红外辐射计遥测地表温度空间变异特征

利用航空、航天平台热红外模拟遥感器——红外辐射计观测的资料对非均匀下垫面地表温度空间变异性进行分析，结果表明下垫面不均匀性越强，地表温度的空间变化曲线波动就越大，说明目前用一个点的地表温度观测值来表示一个遥感空间分辨率像元的地表温度值是不合理的。红外辐射计是对遥感反演地表温度的精度进行验证的手段之一，其特点是视场角小(6°)。通过对小视场红外辐射计获取的地表温度采用简单的算术平均来代表整个像元的总体温度，与Landsat/TM数据源反演的像元地表温度进行对比，结果表明两者之间有一定的差异。造成这种差异的主要原因是遥感数据源获取的红外辐射强度是一个像元中所有地物辐射的综合结果，不是像元内所有地物各自辐射能量的简单算术平均。本文的创新之处在于是野外观测和试验数据入手，深入分析数据，所得到的结论可以为其他从事相关工作的人员提供很好的参考与借鉴。     

基于Landsat ETM+影像的水体信息综合提取方法

以Landsat-7 ETM 影像为例,对比分析了常用的水体信息提取方法。针对已有方法无法准确提取河网支流和细小水体信息的缺点,提出了一种水体信息综合提取方法。方法利用谱间关系((TM2 TM3)-(TM4 TM5))和缨帽变换湿度分量TCW建立提取水体的最优空间掩膜,使用最大似然法去除最优空间掩膜中其他的地物信息。在浙江省绍兴及周边区域的实际工作中,本文方法较为完整地提取了研究区的水体信息,包括河网支流和细小水体。提取的相对精度优于其他方法。     

长沙市土地覆盖变化及地表温度响应研究

土地覆盖是影响地表温度重要因素之一。研究快速城市化地区土地覆盖与温度变化之间关系具有重要意义。文章通过多时段的遥感数据,研究了长沙市土地覆盖类型的变化情况,并结合LANDSAT5的热红外波段反演了地表温度,通过遥感与GIS技术结合,分析1996-2009年长沙地区土地覆盖变化及地表温度响应,结果表明：1996-2009年间长沙市城市建设用地增幅为54.47%,耕地数量较1996年减少了16.83%。伴随着土地覆盖的剧烈变化,各用地类型的地表温度均有不同程度的增加。其中：城市、建设用地、林地、水田、旱地、未利用的地表覆盖温度分别增加了1.16、1.33、1.22、2.73、0.01摄氏度。     

2000—2019年缅甸南部橡胶林时空演变

橡胶林是东南亚地区重要的经济林种和战略物资,及时、准确掌握橡胶林时空动态信息对于可持续的森林资源监测、管理和维护生态环境健康稳定具有重要意义。为深入探索缅甸孟邦橡胶林的时空动态过程,本文选取2000—2019年Landsat长时间序列遥感影像,利用连续土地覆被变化检测与分类（CCDC）算法,通过变化检测,得到研究区的各连续变化像元;然后,利用随机森林（RF）算法对变化像元进行分类得到橡胶林及相关地物分类结果;最后,在精度验证的基础上,探索分析橡胶林时空演变和造成的其他土地覆被类型变化。研究结果表明：①利用Landsat时序遥感数据,结合CCDC算法可以准确提取橡胶林及相关地物的时空分布,总体分类精度优于85%,F₁分数大于0.80,其中橡胶林的分类精度优于80%。②2000—2019年缅甸孟邦橡胶林分布格局总体呈逐年扩张趋势,至2019年橡胶林面积由7.25万hm²增加至19.72万hm²,面积增加1.72倍。③从土地利用转换角度得出,橡胶林的扩张主要由天然林和耕地转换而来,20年来转换总面积为12.47万hm²;其中,天然林减少面积最大,为10.52万hm²,占总土地变化面积的84.36%。橡胶林扩张受社会经济因素的价格影响,20年来,橡胶林扩张造成的天然林和耕地变化均呈现先增大后减少趋势,与橡胶年平均出口价格波动速率基本吻合。相关结果可以为当地橡胶林持续监测与生态环境可持续发展提供决策支持。     

滇中地区典型火烧迹地恢复率动态变化及其影响因子

定量评估林火燃烧程度、坡度、植被类型等对火烧后植被动态恢复的影响,对及时掌握火烧迹地的变化及更新演替规律和提升森林资源可持续经营管理水平具有重要价值。本文以2006年云南省安宁市3·29和2012年云南省易门县3·18森林火烧迹地为研究对象,利用Landsat-5/TM、Landsat-7/ETM+和Landsat-8/OLI时间序列影像,基于Google Earth Engine云计算平台实现影像收集与指数计算。首先,利用归一化燃烧率和差分归一化燃烧率提取火烧迹地,并进行燃烧程度分级。其次,利用燃烧恢复率,探究火烧迹地的恢复率动态变化规律,并利用因子探测法分析燃烧程度、坡度和植被类型对燃烧恢复率的独立解释力。结果表明：①对安宁3·29和易门3·18火烧迹地,从燃烧恢复率指标看,燃烧程度为低和中低的火烧迹地,在火灾发生6~7年后火烧迹地恢复率达100%以上,而中高和高燃烧程度的火烧迹地恢复率达100%以上则需要7~9年。②在燃烧恢复率的独立解释因子中,灾后植被类型的独立解释力最高,也即灾后植被类型对火烧迹地的恢复率影响最大,燃烧程度次之,坡度最低。本文结果将为火烧迹地恢复状况评估提供参考,也有助于了解滇中乃至中国西南地区复杂地形下森林火灾发生后的植被动态恢复过程。     

基于Landsat TM 的塔里木河下游土地利用变化与图谱研究

利用1990年～2004年的4 、3 、2 （RGB） 波段合成影像解译结果,结合景观生态学理论和地学信息图谱理论对塔里木河下游的土地利用/ 覆被变化进行了研究,并分析了其生态环境效应。结果表明呈: 近14年来,塔里木河下游的耕地、林地和草地面积呈减少趋势;未利用地面积呈增加趋势;水体景观面积也呈增加趋势,这主要是由于近年来向塔里木河下游多次输水的结果。从景观格局指数上看,多样性指数变化不大,程度略低,1990年和2004年分别为0.95和0.75,表明整个区域的景观异质性减弱,生态系统趋于不稳定状态。整个研究区的破碎化指数较小,基质特征较明显。景观优势度较小,表明区域内景观类型所占比例差别不太大。总的来说,塔河下游生态环境整体尚处于不良状态,主要是因为有大部分的未利用地景观作为基质。研究区LUCC除受暖温带大陆性干旱气候的影响外,人类活动改变地表水的地域分配及对天然植被的破坏,则是引起生态环境退化的主要原因。     

运用热惯量估算大气下行长波辐射的遥感方法——以Landsat/TM为例

利用2004年北京小汤山精准农业示范基地星地同步试验中获取的自动气象站和红外辐射计观测资料，建立Landsat卫星过境时刻地表辐射温度T和空气温度T₀的关系式，利用北京21个常规气象站观测资料，以及2004年5景TM图像，建立热惯量与大气水汽压的经验关系式，将获取的两个关系式代入得到广泛引用的Izionmon(2003)晴天大气下行辐射估算模型中，率先提出了根据像元的热惯量、地表辐射温度等遥感参数反演像元大气下行辐射的空间估算模型。通过利用实际测量值，对一个点的大气下行辐射估算值反演的地表净辐射通量和利用逐个像元估算的大气下行辐射估算值反演结果精度验证表明：利用逐个像元的大气下行辐射值估算地表净辐射通量，比利用单一大气下行辐射值来估算，精度提高了9.5％。这表明利用热惯量和地表辐射温度等遥感参数来估算非遥感参数大气下行辐射的思路是可行的，而且有应用前景。     

基于辐射传导方程的三峡库区腹地地表温度的遥感反演

利用Landsat-5 TM影像,采用辐射传导方程对三峡库区腹地的地表温度进行了反演。在辐射传导方程中,对于地表比辐射率的估算,考虑到库区腹地复杂的地形和地表覆被类型的多样性,采用结合地形、水、建筑和自然表面等因素作用的经验公式进行。结果表明:①地表温度随海拔的升高呈降低趋势,其空间展布与山脉走向一致;②不同的地表覆被格局下,近地面水热交换差异较大,地表温度作为其中重要的参数也展现出显著的异质性,呈现建筑＞自然表面＞水体的基本格局。在相同海拔高度下,地表温度的高低主要取决于地表覆被的类型及其转换;③同一覆被类型间在不同海拔下的地表温度间的变化幅度因覆被类型的不同而差异显著,但随海拔的升高而降低具有显著的垂直变化规律;④验证点反演出的地表温度均是介于最低与最高气温之间的,与植被覆盖度较高区域的地表温度和气温间的关系非常接近。奉节和万县的地表温度反演值均显著高于相应站点同日平均气温,尤其是万县站高出值达7.46 ℃,主要源于站点位于城区内部,地表覆被中建筑所占比重较大,使得反演值明显高于日平均气温。地表温度的遥感反演值符合地表水热关系和垂直温度梯度规律。     

1976年以来黄河三角洲海岸冲淤演变与入海水沙过程的关系

受海陆交互作用影响,黄河三角洲海岸经常处于动态变化之中。及时掌握黄河三角洲海岸冲淤演变,不仅可以深化对黄河三角洲演化规律的认识,同时也为黄河下游水沙调控以及河口大保护战略实施提供科技支撑。本文选取1976—2018年的Landsat长时间序列卫星影像,在海岸线遥感提取,确定陆域面积的基础上,对黄河三角洲整体、北部岸段以及河口岸段分别进行了冲淤演变研究;在分析入海水沙年际及年内变化的基础上,探讨了调水调沙前后,河口冲淤演变与水沙的关系。研究结果表明：①43年来,三角洲陆地面积呈波动性起伏,总体以淤积为主;河口在1996年以前面积增长显著,多年平均造陆面积约17 km ²/a,之后造陆过程逐渐减缓。②调水调沙后,年输沙量下降速率从0.31亿t/a锐减到0.07亿t/a,最大输沙量减少了79.7%,汛期输沙量减少了74.8%。③随着入海沙量不断减少,水沙过程虽仍直接影响着河口现行流路的造陆过程,但海洋动力作用制约不断提高,河口累积造陆面积与输沙量的相关性由1976—1993年的0.93降低至2002年之后的0.39。总体上,调水调沙工程虽维持了三角洲造陆面积的稳步增长,但长远来看,并不能改变未来三角洲陆域面积趋于减少的事实。     

勺型网络：用于Landsat遥感图像云检测的新型网络

针对目前用于遥感图像云检测的神经网络模型存在光谱信息未能充分利用而导致的细节信息易损失、碎云漏检率大、计算复杂等不足,提出一种新型且轻量的网络,称为勺型网络（spoon-net,S-Net）,应用于Landsat遥感图像的云检测。S-Net分为2个阶段,第1阶段,使用1×1的卷积核提取图像光谱特征,避免图像细节被模糊;第2阶段,使用encoder-decoder框架提取图像空间特征,并引入分组卷积,对第1阶段提取的每一层光谱通道单独进行卷积,保持光谱特征并减少模型参数。模型在Landsat8 biome数据训练测试并评估,结果表明模型在内存与时间上具有较大优势,并达到95%的准确率。