基于尺度分析的断层热信息遥感图像增强方法--以江山-绍兴断裂金衢段为例

根据热红外遥感影像上断层热信息具有特征几何尺寸的特点,以断层系统热信息分析为目标,提出了一种基于尺度分析的断层热信息遥感图像增强方法.在江山—绍兴断裂金衢段的实际工作中,通过断层两侧地表高温区域尺度分析、特征尺度网格抽样和样本插值成图等步骤,有效地降低了背景干扰,客观地描述了研究区与断层相关的热信息的空间分布形态及特征.多种尺度分析结果表明,在9km2特征尺度上,断层热信息特征规律明显:地表高温区域沿北东走向的江山—绍兴断裂带和常山—漓渚断裂带两侧分布,呈线性特征;在淳安—温州断裂带与衢州—天台断裂带交叉位置地表温度较高.研究结果经实测资料验证,基本特征与实测资料相符.

用于地表温度场与断裂构造关系分析的分段均值法--以江山-绍兴断裂金衢段为例

提出了一种用于地表温度场与断裂构造关系分析的分段均值法。方法以已知断裂带中心线为准,向两侧一定范围作等间距划分,统计各等分带内的平均地表温度和平均距离,通过绘制平均地表温度与平均距离之间的相关性曲线来描述地表温度场与断裂构造之间的关系。在江山-绍兴断裂金衢段的实际应用中,方法以Landsat7ETM+热红外遥感影像为数据源,描述了研究区地表温度场与深大断裂带之间的关系。认为地表温度场与北东走向的江山-绍兴断裂带、常山-漓渚断裂带和球川-萧山断裂带的相关性明显,区域特征稳定。在各断裂带影响范围内,距离断裂带越近,地表温度越高;北西走向的淳安-温州断裂带和东西走向的衢州-天台断裂带均处于地表温度梯度变化带,断裂带两侧可能分属不同的地表温度场。

2000～2012年青藏高原湖泊水面时空过程数据集遥感提取

以MODIS MOD09Q1为数据源,构建了一种结合湖泊水面缓冲区边界分析和逐个湖泊确定分割阈值的湖泊水面信息提取方法,并利用该方法提取了2000—2012年间青藏高原每期间隔8 d的面积大于1km2湖泊水面数据集。精度分析结果表明,该文方法提取结果相对于研究中基于30 m空间分辨率Landsat TM得到的133个抽样湖泊水面面积结果,总精度为93.98%;与近年来其他研究人员在纳木错、青海湖和色林错等典型湖泊得到的遥感监测结果对比,无论在日、月及年尺度上,均具有非常高的一致性;而与第二次全国湖泊调查结果相比,整个高原区面积大于1 km2的湖泊数量仅相差11个、面积误差仅为4.74%。该论文为大范围、长时间序列单一地物(水面、植被、城镇等)分布面积提取提供了方法参考,也为开展青藏高原近10a多来湖泊变化研究提供了可靠的基础数据。

雄安新区白洋淀湿地生态系统完整性评价研究

白洋淀湿地治理与恢复是雄安新区建设的重中之重,湿地生态系统本底状况评价对于湿地恢复和保护具有重要意义。采用层次分析法构建了涵盖水文水资源、物理结构、水质和水生生物4个准则层13个评价指标的白洋淀湿地生态系统完整性评价指标体系。以2018年实际观测和卫星遥感数据为基础,计算了各单指标评价结果,并计算指标权重和各监测站点面积,获得了白洋淀湿地生态系统完整性评价结果。根据评价等级划分标准,白洋淀湿地的生态完整性综合得分为50.80,为亚健康等级。评估结果反映了白洋淀湿地的健康状况,为保护和恢复白洋淀湿地的生态环境提供了参考。

基于Landsat ETM+影像的水体信息综合提取方法

以Landsat-7 ETM+影像为例,对比分析了常用的水体信息提取方法。针对已有方法无法准确提取河网支流和细小水体信息的缺点,提出了一种水体信息综合提取方法。方法利用谱间关系((TM2+TM3)-(TM4+TM5))和缨帽变换湿度分量TCW建立提取水体的最优空间掩膜,使用最大似然法去除最优空间掩膜中其他的地物信息。在浙江省绍兴及周边区域的实际工作中,本文方法较为完整地提取了研究区的水体信息,包括河网支流和细小水体。提取的相对精度优于其他方法。

流域系统重金属污染研究进展

随着经济的发展,流域系统重金属含量的累积趋势日渐明显,对流域生态环境形成了巨大威胁。为适应国家生态友好和可持续发展的战略需求,解决当前我国大江大河重金属污染问题,需要深化对重金属污染监测和治理研究现状的认识,发现并提出可操作的解决方案。文章系统总结了流域重金属污染研究领域有关土壤重金属元素形态分析、生物有效性分析、生态风险评价及植物修复、植物富集研究等方面的研究进展,整理和概括了相应的分析和评价方法。并指出:加强流域尺度河流-土壤-植被-大气系统的重金属污染宏观研究,构建基于重金属元素循环迁移机理模型、遥感和GIS等技术的现代化立体监测系统与生态风险管理系统,将是流域系统宏观尺度重金属污染监测和治理研究的重要发展方向。

影响土壤水蚀的环境因子分析

土壤侵蚀是一种复杂的人文和地理过程,受到众多环境因子的影响。综合介绍了影响土壤水蚀的降雨侵蚀力、植被覆盖与水土保持措施、地形、土壤可蚀性因子,并定性分析了各因子对土壤侵蚀的影响,以期促进该项研究工作的深入开展。

基于Saxton模型的土壤水分特征栅格化计算平台研究

Saxton模型能估算较多土壤水分特征参数且考虑容重、砾石和盐分影响而被广泛应用于农业、水文等领域。研究基于Saxton模型及IDL(Interactive data language)语言开发土壤水分特征软件平台,利用土壤属性数据进行土壤水分特征栅格计算,实现空间制图,有效解决水文运动模型模拟应用过程中栅格化土壤水分特征参数缺乏问题。该平台软件界面友好,操作简单易行高效,既可为现有模型应用提供输入参数,也可作为单独模块嵌入已有软件中使用,具有较好兼容性。

1989—2019年新疆塔里木河流域地表−地下水变化

综合利用多源遥感卫星资料,分析了1989—2019年塔里木河流域及其各水系水体面积在气候变化和生态调水影响下的年际变化趋势与各水系地表水变化对典型区域(罗布泊)地下水的影响。研究结果表明:①近30 a来,塔里木河流域地表水面积增长趋势明显;②降水是引起流域内地表水面积变化的主要气候因素,生态调水则影响着流域内地表水的空间分布格局;③流域内各水系地表水的增长变化对罗布泊地区地下水储量的恢复作用显著。对于了解塔里木河流域地表−地下水系统的长期变化规律、制定科学合理的水资源开发利用策略具有重要意义。

基于MapObjects和ArcSDE C-API的地籍数据入库方法

针对《浙江省地籍信息管理系统》的开发过程中遇到的问题,提出了一种新的AutoCADDWG数据入库方法,并开发了基于MapObjects与ArcSDE C-API的数据入库模块。实践表明,模块可以根据用户要求设置数据入库条件,具有较强的灵活性。

青藏高原典型内流-外流盆地水力联系潜在变化研究

近几十年来,随着全球气候变暖,冰川退缩、冻土消融、河流流量增加和湖泊扩张等成为青藏高原科学研究备受关注的热点问题。高原水系统的这些变化催生了内流湖泊漫溢并与外流水系重建水力联系的风险。为了探究青藏高原内流区湖盆与外流区水系重建水力联系的潜在风险,本文以卫星遥感数据和气象再分析数据为数据源,采用地统计分析方法,筛选出了青藏高原内流区26个与外流区具有潜在水力联系的湖泊流域盆地,并且分析了这些湖盆内的主要湖泊面积的变化以及与区域内关键气象参量(降水、气温和蒸发)之间的相关性特征。研究表明,研究遴选出的内流盆地湖泊水体整体扩张趋势显著。不同区域的湖泊水面面积变化与气温、降水等气象要素之间具有明显的差异性。其中,与气象要素变化具有强相关性(R^(2)>0.5)的盐湖、班公错、泽错和雀莫错4个湖泊中,盐湖已于2019年与长江源支流水系重建水力联系并外溢;其他3个湖泊在无突发极端气象或地质灾变的情况下,在未来30年内无外溢的风险。本研究有助于理解在全球气候变化影响下,青藏高原河湖水系的变化过程规律及科学地预防和应对潜在的灾害风险。

高分一号卫星在国土资源领域的应用及前景

着重在土地利用动态遥感监测及变更调查、基础地质与矿产资源遥感调查、生态环境调查、地质灾害调查等国土资源领域方面阐述了高分一号卫星数据的应用现状,同时分析了其数据特点和应用前景。

长江源卓乃湖流域沙尘释放过程模拟

由于碎屑物质的堆积,干涸湖盆和河道往往会成为干旱和半干旱地区主要的沙尘源区。目前关于干涸湖泊沙尘释放过程的研究多集中在干旱半干旱地区,青藏高原由于其气候和下垫面特点,以往的研究往往忽略其沙尘释放过程。然而近年来受暖湿化趋势的影响,青藏高原降雨增多,洪水事件频发,从而导致地表可蚀性沉积物增多,在其高风能环境影响下极易导致沙尘事件的发生。为了提出科学的风沙防治对策,需明确沙尘释放的时空分布过程。因此,研究以长江源卓乃湖流域为研究区,基于气象、遥感、陆面同化等数据,利用综合风蚀模拟系统(Integrated Winderosion Modelling System,IWEMS)和沙尘释放与沉积模型(Dust Entrainment and Deposition,DEAD),模拟了卓乃湖流域2000—2020年的沙尘释放过程。结果显示:①卓乃湖流域沙尘释放年内变率较大,高值一般发生在冬春季节,低值多在夏秋季节。湖泊溃堤前沙尘释放年际波动较大,溃堤之后,沙尘释放呈显著上升趋势,说明溃堤后,退水湖岸为沙尘释放提供了丰富的物源。②就空间分布而言,卓乃湖沙尘释放具有较大的空间异质性,湖泊沿岸的沙尘释放率明显高于其他地区,湖泊溃堤之后,沙尘释放的高值区逐渐由湖泊北岸向东南岸迁移。③湖泊溃堤之后,风速对沙尘释放的影响机制发生了较大的变化,沙尘释放过程更易发生。

基于MODIS MOD09Q1的青海、西藏湖泊水面数据集(2000~2012年)

青藏高原分布有地球上海拔最高、数量最多和面积最大的内陆湖群。在全球变暖背景下,这些数量和面积巨大的湖泊水体的时空变化过程成为了高原区气候与环境变化研究中关注的热点问题。长期以来,因缺乏时空过程连续的湖泊变化数据集,制约了人们对高原区湖泊水体的年际间和年内变化规律的进一步认识和理解。本文介绍并发布了以MODIS MOD09Q1产品为基础,采用多级分割和逐个湖泊阈值自动确定方法提取的青藏高原(青海省和西藏自治区范围)2000~2012年每8天的250 m分辨率湖泊水面数据产品。本数据集整体精度为93.98%,与其他类似产品和研究成果交叉比较精度均高于86%,精确反映了近10多年来高原区湖泊水面的年际和年内变化特征。本数据集可直接用来做高原湖泊水体动态变化研究,也可作为陆面过程模型或区域气候模型的输入,研究湖泊水体动态变化在区域水文气候系统中的作用。

基于Keyhole和Landsat MSS融合影像的土地利用变化监测研究——以杭州湾南岸为例

以杭州湾南岸为研究区,利用1980年9月20日的Keyhole遥感影像与同一时期的Landsat MSS遥感影像,通过融合处理,获得既具有高空间分辨率又有多光谱分辨率的历史遥感影像,填补历史高分辨率遥感影像的空缺.研究结果将历史土地利用类型变化监测时间序列推前的同时,提高杭州湾南岸土地利用变化监测的精度.研究中将使用历史融合影像对杭州湾土地利用类型变化进行监测,同时结合1990-2020年4景Landsat遥感影像,获得杭州湾南岸地区近41年的土地利用情况,辅以前人的目视解译结果图,得到分类精度>90%的土地覆被利用分类结果.从面积变化、类型转化、年均变化率3方面分析讨论了1980-2020年间杭州湾南岸地区土地利用的时空变化特征.结果表明:1980-1990年,杭州湾南岸库塘呈减少的趋势,耕地逐渐向海岸地区扩张;1990-2020年,城市的扩张面积不断增加且呈现向海岸扩张的趋势,库塘的面积增加明显,主要表现在人工养殖场继续向海岸扩张.城市的发展是影响杭州湾南岸土地利用变化的主要因素,并且在杭州湾城市规划的同时应该充分考虑其生态环境的问题,加强自然湿地保护,严格控制自然湿地的开发规模,坚持可持续发展,在保护湿地的基础上进行合理的开发利用.

基于GF-1卫星WFV数据的潘家口水库水质参数遥感估算模型研究

为全面掌握潘家口水库水污染的真实状况,支撑库区近年来开展的水环境综合治理工作。本研究基于2016年10月11日高分一号卫星数据和实测数据,和潘家口水库30个实测水质样本,建立了叶绿素a和溶解氧的遥感估算模型,精度评价结果表明,叶绿素a和溶解氧估算模型总体平均相对误差为19.1%,可满足库区水质监测评估需要;试验期内根据遥感模拟结果发现,水库上游水质情况相对较好,中下游水质情况相对较差,库区水质情况与库区投饵网箱数量、周边生活污水排放量和工矿区污染源密切相关。本研究为库区水环境治理工作积累了一期关键的空间全覆盖的水质遥感监测成果,同时也可为未来库区水质业务化监测提供新的技术手段。

基于地形参数的湖泊水储量估算方法——以纳木错为例

湖泊水储量通常采用观测水位和实测水下地形数据相结合的方法进行估算,因此对于无资料或资料匮乏区域很难获得湖泊水储量信息。为了探讨针对这一问题的解决方法,以西藏自治区纳木错为例,基于湖泊水面以上和水下地形具有相似性的特性,利用湖泊水面以上的数字高程模型(digital elevation model,DEM)构建高程与面积的关系以及面积与体积增量的关系,进而对湖泊水下高程—面积—体积增量递推计算,最终构建面积—体积模型从而估算湖泊水储量。试验结果表明,利用湖泊周围地形构建的基于面积的湖泊水储量估算模型具有较高的精度,以纳木错湖盆DEM求得其湖面面积,计算得其水储量为1115.70亿m 3,该结果与基于实测水深数据建立的纳木错水下地形DEM计算的水储量(1019.50亿m 3)相比,绝对误差为96.20亿m 3,相对误差为9.40%。该文为无资料地区水上和水下的地形特征参量基本一致的自然湖泊水储量的估算提供了方法参考。

气候变化对南极冰面湖的影响研究:以埃默里和拉森A冰架为例

冰面湖作为区域气候变化的灵敏指示器,对研究全球气候变化背景下南极冰冻圈的稳定性具有重要意义。本文基于2000—2019年区域气象数据、LandsatETM+/OLI影像与LIMA(LandsatImageMosaicof Antarctica)镶嵌影像,选取东南极的埃默里冰架和西南极的拉森A冰架作为研究区,采用归一化水体指数(Normalized Difference Water Index, NDWI)提取冰面湖面积信息,对冰面湖面积与气象数据开展遥相关分析,探索冰面湖与区域气候变化的联系。结果表明:埃默里冰面湖总面积较为稳定并有减小趋势,拉森A冰面湖总面积则呈增加趋势;冰面湖与气温和海温之间存在正向反馈特征;两个冰架区域的反馈特征规律明显不同,埃默里冰面湖面积受气温影响显著,但受海温影响并不明显,而拉森A冰面湖则对海温变化敏感,其面积与海温变化趋势一致。

罗布泊及周边地区植物区系和植被特征兼论植被的恢复与保护

在对罗布泊及周边地区植物和植被资源广泛调查的基础上,分析了该区植物的区系成分,阐述了该区的植被类型及其物种组成、结构,计算了主要群落的物种丰富度及多样性,研究了该区主要植被类型的演替规律。结果显示:罗布泊及其周边地区共有种子植物27科53属74种,其中包括栽培植物2种,省级保护植物7种,生活型以草本植物占绝对优势,木本植物以灌木为主,乔木树种极少。该区藜科(Chenopodiaceae)和禾本科(Poaceae)种类最多,单种科和单种属占较大的比例。该区区系成分分布最多的为世界广布类型,其次为北温带分布类型和地中海区、西亚至中亚地区分布类型。该区主要群落类型有胡杨林群落、多枝柽柳灌丛、芦苇群落、花花柴群落、黑果枸杞群落、铃铛刺灌丛群落、骆驼刺群落、沙拐枣群落等,这些群落物种丰富度和多样性指数偏低、结构简单、物种组成单一,符合典型荒漠生态系统的特点。通过对胡杨更新表和群落的结构分析,部分胡杨林群落处于退化阶段、部分胡杨林更新正常,群落退化的原因就是由于水资源的极度匮乏,提出了该区的植被保护与恢复的建议:进一步规划好当地水资源的利用。

河川径流遥感监测研究进展

河川径流参数是用于地表水资源评估、全球变化监测和生态环境保护的基础数据。现有的河川径流监测数据基于水文监测站点获取。近年来,受经济和政治原因的影响,全球水文监测站点在逐渐减少。随着全球变化研究对区域乃至全球水文监测数据需求的增加,监测站点有限及监测数据格式多样等问题逐渐凸显。过去15年,卫星遥感技术在河川径流监测领域的研究和应用实践,使上述问题的解决成为了可能。总结了河川径流遥感监测方法和技术研究进展,包括地基高低频雷达、航空航天雷达和多光谱卫星遥感监测3个方面;介绍了全球大型河川径流与湖泊水体动态监测重大应用成果及未来研究计划。指出在未来具有全天时、全天候,高时空分辨率,以及多水文要素探测能力遥感卫星发射之前,应充分利用遥感野外观测实验,完善河川径流监测技术方法,并综合应用已有高时空分辨率的多光谱和微波遥感数据,开展径流监测应用研究。