1989—2020年黄河流域巴彦淖尔段地表覆盖类型时空演变研究

地表覆盖类型变化对研究区域生态环境变化具有重要意义。为准确掌握黄河流域巴彦淖尔段1989—2020年间地表覆盖类型变化,该文利用Landsat卫星数据影像,以目视解译和随机森林监督分类相结合的方法,对黄河流域巴彦淖尔段内各旗县1989—2020年平均每隔10 a的地表覆盖类型进行解译分类。经过精度验证总体分类精度均大于85%,Kappa系数均大于0.80。通过地表覆盖类型转移变化矩阵,发现黄河流域巴彦淖尔段1989—2020年间沙地减少22.17%,草地减少26.18%,耕地增加20.83%,水面变化不明显;不同区域地表覆盖类型变化情况各不相同,荒漠草原区表现为沙地与草地之间的相互转化,耕地区和沙地区主要表现为沙地向耕地的转化,其中磴口县最为显著,2020年较1989年沙地减少了32.17%,耕地增加了57.48%。荒漠草原区以社会因素和自然因素共同驱动地表覆盖类型变化,耕地及沙地分布区主要以社会因素驱动地表覆盖类型变化。研究结果可为更加合理地规划利用土地空间提供有力的数据参考和支撑。

地表覆盖类型地理国情的普查与监测

地理国情监测是以地理的角度对我国国情进行综合分析和研究的方式,通过对地理国情进行动态化测绘和统计,能够实现对地理国情的普查。地理国情普查的内容有地表覆盖、地表形态、国情数据信息三个部分。其中地表覆盖是核心内容,也是最基本部分。本篇文章针对地表覆盖类型地理国情的任务和工作目标进行分析,结合实际监测工作要求与内容,重点阐述地理国情监测的应用技术与工作步骤。

三江并流地区兰坪县地表覆盖类型变化及驱动力研究

本研究运用国家基础地理信息中心提供的GlobeLand30,分析兰坪县2000-2020期不同地表覆盖类型之间的转变趋势;借助GIS空间分析功能,研究高程、坡度、坡向、居民点、道路和耕地对林地变化的影响。结果表明:该县林地、灌木地和湿地面积呈先增后减趋势,草地为持续减少趋势,人造地表呈先减后增趋势,水体和耕地为持续增加趋势,且2010-2020期的总变化率是2000-2010期的17.8倍。该县林地转换率由2000-2010期的6.03%增加到2010-2020期的8.17%,草地由30.90%增长到44.82%,灌木地由45.08%上升为45.24%,主要是由于耕地导致,表明人类活动对林地、灌木地、草地的蚕食较严重。林地变化的活跃度与高程和坡度呈反比,林地变化像元数量与居民点、道路的距离呈三次方衰减,与耕地的距离呈逆模型衰减,表明林地变化受到高程、坡度、坡向的影响,且与居民点、道路、耕地的区位密切相关。本研究结果将有利于兰坪县遗产地的管理规划,为制定合理的生态移民和退耕还林政策提供理论依据。

定量评价中国北方粉尘源区地表覆盖类型对表土风蚀强度的影响

根据中国北方不同地表覆盖类型下表土的微团粒粒度分布和粗糙度长度参数,应用DPM模型分别计算了高草覆盖下、低草覆盖下、开垦耕地、砂砾质戈壁、砾质戈壁和裸露沙地在不同摩擦速度时的跃移通量。结果表明,裸露的粉细砂和细砂的跃移通量分别是砂砾质戈壁的几十倍;只有在极高风速条件下低草和高草覆盖下的砾质砂地才出现风蚀,其跃移通量与前面几种覆盖类型存在着1—2个数量级的差异。不同覆盖条件下地表可蚀性组分粒度分布和粗糙度长度的差异是造成风蚀强度差异的主要原因。在此基础上,从风蚀机制讨论了中国北方第四纪粉尘和现代粉尘的主要源区。

城市不同地表覆盖类型下土壤有机碳矿化的差异

土壤有机碳(SOC)矿化是陆地生态系统碳循环的重要过程。因受到强烈的人为干扰,城市土壤生态服务功能严重退化,进而对城市土壤地球化学循环尤其是碳循环产生深刻的影响。以北京市奥林匹克森林公园的5种典型地表覆盖类型(草坪、灌木、行道树、植草砖、硬化地表)下土壤为研究对象,研究了城市不同地表覆盖类型下土壤有机碳矿化过程及固碳能力的差异。结果表明,城市5种地表覆盖类型下的土壤有机碳矿化趋势与自然生态系统中的土壤基本一致,都表现为前期矿化较为快速,后期明显减慢并且趋于平稳;不同地表覆盖类型下土壤的有机碳矿化作用有显著差异,灌木、行道树、植草砖覆盖下土壤有机碳矿化能力较强,硬化地表和草坪较弱,与土壤有机碳含量特征类似;一级动力学方程对各土样有机碳矿化过程的模拟结果较好,结果显示草坪覆盖下土壤固碳能力较强,灌木覆盖下次之,行道树、植草砖和硬化地表覆盖下较弱;土壤固碳能力的高低并不对应着土壤有机碳含量的高低,城市人为干扰和外源有机碳的输入对土壤有机碳储量影响较大;硬化地表下不同土层有机碳矿化作用无明显差异,而其他地表覆盖类型下的土壤有机碳矿化作用随土层加深显著减弱,特别是植草砖和行道树特征最为明显;各地表覆盖类型下土壤固碳能力随土层深度变化的规律不显著。城市土壤有机碳矿化的最主要限制因子是土壤有机碳的含量,土壤p H值、养分含量、粘粒含量等性质也通过影响土壤有机碳含量及微生物活动等对土壤有机碳矿化过程产生影响。

不同地表覆盖类型对城市地表热环境的调节

以南宁市高速环道范围内的主城区为研究对象,通过Landsat TM遥感影像反演地表温度(LST),提取归一化差值植被指数(NDVI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)、改进的归一化建筑指数(NDBI),用最大似然分类法将研究区地表覆盖类型分为水体、林地、园地和建筑用地。同时将研究区按照3km×3km规格分为47个统计小区域,利用ArcGIS中的空间分析功能,统计每个小区域各地表覆盖类型的面积比例及其平均地表温度,并对两者进行相关分析。从而在像元(30m×30m)和小区域(3km×3km)2个尺度上定量研究地表覆盖类型对地表温度的影响。结果表明,在像元尺度上,地表覆盖类型的地表温度排序,从高到低依次为建筑用地、园地、林地、水体;LST与NDBI呈显著线性正相关,LST与NDVI和MNDWI呈非线性关系;LST与正的NDVI和正的MNDWI均呈显著线性负相关;在小区域尺度上,平均地表温度最高的是以建筑用地为主的15号小区域达33.2℃,平均地表温度最低的是以绿地和水体为主的36号小区域仅27.8℃,小区域的水体、林地、园地的面积比例和小区域的平均地表温度呈负相关关系,建筑用地面积比例与小区域平均地表温度呈明显正相关关系。不同地表覆盖类型对地表温度的影响不同,绿地与水体均具有降温作用,且绿地比水体降温效果好。因此,在城市规划中,通过适当设置水体和绿地可以达到调节地表热环境,缓解热岛效应的目的。

基于Apriori算法的云南省雷电活动与地表覆盖类型关联性分析

充分了解不同区域的雷电活动特点是有效开展输电线路建设和差异化防雷改造的前提。基于云南省地表覆盖类型数据以及多年雷电活动监测数据,通过统计方法和Apriori算法分析了地表覆盖类型与正闪比、地闪密度、地闪强度、雷电流幅值累积概率分布等雷电活动参数的相关性。结果表明,地表覆盖类型与雷电活动密切相关,中覆盖度草地和裸岩石质地的地闪强度较大。受城市热岛效应的影响,城镇地区的正、负地闪密度相对较高。林地的正闪比例较高,建议关注林地区域输电线路对正极性地闪的防护。

不同地表覆盖类型对富县果园土壤水分影响

陕西富县属渭北旱塬的北部,是高塬沟壑与丘陵沟壑的过渡地带,独特的自然地理位置及气候条件,已成为苹果的最佳适生区。但是由于近年来,该区果树基本上都已进入挂果盛期,苹果树根系发达,产量增高,果树腾蒸耗水增强,加剧了苹果生长的水分供需矛盾。

基于地表覆盖类型的山区点云滤波方法研究

现有点云滤波算法对山区适用性差,易造成滤波后地面点云系统偏低。从点云非地面点产生的原因出发,对地表覆盖类型进行分类,利用现有成熟的植被、建筑物等地表覆盖物提取算法,提取并剔除点云非地面点,从而实现点云滤波。经与现有成熟的改进的渐进加密三角网滤波算法进行定性定量分析,结果表明:(1)基于地表覆盖类型的复杂山区点云滤波算法获取的地面点云与实测剖面更接近,无明显偏差。(2)基于地表覆盖类型的复杂山区点云滤波算法剖面高程较差均值为-0.05 m,中误差为0.46 m;渐进加密三角网滤波算法较差均值为-0.44 m,中误差为0.70 m。得出结论:基于地表覆盖类型的复杂山区点云滤波方法精度优于改进渐进加密三角网滤波算法;较传统面向地面点的滤波算法,基于地表覆盖类型的点云滤波算法对山区地形具有适用性更强,自动化程度更高,提取精度更高等特点,为山区复杂地形点云滤波提供新的解决方案。

UNet++结合BP神经网络提取地表覆盖类型

在面向土壤侵蚀的遥感影像地物提取过程中,存在严重的“椒盐”现象以及对微小地物不敏感的缺点,针对该问题,结合误差反向传播(back propagation,BP)、UNet++神经网络和面向对象思想,构建了一种二分支神经网络的深度学习方法,该方法能对在不同复杂度地区面向土壤侵蚀的地表覆盖类型进行自适应提取。以深圳市GF-2(Gaofen-2 satellite)遥感影像为例,进行面向对象分割和最优特征指标子集筛选,将分割结果以及最优特征子集作为二分支神经网络输入数据,获得地表覆盖类型提取结果。将所提方法与面向对象k最邻近(k-nearest neighbor,KNN)算法、BP和UNet++神经网络算法进行对比,结果表明:二分支神经网络对地物提取的总体精度达到91.73%,对各类别地物识别效果的综合评价指标F值(F-measure)均超过0.8,能有效抑制“椒盐”现象和微小地物的误分,评价结果优于对照组。

全球典型流域地表覆盖变化与净生态系统碳交换量时空相关性分析

随着社会经济的发展,流域管理目标已从早期的防洪、供水、航运等转变为注重资源利用和生态保护的综合管理,并在全球生态系统碳平衡中扮演着重要角色。作为量化生态系统固碳能力的重要指标,净生态系统碳交换量(NEE)在不同地表覆盖类型中的碳源/汇能力存在显著差异。探究全球典型流域地表覆盖类型与NEE的时空相关性对流域生态管理等具有重要意义。本文以全球30 m地表覆盖数据(GlobeLand30)和全球陆地净生态系统碳交换量数据为基础,分析2000—2020年全球8个典型流域的地表覆盖及NEE时空变化特征,研究地表覆盖类型变化与NEE的时空相关性。结果表明:①2000—2020年,流域内耕地、裸地、人造地表、湿地、水体及苔原面积增加,草地面积先增加后减少,整体为增加状态;②2000—2020年,流域整体NEE先减小后增加,整体为减小趋势,碳汇能力增强;③2000—2020年,草地与NEE呈显著负相关,耕地、裸地、人造地表、湿地及水体面积与NEE在2010—2020年呈正相关,地表覆盖类型变化对NEE有显著影响。本文可为流域碳中和管制和土地利用空间优化调控提供理论参考,推动流域协同减排和高质量发展。

基于Landsat 8 OLI数据的地表植被覆盖类型与江西省雷电活动相关性分析

利用2006—2015年江西省闪电定位系统监测资料和地表植被遥感数据,通过数理统计、线性回归等方法,分析江西省不同地表植被覆盖类型的雷电活动特征分布。结果表明:1)江西省各年雷电活动最活跃区域主要在城乡建设用地、水域和未利用土地3类地表之间变化,其中发生在城乡建设用地的概率最高,闪电密度值高的区域其闪电强度相对较弱。2)江西省闪电密度随着地表覆盖度的增大而减小,而闪电平均强度随着覆盖度的增加总体呈增强的趋势。3)多雷区在城乡建设用地、水域、未利用土地和耕地所占比例较大;少雷区在草地所占比例最大,其次为林地,而城乡建设地所占比例最小。

内蒙古高原中部主要气候因子及地表覆盖对沙尘暴影响分析

通过对内蒙古中部不同地表覆盖类型和土地利用方式下降水、气温、0cm地温等气候因子和地表植被对沙尘暴频率和强度的影响分析,认为:气温、降水等气候因子与地表植被覆盖对沙尘暴频率和强度的影响不具有普遍性,降水影响相对明显,地表植被覆盖的影响仅在农牧交错区和牧区草甸草原亚区表现明显。通过防治荒漠化来减少沙尘暴的危害需要因地制宜,农牧交错区应该是植被恢复的重点区域。

基于地表类型的山地海绵城市生态建设评估

建设海绵城市是城市雨洪管理的重要举措。但山地海绵城市建设仍在发展探索阶段,并未建立全面的评估体系。目前,山地城市建设未充分利用地表类型信息及评估标准较少结合地形因素。针对此问题,本文基于城市地表覆被类型和地形因素,建立山地海绵城市的生态评估指标。首先获取研究区域两时相地类信息;然后计算地类变化检测结果,并结合高程和坡度评估区域海绵城市建设;最后经评估可知,在两时相间,绿地率增加了0.22%,不透水面率增加了0.46%,建设用地向中地势区间发展,同时获悉其余地类间的变化状况。结果表明,该区域绿地率增加,天然水体保护较好,透水面占比大于不透水面,生态建设与建设用地发展符合山地海绵城市建设原则。

“美图”黑科技:30米分辨率全球地表覆盖遥感制图

30米分辨率全球地表覆盖遥感制图数据集也叫做GlobeLand30数据集,其包含10个主要的地表覆盖类型,分别是耕地、森林、草地、灌木地、湿地、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久积雪。这些基础数据源,对于认知和检测全球自然资源环境、分析应对全球变化等具有重要价值。中国国家高技术研究发展计划(“863”计划)的全球地表覆盖遥感制图与关键技术研究项目宣告成功。

面向地表汇流特征的城市地表模型构建及应用研究

城市区域的地表覆盖类型复杂,为研究地表覆盖对汇流过程的影响,需要对高精度、高分辨率规则格网结构的数字表面模型(DSM)进行汇流分析。然而,地表汇流特征自动提取方法在城市区域的适用性不足,难以获得准确的流向和汇流累积量等特征信息,主要原因有以下4点:①目前城市高精度、高分辨率DSM获取难度大、成本高。

全球地表覆盖遥感制图项目通过评审

近日，国家863计划重点项目“全球地表覆盖遥感制图与关键技术研究”项目在京通过国家测绘地理信息局组织的专家评审。全球地表覆盖遥感制图与关键技术研究项目通过建立以地表覆盖类型精细化提取、多源影像最优化处理、参考资料信息化整合、

长三角地区土地覆盖对气溶胶光学厚度的影响

文章利用MODIS L1B数据和NASA的V5.2气溶胶光学厚度反演算法反演了长江三角洲地区的高空间分辨率的气溶胶光学厚度,反演结果与CE-318地基观测数据的进行对比验证,两者的相关系数在0.7以上,反演结果精度良好,表明MODIS反演高空间分辨率气溶胶光学厚度的可行性。利用反演的高空间分辨率气溶胶光学厚度,结合长江三角洲地区地表覆盖数据,建立两者的交叉列联表,分析了长江三角洲地区的气溶胶光学厚度和地表覆盖类型变化的关系:地表覆盖类型的变化驱动着气溶胶光学厚度的变化,森林、草原等植被覆盖度高的地区,气溶胶光学厚度值要低于城镇等人为活动较高地区。

中国地表月平均反照率的遥感反演

地表特征和下垫面物理性质在时空分布上的差异 ,造成地表能量分布的不均 ,地球表面的半球反射在气候领域是一个非常重要的参数 ,它在地 气能量交换中决定着能量在地 气之间的分配比率。反照率随地表覆盖类型的变化具有很大的差异 ,而这往往是形成区域小气候差异的原因。文中通过统计和双向反射模型 ,应用NOAA14 AVHRR数据并结合地理信息系统 ,反演计算了 1997年中国月平均反照率的分布 ,并对结果做了分析检验。

基于同类地物地表温度日变化相关性的MODIS LST重建算法

地表温度(LST)是研究地表与大气之间物质和能量交换、地表过程变化以及地热探测与地震热异常前兆等方面不可或缺的重要参数,然而云覆盖现象导致MODIS LST产品存在大量空值,限制了LST的广泛应用。文中提出了一种基于同类地物不同时刻LST日变化相关性的MODIS LST重建算法。以新疆和田为研究区,使用2003-2015年MODIS 8d合成地表温度产品为实验数据,根据一天中同类地物不同时刻LST之间的相关性,以地表覆盖类型产品为依据,分别创建各类地物上午、下午和晚上与凌晨的LST回归模型,将三者的LST拟合回归至凌晨时刻的LST,然后取上午、下午和晚上拟合结果的最优组合以实现对凌晨LST的两步重建。实验结果表明,该方法的最小误差为0.57K,误差均在1.2K以下,平均误差为0.92K。经验证,将该方法应用于其余3个时刻的地表温度重建工作中仍可得到较好的补值效果。与现有的LST补值方法进行对比可知,本方法以少量辅助数据实现了较高的补值精度和补值率,可为基于温度的地表过程研究和地震热异常检测等研究提供坚实的数据基础。