2001—2015年间广西壮族自治区防城港市热岛效应时空变化研究

为研究广西壮族自治区防城港市2001—2015年间热岛效应的时空变化规律,利用遥感监测防城港市15 a来城市热岛效应的演变特征。选用2001年、2008年和2015年获取的3期陆地卫星(Landsat5 TM和Landsat8 OLI)遥感数据,反演防城港市地表温度(land surface temperature,LST);设置热岛强度及热岛比例指数2个评价指标,从热岛强度的时空分布和面积变化、城市热岛比例指数发展特征以及城市下垫面特性对热岛效应的影响3个方面分析防城港市热岛效应15 a间的演变特征。研究结果表明:(1)防城港市各区市县建成区面积均呈迅速扩张的趋势;(2)城市热岛强度逐年增强,港口区强热岛区增幅最快,年均增长率达到26.72%;(3)城市热岛比例指数逐年递增,东兴市最高,达到0.62;(4)城市绿地和水体对城市热岛效应具有明显的降温作用,水体的作用距离和降温幅度均大于绿地,但防城港市建成区植被和水体的比例明显偏低。上述研究成果可为防城港市创建全国园林城市提供科学合理的建议。

基于无人机低空遥感的广西甘蔗灾害监测应用研究

广西的甘蔗种植面积和蔗糖产量一直稳居全国首位,每年的极端天气事件,给广西甘蔗生产带来极大的损失。针对传统的灾情调查方法费事、费力,遥感调查手段时效性滞后等问题,本文从低空无人机遥感技术应用的角度,以广西扶绥县甘蔗双高基地为研究区,进行连续的甘蔗灾情观测,利用Pix4D Mapper软件进行航拍影像拼接及正射校正,基于遥感影像分类的方法,对受灾区域进行灾情提取和分析。研究结果表明,基于低空无人机的灾情调查手段,能够迅速准确地获取灾情信息,是广西甘蔗灾情监测的一个新的热点和趋势,能够有效提升广西甘蔗灾害的预警监测水平。

环境减灾卫星数据在干旱监测中的应用

环境减灾卫星是首个以防灾减灾和环境监测为直接应用目标的小卫星星座。本文尝试利用环减星HJ-1B上的CCD相机的红光和近红外波段计算归一化植被指数,用IRS光谱仪热红外波段反演地表温度,采用植被供水指数建立干旱监测模型。通过对2010年初广西隆林、田林、西林3县的干旱情况的遥感监测研究,结果表明:遥感干旱监测结果与旱情实况分布基本一致。说明该方法比较可靠,再加上环减星重访周期短、空间分辨率高,据此可以为广西抗旱救灾工作提供快速准确的信息服务。

基于HJ卫星遥感数据的林果光谱特征分析

【目的】利用卫星遥感数据分析林果与其他地物的差异,并对林果中的苹果、香梨、核桃、红枣四种果树之间的差异性进行试验性研究,为林果区提取和果树树种识别提供理论依据。【方法】以新疆阿克苏市为研究区,以HJ卫星数据为数据源,结合当地实地调查资料,采用光谱分析法、归一化差值植被指数(NDVI)时序数据变化分析方法以及微分变换(d1[log(1/Rλ)])方法,对林果与其他地物的差异性和果树之间的差异性进行分析。【结果】(1)林果与其他地物在5月时相上的差异显著;(2)4和11月两个时相上的微分变换数据显示,红枣和核桃与其他两种果树差异明显,苹果和香梨相近。【结论】(1)利用HJ星遥感数据能对林果区进行准确提取;(2)利用HJ-CCD数据可以识别红枣和核桃,苹果和香梨的识别较难,有待进一步研究。

广西北部湾海雾天气形成预测研究

本研究利用北部湾地区6个气象站的大雾记录及降水量、气温、相对湿度、风速、气压、露点等逐小时气象资料,采用相关分析和主成分分析法确定大雾形成的关键影响因子并分析其特征规律,利用逻辑回归分析法建立北部湾地区海雾预测模型,结果表明,相对湿度和风速是北部湾海域大雾天气的关键的影响因子。在相对湿度越大,风速越小时大雾天气出现的可能性越大,且大雾天气在相对湿度为95%~100%、风速为0~3 m/s时出现的频率最高。利用相对湿度和风速所建立的大雾预测模型对无雾天气预测准确率为75.2%,大雾天气预测准确率为77.9%,总预测准确率为76.6%,总体预测效果较理想。

天宫二号对地观测数据在生态评价中的应用研究

基于天宫二号宽波段成像仪获取的可见近红外遥感影像,综合利用植被覆盖度指数、土壤亮度指数以及坡度因子,建立多因子综合指数评价模型对马山县进行生态环境适宜性评价,探讨天宫二号宽波段成像仪在生态环境监测中的应用。研究结果显示:(1)天宫二号宽波段成像仪可见近红外影像在生态环境监测方面具有广阔的应用空间;(2)马山县整体生态环境状况较好,生态环境等级主要以中和良为主,占全县总面积的80.65%,等级优的地区占比2.04%,等级差的地区占17.31%。

基于HJ-1B卫星数据的地表温度反演方法研究

以典型岩溶地貌区为研究区,HJ-1B遥感数据为数据源,通过分别采用覃志豪单窗算法、普适性单通道算法、基于影像的Artis反演算法,并对其中的经验关系式进行修订,最后反演出研究区的地表温度,与MODIS温度产品(MOD11_L2)进行对比分析,探寻适用于岩溶地貌区利用HJ卫星遥感数据进行干旱监测的地表温度反演算法。结果表明,修订后的普适性单通道算法优于其他两种算法,其与MODIS温度产品平均温差相差0.36 K,反演精度达到1 K之内,说明该算法经过修订后适用于反演岩溶地貌区的地表温度。

基于GIS的广西甘蔗萌芽分蘖期干旱等级空间分布

在GIS技术支持下,以广西88个气象台站50年的气象资料和地理信息为基础数据,利用广西甘蔗干旱灾害指数,计算广西甘蔗萌芽分蘖期的干旱等级灾害指数,根据干旱灾害等级指标,统计干旱等级灾害频率,采用多元线性回归分析法,对该生育期的甘蔗干旱等级灾害频率与地理因子进行回归分析,建立广西甘蔗萌芽分蘖期干旱等级灾害空间分布模型,分析该生育期广西甘蔗干旱灾害等级空间分布特征。结果表明,广西甘蔗萌芽分蘖期干旱灾害等级在水平分布上由北向南、由东向西逐渐递增;在垂直分布上,由海拔较低的平原向海拔较高、坡度较大的山地递增。

基于多源遥感数据的甘蔗霜冻监测评估方法

利用Landsat 8 OLI遥感数据提取云南耿马县甘蔗集中种植区,结合中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)历史数据和野外调查数据制定甘蔗霜冻分级指标,通过多时相甘蔗归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)变化差异对2013年底耿马县甘蔗霜冻进行灾后监测评估。结果表明:利用Landsat 8较高分辨率及光谱可分性强的优势,结合非监督分类、监督分类以及归一化植被指数阈值剔除法可迅速有效地提取甘蔗集中种植区。甘蔗全生育期MODIS NDVI变化曲线表明,正常年份12月甘蔗NDVI平均下降0.03±0.01,结合野外调查制定的分级指标可对甘蔗霜冻进行有效评估,评估结果在空间分布上与实况相符合,面积统计结果误差小于6%。

广西风速资源时空分布特征分析

选取广西1971~2015年91个气象站点风速数据,辅以数字高程模型(digital elevation model, DEM)与遥感本底信息数据,运用气候学方法和指数空间推算法,构建广西不同时间尺度的风速资源空间分析模型,模拟广西近地层年均、季度风速,利用交叉验证法进行对比验证,选出较高精度的模拟结果,分析广西风速资源时空分布特征。研究结果表明,基于指数空间推算法的风速空间分析模型,综合考虑海拔高度及下垫面类型等因素的影响,可模拟精度较高的风速资源分布情况。广西近地表风能资源丰富区主要位于钦州市、防城港市、北海市等沿海一带以及由大山脉的主脉与周围大片谷地构成的地形区,该区域春季风速较高,冬季次之,秋夏季最低。

基于Landsat数据的铁山港区红树林变迁及其驱动力分析研究

红树林湿地是广西北部湾沿海地区重要的生态环境系统，具有御风消浪、促淤固滩、调节气候、保护生物多样性等重要作用。以LandsatMSS／TM／ETM＋多时相遥感图像为数据源，将归一化植被指数（NDVI）作为特征波段融入红树林遥感图像的合成，运用最大似然法提取了1977～2010年8个时相的红树林信息；并在此基础上分析了30多年间7个时期的红树林变迁动态特征及主要驱动因子。结果表明，在1977～2010年期间，红树林面积呈先增加后减少再增加，总体呈波动增长的趋势；引起这种波动变化的主要原因是围海造田、围海养殖和城市建设与发展以及建立红树林自然保护区。

基于气候信息的喀斯特地区植被EVI模拟

该研究以喀斯特地区植被为研究对象,分析各种气候因子与植被指数的相关性及作用机制,在此基础上建立基于气候因子的植被EVI拟合模型,为定量分析气候条件对植被的综合影响奠定基础。结果表明:气候因子对喀斯特地区植被EVI影响显著,植被EVI与水汽压、平均气温、露点温度、最低气温、最高气温的相关性均大于0.8且空间一致性好。除日照时数和风速外,该地区植被EVI对其他气候因子的响应均存在显著滞后性,滞后期约16 d。对植被EVI起直接作用的主要是温度类气候因子,水分类气候因子对植被EVI的直接作用不明显,但通过其他气象因子起了较强的间接作用。根据该地区植被与气候因子的关系建立了2个EVI拟合模型,其中基于同期气候因子的同期模型中入选的气候因子为水汽压(0期)、日照时数(0期)、露点温度(0期),基于同期、前期气候因子的混合模型入选气候因子为水汽压(-1期)、最高气温(-1期)、降水量(-1期)、露点温度(-1期)、日照时数(0期)。分别利用2001-2010年建模数据和2011年非建模数据对2个模型进行了单站点和片区两种尺度的精度验证。验证结果表明,2个模型对整个片区植被EVI的拟合精度高于单站点,且混合模型的拟合精度高于同期模型。2001-2010年同期模型和混合模型的片区拟合R2分别为0.843、0.892,站点拟合R2分别为0.765±0.033、0.801±0.021。2011年2个模型的片区拟合R2分别为0.797、0.873,站点拟合R2分别为0.716±0.073、0.746±0.064。对大多数站点而言,混合模型的拟合精度较高,但是由于2个模型的建模气候因子不同及各个站点植被的EVI与气候因子的综合响应也存在较大差异,同期模型对部分站点植被EVI拟合精度高于混合模型。

基于多时相GF-1 WFV数据的南方丘陵地区甘蔗种植面积提取

南方丘陵地区甘蔗种植具有分散、形状多样等特点,利用中低分辨率遥感数据提取甘蔗种植面积时,数据的有效性和精度都难以满足要求。利用高分辨率GF-1WFV遥感数据,分析比较甘蔗与其他地物类的光谱特征、纹理特征及植被指数时间变化差异,采用多时相迭代方法构建甘蔗提取特征向量决策树模型。利用该模型提取了广西江州区的甘蔗种植面积,经野外实地调查验证,甘蔗面积提取的用户精度为90.13%,生产精度为88.78%,表明GF-1WFV数据是复杂地形下提取甘蔗等农作物的潜力数据源,该提取思路可以为在全国范围内不同地区了解甘蔗种植情况,进行甘蔗长势监测和产量估测提供技术参考。

北部湾海雾气候特征及变化初步解释

利用广西北部湾典型地面气象观测站数据,全面分析广西北部湾地区轻雾、大雾的年际、年代际、逐月变化规律;并在此基础上利用气温和相对湿度多个气候因子分析北部湾海雾气候特征变化的可能原因。结果表明：广西北部湾地区多数站点轻雾发生频次呈增加趋势,其发生频次经过不同次数和幅度的波动。总体来说,多数站点轻雾20世纪70年代前为降低趋势,70年代后为增加趋势;各站点轻雾年代际变化规律波动较大。北部湾地区多数站点大雾发生频次呈减少趋势,较之于轻雾而言,其波动更频繁,周期更短。多数站点20世纪80年代前为增加趋势,80年代后为减少趋势;各站点大雾年代际变化规律波动也较大。各站点轻雾、大雾主要集中发生在每年在1-4月和12月,这5个月轻雾出现概率达53.9%-83.3%、大雾出现概率达80.1%-98.4%。北部湾地区温度的升高和大气湿度的降低是其轻雾日数增加和大雾日数减少的可能原因。

Monitoring and Assessment System of Agricultural Drought Based on GIS Technology

[Objective] The research aimed to simplify the operating process of agricultural drought monitoring and assessment product,and improve fine level of monitoring and assessment map.[Method] By comprehensively using GIS and mathematics,meteorology,management science,computer science,the monitoring and assessment of drought were as the core,the monitoring and assessment system of agricultural drought based on GIS technology was studied.[Result] The drought in Guangxi on November 4,2006 was monitored by using the system,and the actual situation was used to test.The result proved that the good monitoring effect was obtained.[Conclusion] The monitoring and assessment system of agricultural drought based on GIS realized the organic combination of GIS and professional monitoring,assessment model.The flexible HCI interface and visualization expression were provided.The monitoring and assessment function of agricultural drought was realized.It had the good practicality and advancement.

基于GIS技术的农业干旱监测与评估系统

[目的]简化制作农业干旱监测、评估产品的操作流程,提高监测评估图件的精细化水平。[方法]综合运用GIS和数学、气象学、管理学、计算机科学等技术手段和学科知识,以干旱监测、评估为核心,研发了基于GIS技术的农业干旱监测与评估系统。[结果]应用该系统对广西2006年11月4日的干旱进行监测,并用实际情况进行检验,证明取得了较好的监测效果。[结论]基于GIS的农业干旱监测与评估系统实现了GIS与专业监测、评估模型的有机结合,提供了灵活的人机交互界面和可视化表达,实现了农业干旱的监测、评估功能,具有较好的实用性和先进性。

基于FY2-E可见光波段的北部湾白天海雾检测

利用2012年国产FY2-E静止卫星数据,结合地面能见度观测资料,分析北部湾地区晴天海雾、云、洋面的辐射性质、光谱及纹理特征,利用面向对象分类方法对白天海雾进行检测提取。结果表明:FY2-E卫星影像对北部湾地区晴天海雾的区分度较高,其光谱及纹理特性与洋面、中高云多无交叠现象;但大雾与低云区有部分混淆。利用面向对象分类方法,在选择合适分割尺度的基础上根据光谱Spectral_Mean和纹理Texture_Mean两个影像特征可将海雾进行有效分离。精度分析结果表明,2012年全年晴空海雾监测误警率为9.1%,命中率为76.9%,成功指标为71.4%,总体监测效果较理想。

基于面向对象方法的GF-2影像桉树林信息提取

高分2号(GF-2)是中国研制的空间分辨率最高的民用遥感卫星。为探讨GF-2遥感数据对林业资源信息的监测能力,以广西横县平朗乡桉树Eucalyptus林为研究对象,基于面向对象的图像分析方法,通过对影像多种特征的分析与提取,建立桉树林信息提取的知识规则,实现桉树林空间分布的准确提取,最终桉树林提取的用户精度和生产者精度分别达81.4%和86.4%。结果表明:利用GF-2数据基于面向对象思想的桉树林提取精度能够满足林业部门对于快速准确提取林业资源信息的生产需求。GF-2卫星因其高时空分辨率的特性可作为林业资源覆盖变化多尺度高精度检测的重要数据源。

基于决策树的香蕉气候适宜性区划

香蕉是华南重要出口水果,开展香蕉气候适宜性区划可为合理利用资源和优化香蕉布局提供科学依据。针对传统气候区划方法过于依赖知识经验、不具学习能力的不足,尝试使用ID3决策树方法进行广西香蕉气候适宜性区划。根据香蕉生长气候需求,选择年平均气温、年降雨量、≥10℃活动积温、年极端最低气温、日平均气温≤8℃连续天数和年平均日照时数等6个气候因子,利用广西90个气象站1971—2000年观测资料,结合台站空间信息建立栅格推算模型,把各个因子推算为l km×l km栅格数据,并根据香蕉区划指标对各个因子进行离散化运算。通过实地考察并结合离散化后的因子栅格数据,获取香蕉气候适宜性样本点,并使用ID3算法建立决策树,结果总体精度达到92.5%。区划结果表明,ID3决策树算法适用于香蕉气候区划。

HJ-1星上思县甘蔗工艺成熟期长势多年对比监测

以广西上思县为研究区,利用环境减灾卫星HJ-1遥感数据提取甘蔗种植面积,采用归一化植被指数模型NDVI对单一时相甘蔗长势进行监测,构建NDVI偏差分级模型对甘蔗工艺成熟期长势进行多年对比监测。结果表明:1利用NDVI均值和偏差2个分析指标,可定性分析监测区内甘蔗长势状况。除2011年甘蔗总体长势差于常年外,2009、2010、2012年甘蔗总体长势好于常年。2利用NDVI偏差分级模型可对监测区甘蔗长势进行定量评价。2012年上思县甘蔗长势最好,长势好、差所占面积比例分别为96.87%、3.13%;2011年甘蔗长势最差,长势好、差比例分别为99.57%、0.43%。