基于Landsat影像的巢湖面积变化分析研究

鉴于全球气候变化的不断加剧和人类活动范围的迅速扩大,湖泊面积的显著变化已成为学者研究的焦点之一。巢湖是中国五大淡水湖之一,通过分析其面积变化,深入理解湖泊面积波动的动态机制和潜在影响因素。采用Landsat卫星影像数据,系统分析了巢湖2012—2022年的面积变化动态及相关影响因素。为实现水体的自动提取,运用ETM+和OLI两类不同波段的Landsat卫星影像,并引入水体指数(NDWI)作为有效的水体识别工具。随后,通过对提取的水体面积数据与气象参数进行统计学分析,旨在探讨湖泊面积变化的根本原因,并为湖泊生态环境的改善提供有效支持。

应用Landsat影像数据分析岷江上游植被覆盖度时空变化及地形分异特征

以2000、2010和2020年的Landsat遥感影像为数据源,利用像元二分模型提取岷江上游3个时期的植被覆盖度,结合海拔、坡度以及坡向等地形因子,对研究区2000—2020年的植被覆盖状况变化及地形分异特征进行分析,为生态保护和土地规划利用提供数据支持。结果表明:(1)2000—2020年,研究区植被覆盖度呈先降低后升高的趋势,总体上得到改善,植被覆盖度Ⅲ级以上区域面积达到80%以上。(2)植被覆盖度在空间上呈现为“东高西低,南高北低”的分布特征,岷江上游中西部地区的植被覆盖度为Ⅳ级以上,黑水县西北部山区和松潘县的极高海拔地带植被覆盖度为Ⅰ级。(3)随海拔、坡度的上升,研究区植被覆盖度均表现为先升高后降低的特征;植被覆盖度半阳坡最大,阴坡最小,平地大于半阴坡。岷江上游作为长江上游的生态屏障,植被覆盖状况受海拔、坡度以及坡向和人类活动影响较大,因此,对岷江上游地区生态保护和土地利用应考虑地形限制,因地制宜采取措施。

基于Landsat影像数据的香格里拉市优势树种蓄积量估测模型构建

以香格里拉市优势树种高山栎、高山松、云冷杉及云南松为研究对象,构建基于遥感的森林蓄积量估测模型。采用2006年和2016年的Landsat TM/OLI影像及二类调查数据,随机从每期数据中各选取100个小班,提取其影响因子,利用相关性强的因子构建RF模型和MLR模型。结果表明,2006年各树种蓄积量RF模型的拟合R2在0.779~0.862范围,预测精度P值为80.17%~92.16%;2016年RF模型的拟合R2为0.761~0.865,预测精度P值为81.61%~95.53%。建立MLR模型后,2006年树种蓄积量估测模型的拟合R2为0.214~0.336,预测精度P值为34.12%~47.16%;2016年模型的拟合R2为0.238~0.391,预测精度P值为34.82%~52.57%。估测结果与二类调查数据的误差为:高山栎、高山松、云冷杉、云南松分别增加了8.54×105m3、3.65×106m3、4.12×106m3、3.96×104m3,误差分别为0.36%、0.78%、0.44%、0.62%。对比二种模型估测结果表明,随机森林模型能更精确地估测优势树种蓄积量。

基于Landsat影像的近40年来(1982—2021年)三峡库区水面面积及其蒸发损失变化

三峡水库蓄水引起库区水位抬升,水面面积显著增加,对区域水文循环过程产生了一定影响。为揭示三峡水库蓄水前后水面面积及蒸发损失变化规律,选取三峡库区坝前至寸滩区间作为研究区,利用Landsat影像数据提取1982—2021年水面面积,分区建立水位与面积关系曲线,进而推求库区逐日水面面积。在估计三峡库区水面面积的基础上,结合站点潜在蒸发资料推求水面蒸发损失量。研究结果表明:2010年三峡水库全面运行后,坝前至寸滩库区平均水面面积由蓄水前的372.96km^(2),增加到761.31km^(2),较蓄水前增加了1.04倍。同时,三峡水库的蓄泄调节改变了库区河段原有的水文节律,使得库区水面面积的季节性变化特征较蓄水前发生了显著变化。蓄水后,冬季水面面积最大,平均为843.81km^(2),较蓄水前增加了1.89倍;秋季、春季次之,水面面积分别为818.73和735.28km^(2),较蓄水前分别增加了97.17%和1.28倍;夏季水面面积最小,为653.03km^(2),较蓄水前仅增加了39.06%。水库全面运行后,蒸发损失量随水面面积扩大而急剧增加,多年平均蒸发损失量由蓄水前的2.68亿m^(3)增加到5.65亿m^(3)。库区水面蒸发损失量的季节性节律较蓄水前并未发生实质性变化,春季蒸发损失量为1.26亿m^(3),较蓄水前增加了1.4倍;夏季仍是蒸发损失最大的季节,其蒸发损失量为2.11亿m^(3),较蓄水前增加了61.14%,但其占全年总蒸发损失的比重却由蓄水前的48.80%减少至37.32%;秋季蒸发损失量为1.49亿m^(3),较蓄水前增加了1.23倍;而冬季水面蒸发损失量为0.80亿m^(3),较蓄水前增加了3.34倍,其占全年总蒸发损失的比重也由蓄水前的6.85%增加至14.11%,该季节水面面积虽然最大,但其蒸发量仍然最小。本文研究结果有助于更加全面地揭示三峡水库运行对库区水文循环要素的影响。

基于Landsat影像的太原市城区热岛效应特征分析

利用太原市主城区2000年、2010年和2019年3期Landsat影像反演出地表温度,用均值-标准差法将地表温度划分为6个等级得到相应的太原市主城区热岛区分布图并对其特征及成因进行分析。结果表明:太原主城区的热岛面积呈先减弱后增强的态势;热岛区与建设用地扩展范围在空间上较为吻合,为沿平川地带向南发展;地表温度与植被覆盖度呈显著线性负相关,植被覆盖度每增加0.1,地表温度下降约0.8℃左右;建设用地的地表均温最高,是城市热岛效应加剧的主要因素,植被覆盖区及水体的地表均温较低,有利于缓解热岛效应。

基于时间序列Landsat影像的棉花估产模型

为提高棉花遥感估产精度,该文选取加州San Joaquin Valley地区2个棉花地块作为研究区,利用时间序列Landsat_5_TM、Landsat_7_ETM遥感影像数据,结合野外实测产量数据,进行棉花产量遥感预测模型研究。结果表明:基于Landsat影像纯像元的植被指数时间序列准确地揭示了棉花整个生长期的长势情况,不同长势的棉花植被指数随时间变化在花铃期差异比较显著;整个花铃期植被指数与产量之间的相关系数均大于0.80,最大相关系数达0.90,花铃期NDVI平均值建模决定系数为0.82,均方根误差为463.69,证明花铃期比其他生长期更适用于棉花产量预测;单一时期最优模型为第206天(7月25日),多时期最优模型以NDVI最大值前三期NDVI平均值为自变量;整个花铃期NDVI最大值建模决定系数为0.81,均方根误差为477.82,该模型具有普适性。该文的研究成果为基于MODIS_NDVI最大值合成法的相关研究提供了理论依据,并且为其他农作物的估产模型建立提供借鉴。

基于Landsat影像自身特征的薄云自动探测与去除

为有效地去除Landsat云的影响,恢复云区地物信息,基于单景Landsat影像的自身特征,通过利用影像中无云区地物的band1和band3高度相关特性确定晴空线,使用修改的最优化薄云变换算法计算受云影响的像元相对于晴空线的偏离距离(HOT),依据HOT的大小实现云的自动探测.对HOT图像进行阈值分割,将云从薄到厚进行分级;然后利用近红外和短波红外波段对云区和非云区的地物进行自动聚类,并根据云的等级和地物类型将云区可见光影像和对应地物的无云区影像进行匹配,实现薄云的去除.试验结果表明,云的探测快速准确,薄云的去除效果较好.

基于Landsat影像的西宁市主城区热岛效应分析

利用西宁市主城区1987、2001年和2013年3个时期的Landsat遥感影像反演出了不同时期的地表温度,并对地表温度进行归一化处理后得到相应时期的热岛等级分布图。结果表明,西宁市城区的热岛效应呈先减弱后增强的态势,热岛区分布逐渐集中,主要分布在城市边缘未利用地、主城区中商业区、工业区以及城市交通线路周围;热岛效应的范围在扩展,其分布与建成区的扩展范围在空间上基本相吻合,但是强度有小幅减弱;热岛效应与植被覆盖度呈负相关,植被覆盖度每增加10%,地表温度下降约1.23℃;建设用地及未利用地的均温最高,而水体及有植被覆盖区域均温较低;绿色植被和水体有缓解热岛效应的作用,而因建成区的扩大有大规模的不透水面是热岛效应加剧的主要原因;气候和天气因素也对热岛效应有一定的影响。

基于多时相Landsat影像的庆元县植被覆盖变化研究

利用多时相陆地资源卫星Landsat TM和增强型专题绘图仪ETM影像数据,使用像元二分模型对浙江省庆元县1994-2007年植被覆盖度及其动态变化进行研究。结果表明:13 a来,庆元县植被覆盖度持续增长,至2007年高植被覆盖度区域占全县总面积的90.77%,植被覆盖度等级间的转移方向以中高覆盖区(50%～75%)向高覆盖区(>75%)转变为主,其中1994年至1999年间的变化最为显著。13 a间植被覆盖度随坡度的增大而增加,坡度越小植被覆盖度增长幅度越大,特别是地形平缓区域(<15°)的植被覆盖度增长幅度达15%以上。全县植被覆盖度时空变化分级统计结果显示,1994-1999年,庆元县东部地区的植被恢复较为明显,1999-2007年,百山祖自然保护区等地的植被恢复较好。13 a间各类植被覆盖区的景观破碎度不断降低,平均斑块面积不断增大,特别是高覆盖区在总体面积大幅提高的同时,平均斑块面积由9.66 hm2增长到182.82 hm2,增加了18倍。

基于缨帽变换的景洪市时间序列Landsat影像森林扰动自动识别方法研究

森林扰动是森林生态系统演替的主要过程,对区域生态平衡与稳定起着重要作用。Landsat影像不仅具有较高的分辨率(30 m),而且具有海量的免费数据获取源,适合于做时间序列的森林干扰信息提取。作者以云南省景洪市为例,根据影像的光谱特征,首先自动获取纯净森林训练样本,然后结合缨帽变换过程中得到的土壤亮度、植被绿度以及湿度等信息,建立归一化的扰动指数图像,最后结合时间序列分析提取森林扰动信息,并对精度做了验证与评价。结果表明,该方法在不受季相影响的情况下能准确地检测出森林扰动信息,具有较高的精度。对如何减弱季相与部分农作物的影响还有待于进一步研究。

基于Landsat影像的宁夏盐池县植被景观格局变化特征

【目的】分析宁夏盐池县植被景观格局时空演变特征,并探讨植被与降水的相关性,为该地区生态环境恢复提供理论依据。【方法】基于景观生态学原理,利用1989-2014年(25年)4期Landsat TM/OLI遥感数据,在ArcGIS和Fragstats的支持下,对盐池县植被景观格局的变化进行分析。【结果】1989-2014年,研究区植被平均覆盖度总体较低,呈增加-减小-增加的特征,植被表现为恢复-退化-恢复的反复过程,总体处于恢复趋势,且呈现出东部植被覆盖度较高、西部植被覆盖度较低的特点。景观水平上植被斑块破碎化程度明显降低,形状趋于规则化,斑块的延展性增强、连通性提升、蔓延度增大、异质性增强,各组分要素所占比例趋于不均匀化;类型水平上各类植被景观的斑块数量和斑块密度整体呈下降趋势,表明各类景观的破碎化程度整体减轻。植被斑块重心变迁主要在西北-东南方向上,植被斑块在西北方向出现退化,而在东南、东北方向出现扩张。【结论】盐池县植被景观格局的变化是植被恢复治理措施与降水共同作用的结果,其中降水是影响盐池县植被覆盖度变化、景观格局改变以及斑块重心迁移的重要因素。

基于Landsat影像的哈尔滨市热岛效应时空变化研究

利用Landsat 4期影像数据,使用单窗算法,对哈尔滨二环内的区域进行地表温度反演,分析了35年来哈尔滨市城区的温度热岛效应,获得了哈尔滨市研究区域的热岛变化特征。研究结果表明:就二环的平均温度而言,近35年来呈逐渐升高的趋势,以松北区的平均温度升高得最多;2017相较1984年,松北平均温度上升2.28℃,二环平均上升的温度为0.58℃;4期平均温度中,香坊区的平均温度最高,为23.69℃,松北区最低,为21.49℃。研究结果可为哈尔滨市的城镇化、工业化建设提供理论依据。

基于Landsat影像提取大兴安岭区域火烧迹地

利用归一化燃烧指数(NBR)方法,基于2002年、2003年、2006年、2008年Landsat-5影像和2016年Landsat-8影像对大兴安岭火烧迹地进行了提取,并对大兴安岭2003年火灾恢复情况进行了动态分析,对有关部门制定相应的治理政策有参考作用。

基于Landsat影像USGS地表反射率产品的土地利用年际变化成因分析

应用支持向量机机器学习方法,对贵阳市及周边地区Landsat影像USGS地表反射率产品进行分类,通过比较2011~2015年五年区域地表覆盖分类结果图,结合区域工业和建筑业产值数据,分析该区域地表覆盖和土地利用年际变化成因,分析结果表明:(1)5年间随着经济社会的发展,呈现出林地和耕地的面积不断减少的土地利用变化格局;(2)研究区5景影像分类精度较高,总体精度范围91.14%~98.60%,Kappa系数范围0.93~0.98,分类结果真实的反应了研究区地表覆盖及其变化情况。从分析结果来看,优化城市发展空间格局,有序开展植被修复并进行持续遥感监测十分必要。

基于LandSat影像的近30年湛江东北海岸线变迁分析

利用湛江东北海岸近30 a 6期LandSat TM/OLI遥感影像,基于人机交互方式获取海岸线空间信息,综合运用端点变率(End Point Rate,EPR)、线性回归变率(Linear Regression Rate,LRR)、岸线类型结构等多种方法或指标对湛江东北海岸线时空变迁及主要驱动因素进行了深入分析。结果表明:近30 a湛江东北大陆海岸线长度共增长约27.56 km,岛屿海岸线长度共增长约15.44 km,海岸线类型较多,自然海岸线锐减,利用类型构成趋于复杂,且更多地受到了人类活动干扰;海岸线变迁方向整体以向海扩张为主,其中大陆海岸线的平均LRR和EPR为4.18 m/a和4.12 m/a,最高LRR达94.26 m/a;岛屿海岸线的平均LRR和EPR为2.24 m/a和3.79 m/a,最高LRR达66.44 m/a。海岸线摆动剧烈区域主要集中于受围填海工程等人类工程活动影响较为显著的岸段。人类活动已成为湛江东北海岸线变迁的主导因素。

基于Landsat影像的玉溪市红塔区土地覆盖分类及变化分析

本文以玉溪市红塔区为例,基于2009年、2013年和2017年的Landsat遥感数据,采用支持向量机(SVM)及人工解译的方法获取对应的土地覆盖分类结果,其分类精度均达到80%以上,满足变化分析的需求。根据分类结果使用土地覆盖比例、土地覆盖变化幅度、土地覆盖转移矩阵以及土地覆盖动态度共4项指标,对红塔区2009年到2017的土地覆盖变化进行分析。结果表明:(1)耕地/裸地的覆盖比例减少了6.06%,建设用地、林地/草地、水域覆盖比例分别增加了4.36%、1.67%、0.03%;(2)建设用地和耕地/裸地的变化幅度较大,建设用地增加41.45 km^2,耕地面积减少了57.47km^2,水域和林地/草地变化较小,分别增加了0.27 km^2和15.76 km^2;(3)两个研究时段的建设用地和耕地/裸地的变化速度均较快,且在第一时段建设用地单一动态度达到6.81%,但后一时段相对于前一时段的综合动态度降低了0.53%,说明后一时段相对于前一时段土地覆盖变化程度得到了减缓。该研究结果为玉溪市红塔区相关部门更加有效地管理土地资源,提供了必要的决策依据。

基于Landsat影像的梭磨乡冷杉林地上碳储量估测及其时空动态

森林碳储量研究对森林质量评价、林业资源科学管理及森林生态结构保护具有重要意义。以四川省马尔康县梭磨乡冷杉林为研究对象,以2010年森林资源调查实测数据和同年Landsat遥感影像数据为基础,采用逐步线性回归方法,构建2010年地面冷杉林地上碳储量和遥感因子的多元线性回归模型。然后,基于伪不变特征原理的相对辐射校正法计算2010年冷杉林地上碳储量估测模型与1995年、2000年、2005年和2015年四期影像数据的相关关系,分别估测了1995年、2000年、2005年、2010年和2015年研究区冷杉林地上碳储量,从而揭示出近20年来马尔康县梭磨乡冷杉林地上碳储量的时空动态变化特征。研究结果表明:从空间分布看,研究区冷杉林地上碳储量主要分布在贯穿全区东西方向且海拔3000—4000米的区域;从时间分布看,1995—2015年间,研究区冷杉林地上碳储量总量和碳密度呈持续上升趋势,森林碳储量结构处于良性发展阶段。该研究结果对高山峡谷地区森林碳储量的后续研究有一定参考价值。

基于Landsat影像的烟台市近30年来湿地资源时空变化研究

[目的]对山东省烟台市近30a来湿地资源时空变化进行研究,为该市湿地资源的合理利用与保护提供基础资料和科学依据。[方法]在RS与GIS技术支持下,以1986和1995年TM,2005年ETM+以及2015年OLI遥感影像为数据源,解译提取烟台市湿地资源信息,对湿地资源的面积、变化速度以及各湿地类型的转换进行定量分析,从而获取近30a来烟台市湿地资源时空变化规律。[结果]近30a来烟台市湿地总面积以5.46km^2/a的速度呈逐年增加趋势,湿地总面积增长了158.47km^2;各湿地类型中浅海水域一直处于主导地位;沿海滩涂和河口湿地的面积呈逐年减少趋势;养殖池和盐田的面积则以4.59km^2/a的速度呈逐年增加趋势;河流湿地的面积呈现出波动变化的趋势;水库坑塘的面积以1.23km^2/a的速度增长了35.8km^2;烟台市各湿地类型之间的转换较少,而各湿地类型与非湿地之间转换较为强烈。[结论]受人类活动的干扰,近30a来烟台市湿地资源时空变化十分显著,须采取措施加强对湿地资源的合理利用与保护。

基于Landsat影像研究全球气候变化对武夷山国家公园垂直带谱上各植被群落的影响

全球气候变暖对全球植被的影响巨大,主要表现在植被群落往高海拔和高纬度的迁移。研究垂直分带上的植被群落的迁移有助于理解植被群落对气候变化的响应机制。而垂直植被带谱上的植被分类是研究垂直分带上植物群落迁移的基础,特别是常绿阔叶林的垂直植被带谱上的植被分类在研究上是一个难点。因此,本研究基于Landsat影像,通过主成分分析的方法,提取出影响分类的主要波段,融合不同季节的波段数据及DEM数据,并根据结果进行监督分类的方法,对1986—2018年武夷山垂直带谱上的各个植被群落进行准确的分类和监测,并结合期间的气候变化探讨影响植被变化的主要原因。主要的研究成果显示:利用经过主成分分析的数据来分类山体植被类型的方法具有一定的可行性,可以较好的分类出草甸,竹林,针叶林,针阔混交林和常绿阔叶林,总体分类精度为93.3%,Kappa系数为0.91;1986—2018年期间,武夷山地区气候变暖明显,针阔混交林和常绿阔叶林的面积受气候变暖的影响呈增加趋势,针叶林及草甸面积呈减少趋势,植被的迁移和面积变化受气温的影响较大,尤其是针阔混交林对气候变化响应最为明显;针阔混交林的分布海拔上限有所上升,草甸和针叶林的分布海拔无明显变化。利用主成分分析结合不同植被类型的物候特征和海拔分布特征能很好地识别亚热带常绿阔叶林的垂直带谱,为气候变化对武夷山国家公园的影响提供技术和理论依据。

融合DMSP-OLS和Landsat影像的城区边界提取

研究了融合DMSP-OLS夜间遥感数据和Landsat 7地表覆盖遥感影像以改善城区边界提取可靠性的方法.首先利用DMSP-OLS数据和Landsat 7数据分别提取城市建成区边界,然后通过加权融合法对两种数据获取的边界进行融合,以获取可靠性更高的城区边界.实验验证了该方法的有效性.