AVHRR、VEGETATION和MODIS时间系列遥感数据产品现状与应用研究进展

全球时间系列卫星遥感产品自产生之日起就得到了高度关注,被广泛地应用于全球、洲际和区域的地表动态监测,并与气温、降水等气候变化表征参数结合起来,应用于全球变化分析。随着时间系列的逐渐延长和新兴传感器的不断涌现,时间系列遥感产品的内容和应用领域更是得到了极大扩展。主要介绍了:①当前国际上流行的可见光/近红外、短波红外和热红外时间系列卫星数据产品的发展现状,传感器主要包括AVHRR、VEGETATION和MODIS。早期以开发波段信息和植被指数等基础数据为主,当前大量专题产品的生产得到广泛开展;②在数据产品的进一步处理和分析方面,重点介绍了时间系列重建、比较和延长、产品真实性检验的研究进展和发展趋势;③在数据产品应用方面,重点介绍了地表覆被特征的动态监测、物候和种植结构等信息提取、遥感产品在模型中的应用等方面的研究进展和发展趋势。

基于遥感数据的湖南双季稻地理空间分异特征

基于中高空间分辨率双季稻种植面积遥感数据产品,运用地理空间分异分析方法,从像元尺度对湖南双季稻的地理空间分异特征进行分析。结果表明:湖南双季稻的地理空间分异特征明显,主要分布在武陵山脉以东、幕阜山以西的洞庭湖平原地区,雪峰山以东、罗霄山以西、南岭山脉以北的湘中丘陵盆地地区;纬度上,双季稻面积从南到北呈3个阶梯式上升态势,核心纬度为28.5°N~29.2°N;经度上,呈自西向东先增后减的分布态势,核心经度为112.4°E~113.0°E;海拔上,随海拔升高而不断下降,核心海拔为105 m以下的低海拔区;坡度在9°以下地区的耕地中双季稻的种植比例达到近三成;洞庭湖地区为双季稻种植的主要地区,其面积与耕地占比在湖南4大区域经济板块中均为最高。

从光谱指数到融合数据集的全球植被遥感数据产品

遥感对地观测为理解陆地植被动态与全球环境变化规律提供了数据基础,基于卫星观测的全球植被遥感数据产品近年来层出不穷,但缺乏基于数据使用者视角的系统梳理。本文回顾了全球植被遥感数据产品的发展历程,梳理了相关卫星计划及对应数据产品,分析了从植被光谱指数到生物物理特征参量、传统光学遥感反演到叶绿素荧光及星载微波反演产品、从单一传感器生产到多数据源—多数据集融合产品的发展脉络,阐述了全球植被遥感数据产品的来源、特征与关联关系。认为当前全球植被遥感数据产品的生产与应用存在一定脱节,遥感产品精度制约了对地球系统的深入理解。全球植被遥感数据产品正从宏观状态监测向专业化、精细化、标准化转变,建议未来制备全球遥感数据产品应充分利用目前已积累的长时序观测数据,融合多源观测资料,提升现有数据集的时空分辨率、精度及连续性;注重提高特殊区域与特定类型生态系统的反演精度,加强多维植被特征的一体化监测;建立全球植被产品数据共享平台,提供标准的全流程数据处理与分发服务,将数据不确定性信息高效、清晰提供给用户。

一种基于影像块组织的遥感数据分布式存储方法

云存储是解决动态增长的海量遥感数据产品存储管理难题的有效手段.针对云存储在遥感数据存储领域中存在的问题,提出了一种基于影像块组织的遥感数据分布式Key-Value存储模型,解决了分布式文件系统存储大规模影像块效率低下的问题,使遥感数据云存储具备了空间区域访问特性;结合开源分布式文件系统HDFS,实现了影像数据的分布式高效存储与空间区域检索.实验与分析表明,系统在多用户并发连接情况下可以维持较高的吞吐率,同时具备良好的可伸缩性和稳定性.

基于JBPM的遥感产品在线定制系统

本文将工业生产组织和办公自动化领域的工作流理念引入到遥感在线产品的定制中,提出了一种融合JBPM工作流框架的遥感产品在线定制系统设计方案.本设计方案,具有以下几点创新:为适应遥感产品在线定制系统需求,将传统JBPM的三层框架转化为五层架构;将富客户端Flex技术应用到Web可视化流程定制中,增强了客户端浏览器的兼容性;采用JBPM API的二次开发技术,解决了个性化流程定制工具与JBPM引擎之间的流程驱动问题;采用面向SOA体系的整体设计框架,降低了系统中各模块间的耦合性.试验系统表明,本设计方案能有效的满足用户对个性化遥感产品的在线定制需求,并高效的完成用户所需遥感产品的生产.

遥感产品支持的城市群生态足迹空间格局研究——以长江三角洲核心区城市群为例

生态足迹法是一种常用的可持续发展度量方法。现有的生态足迹评价方法往往受行政单元的限制,主要从大尺度、宏观的角度开展评价,难以对生态足迹的空间分布进行系统分析,尤其在城市群这样内部差异较大、急需协调发展的地区,评价结果解释和应用更是存在明显的限制。随着遥感数据产品的不断丰富,与生态足迹模型相关的人口、生产性土地面积等指标往往在遥感数据产品中可以定量、定位地表达。该文结合遥感解译获取的NPP、人口密度、土地覆盖等产品,在GIS空间分析技术的支持下,提出了基于格网的生态足迹分析方法;以长江三角洲核心区城市群为研究区,在修正当地产量因子的基础上,估算了研究区2005-2010年公里格网的生态足迹,分析了研究区生态足迹的空间格局。

基于SOA架构的遥感产品在线定制系统设计和实现

随着遥感数据种类和数量的不断增多,用户如何能将丰富的遥感算法模型应用到这些海量数据,从而得到所需求的遥感产品便成为了一个关键问题。针对这个问题,本文引入工作流技术以及面向服务的架构(Service Oriented Architecture,SOA)设计并实现了遥感产品在线定制系统。工作流技术为遥感产品的生产提供了一个从模型表达、管理到运行的完整框架;而面向服务的架构则为系统的建立提供了一个更加灵活、易于扩展和维护的设计方法。实验证明,本文实现的系统能很好地满足用户定制遥感产品的需求,同时保持系统的灵活性。本文所提出的遥感产品在线定制系统能够很好满足多样化的遥感数据生产需求。

美国NASA建设地球观测科学数据产品生成与应用服务的量化体系综述

为了回答美国国会对NASA科研投入效益的咨询,NASA选择了美国地球观测计划中的科学观测计划,以此作为国家资金投入项目的效益量化与评价体系的示范,这对NASA的遥感探测信息定量化处理与建立用户的信息推广服务体系都产生了重要的影响。介绍该项目实现量化的技术体系和管理,对于目前我国正要建设的高分辨率对地观测体系,以及正在经历的从定性向定量应用的转变,这些经验都具有一定的参考价值。

基于全球遥感产品的森林概念协同

森林的准确界定和高精度森林遥感数据产品是监测和评估森林变化的重要基础。目前存在多种森林定义,基于不同定义的全球森林遥感产品亦层出不穷。本文基于土地利用和土地覆被视角,梳理不同国际环境及林业组织对森林的定义,从生长方式、林龄和郁闭度3个方面开展森林分类,梳理从单一传感器到光学与微波遥感融合的森林遥感数据集演化。从森林要素阈值、分类详尽程度和空间分辨率3个方面对比不同遥感数据集的森林定义差异,并基于验证样本、区域精度差异及数据一致性总结产品精度验证不足。认为现有森林遥感数据集的定义及精度差异制约了数据使用者对于森林变化监测。未来应基于“视角—要素—阈值”森林定义框架进一步协同森林定义,减少由于森林定义要素阈值差异导致的面积估计偏差;结合多源遥感数据及深度学习方法开发精细化森林遥感数据,并关注不同林种识别;建设森林遥感数据共享平台,通过地图可视化方式向数据使用者展示全球森林遥感数据定义、时空分辨率及在不同地区的数据精度,明晰多源森林遥感产品适用范围,提升数据可使用性。

流域遥感:内涵与挑战

遥感在流域综合管理与流域科学研究中得到广泛应用并发挥着不可替代的作用。重点阐述了流域遥感的内涵、进展与面临的挑战,系统总结了相关的流域遥感数据产品。流域遥感研究流域下垫面、水循环、水资源、水灾害、流域生态的遥感解析能力并提供相关的遥感数据产品。流域遥感数据产品正逐步成为不断更新的公共产品和服务,满足了流域管理监测信息及时性、完整性、连续性和高精度的要求。流域遥感与云计算的结合,可降低流域遥感数据产品生成的技术瓶颈;与云服务结合,可降低流域遥感数据产品的应用难度和成本,将是流域遥感走向实用的主流方向,从而为流域综合管理提供全方位的信息支撑。

遥感卫星数据产品分类分级规则研究

随着遥感卫星应用的发展,多源、多时相、多尺度以及不同类型遥感卫星的数据综合集成应用以及与地面观测信息集成,对遥感信息产品进行深度开发利用正在成为遥感应用的重要趋势。目前不同国家和地区、不同系列的遥感卫星数据产品分别采用不同的分类分级方案,难以适应多源、多系列地理空间信息整合应用的需求。本文从遥感应用对遥感卫星数据产品分类分级的需求出发,分析了目前主要遥感卫星的产品系列及其数据产品分类分级规则,参考了正在研究的相关国际标准,遵循系统性、科学性、完整性、兼容性、可操作性和可扩充性原则,研究提出了中国遥感卫星数据产品分类分级的规则。该规则以卫星载荷采用的遥感探测光谱特征及其数据获取方式作为分类依据,以卫星遥感数据的处理水平作为分级依据,建立统一的遥感卫星数据产品的分类分级体系。该规则与正在研究制订的相关国际标准保持一致,不但覆盖目前广泛应用的各类遥感卫星数据产品,而且能方便地建立与现有遥感卫星数据产品分类分级方案的映射关系,并且对未来的数据产品的分类分级留有比较充分的可扩充性,为遥感卫星数据产品分类分级指标体系的研究和相关国家标准的研制提供了依据。

地表覆盖遥感产品更新完善的研究动向

近年来,多尺度地表覆盖遥感产品的不断涌现,为环境变化研究、地球系统模拟、地理国(世)情监测和可持续发展规划等提供了重要科学数据。为更好地满足广大用户日益增长的应用需求,应对地表覆盖遥感产品进行持续更新完善,保持其时效性、增强时序性、丰富多样性。针对大面积地表覆盖遥感产品更新完善所面临的主要问题,介绍和评述了国内外有关研究动向,包括影像与众源信息相结合的更新、数据类型细化与完善、地表覆盖真实性验证,并作了简要展望。

新疆地区土地利用变化及其对生态环境质量的影响

以新疆地区2000—2020年MODIS地表温度、地表反射、植被指数遥感数据产品与2000、2005、2010、2020年土地利用数据为基础,采用Google Earth Engine(GEE)遥感云平台和遥感生态指数(RSEI)模型方法,研究了2000—2020年人类活动对新疆地区生态环境质量的影响,以期为协调我国西北干旱区人类活动与生态环境保护提供参考依据。结果表明:2000—2020年新疆地区土地以未利用地、草地为主,分别占区域总面积的59.32%、28.81%。研究时段内耕地面积增量最大,达3.09万km;建设用地面积增幅最大,达118.18%。2000—2020年新疆地区生态环境质量整体偏低并呈微弱下降趋势,可分为2000—2010年快速下降阶段和2010—2020年的缓慢上升阶段,主要原因与前一时段林地和水体大面积转为耕地有关。新疆地区生态环境质量提升区域主要分布在天山北坡经济带,下降区主要分布在塔克拉玛干沙漠南部、准噶尔盆地与新疆东部。新疆地区土地利用变化对生态环境质量影响显著,主要表现为耕地面积增加促使生态环境质量提升,而未利用地和建设用地增加,导致生态环境质量下降。综上所述,新疆地区耕地增加能够有力促进生态环境质量提升,但应选择未利用地进行耕地开发,严格限制占用水体、林地的耕地开发行为。