的重要指标,在城市热岛效应、农业生态环境等众多领域发挥着举足轻重的作用。气象站实测的日平均气温应用在大区域模型时,在空间上缺乏一定的代表性。相比之下,日平均气温遥感反演结果更能够满足大范围监测的需要,但同时也存在着精度和质量上的限制和挑战。首先,总结了几种目前广泛使用的日平均气温遥感估算算法,如多元线性回归方法、机器学习法和基于特征空间外推法;其次,基于日平均气温遥感估算的原理和过程,系统分析了云、气溶胶等不确定因素的影响,并提出了相应的解决方案;最后,对日平均气温遥感估算的发展趋势进行了展望,并指出了不同过境时刻影像融合和多源数据融合是提升云干扰下日平均气温遥感估算精度的重要途径。

辽宁省农业气候资源变化特征分析

利用1971年-2000年辽宁地区54个气象站30年气候资料，应用线性气候倾向率方法对年和春、夏、秋、冬四季的光热水等主要农业气候资源要素进行诊断分析，应用Mann—Kendall方法完成了对主要农业气候资源要素的突变性检测。结果表明，近30年来，辽宁省增温趋势明显，热量资源更加丰富，特别是平均最低气温增温幅度尤其显著，冬季增温比春、夏、秋季都显著；气温、积温、无霜期等热量资源在20世纪80年代末期同步发生突变。降水量出现减少的趋势，趋势并不剧烈，但季节性明显，秋季降水减少的贡献最大，与降水有密切关系的蒸发潜力和降水蒸发差的变化趋势并不明显，不存在突变现象。太阳辐射与日照时数变化趋势一致，在1982年发生突变，并一直呈下降趋势，太阳辐射量和日照时数的减少，主要表现为夏季的欠缺。辽宁总体的农业气候变化存在以“气温显著升高，降水、日照减少”为主要特点的暖干化趋势，这种趋势在秋季表现得更为明显一些。最后简要讨论了农业气候资源的变化给辽宁农业生产带来的主要影响问题。

东北地区玉米干旱时空特征分析

利用1961-2007年东北地区124个气象站日气象数据,采用彭曼-蒙特斯方程计算参考蒸散量、作物需水量及玉米水分亏缺指数,按玉米生长的不同发育期确定不同干旱等级玉米水分亏缺干旱指标并计算了干旱频率,并就其时空分布及其年际变化特征进行分析。结果表明：东北地区玉米生长季内干旱呈现明显的季节性和区域性,干旱发生频率较高的时段主要在苗期生长阶段,其次是灌浆成熟期;玉米苗期、拔节期、抽雄开花期、灌浆成熟期轻旱以上干旱频率都呈东北向西南逐渐增加的分布趋势,区域性比较明显;辽宁西部和南部、吉林西部和黑龙江西南部地区干旱发生频率较高,是干旱的主发区,玉米苗期、拔节期、抽雄开花期、灌浆成熟期干旱发生频率分别为60%-96%,30%-58%,20%-40%,30%-52%,从年代际变化看,20世纪60年代到80年代干旱缓和,从90年代初开始干旱呈增加的趋势,90年代中期以后干旱增加趋势明显,特别是2000-2004年维持在一个较高的水平。由此可见,东北地区近十年来干旱呈显著增加的趋势,且干旱在各个发育阶段同时发生。