基于改进最大值法合成NDVI的夏玉米物候期遥感监测

利用遥感技术监测农作物物候期,能够及时有效地评估作物生长趋势、提高农情信息化管理水平。本研究利用2016年MODIS 8天合成数据,提出改进的最大值合成法,结合S-G滤波和Logistic函数拟合重构夏玉米生长曲线,最后利用曲率法提取夏玉米的拔节期和成熟期,利用动态阈值法提取夏玉米的出苗期和抽雄期。结果表明:采用本文提取的夏玉米物候期与实测物候期相比,平均误差为2.76d,其中在抽雄期的绝对误差为1.06d,运用改进的最大值合成提取作物NDVI时序数据可有效去除连续云雾对植被指数的影响,提高监测作物物候期的准确性,为精准农业提供技术支撑。

基于加权最大值波束合成的静止人体检测与定位方法

针对单通道超宽带雷达不具备横向分辨率,存在信息模糊,不适用于多个静止人体检测等问题,提出了一种基于加权最大值波束合成的静止人体检测与定位方法。该方法利用超宽带阵列雷达在角度分割扫描的基础上,取所有通道回波信号中对应呼吸幅度范围内取值的最大值进行波束合成实现场景目标成像,通过对比判决所有角度对应的距离向最大像素值,确定可能存在目标的扫描角度,将该角度波束合成的距离-慢时间矩阵在人体呼吸频率段内的能量值作为加权因子,实现人体与静止物体的区分。实测数据处理结果表明,该方法能够充分利用回波信号能量,增强信噪比,实现多个静止人体的检测和定位。

一种TROPOMI对流层NO_(2)柱浓度数据校正方法

数据质量是定量遥感研究的基础。最新型的大气环境卫星“哨兵-5P”搭载了对流层观测仪(tropospheric monitoring instrument,TROPOMI),目前TROPOMI的对流层NO_(2)数据尚缺乏有效校正方法。针对此问题,以中国大陆NO_(2)数据为例提出一种校正方法。首先,利用数据质量值(qa_value)对数据进行检索过滤;其次,采用基于伪不变特征值(pseudo-invariant features,PIF)的相对辐射校正、最大值合成(maximum value composites,MVC)去云以及箱型图法(boxplot method,BPM)过滤处理异常值;最后,将校正结果与地面实测数据进行对比评价。结果表明,通过一系列校正,“星-地”数据的相关性普遍提高,Pearson相关性提高了11%~70%,37.5%的样本显著性水平由P<0.05提高到P<0.01。该校正方法能够显著提高对流层NO_(2)数据的可靠性,可为大气NO_(2)定量遥感研究提供数据支撑。

疏勒河上游高寒草地植被盖度反演及精度评价

植被盖度是生态系统和水土保持研究中的一个重要因子,利用我国环境与灾害监测预报小卫星(HJ-1A/1B)影像和野外实测数据分析了疏勒河上游植被盖度随生长季的变化特征,建立了不同数据组合的植被盖度反演模型,并对其反演结果进行了精度评价。结果表明,实测植被盖度在整个生长季呈现先增加后减少的趋势,但在生长季中期大部分样地有一定的波动;实测植被盖度与相应时间段的归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)具有很好的线性关系,但是随着生长季的推移其关系发生改变;对比单最大值合成(Maximum Value Composite,MVC)法、单日法和双MVC法反演结果发现:双MVC法反演精度最高,且最接近真实值。因此,利用遥感资料的归一化植被指数反演高寒草地植被盖度具有可行性,但必须有充分的地面验证工作作为基础。

鄂尔多斯植被的NDVI3g动态及气候响应

[目的]研究鄂尔多斯地区生态格局以及在全球变化下的自然演变规律,揭示中国西部矿区人工扰动生态环境的时空变化。[方法]利用1982—2012年GIMMS NDVI 3g数据集和年均气温、降水量等气象数据,分别进行最大值合成、反距离加权法插值、线性回归与变化率分析、相关性分析等处理,揭示植被覆盖的时空变化趋势下蕴含的植物生理学机理,及其对气温和降水变化趋势的响应特征。[结果]鄂尔多斯地区植被返青期(start of season,SOS)始于4月下旬,枯黄期(end of season,EOS)结束于11月上旬,植被生长期(duration of season,DOS)NDVI初始阈值为0.12,平均生长期为198d;31a间鄂尔多斯地区植被绿度变化率(slope)为0.0023,植被变化趋势逐像元回归分析表明研究区80.8%的植被有轻微改善;31a间鄂尔多斯地区NDVI变化与年均气温和降水量的相关性分别为0.054和0.400。[结论]31a间鄂尔多斯地区植被返青期有提前趋势,枯黄期有滞后趋势,生长期有延长趋势;研究区大部分区域植被均有轻微改善;年均气温与降水量均呈现升高趋势,NDVI变化受温度和降水的共同作用,且NDVI最大值增高与年均降水量增加相关性较高,与年均气温升高相关性较低。

基于遥感影像的雪线高程提取方法对比分析——以天山北坡为例

利用2010-2014年6-8月MOD10A1、MOD10A2及HJ-1/CCD数据,以天山北坡为研究区,对比分析了积雪持续时间比率法及最大值合成法在雪线高程提取中的精度和适用性。结果表明：当MOD10A1以旬合成,积雪持续时间比率阈值为40%时,提取的雪线高程与＂真值＂最为接近;基于混淆矩阵法,以目视解译得到的HJ-1/CCD积雪面积为＂真值＂,分析得出,积雪持续时间比率法提取积雪面积的总体精度较高,为98.59%,khat系数为0.90,最大值合成法的总体精度仅为85.29%,khat系数为0.70;基于统计学的方法,计算得出,积雪持续时间比率法提取的雪线高程与＂真值＂的相关系数较高,为0.77,其平均误差、正、负误差、绝对平均误差以及均方根误差相对较低;最大值合成法提取的雪线高程与＂真值＂的相关系数较低,仅为0.54,其平均误差、正、负误差、绝对平均误差以及均方根误差相对较高;积雪持续时间比率法提取的雪线高程结果优于最大值合成法。

环境减灾卫星中国陆面多时相遥感数据NDVI产品的批处理方法研究

作为大范围、全天候、动态监测灾害时空变化的高技术手段,卫星遥感在灾害监测和环境保护中的应用日益广泛。但在国内,产品化的遥感数据很少。因此,如何快速制作遥感数据产品是国内遥感数据是否能得到广泛应用的关键。本文提出了一种快速自动化多时相遥感数据处理方法,该方法通过用ERDAS的Batch Command对NDVI数据产品进行批处理,大大节省了人力和时间。该方法也可供类似的大数据量遥感影像处理借鉴。

基于归一化植被指数的达茂旗植被覆盖度的变化研究

基于2009年～2013年达茂旗连续5年的NDVI指数数据，采用最大值合成法对其植被覆盖进行空间和时间特征的分析，结果表明，2009年～2013年达茂旗的植被覆盖总体呈增长趋势。

利用MODIS遥感资料监测分析鄂尔多斯地区近几年地表植被的变化状况

利用2003—2006年8月同期的EOS/MODIS卫星遥感监测资料,制作出鄂尔多斯市同期各年之间的归一化植被指数差值变化分布图和植被指数图,并对这几年植被指数的变化状况进行监测分析。分析结果表明:2003年8月—2006年8月同期鄂尔多斯市大部地区植被指数变化比较明显。植被指数差值增长的面积呈上升趋势,个别地区植被指数下降,大部地区植被指数无明显变化。

黑龙江沿边县市植被动态变化及其对经济因子的响应

[目的]研究黑龙江沿边县市植被动态变化及其对经济因子的响应。[方法]利用1998～2007年黑龙江沿边地区SPOT Vegetation每旬合成的归一化植被指数(NDVI)数据集,研究了近10年黑龙江沿边县市植被动态变化特征,并分析了植被变化对经济因子的响应。[结果]1998～2007年黑龙江沿边地区总体植被覆盖率高,且植被变化基本向好的趋势发展;除呼玛县部分区域植被呈退化状态外,近10年黑龙江沿边地区植被整体状况处于基本保持与改善状态,植被状况基本保持不变和有轻微改善的地区分别占71.00%和26.81%。同时,1998～2007年植被指数与国内生产总值均有不同程度的增长,但两者间增长趋势并不完全一致;MNDVI与职工平均工资呈显著正相关(P<0.01),而与耕地面积呈显著负相关(P<0.01),且这种负相关关系具有延迟性,即第一年的耕地面积减少将对第二年、第三年的MNDVI产生持续的影响。[结论]该研究为黑龙江界河流域经济发展、生态环境保护等政策制定提供了科学依据。

青藏高原NDVI变化趋势及其对气候的响应

高原脆弱生态区对全球变化具有放大镜效应,利用长时序遥感数据及气象观测资料探索青藏高原对全球气候变化的响应具有重要意义。以1982—2012年GIMMS NDVI数据及同时期气象观测数据为数据源,借助于最大值合成、相关性分析和线性回归等数据分析技术,分析了青藏高原4 000m高海拔区域的NDVI的变化趋势以及气候响应。结果表明:(1)近31年来,青藏高原对全球变化响应明显,年降水量、温度均呈显著增长趋势(p<0.05),NDVI年变化率为正值、植被覆盖度呈增长趋势,均表明近年来青藏高原植被长势渐变良好。(2)青藏高原NDVI与降水、温度弱相关,温度对高海拔地区NDVI的影响超过降水,且降水对青藏高原NDVI的影响具有滞后性。(3)从青藏高原不同区域海拔高度和NDVI等值线的分布来看,地势对NDVI具有显著影响,海拔高度较高的区域NDVI值普遍较小。

基于MODIS数据的福建省植被覆盖度时空变化分析

在对福建省2006—2016年4—10月NDVI影像进行MVC最大值合成的基础上,利用像元二分模型计算植被覆盖度,分析福建省植被覆盖度的时空变化特征及其与气候因子的相关性。结果表明:2006—2016年间福建省植被覆盖度总体上是呈增加趋势的,并在2015年达到最大值;在空间分布上,植被覆盖显著增加的区域在闽西南(龙岩、漳州附近)、长汀等地,而植被覆盖度减少的地区则在经济发展速度较快的厦门、泉州、福州等地区;植被覆盖度的变化与气温因子的相关性要比降水因子大。

河南省植被指数变化特征研究

为了研究河南省植被指数变化特征,采用最大值合成法(MVC)对MODIS-NDVI和MODIS-EVI两种指数产品进行处理,然后进行时空变化分析,得到归一化植被指数(NDVI)与增强型植被指数(EVI)两种指数产品的特点,实验结果表明:1)在时间分布特征上,两种植被指数均随季节呈现规律性变化,并且最大值均出现在7月或8月,但EVI相比NDVI更具季节性规律,能够更好地反映高植被覆盖区的植被季节性变化特征;2)在空间分布特征上,两种植被指数的区域性都非常明显,但在高植被覆盖区,NDVI出现饱和现象,而EVI未出现饱和现象。

基于MODIS NDVI的湟水流域植被覆盖时空变化特征分析

NDVI是研究区域地表植被覆盖和生长状况的有效度量参数和重要表征性指数。文中基于2000—2018年MODIS NDVI遥感数据和同期气象数据,采用最大合成法、检验法等时序分析方法,研究湟水流域年NDVI时空变化及其与气候因子的相关关系。结果表明:研究区年均NDVI在0.61以上,植被覆盖较高;在2000—2018年期间没有显著突变年份,植被覆盖呈上升及显著上升趋势的区域占湟水流域总面积的88.52%,NDVI整体呈显著增加趋势;温度、降水量是其波动的重要驱动因子,相比降雨量,气温的增加和人类的改造活动是湟水流域植被覆盖改善的重要影响因素。本文的研究方法能客观地表征年NDVI序列整体变化趋势,对流域综合治理及植被修复有指导性意义。

2000-2019年西藏草地植被覆盖度对气温和降水变化的响应

本研究选取位于噶尔、班戈、那曲气象站附近的三个样地,实际调查草地类型分别为高寒荒漠草原、高寒草原、高寒草甸草原。其间利用西藏2000-2019年SPOT植被影像,在旬数据基础上采用最大值合成法生成生长季植被指数,探究气温及降水对西藏高寒荒漠草原、高寒草原、高寒草甸草原植被覆盖度(FVC)的影响。三种草地多年植被覆盖度变化趋势均为不显著上升,高寒草甸草原FVC年际变化率为0.28%,高寒草原FVC年际变化率为0.07%,高寒荒漠草原FVC年际变化率为0.02%,说明气候暖湿化一定程度上利于西藏草原植被生长。

秦岭地区植被指数动态变化研究

基于MODIS13 NDVI数据产品,利用最大值合成法、趋势线分析法,分析了秦岭地区2000~2019年植被指数的动态变化规律。结果表明:2000~2019年秦岭地区年NDVI在0.799~0.863之间,整体呈缓慢增长趋势,增长速度为0.033/(10a);植被指数退化的区域占研究区的4.111%,分布在各城市周边地区,主要受城镇化过程的影响;改善的区域占研究区的36.224%,广泛分布于秦岭地区,主要受自然因素和国家政策的影响。

GEE平台下结合滤波算法和植被物候特征的互花米草遥感提取最优时间窗口确定

互花米草的快速入侵严重影响湿地生态系统平衡。因此,精确监测互花米草扩张的时空动态变化过程具有重要意义。尽管现有基于植被物候特征的互花米草遥感提取方法,避免了光谱特征相似性引起的分类误差,但受到云和潮汐的严重影响,难以获取大尺度湿地植被提取特征信息。本文提出一种结合最大值合成法和Savitzky-Golay(S-G)滤波算法提取互花米草关键物候特征,减弱大尺度云和潮汐对时序遥感信号特征的影响,精准重构符合植被生长趋势的NDVI时间序列数据。通过获取关键物候特征,确定互花米草提取的最优时间窗口,基于Google Earth Engine(GEE)平台精准获取互花米草空间分布状况并分析典型地区的互花米草空间分布特征。研究结果显示,生长季初期(6—7月)为互花米草提取的最优时间窗口,该时期总体分类精度为89.81%,Kappa系数为0.88,相比其他时期的总体分类精度提高10.09%,Kappa系数提高0.11。互花米草提取结果表明,2020年福建省互花米草入侵面积总计100.78 km2,主要分布在宁德、福州、泉州以及漳州等地。其中,宁德市互花米草分布面积最广,共计38.08 km2,占全省互花米草分布总面积的37.79%。福建沿岸的互花米草在空间分布上呈现多种地理特征,在半封闭型海湾和河口地区的沿岸附近主要以连续的条带或片状斑块分布,而在低潮位区域则多是零星斑块。本文研究成果能为互花米草扩散的长时期、大范围空间监测提供可行性方案,为湿地植被精准提取提供技术支撑,为实现海岸带资源的高质量可持续利用提供数据基础。

榆林地区2000—2014年NDVI时空变化

为了评价退耕还林的实施效果以及榆林地区生态环境变化,利用MODIS NDVI数据,采用最大值合成法,基于GIS平台,研究榆林地区2000—2014年植被覆盖的时空变化。结果表明:2000—2014年,榆林黄土丘陵沟壑地区NDVI高于风沙滩地区,前者植被覆盖好于后者;15年来,榆林植被覆盖状况总体得到改善,改善面积占90.7%,退化面积仅占1.0%,未变化面积占8.3%。黄土丘陵沟壑区植被改善面积达94.2%,以中度改善为主;坡地植被改善面积达80%以上,7°~35°坡度上植被明显改善的面积达51%以上,退耕还林还草取得了明显的效果。

青藏铁路沿线NDVI的人类活动和气候变化响应

针对青藏铁路建设和运营对青藏高原植被生态的影响程度以及归一化植被指数(NDVI)和气候因子之间的响应关系,该文选用MODIS NDVI遥感数据,利用最大值合成法进行趋势分析、相关性分析、变异系数分析。结果表明:①青藏铁路在修建和运营期间对沿线植被生态的影响主要集中在5km范围内,影响程度与距铁路距离成反比;②青藏铁路沿线降水对植被覆盖的影响较气温密切;③青藏铁路的工程建设对周边植被有显著影响,核心区植被覆盖变化更为显著;④青藏铁路工程整体对周边生态的扰动以中等和较低波动为主。