基于遥感的鄱阳湖丰水期悬浮泥沙数值模拟预测

悬浮泥沙是湖泊水体的重要水质要素之一,是湖泊水生态系统重要影响因子。利用遥感提取的鄱阳湖底质类型数据,对各类型底质区域上泥沙模型参数进行敏感性分析,基于2011年实测的不同底质区上泥沙浓度数据率定得到空间上不一致的泥沙模型参数,从而建立鄱阳湖丰水期二维悬浮泥沙输运模型。利用该模型模拟预测2013年丰水期悬浮泥沙输移过程,实测泥沙数据验证表明,模拟悬浮泥沙均方根误差为19.8 mg/L,相关系数R2为0.78,该模型能够较好地进行悬浮泥沙模拟预测。对比模型模拟和遥感反演的悬浮泥沙空间分布,两者具有较好的空间一致性,进一步表明该模型能够可靠地模拟预测鄱阳湖悬浮泥沙的时空动态变化。本研究充分利用遥感数据辅助建立鄱阳湖泥沙输移模型,为湖泊水环境动态变化监测提供有力的技术方法支撑,为进一步进行鄱阳湖水环境动态变化的数值模拟预测研究提供基础。     

2000年—2020年中国大型湖泊月平均透明度遥感监测数据集

湖泊水体透明度是湖泊水环境状况的综合表征,与多种水质参数关系密切,对湖泊水环境监测具有重要意义.本文的目的 是介绍一种中国大型湖泊(＞20 km2)月平均透明度遥感监测数据集的生成流程、主要特征和应用价值.数据集生产方法是将Liu等(2020)构建的透明度遥感算法应用于GEE (Google Earth Engine)...     

中国湖泊分布与变化：全国尺度遥感监测研究进展与新编目

湖泊提供重要的生产生活用水,在维系生态安全方面发挥显著的价值。中国地理环境复杂多样,湖泊类型各异,不同湖区间的湖泊时空变化特征及驱动机制复杂。两次全国湖泊调查是国家尺度的湖泊变化监测的开创性工作,近年来伴随遥感数据源的海量积累和湖泊遥感提取方法的快速发展,大尺度湖泊水体变化遥感监测研究取得了长足的发展。然而,由于人工判读、湖泊类型判别依据和遥感数据源时相的差异,湖泊水体遥感提取结果及面积估算存在不同程度的出入。首先,本文总结了现有全国尺度湖泊监测研究的遥感数据源、方法和结果,分析了不同研究分析结果差异的可能原因。其次,本文基于1980s—2010s时段Landsat影像制图的湖泊水淹频率数据集的最大水域范围信息,提取并生成了全国湖泊新编目,以其作为该时段内湖泊判定和水体变化监测空间约束的统一参照,避免了因遥感数据时相与年际、年内湖泊水域范围波动对遥感提取结果及湖泊面积计算带来的差异。最后,本文从湖泊水淹范围频度的统计角度,初次提出了可体现湖泊面积年内与年际变化情况的统计指标——概率等效面积,用于监测和指示湖泊水域动态。结果表明,近30年来,中国有3741个最大水域范围大于1 km²的湖泊,总面积约93723 km²,其中青藏高原湖区的湖泊数量约占全国三分之一,总面积超过了全国的一半。全国湖泊总面积呈显著上升趋势,不同湖区的变化趋势差异明显:青藏高原湖区和新疆湖区湖泊面积显著上升,东部平原湖区、内蒙古高原湖区和云贵高原湖区显著下降,东北平原与山地湖区波动式变化、趋势不显著。研究结果总体表明中国湖泊水资源的时空不平衡状况在加剧。     

陆域与近岸海域水环境遥感监测研究进展

以陆域和近岸海域水环境质量为重点, 分析了中国水环境遥感监测的应用需求, 以及目前拥有的水环境遥感监测技术手段。列举了中国水环境遥感监测方面开展的一些研究工作, 通过这些研究形成的模型/方法和系统以及相关研究成果在水环境保护业务中的应用案例, 展望了中国水环境遥感监测技术和应用后续发展。     

湖泊遥感研究进展与展望

湖泊遥感作为一门新型交叉学科,是湖泊科学和遥感科学的重要分支.本文探讨了湖泊遥感科学的研究对象、内容和方法,通过梳理国内外总体研究进展,总结出湖泊遥感的5个发展趋势:(1)关注问题,从兴趣导向发展到问题导向;(2)观测手段,从地基遥感/中分辨率卫星发展到高分辨率/高光谱/无人机;(3)算法算力,从单机版经验/机理模型发...     

湖泊营养状态遥感评价及其表征参数反演算法研究进展

湖泊富营养化由于其可导致藻类水华暴发,引发生态系统灾变和饮用水风险,是中国乃至全球湖泊面临的主要生态环境问题.湖泊营养状态精准、实时、大范围的同步监测是准确掌握湖泊水环境变化特征,开展富营养化成因分析、评价评估、治理修复和管理考核的重要基石.相比地面调查的传统手段,遥感具有快速、大范围、周期性等优点,已经广泛应用于叶绿...     

基于水体光学分类的二类水体水环境参数遥感监测进展

二类水体主要包括内陆及近岸水体,受浮游植物、悬浮颗粒、有色可溶性有机物等多种因素影响,光学特性复杂多变,难以建立统一的水环境参数遥感定量估算模型.针对水体的光学特征,进行水体光学分类,进而反演水环境参数的方法,不仅能够提高参数估算精度,而且便于模型在同类水体中推广应用.水体光学分类方法主要包括基于固有光学特征的光学分类...     

基于TM影像数据的五日生化需氧量浓度估计

湖泊的水体污染往往伴随着富营养化现象,水体中叶绿素a、透明度、全磷、全氮、化学需氧量及五日生化需氧量等水质参数的相关性很强.前人的研究成果表明,由于存在事实上的强相关性,可以直接建立全磷、全氮的遥感反演模型.基于这样的技术思想,洪泽湖水体内的五日生化需氧量与全磷、全氮有较强的相关性,本研究应用TM遥感影像数据直接建立了五日生化需氧量的半经验估算模型.该模型简便易用,是建立水质参数反演模型的成功尝试.     

基于Landsat-8遥感影像的洪泽湖水深提取技术研究

潜水湖泊水深测量,是测绘及水文部门一项重要的工作,传统的测量方法费时费力。本研究以江苏典型浅水湖泊洪泽湖为研究区,收集研究区水下地形、Landsat-8遥感影像以及水位数据,并实地测量洪泽湖不同区域内的光谱,并在此基础上开展数据分析,构建洪泽湖水深遥感提取模型,计算洪泽湖不同区域内水深分布,结合水下地形和水位数据对计算结果得出利用绿波段建立的对数模型效果最好,模型平均水深误差0.348米,均方差0.435米,平均误差16.3%。     

近40年乌兰乌拉湖变化的遥感分析与水文模型模拟

为了研究可可西里地区的湖泊变化及其与气候变化的响应关系,利用TM/ETM+图像提取乌兰乌拉湖水体面积,利用高度计数据获得湖泊水位,分析湖泊面积和水位的变化;并计算得到2003—2009年湖泊水量变化;然后利用SWAT模型(soil and water assessment tool),对乌兰乌拉湖1970—2012年的径流情况进行模拟,其中土壤分类、土地利用分类和气象数据作为输入数据,利用遥感数据计算湖泊径流量,进行模型率定和验证。结果表明:1970—1990年,乌兰乌拉湖湖泊面积持续缩小,1990年以后湖泊面积持续增大,1990—2010年湖泊面积共增长了129 km2,水位也持续上升;SWAT模型模拟值和真实值的决策系数R2=0.82,模型适用性强,长期模拟结果与遥感监测结果的趋势一致;乌兰乌拉湖流域多年平均年径流量为103.8 mm,高峰出现在7—9月。     

国家环境遥感监测体系研究与实现

随着国家空间基础设施的建设和发展,中国遥感监测体系研究与建设取得了重大突破,从无到有形成了国家环境遥感监测能力,并业务化实现了主要环境遥感监测要素产品的生产与服务,为新时期环境管理工作提供了有力支撑。在分析国内外环境遥感发展及中国环境遥感监测需求的基础上,阐述了中国环境监测体系建设的必要性,研究了国家环境遥感监测体系的建立与业务化运行,提出了中国环境遥感监测体系发展思路与下一步重点任务。     

高分一号卫星遥感影像提取冰川堰塞湖水体方法比较

快速准确地从遥感影像提取冰川堰塞湖水体信息,是研究冰坝遥感监测与应急监测的核心热点问题。以GF-1卫星遥感影像为主要数据源,采用归一化差分水体指数(NDWI)、改进阴影水体指数(ENDWI)和面向对象(SVM)对克亚吉尔冰川堰塞湖水体进行定量提取。比较分析3种水体判识方法,3种方法均可以提取完整的水体边界,并且抑制了90%以上的非水体信息。NDWI法和ENDWI法可应用于GF-1地表水体提取,能够满足冰坝水体监测与应急监测需求,但面向对象法最适宜GF-1影像的水体信息准确提取。     

无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感估算

水量遥感动态监测对于高原堰塞湖风险评估、预报预警和处置决策等具有重要意义。针对高原无资料或缺资料区,充分利用空天遥感技术,文章提出了一种无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感定量估算方法。该方法首先通过遥感水域面积提取,获取堰塞湖淹没空间范围;进而采用不规则复杂多边形中线定位算法,确定堰塞湖中心线位置;然后基于河道中心特定点高程信息,结合局部河道比降估算,生成堰塞湖水下地形河道中线约束因子;再根据河道边坡高程信息和水下地形约束因子自适应拟合出局部堰塞河道的水下未知地形;最后通过三维曲面离散积分实现堰塞湖水量遥感动态定量估算。实验以东帕米尔高原的萨雷兹堰塞湖为研究区,展开遥感水量调查与局部验证研究,结果表明:萨雷兹堰塞湖当前水域面积约为89.09 km²,水量约为162.49亿m³;这一结果与专家预估的水资源量155—165亿m³基本吻合。经局部模拟实验精度对比验证,模拟结果与实际数据动态误差总体控制在10%以内,相关系数达到0.95(P<0.01,双尾),进一步证明了算法的鲁棒性和估算结果的可信度。为无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感估算提供了一种有效的方法,实现了水下地形未知的高原堰塞湖水量遥感快速反演与定量测算。     

水体的遥感信息自动提取方法

本文在对各种遥感信息提取方法进行深入分析的基础上,提出了一种水体的遥感信息自动提取方法。该方法从遥感信息机理的角度出发,构造地物信息提取模型,并利用面向对象的设计方法建立了该模型,从而实现广义上的基于知识的专题信息提取。以ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ图像为例进行水体的自动提取,通过对自然水体和新积水区的应用研究,取得了较好的效果。可进一步应用于洪水灾害的监测。     

环境遥感的学科地位

地理科学对地理环境系统的研究是以地理信息获取的研究为基础的,后者制约着地理科学研究方法的进步,并影响了整个地理科学的发展水平。现代遥感技术辅之以系统科学等一系列先进的科学理论和技术,在地理环境系统研究中的成功应用,形成遥感技术的一个重要应用分支学科——环境遥感,其作为地理科学研究技术工具学科的地位逐渐确立。 环境遥感研究的实质表现为三个方面:(1)地理环境系统中电磁相互作用关系的充分利用;(2)遥感信息机制研究支持下的地理环境信息处理系统的结构优化;(3)地理环境系统综合分析过程标准化的实现。 环境遥感的学科地位体现为双重特征,即重要的遥感应用分支和现代地理科学研究新的技术方法。由于横跨信息科学和地理科学两大领域,环境遥感充分体现出其综合性、交叉性的学科特点。环境遥感和常规的地理研究方法,分别着重于对地理环境系统中能量信息系统或物质信息系统的考察,两者在某些方面,至少在今天看来是不能互相取代的。但是,环境遥感依靠其技术系统的不断完善、综合分析功能的加强以及对一系列非能量信息的参照和相关分析(如信息复合技术)而在地理环境系统研究的很多领域显示出独特的优越性。 同时,由于科学认识和科学技术水平的整体制约,以及学科本身的固有特性,环境遥感研究仍     

煤矿区地质环境与地质灾害遥感集成监测系统的关键技术

面向“数字矿山”应用系统的需要,在分析煤矿区地质环境和地质灾害特点及其在遥感监测理论依据的基础上,提出了煤矿区地质环境与地质灾害遥感集成监测系统的技术思路和体系结构,强调各种监测技术手段、不同时空尺度、不同数据源和不同主题信息的集成,并针对这一集成系统实现与应用中的多目标遥感信息处理、环境传感器网络应用、遥感监测数据与专题分析模型的集成、数据质量控制等关键问题进行了探讨。     

湖泊碳循环研究中遥感技术的机遇与挑战

湖泊碳循环是全球碳循环过程中的重要环节,随着全球碳循环研究的不断深入,湖泊碳循环对全球碳循环的影响,以及其对全球气候变化的调节作用越来越受到关注.然而,由于湖泊分布的破碎性(大于0.002 km2的湖泊约有1.17×108个,并零星地分布在全球)和多样性(流域生态多样性,湖泊类型多样性,分布的气候带多样性等),使得全面...     

基于图像匹配的机载遥感影像质量自动检查方法研究

航空遥感平台和技术的发展,促进了航空遥感影像在基础地理信息获取、国土监测、环境监测、应急救灾等各个领域中的应用。同时,航空遥感系统对飞行环境、气候气象反应较为灵敏,遥感影像质量的检查十分重要。本文系统地阐述了航空遥感影像质量中旋转角、航向重叠率、旁向重叠率、航带生成等参数的计算理论与方法,该方法是适应数字遥感影像的现状上提出的,并且通过自行开发的系统对算法的可行性和有效性进行验证。本文利用2009年6月机载遥感系统拍摄的1400多张影像进行实验。实验结果表明技术方法、软件系统都较为有效,达到机载遥感影像质量自动检查要求。