基于InVEST和PLUS模型下的土地利用变化及生境质量演变分析:以汉中盆地为例

汉中盆地是中国南水北调工程中的重要源头区,分析区内土地利用及生境质量,能提高对该地区演变规律的认识,进一步保护下游研究区的自然资源和生态环境安全。笔者基于2000~2020年20年内共3期土地利用数据,建立了研究区多类型土地利用数据库和生境质量评估体系,从土地利用转移矩阵、景观格局指数、生境质量等多个方面对研究区内的土地利用的时空变化进行研究,并利用PLUS模型进行土地利用扩张和预测分析。结果表明:2000~2020年,土地利用类型变化较大,变化转移主要发生在水田和农村居民点用地、城镇用地之间;蔓延度指数逐年减少,景观破碎化程度较高;生境质量结果呈逐年下降趋势,高值面积减少并向南部扩展,低值面积增多并以城镇为中心向外辐射扩散,高等级的生态质量景观由水域和林草为主,主要沿汉江流域分布。

基于高光谱数据的东天山—北山成矿带矿物填图及地质应用

高光谱遥感数据凭借丰富的光谱信息和强大的矿物识别能力,已成为新一轮找矿战略突破行动的有力工具。本文介绍了利用高分五号01A、资源一号02D国产高光谱数据进行的东天山—北山成矿带矿物填图工作。基于完全自主研发的填图软件工具pymica,完成最终成果图集,囊括了成矿带1∶100万矿物分布图、白云母铝含量分布图、绿泥石Mg/(Mg+Fe)比值图等数据产品,为整个成矿带内的地质工作提供了丰富可靠的信息,在蚀变信息提取、构造解译、岩性划分等方面均有良好的应用效果,为高光谱遥感区域地质调查填图提供了应用范例。

GeoAHSI新工具精确刻画新疆哈密赤湖铜钼矿床蚀变分带特征

蚀变分带特征能够指示与斑岩型矿床相关的热液蚀变活动,是斑岩型矿床的重要找矿标志之一。高光谱遥感数据凭借精细的光谱信息,能够准确刻画各类热液蚀变矿物的空间分布,从而为斑岩型矿床的识别和定位提供可靠依据。以Teracorder算法框架为基础,开发并开源了适用于国产高光谱数据矿物识别工具GeoAHSI,实现了便捷、高效的国产高光谱遥感数据批量处理和矿物填图工程化应用。在此基础上,使用GF-5高光谱成像仪(Advanced Hyperspectral Imager,AHSI)影像作为遥感数据源,结合野外采样分析,对赤湖铜钼矿床进行了地表矿物填图及验证工作。结果表明,AHSI高光谱矿物填图结果精细地刻画出了以叶腊石+明矾石为核心,向外逐渐过渡高岭石+叶腊石和高岭石+白云母蚀变矿物组合的典型斑岩型矿床热液蚀变分带特征,并与传统地质填图单元和构造具备较好的空间分布一致性。此外,GeoAHSI工具还提取了该地区白云母吸收特征波长分布,揭示了赤湖铜钼矿床富铝白云母与斑岩型矿化之间的关系。研究为斑岩型矿床蚀变矿物及蚀变分带识别提供了成熟、有效的工具及方法,对推动国产高光谱遥感卫星支撑新一轮找矿突破战略行动具有一定指导意义。

浅谈雾霾成因的有效分析方法与应用

本文在简述雾霾多种形成因素的基础上,重点对因子分析法和主成分分析法在探索雾霾成因分析的有效途径中所起作用进行了解读。并以安徽某化工厂区空气质量监测数据为例,进行因子分析,从而快速得出不同区域的空气质量评价结果及其主要污染物。最后,对我国不同地区及不同时期雾霾成因的有效分析进行了一定的思考。

内蒙古钱家店铀矿区土壤重金属污染特征与潜在生态风险评价

为了解内蒙古钱家店铀矿区土壤重金属污染程度和生态风险,以与之相邻的大林非矿区为背景区,分别采集表层及垂向剖面土壤样品,利用电感耦合等离子体-质谱仪(ICP-MS)定量分析土壤中重金属U、Cd、Mo、As、Pb、Ni、Cu、Co、Cr和Zn的含量。运用单因子污染指数法、内梅罗指数法分析其污染特征;采用潜在生态风险指数法对研究区进行潜在生态风险评价。结果表明:土壤中U、Cr、Pb和Mo元素浓度(wB/10-6)超过背景区平均值,分别为1.06、28.36、14.31和0.34;土壤样品中U的单因子污染指数为1.20,内梅罗指数为1.07,均属轻度污染;Cd潜在生态危害系数最高,为21.66,土壤重金属综合潜在生态风险指数为66.16,潜在生态风险程度为轻度;垂向剖面重金属元素含量自1.3 m处发生显著变化且XRD检测出铝合物。矿区总体受到重金属元素轻度污染,潜在生态风险低。

地形效应校正的遥感地热异常提取

在山地复杂地形条件下,利用热红外遥感获得的地表温度分布显著受到地形的影响,真实的地热异常信息往往难以识别,热红外遥感应用于山区地热勘探受到极大限制。以广东龙川地热勘查区为研究区,初步探讨了山地环境中如何抑制地形效应,以有效提取地热异常。首先,基于Landsat ETM+遥感数据反演地表温度,分析坡向和坡度两个地形因子与地表温度的关系;然后,在此基础上,将研究区的地表温度按坡向分成3个子区(阳坡、过渡坡和阴坡),根据阳坡地表温度与坡向的线性拟合关系将其校正到水平坡度上;最后,结合地质构造分布和地表覆被情况,在3个子区识别了4处地热异常,并与已知地热点进行比较验证。结果表明:坡向分区和阳坡坡度校正能够有效抑制地形效应,提高遥感地热异常识别精度,为山区地热资源的预测评价提供新思路。

基于加权融合TIR数据的LST反演与硅化信息提取——以广东仁差盆地铀多金属矿区为例

硅化蚀变带是多种金属热液矿床的重要找矿标志之一,利用遥感技术实现快速大范围识别硅化蚀变信息具有重要意义,但硅化蚀变通常为弱信息,目前常规的遥感方法难以有效识别。本文以广东省仁差盆地铀矿区为例,以PAN图像高频分量图与TIR图像进行加权融合并进行地温反演,分析硅化蚀变带与地温异常的关系,建立遥感硅化蚀变弱信息增强识别模型。结果表明:采用PAN图像高频分量图像与TIR图像进行加权融合,可提高TIR图像的空间分辨率,较好保存热目标光谱特征;融合前后数据反演的LST图变化不大,后者提高了对地物热异常识别能力;硅化蚀变带在近似LST图中表现为较断裂带更为细小的高温异常带,并以此为依据进行预测识别。经验证,已知硅化带与识别硅化带较为吻合。

基于AVIRIS高光谱数据的海表甲烷异常识别

研究海洋表面烃类富集状况在监测海洋环境和探测海底油气资源中具有重要意义,海表渗漏烃中,甲烷是气态烃中最具代表性的组分。为了精准识别海表甲烷异常,研究设计了相应光谱实验,以海水为背景测定甲烷光谱反射率,基于实测数据分析甲烷的光谱特征,运用比值导数光谱法削弱海水背景组分的光谱干扰,提取出甲烷光谱吸收特征波段。研究发现甲烷在1642—1672 nm和2169—2378 nm波长范围存在光谱吸收,通过比值导数处理后显著增强了其中1642—1672 nm和2169—2208 nm区间的甲烷吸收特征,在Rebecca等提出的CH_(4)I甲烷反演指数的基础上加入比值导数参数,建立了基于AVIRIS数据的海表甲烷含量指数MI,与甲烷含量的相关系数R^(2)=0.9942,将其应用于美国加利福利亚州圣芭芭拉海峡Coal Oil Point(COP)烃渗漏区甲烷异常识别,并与CH_(4)I指数和Bradley等提出的AVIRIS CH4指数ζ(L2298/L2058)进行反演效果对比。结果表明:运用MI指数可以有效识别海表甲烷浓度异常,与ζ、CH_(4)I指数反演结果相比,MI指示的甲烷浓度异常分布与ζ指数反演结果更为吻合,效果显著优于CH_(4)I指数反演结果。

结合EEMD和比值导数的岩石-植物混合波谱分解

由于混合像元的影响,野外实测波谱或从遥感影像提取的像元波谱多为混合波谱。针对高光谱遥感应用中混合像元导致的混合波谱问题,提出了一种改进的比值导数混合波谱分解方法。首先,对野外实测的岩石与植被的混合波谱预处理,消除水汽噪声;其次,使用总体平均经验模态分解法(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)进行IMF分解,获取r分量波谱;然后,利用比值导数方法对r分量波谱进行解混;最后,选取岩石面积比为自变量,近红外波谱的特征波段反射率值为因变量,利用回归分析定量反演野外混合波谱中岩石面积比。结果表明:①基于EEMD分解获取r分量波谱消除了环境干扰,反映了混合波谱总体趋势,体现了混合波谱中的主要地物波谱特征;②对EEMD分解获取的r分量波谱进行比值导数处理,抑制植被端元组分的同时,突出岩石组分对于混合光谱的影响;③结合EEMD和比值导数法处理后的特征波谱,提高了岩石-植物混合波谱反演精度。