基于改进萤火虫算法的投影寻踪太湖水质综合评价

针对水质评价中指标的多样性及不相容性,提出了基于改进的萤火虫算法的投影寻踪水质评价方法。该方法根据水质标准等级样本集所划分的标准,构建投影指标函数,并用改进的萤火虫算法进行优化,使搜索步长逐步减小,寻优后期也可具有良好的局部搜索能力,得到最佳投影方向,使综合评价结果能够客观准确地反映出水质状况。运用该方法对太湖的水质数据进行综合评价,并与传统方法综合评分法(F值法)得到的结果进行对比,评价结果更符合当地水质状况实际情况,且对水质等级划分更为清晰。     

基于MODIS数据计算的RLPM模型在黄土高原地区的应用

为了更加准确地估算黄土高原的蒸散发,本文基于FAO56的Penman-Monteith数学模型,结合Leuning提出的叶面积指数(LAI)反演ET的理论思想,提出Remote Sensing Leaf Area Index Penman-Monteith模型(RLPM)。使用MODIS中国合成产品NDVI和研究区气象资料数据反演出所需的参数值,以黄土高原为研究区域,最后可计算研究区域内任意时间、任意地点的日ET值。将本模型的ET反演值与普通的P-M模型得到的反演值进行线性分析,得到相关性系数均大于0.8。该研究旨在丰富蒸散发模型计算方法,提高蒸散发计算的准确度。     

下垫面特征变化对于旱区蒸散发的影响

下垫面土地利用类型及其变化对蒸散发(ET)的影响机制是一个重要课题,对旱区农业发展具有十分重要的意义。随着气候变化和人类活动范围扩张,中国旱区黄土高原的下垫面土地利用类型发生了巨大的改变,区域蒸发能力发生显著变化。结合卫星遥感数据和地面观测数据,基于Penman-Monteith-Leuning蒸散发反演模型,收集2010-2015年旱区内98个站点的土地利用类型数据,对区域ET值变化特征进行定量研究。分析不同下垫面土地利用类型的蒸发能力变化特征,重点观察水田、旱地、草地转变为城市的过程对蒸散发的影响。发现旱地城镇化过程显著增加了区域蒸散发能力,ET变化幅度为0.044 9 mm/a。草地城镇化削弱了区域蒸发能力,ET变化幅度为-0.024 8 mm/a。水田城镇化过程中,区域蒸发能力没有明显变化。     

太湖氨氮污染物与温度的时空变异分析

通过对太湖水质监测,基于太湖7个监测站所提供的关于2008年1月至2012年12月的水质含氨氮污染物与温度的变化数据,采用改进的灰色关联法,建立基于WASP(water quality Analysis Simulation Program)模型富营养化原理的一个高效稳定的正交曲线平面二维水环境模型WESC2D。并用KS检验方法、Binomial检验方法来拟合、检验数学模型。利用图表统计来分析温度与氮污染的相关特征。数据结果表明两者同步变化程度较高,可以判断太湖水质氮污染物含量与温度呈负相关,含氮污染物浓度的变化与温度的变化存在大约40d的滞后性。并且在纬度高、经度低的地方两者相关性较强。对2014年太湖含氮污染物浓度时空变化进行预测,所得数据符合实验结论。     

气象卫星降水数据在时间尺度上的精度检验

利用相关系数法及散点斜率法研究气象卫星降水数据在时间尺度上的精度检验。以黑河流域为研究区,利用25个水文站点的实测降水量在年尺度、月尺度和日尺度上验证了气象卫星降水数据的精度。结果表明:在整体上,气象卫星年降水数据和月降水数据与站点实测降水数据相关性很好,在月尺度上相关系数可以到达0.962,数据精度较高,数值上比站点实测降水量偏低,偏差相对较小。气象卫星日降水数据与站点实测降水数据相关性很差,数据精度较低,偏差相对较大。就单个站点而言,大部分站点相关系数较高,但偏差较大。     

基于可见-近红外光谱和神经网络的土壤类型鉴别

提出一种利用近红外光谱快速、无损鉴别土壤种类的方法。首先利用近红外光谱仪测定不同种类土壤的光谱特征曲线,利用主成分分析法提取主成分,再结合人工神经网络建立模型进行类型鉴别。主成分分析表明,主成分1、2、3的累积方差贡献率达到99.839%,可以很好地代表原始数据特征。以主成分分析得到的前3个主成分作为神经网络输入,以土壤类型为输出,通过对30个样本的训练学习,分别建立了反向传播人工神经网络(BP)和径向基函数人工神经网络(RBF)。对10个样本进行预测,结果表明2种模型预测的准确性均达到100%。RBF神经网络运行时间明显小于BP网络,具有一定优势。     

气候变化对陕北黄土高原水土流失的影响

利用"3S"技术探究气候变化对陕北黄高原的水土流失的影响,通过分析2000～2010年陕北黄土高原水土流失的重要影响因子(降雨、植被、坡度、温度、地表风速),结合水土流失评价指标———风险指数,研究气候变化对陕北黄土高原水土流失的影响。结果表明,2000～2010年陕北黄土高原的风险指数呈上升趋势,气候变化对陕北黄土高原水土流失产生了不利影响。因此,开展水土保持工作刻不容缓,以防止生态环境进一步恶化。     

青海省农业生态区参考作物蒸散量的遥感反演

根据青海省农业生态区15个气象站2003年气象资料,应用FAO推荐的Penman-Monteith方程计算参考作物蒸散量(ET0),利用MODIS高程(DEM)、地表温度(LST)及法国SPOT卫星的归一化植被指数(NDVI)遥感影像资料,提取遥感数据并耦合到时间分辨率为旬,空间分辨率为1km,将其与计算所得ET0进行相关分析,运用MATLAB软件进行模型拟合,获得该地区的ET0遥感反演模型及其适用条件,使用Arcgis9.3对利用该模型反演的结果进行了空间分布规律分析。研究结果表明,2003年7—11月各旬遥感因子DEM、NDVI和LST与ET0的线性关系显著,其中DEM与ET0呈显著负相关关系,NDVI和LST与ET0呈极显著正相关关系;获得了该地区基于遥感数据的旬ET0三元线性遥感反演模型,该模型通过α=0.01的F和t显著性检验,模型效果极显著,适用期为7—10月;对2004年计算及反演结果表明,ET0空间分布从西北往东南方向递增,低海拔处往高海拔处递减;模型反演平均相对误差为-1.9%,有较好的反演结果。     

泾惠渠灌区作物种植结构变化对灌溉需水量的影响

研究种植结构变化对灌区作物需水量和灌溉需水量的影响,能够为作物生育期的灌溉用水管理和农业水资源规划提供基础数据。依据泾惠渠灌区实测降水和蒸发蒸腾等气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数法计算灌区主要作物需水量;通过频率计算和配线法确定灌区丰水年(25%)、平水年(50%)和枯水年(75%)的有效降水量;根据1988—2014年Landsat卫星遥感影像提取的泾惠渠灌区不同历史时期农业种植结构数据,计算典型水文年份灌区总灌溉需水量,并分析作物需水量和灌溉需水量在不同典型水文年的年际和月际变化。结果表明,随着泾惠渠灌区农业种植结构的变化,灌区总的作物需水量和灌溉需水量都呈现显著下降趋势。但泾惠渠灌区在1988—2005年间,单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量都基本保持不变,随后均呈小幅下降趋势。各月份作物总需水量和总灌溉需水量除6月份之外,其余各月份都呈现显著下降趋势;但在此期间,灌区单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量除在4、8、9月份呈下降趋势,而6月份呈显著增加趋势外,其余各月份基本保持不变。灌区总的作物需水量和灌溉需水量的下降主要是由农作物种植面积大量减少所致,种植结构的变化对其影响较小,但灌区种植结构调整后的作物需水量状况更符合区域有效降水特点。     

CBERS影像滩涂湿地识别技术——基于小波的同态滤波去云方法

滩涂是中国重要的后备土地资源,具有面积大、分布集中、区位条件好、农牧渔业综合开发潜力大的特点。如果滩涂湿地遥感影像存在云雾噪声,则会严重影响滩涂湿地信息的判读、分析和使用。从影像整体角度出发,提出基于小波的同态滤波算法,在去除CBERS影像滩涂湿地云雾的同时保证了滩涂湿地信息不被损坏。结果表明,处理后的影像云雾噪声得到很大程度的弱化,滩涂湿地的全貌清晰可见,遥感影像的质量有了显著改善,大大提高了滩涂湿地图像信息判读、分析和使用的价值,为滩涂湿地水土资源的合理开发利用提供了依据。