近59 a锡林河流域潜在蒸散发及地表干湿状况变化趋势分析

利用1960—2018年锡林河流域周边13个气象站的逐日气象资料,采用世界粮农组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO）推荐的Penman-Monteith公式计算各气象站多年潜在蒸散发量及相对湿润度指数。通过利用主成分分析、相关分析和偏相关分析,探讨了锡林河流域潜在蒸散发、地表干湿状况多年变化规律;分析了影响潜在蒸散发的主要气象因子及各气象要素间的相互作用;着重讨论了锡林河流域潜在蒸散发的周期变化及其与相对湿润度指数、各气象要素的相互作用。结果表明：流域近59 a潜在蒸散发整体呈现增长趋势,且上升趋势显著,存在显著增加—减小交替的多尺度时频变化特征和多主周期变化规律;各气象要素中潜在蒸散发对温度的响应较大,平均风速次之;平均相对湿度受到潜在蒸散发的影响较大,降水次之。整个流域环境有不显著的变湿润趋势。     

随机森林遥感图像分类实验教学软件开发研究

随着教育与科技的发展,我国众多高校的课程体系都开设了"遥感图像解译"或"遥感原理与应用"等课程.遥感图像的监督分类,是遥感类课程不可或缺的教学内容.然而,在目前相关课程的实验教学中,存在教学内容陈旧、更新频率较低等问题.为了充实高校遥感类课程的实验教学,本文介绍了一套基于随机森林的遥感图像分类实验教学软件,包括软件开发与相关实验的设计.鉴于随机森林算法在遥感领域得到了广泛应用,本实验教学软件旨在使学生掌握更新的遥感数据处理技能,提升其在相关行业中的竞争力.     

基于超像素MRF的农田地区高分遥感影像分割

针对传统的超像素马尔科夫随机场(Markov random field,MRF)影像分割模型中对空间背景信息利用不够完全的问题,发展了一种新的超像素MRF模型。该算法将高阶邻域模型引入到MRF的交互势函数中,使交互势函数能够充分利用超像素邻域系统所包含的空间背景信息。结合此一阶势函数模型,还提出一种逐类别的β参数自动估计方法,该方法是在范数距离的基础上进行的。利用2景具有不同特点的农田地区高分遥感影像,开展了验证实验。实验结果表明,本算法对于边界强度等空间背景信息的利用效果更好,分割结果更精确。与其他超像素MRF分割算法对比,也说明了该算法在性能上的优越性。     

放牧对退化草地近地面辐射的影响

随着环境变化,草原地表状态也会改变,尤其是近地面能量收支过程变化更明显。为深入理解半干旱草原地表辐射能量平衡过程对放牧的响应特征,利用内蒙古正镶白旗典型退化草原2020年生长季（6—10月）的辐射通量观测资料,对比分析了禁牧、放牧草地太阳总辐射、地表反射辐射、大气长波辐射、地表长波辐射、净辐射以及地表反照率的日变化和生长季变化规律的差异。结果表明：在生长季,太阳总辐射随着时间推进逐月递减;禁牧区的地表反射辐射总体小于放牧区;各月大气长波辐射日变化幅度很小,处于130—370 W·m^-2;禁牧、放牧条件下地表长波辐射存在明显的季节变化规律,但是二者之间的差异甚微。内蒙古典型退化草原生长季近地面辐射通量有显著单峰型日变化特征。禁牧、放牧草地地表反照率都呈现“U”型日变化规律。生长季放牧草地的反照率明显高于禁牧草地。在禁牧区,辐射分量（地表反射辐射、大气长波辐射）和植被指数（归一化差异植被指数）对净辐射的影响是正向极显著的;而地表反照率和另一辐射分量（地表长波辐射）对净辐射有显著的负向作用。在放牧区,地表反射辐射和大气长波辐射对净辐射有极显著的正向作用;而地表反照率和地表长波辐射对净辐射的作用则是负向显著的。植被状况是影响内蒙古典型退化草原近地表辐射能量收支过程的首要因子。     

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区1986-2013年湖泊演变

湖泊变化敏感地记录着气候变化的信息。以科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区为研究区,利用多时相TM/ETM+遥感影像,基于遥感和GIS技术提取研究区1986-2013年湖泊个数与面积信息,分析其变化规律及空间分异特征。在此基础上,联系降水量、蒸发量等气候要素和以人类活动影响为主的时间因子t,采用多元统计分析方法对研究区湖泊面积进行了模拟分析。结果表明:(1)研究区小型湖泊近30年间面积和个数均发生了不同程度的变化,其变化趋势与降水量呈现很强的正相关,与蒸发量呈较强的负相关,人类活动对小型湖泊面积的影响不太显著,随着时间的推移,研究区湖泊面积趋于萎缩,这种萎缩主要归因于气候的干化;(2)研究区t年湖泊面积A_t与前一年湖泊面积A_t-1、t年降水量P_t和蒸发量E_t存在较强的相关关系;(3)1986-2013年研究区典型湖泊--王巴哈嘎湖泊总体上呈萎缩状态,但不同方向上既有萎缩也有扩张,Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ区域(以北向为0°,顺时针每45°一个区域,并顺序标记为Ⅰ~Ⅷ区域)萎缩,其他区域扩张,其中以Ⅱ、Ⅲ、Ⅷ、Ⅳ区域为主导变异方向,Ⅵ方向次之,其他方向变化缓滞。研究成果不仅为科尔沁沙地生态系统的健康维持提供技术支撑,对其他同类地区湖泊环境的研究也具有指导作用。     

种子区域生长的高分遥感影像超像素分割

针对如何提升高分遥感影像超像素分割的精度与视觉效果问题,该文提出了一种基于种子区域生长(SRG)的超像素分割算法。该算法主要对超像素的生长过程进行了改进。在本文方法的超像素生长过程中,采用了一种充分利用光谱与形状信息的新度量标准,以有效搜索与种子适合合并的像素。该标准首先为斑块挑选在光谱上足够相似的像素,然后在这些像素中利用紧凑性异质性选择待合并的像素。为了定量评价算法的分割精度与视觉效果,定义了边界符合距离与平均斑块矩形度,并基于此发展了该文算法的参数选择策略。根据两景不同特点的高分遥感影像的超像素分割实验表明:本文方法在分割精度与视觉效果上均优于传统SRG与简单线性迭代算法。     

基于土壤数据和遥感影像的鄂尔多斯高原北部地貌分类(英文)

Landform classification is commonly done using topographic altitude only.However,practice indicates that locations at a same altitude may have distinctly different landforms,depending on characteristics of soils underneath those locations.The objectives of this study were to:1) develop a landform classification approach that is based on both altitude and soil characteristic;and 2) use this approach to determine landforms within a watershed located in northern Ordos Plateau of China.Using data collected at 134 out of 200 sampling sites,this study determined that D10(the diameter of soil particles 10% finer by weight) and long-term average soil moisture acquired in 2010,which can be estimated at reasonable accuracy from remote sensing imagery,can be used to represent soil characteristics of the study watershed.Also,the sampling data revealed that this watershed consists of nine classes of landforms,namely mobile dune(MD),mobile semi-mobile dune(SMD),rolling fixed semi-fixed dune(RFD),flat sandy land(FD),grassy sandy land(GS),bedrock(BR),flat sandy bedrock(FSB),valley agricultural land(VA),and swamp and salt lake(SW).A set of logistic regression equations were derived using data collected at the 134 sampling sites and verified using data at the remaining 66 sites.The verification indicated that these equations have moderate classification accuracy(Kappa coefficients > 43%).The results revealed that the dominant classes in the study watershed are FD(36.3%),BR(27.0%),and MD(23.5%),while the other six types of landforms(i.e.,SMD,RFD,GS,FSB,VA,and SW) in combination account for 13.2%.Further,the landforms determined in this study were compared with the classes pre-sented by a geologically-based classification map.The comparison indicated that the geo-logically-based classification could not identify multiple landforms within a class that are de-pendent upon soil characteristics.     

科尔沁沙地典型区生长季蒸散发估算及其变化特征

为揭示科尔沁沙地典型区地表参数和蒸散发的时空分布以及变化特征,采用Landsat-7和气象数据,并结合METRIC(Mapping Evapotranspiration at high Resolution with Internalized Calibration)模型,分析了研究区净辐射(Rn)和蒸散发(ET)的时空变化、不同土地覆被类型ET特征及其影响因素。结果表明:(1)研究区典型土地覆被沙丘和草甸的Rn和ET估算值与涡度相关实测值拟合结果均良好,说明METRIC模型可以为研究区提供合理的ET估算;(2)研究区下垫面Rn和ET的时空分布情况为:各年Rn和ET在年内变化趋势相同,空间上不同土地覆被类型中水体的Rn和ET最大,农田和草甸次之,沙丘最小;(3)沙丘的CV值大于农田与草甸,表明年际间沙丘的ET波动较大,农田和草甸相对稳定,ET年际变化主要受气象因素的影响。     

基于优化合并的高分辨率遥感影像分割算法

高分辨率遥感影像的分割算法研究对遥感数据处理与应用具有重要意义。本文提出了一种优化合并的分割算法以提高运算效率,该算法包含局部最优合并和全局最优合并2个阶段。第1阶段采用凝聚层次聚类（Hierarchical Agglomerative Clustering,HAC）方法实现局部最优合并,并对其合并规则进行了优化,使优化后的合并规则先注重光谱特征,再考虑待合并区域的几何特征。第2阶段采用区域邻接图（Region Adjacency Graph,RAG）方法实现全局最优合并,其合并规则主要考虑了区域的光谱和边界信息,减少了区域尺度对合并规则函数产生的负面影响,并且该阶段利用了红黑树来实现全局最优合并,以提高对RAG的搜索效率。最后,利用OrbView3高分辨率遥感影像开展了分割实验,结果表明本文算法可以得到令人满意的分割精度。本文的成果为遥感影像分割及其相关研究提供了新思路。     

流动沙丘涡度相关通量的坐标旋转订正与对比研究

复杂下垫面导致近地面大气运动具有特殊的动力学和热力学特征,进而影响物质和能量的交换过程。以科尔沁流动沙丘7月份涡度数据为例,分析由于地形引起的风速、旋转角度β的变化,采用二次旋转法（DR）和平面拟合法（PF）对水热通量、数据质量对比分析,结果表明：（1）地形平缓区（180°~330°）垂直风速>0,β在1.677 3°左右;地形陡峭区（330°~180°）垂直风速<0,β在-1.648 6°左右。（2）DR法和PF法对潜热通量影响很大,分别增加17%和减小15%,DR法订正前后水热通量相关性均高于PF法。（3）DR法和PF法订正后的数据分别有89.6%和89.3%通过湍流发展的充分性检验;DR法订正前后摩擦风速相关性高于PF法;能量闭合率分别提高了3.47%和2.78%。（4）整个生长季中,6、8月订正后涡度数据质量有较好的提高。因此,DR法更适用于起伏较大的流动沙丘。研究结果充分考虑地形对涡度数据影响,为科尔沁沙地及具有相似地形的地区涡度数据的合理使用提供参考。