青藏高原MODIS地表反照率与地面观测结果的比较

应用2005-2006年西大滩、五道梁和唐古拉站的太阳短波(0.3~5μm)辐射观测资料处理得到的16 d平均地表反照率,与MODIS地表反照率产品MCD43B3进行对比分析,结果表明:MODIS黑空反照率、白空反照率与地表反照率地面观测结果的总体变化趋势基本一致,积雪是导致两种数据结果绝对偏差较大的原因。受地面观测和MODIS反演观测空间尺度的影响,考虑MODIS反演结果或地面观测结果低于0.4时,MODIS黑空反照率和白空反照率的全反演结果、当量反演结果与地面观测结果的均方根差会相应减小。总体而言,全反演结果的精度高于当量反演结果。     

地表遥感蒸散发模型研究进展

蒸散发(Evapotranspiration,ET)包括植被蒸腾与土壤蒸发,是地表能量平衡与水量平衡的重要组成部分,也是陆面过程研究的关键参数。卫星遥感技术的兴起,使获取大尺度非均匀下垫面的地表特征参数成为可能,一系列旨在精确估算地表实际蒸散量的遥感模型由此应运而生,以满足局地、区域乃至全球尺度蒸散发估算的需求。通过分析净辐射通量和地表与近地面大气层湍流热通量交换的方式,将遥感蒸散发模型分为单层模型和双层模型,总结其模型原理,讨论典型模型的优缺点及适用条件,分析蒸散发反演存在的遥感模型精度的图像范围依赖性和分辨率依赖性、时间尺度扩展及不确定性、模型验证以及地表辐射温度和阻抗5个问题。指出今后应加强地表温度反演精度、时间尺度扩展、有云日地表蒸散发、地面观测等方面的研究。     

基于统计的遥感数据尺度转换研究

基于遥感数据之间的统计相关性,采用涿鹿县2007年5月和9月的遥感数据,构建空间尺度转换模型,实现MODIS NDVI数据向TM NDVI数据的尺度下推,结果表明,本文构建的模型能够用于尺度下推,5月份和9月份尺度下推结果的均方根误差分别为0.083和0.086,取得了良好的结果。     

半干旱草地净第一性生产力遥感模型研究

本文采用MODIS遥感数据，针对内蒙古半干旱草场生态环境特征，以光能利用率模型为基础与生态模型相结合，研究区域尺度下半干旱草地净第一性生产力(NPP)遥感模型；利用草场植物生长过程中从光合和呼吸作用出发的NPP遥感模型与从植物生物量和衰败量变化出发的GNPP模型的估算值之间构建代价函数，有效地对模型参数进行估算和校正；模型考虑了气温和植物水胁迫的影响，以及时空尺度的差异，并充分利用遥感反演的参数来驱动。模型经内蒙草场MODIS数据、实测数据、相关模型的验证，结果表明，模型参数校正能提高模型估算的精度，且NPP估算精度满足实际应用需要，此遥感模型合理可行。     

微波遥感机理模型研究进展

在全球环境变化的背景下,区域及全球尺度地表参数和能量循环的研究中迫切需要大范围、高精度的观测数据。随着遥感技术的迅速发展,遥感已经具备在全球尺度上精确监测地球系统中诸多要素的能力。特别是星载微波遥感系统,具备全天时、全天候的观测能力,且对多种地表要素特性十分敏感,已广泛应用在全球积雪、土壤水分与植被等地表要素的监测和定量反演之中。精确的微波机理模型是理解遥感观测、发展遥感反演算法以及提高数据同化系统中观测算子精度的基础和关键。近30年来,研究人员基于电磁辐射和散射理论及微波辐射传输方程,针对不同传感器参数特性进行了大量卓有成效的研究,建立了从单散射体、随机粗糙表面到积雪、植被等典型地物的微波散射、辐射机理模型,广泛应用于微波观测模拟和反演。文章对这一系列微波机理模型的研究进展进行了系统的介绍和评述。随着遥感数据的不断丰富和遥感建模及反演理论的深入发展,包括微波遥感在内的遥感手段将为地球系统的研究及应用发挥更为重要的作用。     

基于MODIS数据的伊洛河流域地表蒸散空间和年内变化特征

MODIS数据具备较好的时间分辨率,是目前模拟监测区域尺度地表能量与水分变化比较理想的数据源。SEBS模型理论基础坚实、区域应用限制低、反演结果较为合理准确,因此得到广泛应用。利用伊洛河流域2002年、2008年四季典型日（8d）的MODIS数据,采用结合DEM数据改进后的SEBS模型,对伊洛河流域地表蒸散进行了估算,分析了地表蒸散的空间格局和年内变化特征。结果表明：研究区地表蒸散空间分布具有明显的地域性差异,呈现出南部高、北部低,山区高、河谷低,南北梯度大的空间分布特点,区域分布不均衡;年内蒸散量的变化呈单峰趋势,季节性变化显著,下游平原区受供水条件影响差异较大。     

基于GF-1 WFV影像的丰宁县植被地上碳储量估算

陆地植被碳储量的定量估算及其空间分布研究有助于了解区域碳平衡,为增汇减排管理及可持续发展提供科学依据。本文以河北省丰宁县为研究区,结合新型国产高分遥感影像GF-1 WFV 和2015年同步野外实测数据,分别建立基于植被指数的森林、灌丛和草地植被地上生物量一元曲线回归模型及多元线性回归模型,选择最优反演模型计算地上生物量,进一步估算植被地上碳密度和碳储量,并结合GIS技术分析其空间分布特征。结果表明：①所建立的多元回归模型对森林和草地植被生物量有较好的反演精度,R²分别为0.528和0.777,基于RVI的指数方程是估算灌丛生物量最佳模型,R²为0.620;②研究区2015年8月森林、灌丛和草地地上植被碳密度估算值分别为55.406tC/hm²、3.304tC/hm²和0.533tC/hm²,碳储量分别为15.714TgC、1.016TgC和0.080TgC,除农田植被外,植被地上碳储量总量为16.810TgC,森林植被为主要碳库;③丰宁县植被碳密度呈现随海拔升高而先升高后降低的趋势,植被地上碳库主要集中在海拔700~1500m之间。     

基于MODIS数据的呼包地区气溶胶反演

气溶胶对地球环境具有重要影响,故而备受关注。为了研究呼包地区气溶胶特性,文章利用Aqua卫星MODIS数据作为数据源,基于6S模型,利用暗像元法反演呼包地区气溶胶光学厚度,并结合地面观测数据进行精度验证。反演结果表明,呼包地区整体空气质量良好,利用MODIS数据反演AOT从而监测呼包地区环境变化趋势较为可行,能在一定程度上为环保部门提供决策依据。     

基于MODIS/NDVI时序数据的土地覆盖分类

以250m分辨率的MODIS/NDVI时间序列数据为主要数据源,通过Sacizkky-Golay滤波重建高质量NDVI时间序列数据;同时融合500m分辨率的MODIS多光谱反射率数据和90m分辨率的DEM数据.将非监督分类法和决策树法相结合,进行黑龙江流域土地覆盖分类研究.对分类结果采用已有的土地覆盖数据和高分辨率遥感影像进行精度评价,评价结果表明,利用MODIS/NDVI时间序列数据获得较高精度的土地覆盖分类结果是可行的.     

青海省陆地生态系统碳汇潜力及空间特征

青藏高原是中国陆地生态系统的一个重要的碳汇功能区，但其碳汇强度及潜力的估算存在很大的差异，不利于区域碳中和目标的实现。基于涡度相关技术观测的原生高寒草地生态系统CO₂通量的40个站点年数据，结合2000年～2018年的年均气温、年均降水和年最大归一化植被指数(NDVI_m)等因子，构建增强回归树模型以研究青海省陆地生态系统碳汇潜力及空间特征。结果表明增强回归树模型能够较好地模拟原生高寒草地碳汇强度的时空变异(R²=0.61)，碳汇强度的观测值与模拟值的均方根误差和平均绝对误差分别为33.78 g C/m²和26.63 g C/m²。年均气温和NDVI_m是高寒草地碳汇强度时空变异的主要影响因子，二者的相对贡献分别为48.6%和39.0%。青海省陆地生态系统每年的碳汇潜力平均为44.82±22.57 g C/m²(平均值±标准差)，高值区集中在海北州的中部及黄南州、果洛州和玉树州的东南部，低值区分布在海西州、海南州和海东市。青海省陆地生态系...     

西藏生态移民安置村人类活动强度变化

针对生态移民如何影响安置地人类活动强度和生态承载能力的问题,结合生态足迹和人类占用的净初级生产力（Human Appropriation of Net Primary Production, HANPP）两种方法,分析生态移民安置对西藏拉萨河流域典型半农半牧村—白朗村人类活动强度变化的影响,为西藏生态移民搬迁和安置地的可持续发展提供科学依据。结果表明：①2010—2019年,白朗村人均生态足迹由2.79 hm²降至1.80 hm²,人均生态承载力由4.44 hm²降至2.47 hm²,生态足迹指数从移民迁入前的51.72%降为27.25%,白朗村生态系统由强可持续变为弱可持续;HANPP绝对量由20.17 g C/m²增长为34.01 g C/m²,HANPP占潜在净初级生产力的比率在10.09%至12.0%之间,土地利用变化导致的HANPP_luc不断上升并超过人类活动收获导致的HANPP_harv,半农半牧型产业偏向农业方向发展。②占村域面积11.46%的洪积平原地区,承担着2019年移民安置后72.96%的HANPP,新开垦耕地和人工草地减轻了山体草地放牧压力,使得村域人类活动强度更加集中,利于实现生态系统供给服务与调节服务的协同提升。③两种方法结果均表明移民安置明显增强了白朗村人类活动强度,其中生态足迹方法在可持续发展能力评价方面更直观,而人类占用的净初级生产力方法在人类活动强度的空间分析方面更具优势,二种方法具有互补性。后续移民安置区应根据当地生态承载力分配移民安置数量,并通过不同地形及植被类型之间供给服务和调节服务的合理分配,实现生态系统服务功能的协同提升。     

中国太阳辐射时空变化及不同时间尺度Ångström-Prescott模型校正参数适用性比较

逐日太阳辐射是作物模型的关键输入变量,被广泛用于计算太阳辐射的Ångström-Prescott模型（A-P公式）校正工作主要建立在月尺度数据上,开展不同区域日尺度及更大时间尺度校正及参数适用性研究有助于提高太阳辐射计算和作物模型模拟准确性,指导区域农业生产。本文基于中国九大农业区划和104个辐射站点的1981—2016年逐日太阳辐射实测资料,分析了中国年太阳辐射时空分布特征;在此基础上,分别在日尺度和月尺度校正A-P公式,并对其校正参数（a_s和b_s）的适用性进行检验评价。结果表明：①中国年太阳辐射在1990年前后经历了由“变暗”到“变亮”的转变,总体呈增加趋势（7.32±30.31 MJ/m²/a）,空间上呈西高东低的分布特征;②日尺度A-P公式校正拟合效果优于月尺度,且月尺度的校正参数存在明显的空间异质性;参数a_s的空间分布存在地带性,呈东南低西北高的特征,而b_s与海拔正相关;③日尺度和月尺度校正参数可互换,但在年尺度上线性A-P公式不再适用。本文对提高太阳辐射计算精度和指导区域农业生产具有一定的参考价值。     

MODIS亚像元积雪覆盖率提取方法

积雪覆盖区域,在全球能量平衡中发挥着重要作用.目前较常用的积雪覆盖率算法主要是利用雪盖率与雪盖指数(NDSI)间的关系建立统一的回归模型,但这种方法在完全雪盖区及稀疏雪盖区的反演精度较差.尝试通过分段建立模型反演雪盖率,并利用ETM+数据对模型估算结果进行验证.结果表明,分段模型可以有效提取亚像元尺度的信息,并且对NDSI高值区的雪盖率反演有一定的改善.     

海南省水资源供用价格分析

海南省目前工业用水价格为0.85元～1.75元/m³,城镇生活用水为0.80元～1.75元/m³,农田灌溉用水价格多以面积为单位计价,300元～480元/（hm²/年）之间,地下水用水加收0.20元/m³资源费。海南省各市县工业用水和城镇居民生活用水可承受水价分别为：1.22元～2.05元/m³、1.20元～1.95元/m³,除了三亚市、临高县城镇居民生活用水可承受水价稍高于现价外,均在可承受能力之内,仍有提价的空间。海南省当前的水资源供用价格所面临的主要问题是水价分摊和水价制定不能适应市场,城镇生活污水处理跟不上用水需求的增加,农业水价普遍较低,田间灌溉普遍采用大水漫灌方式,水资源浪费较大。通过提高城市污水处理费征收标准,推行阶梯式水价,逐步完善海南省水资源供用价格体系。     

基于时序LAI的地块尺度玉米长势监测方法

农作物长势监测可为田间管理措施调整和农作物产量预测提供及时、准确的信息。针对中国地块面积小的情况,本文采用中高分辨率的多源遥感影像Landsat-7 ETM+影像、Landsat-8 OLI影像、高分一号（GF-1）影像、HJ-1 A/B卫星影像为数据源;针对目前过多依赖NDVI等易饱和植被指数的问题,研究中选择LAI为长势监测指标,并利用PROSAIL辐射传输模型反演LAI,以保证该指标的准确性;长势实时监测采用RPLAI、LVCI、MLVCI指标,从多个角度表征长势的实时监测结果。研究结果表明：①同时相GF-1影像和Landsat-8 OLI影像具有较高的相关性,2种影像在近红外波段、绿波段、红波段的相关性决定系数R²分别为0.9320、0.7339、0.7153。②基于PROSAIL模型可以反演得到高精度的LAI,基于时序LAI的玉米生长过程监测结果表明：2015年,黑龙江农垦总局八五二农场6月下旬玉米冠层LAI快速增加,7月底、8月初LAI达到最大,并持续一段时间,进入8月下旬后,LAI开始下降。③利用RPLAI、LVCI、MLVCI指标对研究区玉米长势实时监测的结果表明,与2011—2014年相比,2015年八五二农场玉米长势一般,研究区北部长势较好,南部区域长势较差。从研究结果我们得出如下结论：①同时相的Landsat-8 OLI影像与GF-1遥感影像,经过相对辐射定标后可以结合使用于农作物长势监测中;②利用PROSAIL模型反演时序LA,可用于地块尺度的农作物长势精细监测。     

青藏高原地表辐射的气候特征

青藏高原由于条件艰苦,地面观测站点少,对其地表辐射整体特征的认识还较初步。本文利用全球能量与水分循环试验的地表辐射收支工程(GEWEX-SRB)提供的卫星资料反演的1983年7月到2005年6月的地表辐射资料,研究了青藏高原地表辐射的基本特征及云对辐射的影响。研究结果表明:①地表向下短波辐射全年均在高原西南部最大,在雅鲁藏布江下游最小;②地表向上短波辐射最大值主要出现在春季,而最小值出现的时间存在区域差异;③地表有效辐射全年均为正值,在高原西南部最大,东南部最小;④地表净辐射由南向北逐渐减少,夏季最大,冬季最小;⑤云的地表向下和向上短波辐射强迫均在高原东南部最大,西部最小;⑥云的地表向下长波辐射强迫在高原西部边缘地区最大,西南地区最小;⑦云的地表净辐射强迫春、夏季在整个高原均为负值,秋季在高原东南部为负值、西北部为正值,冬季在整个高原均为正值并且水平变化小。     

城乡居民膳食结构变化对中国水资源需求的影响——基于营养均衡的视角

随着收入的持续增长和城镇化的快速推进,中国居民的膳食结构不断发生变化,整体向增加高耗水的动物性食物消费趋势转变,不断加剧中国本已稀缺的水资源的压力。本文基于水足迹理论,利用城乡居民人均食物消费量和单位重量食物虚拟水含量数据,首先测算了城乡居民实际食物消费模式（S1）与膳食指南推荐的平衡膳食模式（S2）下的食物消费水足迹,比较分析两种膳食结构水足迹的构成和变化特征;然后基于两种膳食模式（S1、S2）和两种人口规模（2018年、2030年）构建了4种情境,估算未来人口规模和膳食结构变化下的城乡居民食物消费水足迹。结果表明：①1985—2018年,中国城乡居民人均食物消费水足迹均呈上升趋势,具体表现为人均植物性食物耗水量的减少和动物性食物耗水量的增加;②人口规模和膳食结构是食物消费水足迹变化的主要驱动因素,实现平衡膳食模式的膳食结构对食物消费水足迹变化的作用超过人口规模;③营养均衡目标下膳食结构变化将导致城镇居民食物消费水足迹增加1094.9亿m³,农村居民食物消费水足迹增加907.1亿m³;人口规模变化将导致城镇居民食物消费水足迹增加929.4亿m³,农村居民食物消费水足迹减少615.4亿m³,两个因素的共同作用将导致城镇居民食物消费水足迹总量增加2024.3亿m³,农村居民食物消费水足迹总量增加291.7亿m³,食物生产水资源的短缺局面进一步加剧。本文为未来通过调整食物消费结构途径降低食物生产水资源消耗提供了初步的研究视角,同时对引导中国城乡居民均衡营养饮食具有重要意义。     

全球陆表特征参量产品生成与应用研究

针对全球环境变化研究,要充分发挥卫星观测数据潜力,特别是针对缺乏长时间序列、高时空分辨率和高质量的全球陆表特征参量产品。尽管我国已经发射了多个对地观测的卫星系列,但还没有生产出自己独特的全球陆表卫星产品。为了支持全球环境变化的研究,国内20多家大学和研究所于2009年承担了“863”重点项目——“全球陆表特征参量产品集生成系统研发与产品生成”,综合利用国内外卫星遥感数据源,开展了一系列研究工作。本文从数据收集管理、算法发展、产品生产与验证、产品发布以及产品应用示范等方面对GLASS产品生成与应用研究的成果进行了系统阐述。     

1998—2017年中国典型森林生态系统潜在蒸散的变化趋势及成因

潜在蒸散（PET）是计算实际蒸散、评价区域干湿状况和合理规划水资源的关键因子。本文基于1998—2017年中国生态系统研究网络（CERN）11个森林生态系统定位研究站的逐日气象数据,分别采用Penman-Monteith和Priestley-Taylor两种方法计算各森林生态系统的潜在蒸散（PET_PM和PET_PT）,分析近20年潜在蒸散年总量的变化趋势及成因,并量化了基于邻近国家气象站观测数据计算的PET_{_CMA}偏差。两种方法均表明,近20年来7个森林生态系统的潜在蒸散呈下降趋势。风速是长白山温带针阔混交林和鹤山亚热带人工常绿阔叶林潜在蒸散变化的主导因子,而净辐射主导了其他9个森林的潜在蒸散变化。PET_{_CMA}年总量较PET_PM偏高,主要是由于国家气象站下垫面的气温、风速和净辐射均高于森林定位研究站,而相对湿度偏低。北部和东部森林邻近气象站的风速和净辐射变化趋势偏高,导致PET_{_CMA}变化趋势偏高,而其他森林邻近气象站PET_{_CMA}变化趋势偏低主要源自相对湿度变化趋势偏高和净辐射变化趋势偏低。研究可为认识中国森林生态系统潜在蒸散的变化特征及其对气候变化的响应提供参考。     

基于造林成本法的林业碳汇成本收益影响因素分析

林业碳汇市场化进程缓慢,碳汇成本是关键影响因素之一.本文借鉴Benítez固碳模型,考虑土地利用的机会成本和木制品的碳释放成本,构建了基于造林成本法的林业碳汇成本模型,并对浙江省瑞安市20年期的湿地松碳汇造林项目进行实证分析.文中动态分析了轮伐期,木材价格,贴现率和劳动力价格等因素对碳汇成本收益的影响,结果表明:随着轮伐期的增加,湿地松碳汇成本先下降再上升,若考虑木材收益,20年期的碳汇成本为21.86元/t,可获得碳汇收益;若不考虑木材收益,其碳汇成本则为670.33元/t,高于国际和国内市场高位碳汇价格,将不能获得收益;此外,碳汇成本还与木材价格负相关,与贴现率和劳动力价格正相关,文中还分别分析了其保本点的木材价格,贴现率和劳动力价格.