基于MODIS时间序列的内蒙古城市热(冷)岛效应研究

基于MODIS遥感卫星数据,反演地表温度,研究内蒙古各城市昼夜城市热岛空间分布和季节变化特征。结果显示:(1)白天内蒙古西部地区城市热岛效应弱;中部地区除集宁外,城市热岛出现概率呈对半趋势,没有东部地区城市热岛效应强;东部地区城市热岛效应出现概率最多,以赤峰和通辽尤为显著。夜间全区城市热岛出现的概率比白天大,有些城市达到了100%的现象。(2)内蒙古城市热岛并没有表现出统一季节变化规律,白天,冬季出现城市热岛的有锡林浩特、海拉尔、集宁和通辽;夏季为热岛的城市有呼和浩特、乌兰浩特。夜间,呼和浩特全年热岛,基本全年热岛(除个别月份)的有集宁、通辽、乌海、乌兰浩特和锡林浩特;春季为热岛的是临河;秋季为热岛的有赤峰和东胜;热岛有季节变化规律的是巴彦浩特、海拉尔、包头。(3)呼和浩特夏季6-8月呈现热岛效应;冬季12月依旧表现为热岛,且夜间城市热岛更严重。(4)集宁除5月、7月、12月为冷岛,其余月份为热岛;7月白天为弱冷岛,夜间为热岛,城郊温差较小;冬季12月白天集宁市区为热岛效应,夜间集宁市区呈现弱冷岛效应。

基于MODIS-MOD09Q1数据的雅氏落叶松尺蠖灾区提取及其适生气候特征分析

通过MODIS-MOD09Q1遥感数据,使用归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)和近红外波段反射率(NIR)3个易获取且与虫害发生程度具有响应的指标,划分灾区受害度等级植被指数的变化,构建虫害综合指数(PCI)模型,实现雅氏落叶松尺蠖(Eeannis jacobssoni)灾区信息快速提取。在此基础上,借助气温和降水量数据,结合GIS空间叠加分析方法,揭示了害虫适生气候特征。结果表明,利用虫害综合指数能够准确提取害虫灾区严重度信息,其总体精度和Kappa系数分别为85.00%和0.81;雅氏落叶松尺蠖适宜于冬季、春季降水量较少、夏季降水量较多,气温不宜太高的气候,这与其生物学特性相吻合。该气候与大兴安岭林区相似,入侵风险较大,应引起中国林业部门的高度重视。

不同遥感传感器监测森林虫害研究进展与展望

森林约占陆地面积的1/4,是全球生态系统重要组成部分。近年来害虫侵袭致使林木大量死亡,森林生态安全遭到破坏,亟需探寻一种简洁、高效的森林虫害监测方法。通过分析与总结国内外学者的研究,并查询相关书籍资料,对比多光谱、高光谱和微波等遥感传感器在森林虫害监测中的应用,对其优劣势进行分析。研究发现多光谱遥感空间分辨率高,但光谱分辨率较差,难以感知林木内部细微变化;高光谱遥感光谱分辨率高,可以感知林木内部细微变化,但其空间分辨率较低,且数据量大不易计算;微波遥感具有很强的穿透性,可进行全天候、全天时监测且不易受天气影响,但其空间分辨率低,难以获取林木光谱信息。未来应提高害虫区分能力、早期监测能力以及通过多源数据构建星空地协同的森林虫害遥感监测系统等发展趋势。为森林虫害遥感监测研究提供一种新思路。

基于高光谱特征的雅氏落叶松尺蠖虫口密度估算

【目的】多年来,蒙古高原典型落叶松害虫雅氏落叶松尺蠖Eeannis jacobsoni发生频繁,使森林生态系统遭到严重破坏。虫口密度可直接描述森林虫害严重程度,进而及时、快速获得害虫虫口密度信息显得极为重要。本研究旨在依据雅氏落叶松尺蠖暴发区的落叶松光谱实测数据和虫口密度数据,构建基于高光谱特征的虫口密度估算方法。【方法】以蒙古国后杭爱省和肯特省4个地点雅氏落叶松尺蠖暴发区为试验区。首先从这4个试验区选取不同程度受害的110株西伯利亚落叶松Larix sibirica样本树,调查虫口密度和测量冠层光谱反射率;其次通过光谱反射率数据获得微分光谱反射率(differential spectral reflectance,DSR)和计算改进型光谱指数(modified spectral index,MSI);再次运用多项式曲线拟合法,分析DSR和MSI对虫口密度的敏感性;然后借助连续投影算法(successive projection algorithm,SPA)提取敏感DSR和MSI;最后利用敏感DSR和MSI,结合多项式回归(polynomial regression,PR)和支持向量机回归(support vector machine regression,SVMR)算法,建立雅氏落叶松尺蠖虫口密度估算模型,并评定了其精度。【结果】DSR的敏感波段主要在黄边和红边波段内,其中572 nm的敏感性最显著(R2=0.5821,P<0.001),MSI的最敏感指数为TVI(R2=0.5386,P<0.001);TVI(R2CV=0.6323,RMSECV=0.1513)比DSR572(R2CV=0.5581,RMSECV=0.1649)估算精度高,而多个DSR(R2=0.7309,RMSECV=0.1347)比多个MSI(R2CV=0.6537,RMSECV=0.1453)更有估算潜力,其中SVMR模型性能始终优于PR模型,说明SVMR更加适用于虫口密度估算。【结论】MSI和DSR可作为虫口密度估算的敏感指标,多项式曲线拟合法能够挖掘MSI和DSR对虫口密度的敏感性;SPA是虫口密度敏感光谱特征提取的一种有效方法,其提取的DSR敏感指标和MSI敏感指数充分捕捉了针叶叶绿素吸收特征、水分吸收特征以及针叶细胞受损引起的反射特征。该研究不仅为利用航空航天遥感监测森林害虫虫口密度提供实验理论基础,而且为森林虫害遥感监测拓展了新途径。

基于CO_(2)通量和遥感融合数据的亚高山草甸关键物候参数提取研究

作为祁连山地区最广泛分布的植被类型,亚高山草甸在维持当地碳水通量和响应气候变化方面扮演者重要的角色。因此,准确探测其物候动态对于深入了解山地生态系统功能及其对气候系统的反馈至关重要。在祁连山东北部15 km×15 km的融合试验区内,结合地面涡度通量数据和多源卫星遥感影像,开展多源影像融合和陆表物候提取试验。采用增强型时空自适应反射率融合模型(ESTARFM)融合ETM+、OLI和VIIRS传感器的多源影像,重建2013~2020年双波段增强型植被指数(EVI_(2))、归一化植被指数(NDVI)和植被近红外反射率指数(NIRv)的高时间(最短1 d)和高空间(30 m)分辨率时序影像数据集。在此基础上,利用双重双曲正切函数(DHT)和全局模型函数(GMF)拟合通量塔GPP和各遥感植被指数影像的生长曲线,并应用动态阈值法提取生长季始期(SOS)、峰期(POS)和末期(EOS),以评估不同融合植被指数提取亚高山草甸关键物候参数的适用性。结果表明:ESTARFM融合影像能够准确反映真实影像的亮度和纹理特征,但输入影像的云污染像元也会对融合精度产生影响。在站点尺度(无云污染),NIRv和EVI_(2)表现出相似的融合精度;而在像元尺度(存在云污染,云量<20%),NIRv的融合精度明显高于EVI_(2),表明NIRv在算法上提高了植被—裸土混合像元中植被部分反射率的敏感性,在云污染条件下仍能保持较高的融合精度。对于生长曲线拟合算法,DHT+GMF能准确模拟通量塔GPP和各遥感植被指数的季节动态,决定系数高于0.960和均方根误差低于0.062。3种植被指数融合影像的物候提取精度比较表明,NIRv提取SOS和EOS的精度最高,而NDVI提取POS的精度最高,在站点(像元)尺度的偏差分别为4 d(3 d)、5 d(5 d)和4 d(6 d)。

基于高光谱技术的森林病虫害研究现状

目前国内外学者应用高光谱遥感技术在森林病虫害研究领域上做了大量的研究.本文以非成像地面高光谱和成像高光谱技术在森林病虫害应用方面展开了详细介绍,并提出了高光谱遥感技术在森林病虫害研究中所面临的关键技术问题和难点及其未来发展态势.