MODIS干旱指数对华北干旱的敏感性分析

针对近年来干旱发生频繁的华北地区,通过利用2000-2009年MODIS数据和气象观测站降水资料,建立草地和农田距平植被指数(AVI)与不同时间尺度标准化降水指数(SPI)之间的相关统计模型,比较AVI和距平水分指数(AWI)对干旱响应的敏感性。结果表明:(1)植被生长季AVI与不同时间尺度SPI的相关关系不同。草地AVI与1个月尺度的SPI(即1-SPI)相关系数较低,而与3-SPI相关最显著;而农田区AVI与SPI的相关性较低,总体上农田AVI与3-SPI的相关性较高;(2)AWI与AVI类似,也对SPI存在时滞响应,均与3-SPI有着极显著的相关关系,并且在干旱发生较严重的6～8月份AWI与3-SPI的相关性好于AVI与3-SPI的相关性;(3)运用AWI反演的华北地区2009年夏季干旱分布图较好地反映了旱情的时空分布,与相关气象资料结果相符合。

三种图像分割算法的对比及图像分割方法的改进

通过研究图像分割算法的原理和实验对比,可以发现标记分水岭分割方法是以边缘特性为基础,通过设置光谱特征标记来分割图像,其分割结果边缘精度高,但是仍然存在较为严重的过分割和欠分割情况。而mean shift分割方法和eCognition分割方法是以光谱特征为分割依据的分割方法,虽然它们分割结果的过分割和欠分割情况较少,但是分割对象的边缘精度较差。分析以上存在的问题后,通过融合边缘特征和区域特征,并且依据一定的特征来选择种子点,尽量避免种子点选择在边缘区,从而实现提高图像分割的效果。通过实验取得了好的分割效果,说明改进的图像分割方法是可行的。

矿山地面塌陷的高分辨率遥感识别与边界提取

为在高分辨率遥感图像上准确识别地面塌陷、圈定其边界、提取其面积,总结了地面塌陷遥感影像识别标志,提出了一种边界提取方法。该方法以GeoEye高分辨率遥感图像为数据源,在图像融合的基础上,首先用Robert算子和方向算子对融合图像进行边缘增强;然后分别选择原始图像和上述2种边缘增强图像的第一波段进行假彩色合成(Original,Robert and Direction enhanced image,ORD);最后利用ArcGIS软件圈定地面塌陷的边界并提取其相关参数。研究结果表明,该方法可以有效地突出地面塌陷边界,提高其面积提取的精度。

海洋时空过程数据模型及其原型系统构建研究

从地球信息科学角度,分析了海洋现象的过程特性,并给出过程对象的BNF范式组织结构。把具有过程特性的海洋现象分级抽象为海洋过程对象、阶段对象、序列对象和状态对象,讨论了海洋过程对象的语义分级抽象与顺序、包含关系及过程对象内的演变机制,分析了通过过程对象隐式记录演变机制、过程对象存储表提供其程序接口,实现连续渐变表达机制在模型中的实现策略,发展了基于过程对象、过程对象关系表的模型的过程化组织结构。在Geodatabase9.2基础上,扩展过程对象的存储机制,构建海洋时空过程数据模型的原型系统(海洋时空过程数据库系统MarineSTPDMGDB和海洋系统功能平台MDMProtoTypeSystem),并给出其框架结构及关键技术实现流程。原型系统的构建及功能分析结果证明了模型的科学性与适用性,为"数字海洋"战略的实施提供了理论基础。

西藏当雄河谷阳坡海拔梯度上植被光谱特征分析

以西藏当雄河谷阳坡海拔梯度上植被冠层光谱为研究对象,分析不同海拔位置上植被光谱特征差异及物理含义,通过植被光谱特征的分层聚类分析,评估当雄阳坡植被垂直分布的遥感识别可行性。结果表明:水分指数(WI)、光谱红边位置(REP)、归一化植被指数(NDVI)分别与叶片水分含量、干重生物量、植被盖度存在较强的相关性,且不同植被类型间的WI,REP和NDVI存在显著差异;基于光谱特征集的分层聚类分析实现了阳坡12个样点逐级分类,其结果与地面调查基本匹配,表明所选择的植被光谱特征能够表征实验区垂直分布的植被类型差异,分析结果可为青藏高原植被垂直分布信息的遥感提取提供光谱特征的先验知识支持。

陆气相互作用中普通双源模型与ALEXI模型的比较

陆气相互作用影响着天气过程,进而影响区域气候变化,基于站点的地表能量平衡研究需要进行合理的空间尺度拓展。遥感模型为地表能量平衡的量化分析提供了条件,目前已广泛应用于农业和水资源领域,而较少为气候变化研究服务。介绍了以遥感手段研究陆气相互作用的双源模型,并通过对比普通遥感双源模型与ALEXI(Atmosphere-Land Exchange InversionModel)模型的物理过程,探讨了ALEXI模型在大尺度应用的优势,分析了以ALEXI模型为代表的双源模型的发展过程及应用领域,指出了ALEXI模型在陆气相互作用研究中的优劣。

基于QuiCkBird卫星数据的土地利用分类规则集研究

以天津滨海新区为实验区,研究面向对象技术的高分辨率遥感影像土地利用分类规则集。针对耕地、草地、水域、建设用地、交通运输用地、空闲地的特征差异,综合多尺度的分割特征,尝试不同的分割尺度,最终选定两个最优分割层次,即大尺度层次(分割尺度为400)和小尺度层次(分割尺度为240)。采用有效的特征参数,包括自定义的特征增强参数(NDVI参数、色度放大函数)以及最大差异特征参数、面积参数、不对称性参数、标准差参数,确定各特征的隶属度函数,最终建立分类规则集;应用该分类规则集,通过图层间信息的传递与合并,对实验区的QuickBird(QB)遥感影像进行土地利用分类,精度达86.98%,有效避免了"椒盐现象"。实验证明了面向对象的遥感影像分类方法可充分利用高分辨率影像丰富的信息,有效地提高分类精度。

基于通量塔观测资料的北美温带植被物候阈值提取方法

通量塔方法可以有效监测植被的季节和物候变化过程·目前,不同物候提取方法间的检验和定量化评估工作还有待加深·本文选取9个北美森林通量塔站的总初级生产力(GPP)和净生态系统生产力(NEP)数据,利用阈值法提取了生长季开始日期(SOS)和结束日期(EOS),关联生态系统的碳源汇功能,分析了不同阈值标准对物候提取结果的影响·结果显示:不同阈值标准对落叶阔叶林(DBF)物候提取结果稳定性的影响较常绿针叶林(ENF)小;GPP绝对阈值和相对阈值提取结果间,DBF站点阈值为GPP=2gC·m-2·d-1的物候提取结果与20%最大GPP值(GPPmax)最接近,阈值为GPP=4gC·m-2·d-1物候提取结果介于20%GPPmax和50%GPPmax之间,生态系统碳汇功能开始日期介于GPP=4gC·m-2·d-1和20%GPPmax提取的SOS之间;ENF站点与阈值为GPP=2gC·m-2·d-1和GPP=4gC·m-2·d-1物候提取结果最接近的分别是20%GPPmax和50%GPPmax,生态系统碳汇功能开始日期介于GPP=2gC·m-2·d-1和10%GPPmax提取的SOS之间·

长江中游洪涝灾害特征的MODIS时序监测与分析

通过250m分辨率的MODIS时序数据,监测自2000年以来长江中游的鄱阳湖和洞庭湖地区的洪水淹没范围及其动态变化。基于同期TM数据对MODIS监测结果进行验证,精度为94.6%,达到了理想的洪灾淹没范围提取结果。监测结果显示,2010年鄱阳湖的淹没面积相对较大,而东洞庭湖和西南洞庭湖在2002年的淹没面积相对较大。三湖在一次淹没波动持续时间上最长可达5～6个月;洪涝灾害发生时间大多集中在4～11月份,其中以6～8月份最为频繁,夏季是该地区洪涝灾害的高发期。

物候变化对北美温带落叶阔叶林生态系统生产力的影响

数据源、时间范围、空间尺度等的差异导致许多物候变化对陆地生态系统碳收支影响的研究缺少可比性。该文基于4级碳通量填充数据,采用相对阈值方法提取了两个北美典型温带阔叶林站Harvard Forest(HF)和University of Michigan Biological Station(UMBS)共20年的物候参数(返青期、枯黄期和生长季长度),并研究了物候变化对生态系统生产力的影响。结果表明:1)生长季长度的延长对年累积总初级生产力(GPP)有显著贡献,但由于呼吸作用(RE)的干扰,生长季长度变化对年净生态系统生产力(NEP)的影响并不显著;2)返青期的提前对上半年生态系统总初级生产力的贡献最为显著,二者的相关系数分别为0.76(HF)和0.93(UMBS);3)枯黄期的延迟对生产力的影响并不显著;4)随着春季返青期的提前或秋季枯黄期的延迟,上、下半年GPP和RE的累积量虽均有增加趋势,但由于各自增加的幅度不确定,导致年NEP与二者的响应关系复杂。