基于遥感的植被年际变化及其与气候关系研究进展

植被具有明显的年际变化和季节变化特点,对植被的动态监测可以从一定程度上反映气候变化的趋势,因此监测植被动态变化以及分析这种变化与气候的关系已经成为全球变化研究的一个重要领域.随着遥感卫星获得长时间系列逐日观测数据,许多国际组织和机构制定了全球卫星数据接收、处理和生成数据集计划,所产生的标准数据集则极大地促进了该项研究.大量研究在全球尺度、洲际尺度（北美洲和欧亚大陆）以及区域尺度上广泛开展.在阅读国内外大量文献的基础上,比较分析了常用于植被监测的卫星传感器和主要数据集,汇总了植被年际变化及其与气候关系研究的主要研究方法和研究结果.结果表明近20年来全球植被活动明显增强,表现为北半球普遍存在增加的趋势,南半球干旱半干旱区出现降低的植被光合作用,但这些变化因空间位置不同和研究尺度不一样体现出不同的动态变化特征.气温和降水是影响植被变化的最主要的因素.     

基于随机森林算法对青藏高原TRMM降水数据进行空间统计降尺度研究

提高气象数据空间分辨率对水文、气象和生态等领域的流域尺度研究至关重要。青藏高原气候变化在全球气候研究中占有重要的位置,并且对局域降水分布的研究在大气科学中处于基础地位。为获取青藏高原地区准确、有效、更高空间分辨率的降水数据,基于随机森林算法,引入植被和地形因子,采用热带降水测量计划卫星(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM) 3B43降水数据(0. 25°×0. 25°)、NOAA-AVHRR归一化植被数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据(8 km×8 km)、航天飞机雷达地形测绘任务(Shuttle Radar Topography Mission,SRTM)数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据(90 m×90 m)以及经纬度信息,建立了非线性空间统计降尺度模型,最终获得8 km分辨率降水降尺度结果。另外,采用将时间序列分析和非线性回归分析融合的方法,基于2000—2012年TRMM年均降水数据和NDVI数据,建立降水量时间尺度预测模型。分析结果表明,综合考虑植被和地形因子对青藏高原地区降水空间分布的影响,基于随机森林算法建立的降尺度模型,其降尺度结果与地面站点测量值拟合系数为0. 89,高于TRMM数据与地面站点测量值的拟合系数0. 81,说明降尺度结果提高了卫星遥感降水数据的空间分辨率。另外,降水预测模型能够较好地描述青藏高原地区的年际降水变化趋势和数量级,2006—2012年的预测降水量与TRMM降水数据拟合系数均高于0. 80。     

应用遥感时序数据研究植被变化与气候因子的关系——以环渤海地区为例

在全球气候变化背景下研究陆地植被的时空变化规律,探讨气候因素的驱动作用,对于预测未来气候变化对生态系统的可能影响、制定合适的生态环境保护策略具有重要意义。利用2000—2009年MODIS归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时间序列数据和地面气象站点的气温、降水量数据,从遥感角度分析环渤海地区植被的时空变化,并研究变化与气温、降水的相关关系,探讨区域植被年内和年际变化的驱动因素。结果表明,2000—2009年环渤海地区植被覆盖总体呈增加的趋势,但存在一定的空间异质性,局部有减少的倾向;区域植被的生长受温度和降水的双重驱动,对降水和温度的响应存在明显的滞后,滞后期大约为1个合成期;年际的变化主要受降水和人类活动的影响,降水增加可使区域NDVI提高;不同的人类活动会导致NDVI向相反的方向发展。     

河西地区NDVI变化及其对气温和降水的响应

针对不同地区植被变化对气温和降水的响应不一致的现象,该研究基于MODIS-NDVI遥感影像及同期33个气象站点数据,采用斜率分析和相关分析等方法,探究了河西地区2000-2017年生长季植被覆盖的年际和年内变化及其与气候因子的关系.结果表明:河西地区生长季NDVI的总体水平偏低,空间上由东南向西北逐步递减;近18年,河西地区NDVI的趋势变化为整体增加,增加速率为0.022/(10 a).年尺度上,河西地区NDVI变化与气温相关性较小,主要受降水影响,86.80％的区域与降水呈正相关.月尺度上,植被覆盖随温度升高而逐渐增加,20℃时趋于最大;月降水量在0～60 mm之间时,NDVI随降水量增大而快速增加;超过60 mm后,则稳定在0.16左右.河西地区植被对降水的响应存在2个月滞后性,而与气温则无明显时滞性.     

长江上游安宁河流域植被生长变化对气候条件的响应

为探讨安宁河流域植被演变趋势及其与气候的相互作用,基于2001—2008年MODIS图像、降水量和气温数据,采用回归分析和相关分析等方法计算了安宁河流域降水、气温和归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)在时间和空间上的变化情况,并对安宁河流域植被生长变化对气候条件的响应机制进行了探讨。结果表明:NDVI变化和气温、降水呈正相关;降水量和气温等气候因子的变动会直接反映在植被长势上,其中降水对安宁河流域植被生长的影响更为显著;植被长势与气温和降水存在一定的时间滞后性。     

重力场恢复与气候实验的石羊河流域水储量变化

为了更好地从空间尺度显示石羊河流域水储量的变化情况,该文利用2003年1月至2014年12月GRACE RL06重力场数据计算其陆地水储量变化,对数据进行预处理以及去相关滤波和300km高斯平滑处理,并利用流域内4个气象站的降水平均数据与GRACE、GLDAS的结果进行对比分析。结果表明,GRACE反演结果与GLDAS水文模型变化趋势基本一致,时间上呈现明显季节性变化,研究区水储量整体呈现0.93mm/a的上升趋势,期间水储量变化波动较大主要与季节性降水有关。     

近30年来渭河流域植被与气候变化互影响模式的探寻分析

基于1982-2006年间的GIMMS NDVI和2001-2013年的MODIS NDVI数据对渭河流域30年来植被NDVI的年际变化和空间分布特征进行了分析,并结合研究区内的气象数据探讨了植被NDVI与气候因子的相互影响关系。研究显示,近32年间渭河流域植被NDVI整体呈上升趋势,且空间差异显著,主要表现为流域西北地区的黄土丘陵沟壑区及北部的黄土高原区NDVI较低,植被覆盖较差;流域南部的秦岭山区、关中平原区等地植被生长状况较好。流域气温和降水呈现缓慢增长趋势。植被NDVI与年均气温整体上表现为负相关,与年降水量间呈正相关。总体上,降水是渭河流域植被生长的主要影响因子。     

2000—2021年黑龙江省植被水分利用效率的时空变化

水分利用效率(WUE)是衡量生态系统碳水循环耦合程度的重要指标,本文以黑龙江省为研究区,基于500 m空间分辨率的长时间序列MODIS NPP和MODIS ET数据源,计算年尺度和多年尺度的植被水分利用效率,采用M-K分析方法、EOF分析方法和GIS空间分析方法,探究了2000—2021年黑龙江省植被水分利用效率的时空变化规律,以及WUE和NPP、ET关系。研究表明:1)在时间上,WUE总体上随着时间变化呈现出增加的趋势;2)在空间上,WUE呈现了以同向分布模式为主,北—南反向分布模式为辅的特点;3)不同时间尺度WUE和NPP呈显著正相关,而其他关系存在明显的时间尺度依赖性。研究结果可为我国生态文明建设提供科学参考,有助于预测气候变化对陆地生态系统碳水过程的影响。     

基于MODIS-NDVI的天津市蓟州区植被特征时空变化分析

基于MODIS-NDVI数据和气象数据,研究了天津市蓟州区植被NDVI近16年的时空变化特征以及16年间气温、降水变化规律.研究结果表明,蓟州区2000-2015年年平均NDVI趋势为先降后升,最低值出现在2004年.月际NDVI均值与月平均降水量的相关性高于最大降水量的相关性,说明最低温度比最高温对植被的影响更大,月平均降水量比最大降水量对植被的影响更大.除去人类活动的影响,蓟州区县植被指数的变化主要归因于降水减少和温度增加,对于指导当地生产实践具有实际意义.     

2001—2015年华北平原植被覆盖度时空 变化特征及影响因素分析

以MODIS数据和气象数据为数据源,用偏相关和复相关分析、趋势分析、残差分析及驱动分区法,从生态区和时空尺度分析2001—2015年华北平原植被覆盖度变化及与气候、人类的关系.基于像元的小样本分析跟以往把整个研究区作为统计单元相比更能体现空间差异性.     

SAR点目标的响应形状

人们普遍认为,SAR点目标响应是sinc函数形状,但是,在通常条件下,SAR点目标看上去不象sinc函数形状。文章从驻留相位原理的近似性,数字信号处理和连续信号处理的差别,人类视觉,检波造成的频谱扩展,SAR的斜视等方面,指出其原因,并阐述了使点目标形状象sinc函数形状需要满足的条件。并提出SAR图像从复数图到模值图的转化过程需要满足的条件和处理。     

城市应急联动系统设计与实现

城市应急联动系统是城市应急体系建设的重要基础。以青岛应急联动系统为例，论述了目前城市应急联动系统中主要业务模式及流程，分析了青岛市应急联动系统的模块架构，阐述了地理信息系统中的空间分析功能与决策支持功能在城市应急联动系统设计开发中的应用。     

灾害应急空间信息标绘技术

当前制定灾害应急预案多以文字描述为主,表现形式单一,内容复杂且应用困难,并容易产生理解歧义。针对此问题,首先分析了灾害应急对象的空间信息特征,并结合GIS技术分析了灾害应急对象的地图表现内容;然后,研究了灾害应急空间信息的图形化机理,阐述了灾害应急空间信息与地图符号各变量的映射关系;提出了灾害应急空间信息在灾害应急专题图中的表达方式,以及动态过程的图形化表达方式;最后,以灾害应急远程协同会商系统为平台,实现了灾害应急空间信息动态标绘功能,可以将灾害空间信息映射为动态图形化的制图数据,并通过GIS平台将制图数据进行图形化表达。     

多波束声呐后向散射数据角度响应模型的改进算法

针对多波束后向散射数据的角度响应(AR)影响显著而现有角度响应模型在复杂底质环境下不完善导致多波束声呐图像质量偏低的问题,给出了一种改进的角度响应模型和改正方法。首先通过对多次声呐脉冲(Ping)数据平均获得角度响应曲线,然后给出了角度响应参数的提取方法,在此基础上研究并给出了单次脉冲内不同区段的改正模型,最终实现了多波束后向散射数据的角度响应影响减弱。试验验证了该方法的有效性。     

空间信息技术用于汶川地震救灾

近年来重大自然灾害频发,给世界各国造成了重大经济损失和人员伤亡,空间信息技术在自然灾害救助中发挥越来越重要的作用."5·12"汶川地震灾害发生后.全国相关涉灾部门充分利用空间信息技术为汶川地震救灾提供科学有效的决策支持,在灾害应急响应中发挥了巨大的作用.从地震灾害快速响应的空间信息需求以及汶川地震救灾的空间信息技术支持2个角度,从高时空分辨率遥感数据获取、遥感数据快速处理、灾害信息变化检测与次生灾害监测等3个方面,分析了空间信息技术在救灾中具体发挥的作用.总结了空间信息技术辅助汶川地震救灾中的经验和教训,为今后空间信息如何更好地服务于自然灾害救助,提出了中国空间信息技术发展的思路与建议.     

支持突发事件应急反应的建筑物内部交通网络分析

应用基于节点关系的3维拓扑数据模型,建立了建筑物内部通道的几何网络,较详细地讨论了走廊多边形的中轴线求取算法.然后基于图论算法对建筑物内部通道情况进行分析,并给出分析结果的3维表示.该方法对基于GIS的多层建筑物内的突发事件应急处理系统具有参考作用.     

支持突发事件应急反应的建筑物内部交通网络分析

应用基于节点关系的3维拓扑数据模型,建立了建筑物内部通道的几何网络,较详细地讨论了走廊多边形的中轴线求取算法。然后基于图论算法对建筑物内部通道情况进行分析,并给出分析结果的3维表示。该方法对基于GIS的多层建筑物内的突发事件应急处理系统具有参考作用。