吉林省德惠市土壤特性空间变异特征与格局

基于区变量理论,通过地统计学的半变异函数定量研究吉林省中部德惠市土壤有机质、全氮、速效钾和速效磷的空间异质性特征。表明土壤有机质的理论模型属于球状模型、全氮和速效钾的理论模型为指数模型、速效磷则属于有基台值的线状模型。空间结构上,有机质具有很强的空间相关性,全氮和速效钾的空间相关性属于中等程度,而速效磷则具有弱相关性。四种土壤养分的空间自相关范围具有明显的差异,有机质和全氮的有效变程最大,速效钾次之,速效磷的有效变程最小。受研究区形状、地形及土壤母质区域性差异的影响,速效磷各向同性显著,其他养分各向带状性比较明显。根据空间分异的分析结果,在GIS支持下,采用Kriging和IDW两种插值方法,分析研究区土壤养分的空间格局,表明土壤有机质、全氮、速效钾均自东北向西南有规律地分布;速效磷分布的随机性较强,较前三者结构性特征不明显。     

有色溶解有机物吸收光谱模型对比

利用6种统计模型对吉林省石头口门水库、松花湖CDOM吸收光谱曲线(350-650nm)进行拟合,从统计F值大小和归一化残差两个角度均证明双曲线模型效果最好;采用15个波段范围拟合CDOM吸收均值光谱斜率S,单指数模型S值变化幅度较大,平均变异系数为12.41%;而双曲线模型S值相对稳定,变异系数为5.85%.将双曲线模型应用于生物光学模型,研究表明双曲线模型可以反映CDOM时空变化规律和物质组成;且双曲线模型拟合光谱斜率S值与CDOM特征波长吸收具有很好的负相关关系,呈幂指数递减,决定系数达0.8137.     

结合高光谱数据反演吉林石头口门水库悬浮物含量和透明度

水中悬浮物含量是评价水环境质量的一个重要参数,它可影响水体透明度、混浊度、水色等光学性质,决定太阳光照在水下的分布和浮游植物对光照的利用,并最终影响水体的初级生产力.本文利用长春市石头口门水库的高光谱实测数据和水质采样分析数据,尝试通过一阶微分法建立悬浮物估测模型,再用估测结果反演透明度信息.结果表明:用590nm处的一阶微分光谱值建立的悬浮物估测模型的决定系数R2和均方根误差(RMSE)分别为0.76、9.09 mg/L,验证模型的R2和RMSE分别为0.79、7.15 mg/L;石头口门水库上游严重的水土流失导致透明度受悬浮物含量影响较大,两者存在明显的指数关系,相关系数r为-0.80,用悬浮物含量建立的透明度估测模型的R2和RMSE分别为0.79和0.12 m,验证模型的R2和RMSE分别为0.82、0.11 m.显著水平均为p＜0.01.研究结果表明,该方法用于石头口门水库悬浮物含量和透明度的定量遥感结果较理想.     

应用Sentinel-2A NDVI时间序列和面向对象决策树方法的农作物分类

农作物种植结构是农业生产活动对土地利用的表现形式。及时精确地获取农作物的空间分布信息对指导农业生产、合理分配资源以及解决粮食安全问题等具有重要意义。目前农作物信息提取研究大多局限于中低分辨率遥感影像的NDVI时间序列,影响了作物空间分布信息提取的准确性。随着Sentinel-2A卫星成功发射,为高分辨率NDVI时间序列的构建提供了可能。本文以黑龙江省北安市为研究区,基于覆盖完整生育期的Sentinel-2A多光谱数据,构建10 m分辨率的NDVI时间序列数据集,利用 Savitzky Golay (S-G) 滤波器对 Sentinel-2A NDVI时间序列数据进行平滑。基于典型时相的多光谱数据和NDVI时间序列构建面向对象决策树分类模型进行作物类型遥感识别。通过对样本的NDVI时间序列曲线分析,可以得出NDVI时间序列能够清晰地区分作物物候差异。此外,本文还利用面向对象分类和支持向量机（Support Vector Machine, SVM）分类两种方法,对典型时相的多光谱数据进行了作物分类对比实验,并对结果进行了对比分析。研究结果表明：① 典型时相多光谱数据引入平滑重构后的NDVI时间序列能够更好地描述作物的物候特性,能够准确刻画研究区作物发育情况,有效区分各类作物;② 通过对比分类实验发现,典型时相多光谱数据引入NDVI时间序列特征,增强了不同作物之间的光谱差异,提高了作物分类精度,总体精度和kappa系数较典型时相多光谱数据进行分类的结果分别提高了7.7% 和0.055;③ 基于面向对象的决策树分类模型在作物分类的结果中精度最高,总体精度为96.2%,kappa系数为0.892。本研究的方法为其他大区域农作物的分类提供了重要参考和借鉴价值。     

基于遥感和多源地理数据的城市土地利用分类

城市土地利用信息体现了城市的功能及结构,开展城市土地利用分类研究对于城市可持续发展具有重要指导意义.以哈尔滨市主城区为研究区,综合应用Sentinel-2A遥感影像、OpenStreetMap(OSM)数据、兴趣点(point of interest,POI)数据和珞珈一号夜间灯光数据等多源地理数据,采用面向对象和随机...     

基于HSI模型的吉林省东部地区生境质量动态评价

生境质量评价对生物多样性保护具有重要意义,能够为生态环境的恢复和保护、区域可持续发展政策的制定提供科学依据。以吉林省东部地区为研究区,基于2000年和2015年2期Landsat TM/OLI影像和数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据,选取水源状况、干扰因子、遮蔽条件及食物来源作为评价因子,采用层次分析法确定权重,建立了生境质量评价模型,对吉林省东部地区进行生境质量动态评价,并从评价因子、土地覆被变化、社会经济及气候变化等方面分析变化原因。结果表明,吉林省东部地区2000年生境质量最好和较好的区域分别占研究区总面积的37. 69%和46. 88%,2015年生境质量最好和较好的区域分别占研究区总面积的41. 20%和44. 66%; 2000—2015年间生境质量变好的区域为9 414. 19 km2,变差的区域为5 627. 5 km2;土地覆被变化是导致生境质量变化的主要原因之一,吉林省大力发展生态旅游、退耕还林是生境质量变好的主要驱动力,气候条件适宜为吉林省东部地区生态环境保持长期稳定提供了有力保障。     

1949—2009年欧亚大陆强冷空气活动频次的变化特征

利用NCEP/NCAR提供的1949—2009年sig995层逐日平均温度资料,分析了近60 a欧亚大陆强冷空气活动频次年际变化的地区差异,并讨论了强冷空气活动的区域特征以及各区域强冷空气活动的变化特征。结果表明:欧亚大陆强冷空气活动可分为34个变化区,按照年代际变化及地理位置相邻可进一步归纳为9类地区。9类地区的强冷空气活动年频次存在共同变化特征,例如在20世纪60年代末至80年代中期普遍偏少;但也存在差异,例如80年代中期至90年代初高纬度地区偏多,而较低纬度的中国以及周边地区偏少。值得注意的是,新地岛周边地区以及西伯利亚中、南部地区强冷空气活动频次始于20世纪90年代中期的下降趋势延续至今,近几年欧亚大陆多数地区强冷空气活动频次偏少。     

21世纪前十年的中国土地覆盖变化

土地覆盖变化是陆地生态系统变化的重要组成部分与驱动因素。在全球变化、生态环境建设、经济高速发展等因素的影响下,21世纪前十年中国土地覆盖发生了显著变化,对此变化的监测和分析不但能支持中国碳源/汇的评估和碳收支估算,还可为生态环境变化评估提供基础数据。本研究在面向对象(object-based)的分类技术支持下,利用Landsat TM/ETM数据和HJ-1卫星数据,结合大量外业调查数据生产了30m分辨率的2000年、2010年中国土地覆盖数据(ChinaCover);采用像元二分法生产了植被覆盖度数据。利用这两个数据集对中国土地覆盖10年的变化特点进行了分析。结果表明,人工表面和林地呈增加趋势,而耕地、湿地和草地面积呈减少的趋势;人工表面的快速增加和耕地面积的大规模减少是这一时期中国土地覆盖变化的最主要特点;土地覆盖类型转换中,耕地转换为人工表面的区域主要集中在我国中东部地区,耕地转换为林地和草地的区域主要分布在退耕还林还草的重点区域,耕地的扩张主要来自三江平原和新疆绿洲的农业开发。以植被覆盖度为评估指标显示森林、灌丛和草地质量总体呈上升趋势,但在汶川地震重灾区、横断山以及武夷山等局部地区的森林质量呈退化趋势;塔里木盆地周围、青藏高原东部、太行山、吕梁山等地区的灌丛植被覆盖度有所下降;内蒙古中部、青藏高原西南部、新疆天山南部、呼伦贝尔等地区的草地出现退化现象。     

1980年以来5个时期洞庭湖区国际重要湿地景观动态研究

国际重要湿地是中国乃至全球湿地保护体系的重要组成部分,研究国际重要湿地景观动态对于湿地保护和管理具有重要意义。以洞庭湖区3处国际重要湿地为研究对象,利用1980年、1990年、2000年、2010年和2015年的Landsat MSS/TM/ETM+/OLI影像数据,采用面向对象的遥感影像分类方法,解译出5个时期洞庭湖区3处国际重要湿地的土地覆被信息,提取各处国际湿地的土地覆被类型分布信息;结合景观指数和人为干扰度指数,探讨5个时期洞庭湖区湿地面积动态及其景观格局动态特征。研究结果表明,从1980年到2015年,洞庭湖湿地总面积减少了232.60 km^2;南洞庭湖面积减少的最多,湿地面积减少了218.54 km^2,损失率高达20.30%;3处重要湿地中的湿地斑块数量增多,湿地趋于破碎化,景观间连通度降低;西洞庭湖景观破碎化程度最高,湿地景观连通度差,聚集度指数(CONTAG)相对最小;洞庭湖区湿地仍然受到强度较高的人类活动干扰,其中,耕地扩张是造成湿地损失的主要原因。     

基于地形图与知识规则的土地利用信息提取

在土地利用变化及相关研究中,地形图已成为重要的信息源。本文以1∶100000地形图为基础信息源,根据地图制图原理并结合专家知识与规则,进行了没有影像时期的土地利用信息提取的尝试。并选取典型区,以系列影像数据作为背景数据,以耕地为例,将提取结果与同期统计数据及所推算的影像数据进行了对比分析和精度的验证。如以推算的影像数据为标准,则验证误差<5%。研究表明,按照一定的知识规则,基于地形图进行历史时期土地利用信息重建是可行的,完全可以满足相同比例尺及较小比例尺上土地利用制图及分析的需要。