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多源卫星遥感影像的林火监测

光谱学与光谱分析 2023年第3期43卷 917-926页

作者：尹俊玥何瑞瑞赵凤君叶江霞西南林业大学林学院云南昆明650224 巴音郭楞蒙古自治州林业和草原局新疆巴州“三北”防护林建设管理办公室新疆巴音郭楞841009 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林保护学重点实验室北京100091

目前遥感林火监测主要侧重极轨卫星火点探测精度,而基于多源遥感影像进行火点、烟雾特征等综合火场信息遥感监测识别研究较少。以云南省安宁市2020年5月9日森林火灾为研究对象,基于高分六号卫星宽幅(GF-6 WFV)数据和风云三号D极轨气象... 详细信息

目前遥感林火监测主要侧重极轨卫星火点探测精度,而基于多源遥感影像进行火点、烟雾特征等综合火场信息遥感监测识别研究较少。以云南省安宁市2020年5月9日森林火灾为研究对象,基于高分六号卫星宽幅(GF-6 WFV)数据和风云三号D极轨气象卫星中分辨率光谱仪(FY-3D MERSI)数据进行火场烟雾、火烧迹地提取及火点判识。首先根据GF-6 WFV影像,选取6种光谱特征指数,以最大似然法、支持向量机分类法及随机森林分类法,识别火场烟雾和火烧迹地,并进行精度评价;然后,基于1 km的FY-3D MERSI中红外通道数据,对潜在火点识别算法进行改进,根据FY-3C VIRR和MODIS火点探测基本原理,利用动态阈值和上下文检测法识别火点,再结合250m分辨率的远红外通道优化识别结果。最后结合两种数据提取的烟雾、火点及火烧迹地信息,探讨分析GF-6 WFV与FY-3D MERSI对于林火的监测能力。结果表明:通过5种特征指数及GF-6 WVF数据的8个波段,能有效识别出烟雾及火烧迹地,3种分类方法中随机森林分类效果最佳,总体分类精度和Kappa系数为97.20%和0.955;改进后的FY-3D MERSI数据火点识别算法,能有效提高火点识别的准确率;将中红外通道与远红外通道相结合探测火点,能使火点识别能力由千米级提高至百米级;综合GF-6 WFV及FY-3D MERSI数据可有效提取火场的烟雾、火烧迹地及火点信息。利用多源数据,可多方位进行林火监测预警,对于提高卫星遥感林火监测能力具有重要意义。

关键词：卫星遥感 GF-6 WFV 林火监测 FY-3D MERSI 烟雾特征

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横断山区温度及降雨气候资料空间信息化研究

安徽农业科学 2011年第19期39卷 11767-11770页

作者：叶江霞西南林业大学林学院云南昆明650224

[目的]研究横断山区温度及降雨气候资料的空间信息化。[方法]结合GIS的空间内插及数理统计学理论,对横断山脉我国区域109个稀疏气象站点10年间平均气温及降雨离散观测数据进行空间预测;在对横断山脉地理位置进行空间范围确定的基础上,以... 详细信息

[目的]研究横断山区温度及降雨气候资料的空间信息化。[方法]结合GIS的空间内插及数理统计学理论,对横断山脉我国区域109个稀疏气象站点10年间平均气温及降雨离散观测数据进行空间预测;在对横断山脉地理位置进行空间范围确定的基础上,以1:100万DEM为数据源,采用趋势面模拟及残差普通Kriging内插订正法得出研究区域的年均温及降水空间连续表面。[结果]利用少数分布不均匀的稀疏气候观测站点值,采用趋势面模拟与残差内插结合方法得到的气候连续空间结果较为科学合理。这种方法能将气温及降雨空间分布情况精确到栅格点,不仅考虑各观测数据间空间关联的宏观地理因子,同时还从生态学的角度考虑了各气侯因子与影响其空间分布的微地形因子,并进一步考虑了一些随机因素带来的气候观测值的误差项;通过对随机误差项采用最为常用的地统计普通Kriging内插,将这种随机误差进行较科学的空间分配,从而提高气候连续表面空间预测的精度;模拟结果基本符合客观规律,可用于该地区气候资料的空间信息化模拟。[结论]该研究为进一步进行横断山区生态及植被研究提供科学的空间基础数据。

关键词：横断山区气候资料空间信息化趋势面模拟残差普通Kriging内插

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植被冠层可燃物含水率评估方法研究进展

世界林业研究 2024年第4期37卷 46-52页

作者：韩冰洁叶江霞西南林业大学林学院昆明650224

近年来林火频发造成人力物力损失严重,林火预报和防控研究备受关注。植被冠层含水率是森林可燃物的重要参数,也是林火预报的关键因子,对林火发生及火行为测报预警具有重要意义。针对目前植被冠层含水率评估方法众多及数据多样,文中在收... 详细信息

近年来林火频发造成人力物力损失严重,林火预报和防控研究备受关注。植被冠层含水率是森林可燃物的重要参数,也是林火预报的关键因子,对林火发生及火行为测报预警具有重要意义。针对目前植被冠层含水率评估方法众多及数据多样,文中在收集、整理国内外植被冠层含水率评估方法特别是遥感反演评估方法的基础上,总结各方法的发展现状,梳理其存在的问题,并对多源遥感数据融合、人工智能算法、GIS分析方法等在精细植被冠层含水率时空反演中的应用前景进行展望,以期为增强植被冠层含水率评估效能、拓展遥感反演可燃物含水率应用深度、提高林火预报精度等提供借鉴和参考。

关键词：可燃物含水率林火预报植被冠层遥感评估方法

基于空间矩阵模型及0~1测度的美国白蛾风险格局分析

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林业科学 2021年第1期57卷 140-152页

作者：叶江霞王敬文张明莎周汝良石雷中国林业科学研究院资源昆虫研究所昆明650224 西南林业大学昆明650233

【目的】分析美国白蛾在中国的扩散风险格局,为其防治和风险管理提供精准的空间位置和技术支持。【方法】收集全国2011年至2016年美国白蛾的乡镇检疫数据,进行寄主、气象要素、地理环境、人为影响变量的空间模拟。将影响有害生物发生发... 详细信息

【目的】分析美国白蛾在中国的扩散风险格局,为其防治和风险管理提供精准的空间位置和技术支持。【方法】收集全国2011年至2016年美国白蛾的乡镇检疫数据,进行寄主、气象要素、地理环境、人为影响变量的空间模拟。将影响有害生物发生发展的因子及风险描述为空间栅格点上的连续变量,利用GIS(地理信息系统)的空间矩阵模型表达变量,并借助SPSS筛选和建立0~1测度的多变量Logistic概率模型,以250 m为最小空间栅格,描述全国任意一个空间地理单元发生扩散的风险概率。【结果】除生物气候变量外,人流物流变量的影响显著,高风险位于东部农区、建设用地及人工植被区域,主要集中在辽宁、北京、天津、上海、河北、山东、河南、安徽、湖北、江苏、陕西等省市,并有扩散到吉林、内蒙、湖南、江西、新疆、宁夏等省区的趋势。【结论】利用矩阵模型及0~1概率化测度描述有害生物发生及扩散风险,对基层开展检疫和防治具明显的指导作用。引入人流物流扩散影响模拟变量,可有效提高测报预警精度。人为活动密集区既是疫区,又是传播通道。山地森林系统的自然植被对传播扩散具有阻隔作用,加强高风险区的近自然林修复和建设,加大重要通道的检疫,对防控具有重要意义。

关键词：空间矩阵风险分析美国白蛾人流物流概率化测报

基于多光谱无人机及机器学习的林木火灾受损信息提取研究

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自然灾害学报 2024年第1期33卷 99-108页

作者：崔中耀赵凤君赵爽费腾叶江霞西南林业大学林学院云南昆明650224 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林草局森林保护学重点实验室北京100091

为探究中小尺度森林火灾过火区域林木受损程度的准确提取,以2020年5月13日云南省安宁市青龙街道森林火场为研究对象,通过精灵4多光谱无人机获取火场影像,借助红边及近红外波段构建植被指数,结合纹理指标建立影像特征参数,利用机器学习... 详细信息

为探究中小尺度森林火灾过火区域林木受损程度的准确提取,以2020年5月13日云南省安宁市青龙街道森林火场为研究对象,通过精灵4多光谱无人机获取火场影像,借助红边及近红外波段构建植被指数,结合纹理指标建立影像特征参数,利用机器学习中常用的随机森林(random forest,RF)和支持向量机(support vector machine,SVM)方法提取烧毁、烧死、烧伤及未伤林木空间分布信息,并探讨2种方法对于多光谱无人机遥感林木受损信息提取的精度。结果表明:不同受损程度的林木在红边波段和近红外波段范围内反射率差异较大,但以此构建的植被指数分离能力不同,呈现NDVI>mSR rededge>NDVI rededge>PSRI。基于影像光谱及纹理等多特征的林木受损程度提取方法中,RF精度明显优于SVM,总精度达89.76%,Kappa系数为0.85,相比SVM分别提升4.41%和6.25%。多光谱无人机可用于小范围典型森林火灾区域林木受损程度信息精确提取,而对于大面积范围的林木火灾受损信息的精确提取,综合多光谱无人机数据及多光谱卫星影像数据是解决问题的方向。

关键词：多光谱无人机机器学习森林火灾林木受损红边

基于GIS的中国画眉科鸟类地理分布格局研究

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四川动物 2013年第4期32卷 515-520页

作者：叶江霞吴明山洪磊胥辉西南林业大学林学院昆明650224

在广泛搜集、系统整理资料基础上,建立数据库,运用GIS(Geographic Information System)技术分析了中国画眉科鸟类的地理分布格局,并进行鸟类分布相似率比较及以画眉科鸟类为对象进一步探讨中国动物地理区划单元之间的相互关系。结果显... 详细信息

在广泛搜集、系统整理资料基础上,建立数据库,运用GIS(Geographic Information System)技术分析了中国画眉科鸟类的地理分布格局,并进行鸟类分布相似率比较及以画眉科鸟类为对象进一步探讨中国动物地理区划单元之间的相互关系。结果显示中国画眉科鸟类130种,分属26属,水平分布上具不均性,在动物地理区上表现为西南山地亚区分布最多(114种),其次是滇南山地亚区(94种);有2个物种多样性分布中心,即横断山中心和滇南山地中心。对于鸟类分布相似率,古北界各区、亚区之间的相似率波动较大;而东洋界各区、亚区之间相似率波动较小。中国各动物地理亚区相互关系聚类结果基本为古北界、东洋界各处一个大枝。

关键词：地理信息系统画眉科鸟类分布格局相似率

遥感与GIS在我国国家公园建设与保护研究中的应用及展望

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世界林业研究 2024年第4期37卷 72-77页

作者：任承芳和正华赵冬莲叶江霞西南林业大学林学院昆明650224 香格里拉普达措国家公园管理局云南香格里拉674400

随着自然生态环境破坏日益严重,建立国家公园保护生态环境引起世界各国关注,国家公园建设与保护研究已成为保护自然生态环境、平衡社会经济可持续发展的重要内容。随着现代空间信息技术的发展,遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术逐渐应用... 详细信息

随着自然生态环境破坏日益严重,建立国家公园保护生态环境引起世界各国关注,国家公园建设与保护研究已成为保护自然生态环境、平衡社会经济可持续发展的重要内容。随着现代空间信息技术的发展,遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术逐渐应用于国家公园研究中。文中针对当前RS和GIS技术在国家公园等自然保护地建设与保护中的应用,梳理并总结其在生态系统服务价值评估、生态功能分区、景观格局分析、生态环境质量监测评估、生物多样性保护和生产力监测评估等方面的研究,并对基于多源遥感信息融合及人工智能的国家公园智能监测和预警进行了展望。

关键词：国家公园遥感地理信息系统多源信息融合人工智能生物多样性

森林计划烧除的PM_(2.5)排放时空过程模拟及其对空气质量的影响

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林业科学 2022年第8期58卷 63-75页

作者：曹国军李嘉昕赵凤君舒立福叶江霞西南林业大学昆明650224 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林草局森林保护学重点开放性实验室北京100091

【目的】以云南省玉溪市云南松计划烧除林分为研究对象,通过样地调查、载量评估、烟尘排放计算及时空扩散过程模拟,分析下风口城市PM2.5模拟扩散值与地面监测值的定量关系,揭示计划烧除烟尘对空气质量的影响,为指导科学合理的计划烧除... 详细信息

【目的】以云南省玉溪市云南松计划烧除林分为研究对象,通过样地调查、载量评估、烟尘排放计算及时空扩散过程模拟,分析下风口城市PM2.5模拟扩散值与地面监测值的定量关系,揭示计划烧除烟尘对空气质量的影响,为指导科学合理的计划烧除、烟尘管理实践提供理论依据。【方法】以滇中计划烧除云南松林分为对象,通过10 m×10 m样地调查并取样,实验室烘干评估可燃物载量,以BlueSky计算烟尘中PM_(2.5)排放量,并借助HYSPLIT前向轨迹模型定量分析扩散时空格局,再以高分四号卫星影像验证结果,最后对比分析烟尘传输通道下风方向昆明市的PM_(2.5)模拟扩散值与地面监测值。【结果】HYSPLIT模拟的计划烧除烟尘扩散格局与高分四号影像目视的烟尘区一致;PM_(2.5)排放量与可燃物载量及计划烧除面积呈正相关,且腐殖质越厚、可燃物载量越大、烟尘排放越多;位于烟尘传输下风区域的城市,其PM_(2.5)质量浓度随后呈显著增加趋势,地面监测值与扩散模拟值格局较一致且正相关(R^(2)=0.78743),空气质量由通常的“优”降低为“良”,甚至达“轻度污染”。【结论】计划烧除烟尘排放量与林分可燃物载量、烧除面积及腐殖质厚度相关;计划烧除产生烟尘对扩散通道下风向的城市空气质量有明显影响,但具有滞后性;进行计划烧除前的烟尘污染定量评估与预警可有效减缓计划烧除的烟尘危害。

关键词：计划烧除 PM_(2.5) HYSPLIT 空气质量

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基于空间异质性度量的生物多样性评估

西南林业大学学报（自然科学） 2022年第5期42卷 134-144页

作者：毕文奇王敬文叶江霞西南林业大学林学院云南昆明650233

以滇中向滇东南过渡的弥勒市为例,结合森林资源调查资料、遥感数据等,借助遥感反演与GIS空间分析,进行景观、生境及干扰异质性测度、模拟和分析,以林班为单元,利用主成分分析及聚类方法进行了生物多样性空间格局评估。结果表明:综合景... 详细信息

以滇中向滇东南过渡的弥勒市为例,结合森林资源调查资料、遥感数据等,借助遥感反演与GIS空间分析,进行景观、生境及干扰异质性测度、模拟和分析,以林班为单元,利用主成分分析及聚类方法进行了生物多样性空间格局评估。结果表明:综合景观、水热及地理环境、人为干扰共同表征的空间异质性可间接指示生物多样性富集程度。研究区生物多样性呈现明显的空间异质性格局,丰富程度较高、高的区域主要集中在西部、东部、东南部人为活动相对较少、群落结构相对复杂、自然度相对较高的天然林区,并伴有部分高、较高富集区的零散分布的格局。本研究基于空间异质性与生物多样性的关系,提出一种快速科学评估区域生物多样性丰富程度的相对度量方法,对于生物多样性保护规划、生态产品评估及价值化实现具有一定的参考价值。

关键词：空间异质性 GIS分析生物多样性相对度量

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