基于GDAL的遥感影像数据快速读取与显示方法的研究

利用GDAL开源类库相关函数可以读取多源遥感影像的物理大小、坐标投影系统、传感器波段和影像范围等信息。介绍了多源遥感影像在GDAL框架下的解析模式与方法,从底层开发的关键技术上做了相应的改进和优化,扩展了GDAL读取和快速显示遥感影像的方法。研究结果显示:获取2.13 GB遥感影像像元值,利用RasterIO函数所需要的时间为4.3 s左右,按照论文所用遥感影像按照屏幕缩放窗口大小进行缓存和采样的方法仅需要2.1 s;传统的采样方法无法申请超过2 GB大小的内存空间,论文提出的分块处理技术,能够满足大数据量的应用需求,并且能够提高系统内存应用效率和加快遥感影像缩放过程中的加载速度。

森林资源信息外业采集移动平台关键技术研究

森林资源信息外业采集时,常遇到定位难、调查和记录难、内业数据处理难等问题。本文围绕森林资源外业数据采集、记录和数据传输等问题提出了一个系统的解决方案:即在移动平台上将GIS、GPS、RS集成在手持PDA中,开发一套支持林业信息采集的低成本、效率高、携带方便的移动平台,平台利用GPS定位功能在野外快速定位,利用移动GIS平台将电子地图与实地联动,现场采集的数据直接保存在数据库中,实现无纸化操作,内业只要将外业数据直接导入到系统中,不需要手工录入卡片,大大减少了内业处理的工作量和误差传导。论文在数据准备、GPS定位与坐标转换、小班实地绘制和编辑、调查数据录入等关键技术进行了研究,并对平台进行了调试和应用,效果较好。

全域土地综合整治背景下乐平市生态安全格局构建与优化研究

全域土地综合整治对于促进耕地保护、实现土地集约节约、改善区域生态环境具有非常积极的作用。乐平市是江西省全域土地综合整治试点,为实现对矿产资源型地区生态安全格局构建与优化的目标,运用形态学空间格局分析法(MSPA)、景观连通性指数提取生态源地,通过最小累积阻力模型(MCR)和重力模型提取生态廊道和节点,分析区域生态安全格局现状并探索乐平市生态安全格局优化方案。结果表明:乐平市有生态源地19处、生态廊道74条、生态节点44个,呈现地区不均匀分布的特点;生态安全水平总体上不高,生态网络连通性一般,生态阻力大;优化后的生态安全格局新增生态源地9处、生态廊道19条、生态节点7个,形成了“一轴三带三区”的战略布局。

基于主导功能的国土空间生态修复分区的原理与方法

国土空间规划是统筹区域资源开发利用和生态保护格局、促进空间治理体系现代化、服务生态文明建设和国家现代化战略的重大举措,国土生态修复是针对区域空间格局失调、资源利用低效、生态功能受损的国土空间进行综合整治与生态修复的活动和过程,是编制和实施国土空间规划的重点内容,生态修复分区则是合理编制国土空间生态修复规划和科学高效开展生态修复的重要前提。通过分析区域国土、生态、经济等主导功能的分区定位与内涵特征,依据“生命共同体理论”、“三生协调理论”、“适宜性管理”等国土空间规划与生态文明建设的基本理论,基于“自上而下”和“自下而上”相结合,提出了基于主导功能型区划的国土空间生态修复分区的思路与方法:1)摸清自然资源本底,完成一级生态功能基础分区;2)评价区域生态功能状况,完成二级生态修复格局分区;3)明确生态修复重点区域,完成三级生态修复模式分区。通过在江西省国土空间生态修复分区进行实践应用,可将江西省生态修复区划分为5个大区,以及24个亚区、70个修复小区,研究可为江西实施生态修复工程和国土空间管治提供决策依据。该方法归纳起来有以下4点特征:一是突出主导功能;二是遵循生态规律;三是适配空间尺度;四是强化上下衔接。研究对于国土空间生态修复规划编制、实施和生态管控具有积极的意义,可为国土空间整体保护、系统修复、综合整治与推进美丽中国建设提供科技支撑。

基于TM影像的德兴铜矿区生态环境变化

分别选取1992年、1996年、2000年、2004年、2009年和2013年6个时期遥感影像,从生态系统结构和生态系统景观格局角度研究德兴铜矿矿产资源开发区生态环境20 a间变化。结果表明:德兴铜矿矿产资源开发活动导致森林和草地等自然景观面积持续减小,采矿场、尾矿库及排土场等人工景观面积持续增加;区域生态系统质量朝变差的方向发展,总体表现为生态系统斑块数增加,斑块密度增大,聚集度指数下降,生态系统破碎程度加重;近20 a来矿产资源开采活动不断加强,生态系统破坏面积逐年增加,矿山生态恢复工程滞后。

基于多时相Sentinel-1水稻种植范围提取

通过遥感手段监测与提取水稻种植范围的是农业现代化管理的重要手段,南方地区春夏季节多云雨天气,难以获得有效的光学数据。为了准确提取多云雨地区的水稻种植范围,以江西省南昌县蒋巷镇为研究区,以Sentinel-1多时相数据为数据源开展研究。通过早稻生长关键物候期Sentinel-1 SAR数据各地类后向散射系数,计算不同物候期条件下水稻田与其他地类的J-M距离,分析不同物候期SAR数据组合情况下水稻田与其他地类的J-M距离变化,获得提取水稻种植范围的最佳物候期影像。分别采用随机森林法、最大似然法、支持向量机和神经网络法进行分类,并对比验证分类精度。结果表明,孕穗期(6月14日)、三叶期(4月21日)、移栽期(5月3日)、二季晚稻移栽期(7月26日)组合SAR数据为水稻田提取最优时相组合。采用随机森林方法进行分类能够获得较高精度,研究区地物分类总体精度达到0.943,Kappa系数0.932。研究对于多云雨地区采用SAR数据开展水稻田制图,在时相选择和分类方法上有一定的借鉴意义和参考价值。

鄱阳湖典型湿地植被景观格局的时空变化分析

鄱阳湖是我国重要的湿地,伴随着水位年际变化和季节性剧变,鄱阳湖湿地类型发生了显著变化,研究其景观格局变化对于正确认识鄱阳湖湿地生态系统演变,为湿地景观规划、湿地生态系统健康恢复具有重要参考意义。考虑到鄱阳湖湖相季节性变化巨大以及2003年前后三峡水利枢纽工程运行后水文情势发生重大变化,选取2003年前后平均水平年对应枯水期和丰水期遥感影像,采用遥感技术(RS)、地理信息技术(GIS)和景观生态学方法进行分析。结果表明,江湖关系发生重大变化后,鄱阳湖年平均水位由2002年之前的13.42 m(星子站吴淞高程)降至12.35 m,平均水位较前一阶段偏低0.45~2.25 m,枯水现象使得鄱阳湖水域面积明显缩小,湿地类型变化较大。平均水位下降,适合植被生长的洲滩面积大幅增加,丰水期面积增加了330.80 km^2,枯水期洲滩面积增加了1 192.43 km^2,变化最大区域位于赣江支口与饶河交汇处的三角洲和赣江南支口的洲滩,消失的水面大多转换为湿生植物、挺水植物和泥滩等湿地类型。湿地类型的演变方式为水体和挺水植物演变为裸露泥滩,泥滩演变为湿生植被,湿生植被演变为其它湿地类型。2003年后除水体外湿地景观边界密度和聚集度指数呈现增大趋势,鄱阳湖景观格局整体上趋于复杂。鄱阳湖湿地景观格局变化受到"五河"来水减少、三峡工程蓄水和湿地地貌改变等自然因素和人为因素的双重影响。

江西省生态保护红线保护成效评估研究

2020年全国生态保护红线即将全面划定,重点任务由“划”转为“监管”。根据生态保护红线“生态功能不降低、面积不减少、性质不改变”的总体要求,如何有效评估生态保护红线的保护成效显得尤为重要。面积角度,生态保护红线保护面积不能减少,覆盖格局不能发生变化;质量角度,生态保护红线的服务功能不能降低;性质角度,生态保护红线的保护生态系统类型不能发生变化。研究针对这3个方面保护成效分别进行分析和评估,为生态保护红线划定、校核调整和政策制定及后期监管提供依据。采用2018年江西省印发的生态保护红线成果进行本底评估。结果表明,江西省生态保护红线以林地、草地和湿地为主,3类用地面积占生态保护红线总面积的比例为96.48%,覆盖了全省生态服务功能极重要区的86.73%,全省自然保护地范围的98.80%,水源涵养能力、生物多样性维护能力和水土保持能力分别为全省均值的1.85倍、1.49倍和1.70倍,能有效维护全省的生物多样性功能、水源涵养功能和土壤保持功能,总体上可以保障江西省生态系统安全。

江西省水源涵养功能重要性评估技术研究

以江西省为研究区域,从水源涵养功能重要性评价角度,采用气象数据、蒸散发量数据、高程数据、土地利用等数据,采用水量平衡方程计算全省水源涵养量。根据评估结果,对水源涵养重要性进行分级评价,确定全省水源涵养功能极重要区域,为江西省生态保护红线评估调整工作与实施保护后保护成效的评估提供技术支撑。评估结果表明,江西省水源涵养量在66.9亿t/d以上,水源涵养维护功能极重要区面积44052 km 2,占江西省国土面积比例26.39%。江西省水源涵养极重要区域分布较为集中,主要分布于赣东、赣东北和赣西的山区,与江西省植被覆盖度较高的区域范围基本一致。

基于主导生态功能的江西省国土空间生态修复分区研究

以地域分异特征、主导生态功能、典型生态问题为基础依据,探讨江西省国土空间生态修复分区,为江西省编制和实施生态修复规划、实现国土空间管控提供科技支撑。在研究方法上,以“生命共同体理论”“三生协调理论”“适宜性管理”等理论为指导,基于主体功能区划和生态功能区划,综合“三生”空间实际生态问题及综合整治需求,采用多因素综合空间分析法,“自上而下”和“自下而上”相结合,实现国土空间生态修复三级分区。研究结果表明,可将江西省国土空间生态修复区域划为赣北平原湖泊生态修复区、赣中丘陵盆地生态修复区、赣西山地丘陵生态修复区、赣南山地丘陵生态修复区、赣东丘陵山地生态修复区5个大区及24个亚区和42个修复小区。通过江西省国土空间生态修复三级分区,摸清国土空间地域特征,明确生态主导功能,确定生态修复重点区域,承上启下,为实施生态修复工程和国土空间管治提供决策依据,为实现国土空间整体保护、系统修复、综合治理提供科技途径。

基于高分一号宽幅多光谱影像的鄱阳湖湿地分类研究

典型湿地类型分类对于湿地生态环境保护和生态环境建设具有重要意义。本研究以高分一号宽幅多光谱影像数据作为数据源,以鄱阳湖典型湿地作为研究对象,进行典型湿地类型分类。研究采用主成分分析、归一化植被指数、比值植被指数和归一化差异水体指数等方法对不同湿地类型进行光谱特征分析,结果表明:高分一号宽幅多光谱影像反演的归一化植被指数和归一化水体指数能够较好地区分水体、泥滩、挺水植物和湿生植物等常见湿地类型。通过归一化植被指数将湿地类型分为植被和非植被,归一化差异水体指数将植被类型进一步分为挺水植物和湿生植物,将非植被分为水体和泥滩。构建决策树对典型湿地类型进行自动分类,经过精度评价和分析验证,该方法针对高分一号宽幅数据进行典型湿地分类总体精度能够达到82.28%,Kappa系数0.7346,优于常规的监督分类和非监督分类。

基于3S集成技术的饮用水水源保护区划分研究——以修水县东津水库为例

在经济高速发展的同时,制定科学合理的饮用水水源保护区划分范围,是防治饮用水水源污染,使保护区管理有法可依,保障人民群众饮用水安全和身体健康的重要环节。以修水县东津水库为例,以《饮用水水源保护区划分技术规范》(HJ/T338-2007)等有关技术原则为指导,采用3S集成技术,以资源3号(ZY3)遥感影像作为基础底图,可以很好的表现水源地的自然状况、风险源分布情况和保护区边界划分情况。划分过程中借助地形图、数字高程模型等空间信息和水库水文、风险源外业调查和违章建筑调查资料等辅助信息为合理划分保护区提供依据。研究利用DEM提取保护区周边集水范围,并结合高分辨率遥感影像判断以《饮用水水源保护区划分技术规范》为划分基准,制定2套保护区划定方案,并将不同划分方案进行科学比选,为实施饮用水水源保护区环境保护工程和管理提供科学依据。

湖塘水库污染负荷与水环境容量分析研究

通过研究分析湖塘水库入库污染符合和水环境容量,找出各种污染源对水库水质造成的影响,和湖塘水库所面临的问题和形式。研究结果表明,目前湖塘水库尚能达到Ⅲ类水质标准,但是超出II类,超标因子主要为TN。从各类入库污染负荷分析结果可以看出,湖塘水库流域范围内畜禽养殖是造成TN超标的首要因素,其次是农村生活污水和生活垃圾。

基于PSFR模型的江西省东江流域生态安全评估研究

为摸清江西省东江流域生态安全状况,制定有针对性的生态保护措施,保护好东江一江清水,首次对东江流域开展了全方位的生态安全评估研究,采用“压力-状态-功能-风险(PSFR)”模型,运用层次分析法确定指标权重,构建了江西省东江流域生态安全评估体系,并结合“3S”技术和专家支持系统对江西省东江流域进行了生态安全评估。结果显示:东江流域生态安全指数(ESI)为74.80分,生态安全状态为较安全状态,流域内主要环境问题表现为流域水系不连通、水环境质量不能稳定达标、水生生物资源和多样性减少等问题,主要成因是人为干扰活动强烈,流域河段水工建筑密度过高,废弃矿山径流和果园开发面源污染隐患,重要生境面积退化,湿地面积退化,流域生态服务功能减弱等。在评估的基础上指出了影响东江流域生态安全的主要因素,为下一步保护方案的制定提供了依据,设定的指标体系对其他流域生态风险控制精细化管理具有一定的借鉴意义。

南昌及其周边地区大气污染联防联控对策研究

研究从南昌及其周边地区大气环境质量、污染源排放现状的调查评价和南昌与周边城市污染相互影响分析入手,进行了区域大气环境形势分析,指出了当前面临的问题、形势和任务,有针对性的提出了一套切实可行的联防联控对策措施,为下一步落实省委省政府关于建立昌九区域大气联防联控机制提供重要的技术支撑作用,为下一步"昌九区域大气污染联防联控规划"的编制奠定了坚实的基础。

鹰潭市中心城区饮用水源地环境现状及保护对策研究

江西省鹰潭市中心城区饮用水源地的风险管理能力一直难以提高,水质也未见好转,根据实地调查我们发现该饮用水源地不仅毗邻着中心城区,面临城市生活污水等带来的风险,而且现有的饮用水源地二级保护区和准保护区都有交通要道穿越,这给现有的饮用水源地带来了极大的环境风险,饮用水源地的环境安全受到威胁。

洪湖市土地利用动态及生态服务价值响应研究

土地利用是影响区域生态系统功能的重要因素。研究以湖北省洪湖市的TM遥感影像为信息源，通过目视交互解译获得1989～2010年间的土地利用现状，结合土地利用结构和城市化指数，定量分析土地利用演变引起的生态服务价值变化。结果显示：1989—2010年，洪湖市生态服务价值主要由湿地、水域和耕地支撑，由1989年的36．77亿元增加到2010年的37．92亿元；洪湖市生态服务功能以水文调节、废物处理、气候调节、维持生物多样性为主，贡献率达73．78％～74．30%；洪湖市土地利用结构指数均与生态服务价值相关，其中土地利用多样性、均匀度和强度增加，而优势度下降；城市化对洪湖市生态服务价值正效应明显。研究表明，依据生态服务功能现状，制定合理的生态规划，是维持洪湖市生态系统功能的有效措施。