“哨兵-2”卫星影像及C2RCC算法在太湖冬春季水色分析中的应用

利用太湖2019—2022年冬春季“哨兵-2”卫星10 m分辨率的MSI影像和SNAP软件C2RCC(Case 2 Regional CoastColour)模块,以适合浑浊、富营养程度较高、光学复杂的“二类水体”的C2X-nets为模式,开展太湖叶绿素a、总悬浮物浓度、透明度等水色参数反演。结果表明:冬春季太湖各湖区叶绿素a浓度处于较低水平,但4月中旬起有明显抬升;太湖西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区总悬浮物浓度较高,表明这些湖区易受风浪影响,造成沉积物再悬浮;太湖东部沿岸区、北部湖湾及东太湖遥感反演的水体清澈度较高,可能与这些湖区冬春季沉水植物菹草的分布有关,菹草生长对水质有较好的净化效果。总体来看,基于C2X-nets模式的C2RCC反演算法从较高分辨率卫星遥感影像中提取的水色信息,能有效反映太湖冬春季水色指标的空间分布特征,可为湖体生态状况及动态变化的长期监测评估提供有价值的参考。

基于Sentinel-2数据的苏州消夏湾生态安全缓冲区植被生长状况遥感监测评估

利用2021—2022年Sentinel-2卫星搭载的多光谱成像仪(MSI)遥感数据,通过SNAP遥感软件提供的植被生物物理参数处理模块(Biophysical Processor),反演了苏州消夏湾生态安全缓冲区的5种植被生物物理参数,包括植被吸收光合有效辐射比例(FAPAR)、植被覆盖度(FVC)、叶面积指数(LAI)、冠层叶绿素含量(CCC)和冠层含水量(CWC),开展植被生态环境监测评估研究。结果表明,该生态安全缓冲区2021年建成并投入运行后,植被覆盖度和生物量有所增加,区域植被冠层结构有所改善,植被生物物理参数从一定的角度反映了消夏湾生态安全缓冲区发挥了生态涵养成效。该研究方法能在大尺度上快捷、高效地反演植被生物物理参数,可为通过植被遥感动态监测评估生态安全缓冲区的生态功能提供有益的借鉴。

江苏省自来水中邻苯二甲酸酯的污染特征及风险评估

为了解江苏省不同地区自来水中邻苯二甲酸酯(phthalate esters,PAEs)污染特征与风险水平,采用固相萃取-超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用(SPE-UPLC-MS/MS)定性定量分析法,对江苏省沿江8市40户居民自来水中6种优控PAEs进行检测,分析了PAEs的污染水平,并开展人体健康风险评估.结果表明,PAEs在40份水样中均有检出,∑PAEs检出范围为4.10-14.23μg·L^(−1),平均值为(8.43±2.76)μg·L^(−1).DBP和DMP是自来水中PAEs的主要组成成分,约占∑PAEs总浓度的50%,其中DBP检出率为100%.与全球其他国家和地区相比,江苏省居民自来水中PAEs浓度处于中等偏上水平.加热煮沸过程可以降低自来水中PAEs浓度,但程度有限.健康风险评估结果显示,研究区域内DEHP的致癌风险指数均小于最大可接受风险水平(1×10^(−6)),∑PAEs的非致癌风险指数处于8.18×10^(−3)-1.92×10^(−2),远小于1.江苏省沿江8市居民自来水已受到不同程度的PAEs污染,且有部分点位DBP浓度超过《生活饮用水规范》(GB5749-2006)限值(3μg·L^(−1)),存在潜在的健康风险.

基于无人机高光谱遥感在太湖蓝藻水华监测中的一次应用

采用机载高光谱视频相机,在4个季节对太湖蓝藻进行7次、18个架次的有效拍摄。对拍摄到的高光谱影像进行辐射定标、几何拼接等预处理后,提取不同浓度蓝藻和水草等其他物体的高光谱数据,发现不同浓度的蓝藻光谱在680 nm后表现出较大差异。采用主成分分析(PCA)对高光谱数据降维后,结合k-近邻(k NN)分类算法,可实现对蓝藻的精准定位。定性识别结果经光谱预处理后,采用连续投影算法(SPA)进行特征波段提取,发现蓝藻光谱的季节差异主要表现在450 nm~570 nm和760 nm~910 nm波段。

遥感技术在环境监测中的应用进展与思考

随着卫星、航空技术及其业务化应用的快速发展,遥感监测已成为天空地一体化环境监测预警体系的重要组成部分。简述了环境遥感业务化的发展及特点,以江苏省为例,详细介绍了水环境、大气环境及生态环境遥感监测的省级具体应用情况。针对新时代生态环境保护工作的管理需求,尝试从同质处理、调查验证、硬件建设、热点挖掘、人才发展等5个方面提出相关建议,以期为省域生态环境遥感监测工作的后续发展提供参考。

“哨兵-5P”卫星TROPOMI传感器在江苏省域大气污染监测中的初步应用

简述了欧洲航天局(ESA)于2017年10月13日发射的"哨兵-5P"卫星上对流层观测仪(TROPOMI)的技术特性。基于TROPOMI的NO_2、O_3、SO_2、CO等几种污染气体L2级数据产品对江苏省域的空间分布特征和大气污染识别效果进行了初步分析。结果表明,TROPOMI的NO_2、CO遥感反演产品可以很灵敏地反映工业源、城市交通源排放在对流层近地表的含量水平,可为区域大气污染精细管控和空气质量精准预警预报提供有力支持。

“哨兵-3”卫星OLCI影像MPH算法反演太湖叶绿素a及藻草区分的研究

利用“哨兵-3”卫星OLCI影像数据,基于其619,665,681,709,753和885 nm中心波长对应的6个波段构建的最大特征峰高度(MPH)算法,采用SNAP7.0遥感专业软件,计算了典型日期太湖MPH算法得到的叶绿素a浓度、浮藻区、藻水混悬区、水草区的分布。结果表明:(1)MPH算法能够精确地识别太湖水草和蓝藻;(2)MPH算法能够提取稠密铺集水表层的“浮藻区”,并区分出藻密度较小、水华现象轻微~轻度、蓝藻主要浸没在水面以下的“藻水混悬区”。与MODIS、VIIRS等常用的蓝藻水华遥感传感器相比,OLCI展现了更出色、更精细化的水生态遥感监测能力,可提高蓝藻水华预警预报水平。

江苏省工地和裸地扬尘遥感监测方法研究与结果分析

应用卫星遥感影像结合无人机现场核查数据,对2020年江苏省各设区市主城区工地和裸地2类扬尘源的时空分布变化和污染、管控情况开展了连续性监测,为生态环境监测部门业务化应用提供了思路和方法。研究结果显示,遥感解译精度优于95%,扬尘源数量、面积均呈上升趋势,至第4季度总数达1760个、总面积162.53 km^(2),总体管控情况较好,全省防尘到位率为82%。在此基础上,应用排放因子法对全省及各市总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM_(10))、细颗粒物(PM_(2.5))扬尘排放量进行了估算,并从扬尘减排的角度定量化评估了地方管控成效,全省全年TSP、PM_(10)和PM_(2.5)扬尘排放量分别为4.42×10^(5),2.33×10^(5),1.28×10^(5) t,与完全无管控的理论最大排放值相比,TSP有效减排量为2.89×10^(5) t,减少了65.4%。

“十四五”生态质量评价办法应用研究与讨论——以江苏省宜兴市为例

2021年,生态环境部发布了《区域生态质量评价办法(试行)》,明确规定了生态质量评价的指标体系、数据要求和评价方法,适用于县级及以上区域。将江苏省宜兴市作为研究区,综合应用地理信息、卫星遥感与生物多样性数据,依据《区域生态质量评价办法(试行)》,从生态格局、生态功能、生物多样性和生态胁迫等方面开展评价研究。结果表明,该方法具有较强的可行性与适用性,能够更为全面、科学、准确地反映生态质量;2021年,宜兴市生态质量指数(EQI)为62.7,生态质量类别为“二类”。该研究结果可为地方生态环境监测部门开展生态质量评价工作提供参考。

基于“哨兵3号”卫星OLCI影像和C2RCC算法的南黄海叶绿素a及总悬浮物反演效果分析

利用遥感数据处理软件SNAP中基于神经网络技术的C2RCC算法,对2019年5月9日南黄海“哨兵3号”卫星OLCI影像数据进行了叶绿素a及总悬浮物浓度反演,将其与5月间江苏省海洋环境监测预报中心的海水表层叶绿素a和悬浮物实测数据进行了比较分析。结果表明,叶绿素a的遥感反演尚未能达到业务化应用,总悬浮物遥感反演结果的空间分布与实测值的一致性相对较好。但在星地同日或相差一天监测的南通海域,遥感反演叶绿素a浓度的空间分布趋势以及总悬浮物遥感反演结果与海面实测结果的一致性较好,可达到一定的业务化应用效果。

基于GF-1卫星数据的连云港地区海岸带时空变化分析

随着社会经济的发展,沿海地区建设速度飞快,海岸线也在不断发生变化。通过以江苏省连云港市沿海区域为研究对象,使用高分一号卫星影像数据,对该区域2013年和2019年两个时相的影像对比分析。利用归一化水体指数(NDWI)对影像进行处理,依据阈值分割法进行水陆分离,得到二值化图像,结合目视解译勾选海岸线的半自动海岸线提取方法,得到两个时相研究区域瞬时水边线矢量数据,并对近岸变化进行检测。最终提取2013年和2019年的影像海岸线矢量长度分别为218.80km和236.63 km,表明研究区域的海岸线在2013—2019年间长度增加了17.83 km。同时沿岸河口及盐田附近的淤泥质潮滩海岸岸线增长,近岸港口、码头等相关建设增多。

基于支持向量机和BP神经网络的水深反演研究

根据高空间分辨率Quickbird遥感影像反射率和实测水深之间的相关性,选取相关性较高的反演因子b1/b2、b1/b3和b2/b3建立单因子模型、双因子模型、多因子模型和BP神经网络模型,并对甘泉岛附近20m内的水深进行反演。同时,利用最佳指数因子(OIF)和支持向量机(SVM)对甘泉岛研究区域基于水深颜色分成两类,将分类结果分别提取建立BP神经网络模型并进行水深反演。通过对反演结果对比发现:遥感影像分类前,线性回归模型中多因子线性模型反演精度最高,但比BP神经网络模型稍差。遥感影像分类后,浅海水域BP神经网络模型的反演精度要比分类前的各模型反演精度低,但是,深海区域BP神经网络模型的反演精度最高。

基于多光谱数据的南海浅水水深测量算法研究

沿海地区的水深测量是大多数海岸工程和沿海科学应用的常见要求。然而,在我国南海浅水区域(0—10 m)及部分政治敏感区,船只很难到达导致测量非常不便,这种情况下遥感测量方法凸显了其价值。本文基于QuickBird多光谱遥感影像及同时期多波束实地测量水深点数据,利用6种算法模型定量反演了中国南海甘泉岛周边浅海的水深。精度验证结果表明,基于遗传算法优化的BP神经网络模型与实际测量水深的相关系数R2大于0.96,测量结果可靠。

基于MNF变换的高分辨遥感影像建筑物提取方法

针对高分辨率遥感影像建筑物提取时易受噪声影响,且灰度共生矩阵仅通过单波段进行纹理特征提取导致信息不足等缺点,提出了利用最小噪声分离变换降维去噪,从而提高灰度共生矩阵纹理特征提取效果,并对影像进行双边滤波处理,最后,利用支持向量机算法提取融合了特征信息的多光谱影像中的建筑物信息的方法。实验结果表明,改进后的方法相对于传统方法对建筑物识别精度高、效果好。

北京地区基于化学组分的夏季气溶胶吸湿特性

利用吸湿增长光散射测量系统、黑碳仪和气相色谱质谱联用仪等仪器,于2019年7月15日8月4日在北京地区开展了为期21d的大气气溶胶观测实验.观测期间北京市区于7月27日出现短暂的轻度污染,并在7月29日出现强降水天气.结果显示:北京市区夏季大气污染变化剧烈且短暂,大气气溶胶散射吸湿增长因子f(RH)呈现平滑连续的特点,并且降水会对f(RH)造成显著影响.7月27日PM2.5的平均质量浓度为(92.54±47.05)μg/m3,表现出较为剧烈的污染变化.7月2830日平均散射吸湿增长因子f(80%±1%)分别为(1.50±0.35),(1.43±0.36)和(1.48±0.25),反映了降水对于大气气溶胶的湿清除作用.最后利用实验数据估算粒径吸湿增长因子gf(RH),并建模研究f(RH)和gf(RH)的关系,模型精度R2最高可达0.698.

宿迁三台山国家森林公园春季鸟类多样性研究及智能声纹监测方法应用

为了解宿迁三台山国家森林公园春季鸟类状况,于2024年3—5月,采用样线法、声纹监测法对公园内春季鸟类多样性进行连续调查,共布设8个声纹监测点位及8条样线,采用香农维纳(Shannon-Wiener)多样性指数、皮耶罗(Pielou)均匀度指数进行多样性分析,利用深度学习模型对收集到的鸟类鸣声进行物种自动识别。春季共记录到鸟类133种,其中国家二级重点保护鸟类11种。居留型方面,留鸟43种,旅鸟30种,夏候鸟44种,冬候鸟16种。样线法调查到鸟类87种,累计1452只,声纹监测到鸟类119种。样线调查法结果表明,Shannon-Wiener多样性指数为3.553,Pielou均匀度指数为0.796,鸟类多样性丰富,但受生境类型及人为干扰影响较大。同时根据声纹监测法可24 h连续性监测的特点,分析了杜鹃科和鸱鸮科典型鸟类的日活动节律。通过对比人工调查与声纹监测,发现智能声纹监测在时间、空间、物种数、监测频次、夜间活动和难以目测观察到的鸟类等多尺度上都展现出较强的优势,在鸟类多样性监测与保护中有较好的应用效果。

2013年—2017年主要农业区秸秆焚烧时空特征及影响因素分析

中国作为农业大国,每年面临大规模的露天秸秆焚烧现象,近十几年来,秸秆焚烧在突发和极端雾霾事件中发挥了显著的作用,导致大气能见度下降,危害人类健康。本文为探究中国"大气十条"实施第一阶段(2013年—2017年)以来中国秸秆焚烧时空变化情况,并探究秸秆禁烧政策对秸秆焚烧时空变化的影响,借助2013年—2017年Terra、Aqua卫星MODIS热异常产品,利用土地利用与覆盖变化数据,通过提取白天农田范围内的热异常点,获取全国范围秸秆焚烧结果,分析了2013年—2017年秸秆焚烧时空变化特征,并深入讨论了全国和区域禁烧政策对秸秆焚烧治理的影响,有助于为今后针对重点焚烧区制定相关政策提供科学依据。研究结果显示"大气十条"颁布之后5年期间全国秸秆焚烧年总量呈先增加后减小的总趋势,最低值2016年比最高值2014年降低34.48%,2017年较2013年秸秆焚烧数量减少的区域面积约为增加区域面积的2倍。秸秆焚烧治理成效最为显著的为河南省、安徽省和湖北省,其中,河南省在严格的禁烧政策、集中约谈、经济处罚、推广秸秆综合利用产业等多种措施共同影响下,2016-06和2016-10两个秸秆焚烧高峰期的秸秆焚烧数量分别较2015年同期下降86.66%和98.93%,且后期未出现反弹。黑龙江省虽然在一定程度上控制了秋季秸秆焚烧情况,但由于秸秆产量大且缺乏处理手段,会导致次年春季出现大规模反弹,并未从根本上解决秸秆焚烧控制问题。因此,除了进一步强化秸秆焚烧重点区域和重点时段禁烧措施,不断提高禁烧监管水平,还必须鼓励秸秆还田,秸秆能源化,提高秸秆综合利用率,"禁""用"结合、因地制宜,形成管控秸秆焚烧的长效科学措施。

基于VIIRS火点数据和FARSITE系统的森林火灾蔓延模拟

针对森林火灾模型模拟、预测火灾蔓延结果精度随时间增加而降低的问题,提出了使用卫星遥感火监测数据重初始化火灾模型降低模拟结果误差的方法。使用FARSITE(Fire Area Simulator)火灾模拟系统模拟内蒙古自治区一场森林火灾,并使用375 m的VIIRS(Visible infrared Imaging Radiometer Suite)火监测数据对FARSITE重初始化,探究该方法在中国林火蔓延模拟中的应用。使用SC(S?rensen’s Coefficient)值,辅以多源卫星遥感数据,评估该方法模拟结果精度。结果显示,各模拟过程中,模拟结果精度均随模拟时间的增加而降低,重初始化的模拟结果与实际过火区一致性更高,VIIRS重初始化模拟结果SC值最高提高56.89%,最终SC值提高了45.45%;最终模拟结果的SC值从最初的54.14%经过VIIRS火点修正后提高到78.76%;模拟过程中的VIIRS火点重初始化的模拟结果SC值最高为87.8%。使用VIIRS火监测数据重初始化FARSITE火灾模拟系统,将火灾分为多次进行模拟,缩短模拟时间,有效控制模拟误差的传递,提高了森林火灾蔓延模拟的精度,这种方法提高了火灾模型在大规模、长时间森林火灾应用中的可靠性。

收藏母爱

很多人都有收藏的爱好。有的人收藏古玩，有的人收藏标本，有的人收藏票证……而我，收藏的却是母爱。

江苏省水环境遥感监测业务平台关键技术研究与应用

当前国内水环境监测需求迫切,卫星遥感作为一种可行的技术手段,在数据源、算法模型等方面均有所发展,但理论研究与实际应用的"桥梁"尚未建成,还需研究并真正建立面向生态环境部门可长期使用的业务化平台.为解决这一问题,研究制定了江苏省水环境遥感监测业务逻辑体系,基于虚拟引擎支撑的分层架构,通过可视化配置管理汇集了水环境遥感业务模型库,完成了算法模型本地化,以业务化、流程化、规范化、自动化的方式实现了水环境多目标、多专题、多场景、多类型的遥感监测预警与分析评估.