湖泊水环境卫星遥感监测系统的设计与实现

在全国第二次湖泊资源调查成果的基础上,将水环境基础资料、遥感信息、水文气象信息、水环境模型等进行综合管理,利用ENVI/IDL二次开发语言对全国重点湖泊建立了专业遥感模型,探索建立了湖泊水环境卫星遥感监测系统。以太湖为示范区对系统进行应用,制作了水环境参数专题产品。     

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...     

2002年—2018年太湖水体溶解二氧化碳浓度卫星遥感数据集

湖泊在全球碳循环中发挥着重要作用,而湖泊中溶解CO2浓度(CCO2)控制着其CO2通量的方向及大小,是湖泊CO2排放估算的关键参数.中国第三大淡水湖——太湖虽然具有长期的野外监测数据,但其样点分布在空间和时间上并不均匀,很可能给其CO2排放的估算带来不确定性和偏差.有必要利用更高频率和覆盖范围地遥感手段来弥补野外监测在...     

水环境参数定量遥感反演空间尺度误差分析

对地观测技术的快速发展为水环境定量遥感监测提供了多源遥感数据的有利支撑,然而多源数据空间尺度差异引起的遥感数据和定量产品的不一致性严重制约了水环境科学研究和业务化应用。针对多源遥感数据的空间尺度转换和尺度误差问题,本文提出一种模拟遥感成像过程点扩散函数(PSF)的多源遥感数据空间尺度转换方法。以高空间分辨率GF-1卫星16m遥感数据为基础,模拟了常用的内陆水环境监测卫星Landsat TM/ETM+/OLI(30m)、Terra/Aqua MODIS(250m、500m、1000m)数据,系统研究了高动态浑浊水体(以鄱阳湖悬浮颗粒物监测为例)多源定量遥感监测的空间尺度误差,并对比分析了常用的多源数据尺度转换方法(基于遥感反射率数据平均法和基于悬浮颗粒物产品平均法)的有效性。结果表明,基于点扩散函数的空间尺度转换方法与传统方法具有较高的相关性,基于遥感反射率数据平均法的水环境定量遥感产品的误差水平低于基于悬浮颗粒物产品平均法;相对于南海等相对平稳水体的低空间尺度误差水平(0.5%),在高动态浑浊的内陆或近岸水环境遥感监测中,由空间尺度变化引起的产品误差可达±5%左右。因此,在高精度水环境定量遥感发展应用的需求和多源多尺度遥感数据协同的背景下,本文研究对于提高多源遥感监测产品的一致性和应用能力具有重要理论和现实意义。     

湖盆数据未知的湖泊动态库容遥感监测方法

针对现有库容遥感监测方法对无湖盆数据区域的湖泊动态库容难以直接测算问题,提出了未知湖泊水下地形数据的遥感湖泊动态库容监测方法。该方法通过多源遥感数据,匹配相对时相的湖泊面积和水位信息,构建并模拟湖盆DEM数据,据此来估算湖泊的动态库容。在算法实现上,首先采用分布迭代水体提取从遥感影像提取湖泊的多期动态边界;其次,从ICEsat GLAS激光测高数据中反演出湖泊的动态水位高程;第三,依据时间水位信息,通过邻近时相匹配,将水位高程赋给湖泊边界线,生成湖泊等水位线;第四,通过等水位线构建TIN(triangulated irregular network)和Kriging插值,得到模拟湖盆数字高程模型;最后,依据模拟湖盆DEM和水体面积分布、水位信息,计算湖泊动态库容。试验通过对博斯腾湖的多年动态库容监测与真实性检验,结果显示:最大误差为2.21×108 m3,最小误差为0.000 02×108 m3,平均误差为0.044×108 m3,均方根为0.59,相关系数达到0.99。     

基于遥感技术的湖泊水质参数反演研究综述

湖泊水体污染和营养化问题是当前湖泊研究的重点之一,遥感反演技术由于具有快速、宏观、低成本、周期性的特点,已成为当前水质监测评价的重要技术手段。本文阐述了水质反演方法、反演参数和反演基于的遥感数据源三方面的发展过程,讨论了目前反演过程中存在的主要问题,并对未来遥感反演的研究重点进行了展望。     

青藏高原湖泊和NDVI变化反映的生态地质环境问题

分析湖泊源区生态地质环境对湖泊变化的影响,建立湖泊变化、源区归一化植被指数(NDVI)变化与生态地质环境演变的关系,提出"湖泊、NDVI遥感动态监测的生态地质环境评价"方法("L-N").基于20世纪90年代初(TM)至2000年初(ETM)的湖泊遥感调查数据,结合相应NOAA/AVHRR NDVI数据,利用L-N方法完成青藏高原生态地质环境评价.研究结果表明:青藏高原生态地质环境总体呈恶化趋势,高原北部的边缘地带、长江情系上游、特别是柴达木盆地较为明显,雅鲁藏布江流域、高原东南部情况较好;L-N方法有助于提高遥感环境监测效率,湖泊、NDVI遥感监测具有重要的生态地质环境意义.     

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.     

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。     

基于CNN-CBIR的遥感图像分类检索方法

遥感图像海量性、复杂性与多样性特征导致现有方法出现查全率、查准率低的问题,无法满足现今遥感图像应用的需求,故提出基于卷积神经网络-图像检索(Convolutional Neural Networks-Content-Based Image Retrieval,CNN-CBIR)的遥感图像分类检索方法研究.为了精确分类遥感图像,基于卷积神经网络-深度卷积神经网络-16(Convolutional Neural Networks-Visual Geometry Group Net-16,CNN-VGGNet-16)模型提取遥感图像卷积特征与池化特征,通过有效融合得到遥感图像高层聚合特征,以此为基础,采用模糊分类算法分类处理遥感图像,依据遥感图像分类结果,利用基于内容的图像检索(Content-Based Image Retrieval,CBIR)技术制定遥感图像分类检索程序,实现了遥感图像的分类检索.选取数据集图像遥感数据集(UC-Merced)与武大遥感数据集(WHU-RS)作为实验数据集,确定最佳池化区域尺寸与最佳输入尺寸,采用MATLAB软件进行仿真实验.仿真实验数据显示:与标准数值相比较,提出方法的查全率与查准率较高,充分说明提出方法具备更好的检索性能.     

一种面向对象的城市湖泊遥感提取指数

城市湖泊是城市水资源环境的核心组成部分,可对城市区域微气候产生积极的调节作用,同时能反映当地的文化底蕴特色.在当今城市化进程的影响下,城市湖泊比自然湖泊更脆弱且更易发生变化.提出了一种面向对象的城市湖泊遥感提取指数方法,并以武汉市中心城区为研究区,实现了该研究区域城市湖泊对象的一次性提取.定量统计表明,湖泊提取的准确率...     

青藏高原湖泊面积、水位与水量变化遥感监测研究进展

青藏高原湖泊数量多、分布广、所占面积大,是亚洲水塔的重要组成部分,其受到人类活动的干扰较少,是理解高原生态环境变化机理的钥匙.青藏高原湖泊是气候变化敏感的指示器,在全球快速变暖背景下其对气候变化的响应如何?本研究基于多源遥感数据监测结果,系统地总结了青藏高原湖泊(大于1 km2)在过去近50 a(1976年-2018年...     

遥感云计算平台相关文献计量可视化分析

在遥感大数据时代背景下,遥感云计算平台的出现改变了遥感数据处理和分析的传统模式,极大地提高了运算效率,使得全球尺度的快速分析成为可能.国内外已有众多学者利用遥感云计算平台开展研究,然而相对缺乏对遥感云计算平台发展和应用的客观性综述.本文基于Web of Science (WoS)和中国知网CNKI(China Nati...     

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。     

2004年国际测绘会议消息

6月 7～ 9日 ,在瑞典耶夫勒市 ,召开地球信息学 2 0 0 4年第 12次地球信息学会议。会议推荐主题 :基于位置的服务与移动GIS ;GIS和规划支持系统 ;空间决策支持系统 ;从遥感数据提取信息 ;数据融合与数字制图 ;多尺度和多媒体表示 ;时空模拟 /分析 ;地理可视化与虚拟环境 ;时空数据库等。 (联系地址 :U niversityofG vle ,Kungsb cksv gen 4 7,S 80 176G vle,Sweden。电话 :4 6 (2 6 ) 6 4 85 0 0 ;传真 :4 6 (2 6 ) 6 4 86 86 ;E mail:geoinformatics @hig .se ;http :/ /www .hig .se/ geoinformatics/ )6月 2 8～ 30日 ,在英国诺丁…     

Google Earth Engine云平台对遥感发展的改变

近年来,随着遥感技术的快速发展,积累了海量的对地观测遥感数据.传统桌面端遥感处理平台(例如ERDAS和ENVI等)无法满足当前遥感大数据的应用需求.作为领先的遥感云计算平台,GEE (Google Earth Engine)的出现改变了传统遥感数据处理和分析模式,为海量数据快速处理与信息挖掘带来了新的契机.截止目前,科...     

东平湖水体透明度的遥感反演研究

针对传统水体透明度测量方法不仅耗时费力,而且在时间和空间的监测中也会受到很大的限制,只能了解研究区域内点状剖面的透明度状况,但是遥感技术的发展为解决传统采样方法的局限性问题提供了可能。该文在分析内陆湖泊水体光学特征的基础上,利用三期Landsat8 OLI影像数据及准同期的地面实测数据,寻找与东平湖水体透明度敏感的波段,对东平湖丰、平、枯水期水体透明度的进行遥感反演研究。结果表明,OLI影像B3、B4波段的反射率与实测的透明度数据之间具有良好的相关关系,并以此为基础建立了该区域水体透明度遥感反演模型。结果表明:模拟值与实测值的总体相对误差为19.77%,均方根误差为19.35cm,模型精度在可以接受的范围之内;由于受围网养殖、叶绿素a含量等因素的影响,东平湖透明度总体呈现出南低北高的分布趋势。据此绘制了东平湖丰、平、枯水期水体透明度分布图。     

高光谱高空间分辨率遥感观测、处理与应用EI北大核心CSCD

高光谱遥感技术是遥感领域的研究热点之一。然而,由于成像口径与能量等限制因素,难以同时获得高光谱和高空间分辨率的图像,这极大限制了高光谱遥感在精细尺度任务中的应用。近年来,随着高光谱成像技术及无人机为代表的新型观测平台的发展,高光谱高空间(双高,同时具备纳米级光谱分辨率与亚米级空间分辨率)遥感技术发展迅猛,推动了高光谱遥感技术的应用,但同时也带来了更多问题。极高的空间与光谱分辨率使得数据更加海量高维,加剧了高光谱数据的空间异质性和光谱变异性,为影像智能信息处理带来更大的挑战。为此,本文将从双高遥感影像基准数据集、双高遥感影像智能信息处理、双高遥感影像典型应用3个方面论述双高遥感应用与发展现状。     

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。