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基于GF-1/WFVndvi时间序列数据的作物分类

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农业工程学报 2015年第24期31卷 155-161页

作者：杨闫君占玉林田庆久顾行发余涛王磊南京大学国际地球系统科学研究所南京210023 中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 南京大学江苏省地理信息技术重点实验室南京210023

归一化植被指数(normalized difference vegetation index,ndvi)时间序列已广泛应用于植被信息提取研究,然而目前ndvi时间序列的研究主要集中于中低分辨率遥感影像,从而影响了植被信息提取的精度。随着中国高分专项首颗卫星高分一号(GF... 详细信息

归一化植被指数(normalized difference vegetation index,ndvi)时间序列已广泛应用于植被信息提取研究,然而目前ndvi时间序列的研究主要集中于中低分辨率遥感影像,从而影响了植被信息提取的精度。随着中国高分专项首颗卫星高分一号(GF-1)的发射,为高分辨率ndvi时间序列的构建提供了可能。该文尝试利用GF-1卫星16 m宽覆盖(wide field of view,WFV)影像,构建16 m分辨率ndvi时间序列,以河北省唐山市南部区域为研究区,开展作物分类研究。该文采用覆盖作物完整生长期的GF-1数据构建ndvi时间序列,避免了利用自然年(1-12月)数据构建ndvi时间序列的不足,有助于作物信息的提取。通过分析样地的ndvi时序曲线,发现GF-1/WFV ndvi时间序列能够清晰地区分不同作物的物候差异,捕捉作物特有的生长特性,而且能够识别研究区当年的作物种植模式。该文分别采用最大似然法、马氏距离、最小距离、神经网络分类、支持向量机(support vector machine,SVM)等分类方法,基于GF-1/WFV ndvi时间序列对研究区作物进行分类,研究结果表明SVM分类方法总体精度最高,达到96.33%。同时该文还采用时间序列谐波分析法(harmonic analysis of time series,HANTS)对ndvi时间序列进行了平滑处理,结果表明处理后的ndvi时间序列能更好地描述作物的物候特性,作物分类精度得到进一步提高。

关键词：作物分类支持向量机 GF-1/WFV影像归一化植被指数ndvi 时间序列

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抚仙湖近60年来沉水植物群落变化趋势分析

湖泊科学 2021年第4期33卷 1209-1219页

作者：高弋明殷春雨刘霞赵钰陈非洲陈新芳关保华中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 中国科学院大学中国丹麦科教中心北京100049 河海大学水文水资源学院南京210098 武汉市规划设计有限公司武汉430000

自1960s以来,抚仙湖沿岸带沉水植物群落发展迅速,而监测频率相对不足.为了解抚仙湖沉水植物群落现状及过去60年内的变化趋势,于2016年7月,对抚仙湖全湖沉水植物进行调查,并结合以往多次调查数据进行趋势分析.本次调查设置了36条样带共4... 详细信息

自1960s以来,抚仙湖沿岸带沉水植物群落发展迅速,而监测频率相对不足.为了解抚仙湖沉水植物群落现状及过去60年内的变化趋势,于2016年7月,对抚仙湖全湖沉水植物进行调查,并结合以往多次调查数据进行趋势分析.本次调查设置了36条样带共41个样点.在实测数据验证后,使用卫星多光谱相机数据基于归一化植被指数(ndvi)计算全湖沉水植物分布面积.此外,计算了物种在沿岸带植被区的平均生物量、优势度和群落多样性指数.结果表明:抚仙湖沉水植物2016年夏季分布面积为5.14 km^(2),平均生物量(鲜重)密度为9.8 kg/m^(2),最高48.7 kg/m^(2),全湖总现存量(鲜重)5.02×10^(4) t;共采集到沉水植物13种(类),隶属于5科6属.其中,生物量最高的物种是金鱼藻(Ceratophyllum demersum),其次是黑藻(Hydrilla verticillata)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum);出现频度最高的物种是穗花狐尾藻,其次是苦草(Vallisneria natans)和篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus);物种优势度最大的物种是穗花狐尾藻,其次是金鱼藻和黑藻;抚仙湖各样点沉水植物香农-威纳多样性指数介于0.05-1.28之间,全湖平均值为0.75;除轮藻类外,沉水植物群丛的冠层在1.5-4 m之间,其中金鱼藻群丛冠层最高.丝状附着藻大量出现,附着在高大的沉水植物冠层上的生物量远远多于附着在基质上的;丝状附着藻主要附着在群落上层沉水植物100 cm以内的植冠上.在过去的60年来,抚仙湖沉水植物分布面积、全湖总生物量和物种丰富度呈增加的趋势;低矮的草甸型物种如轮藻类、苦草等优势度下降,高大的冠层型沉水植物如穗花狐尾藻、金鱼藻等成为优势种;外来物种伊乐藻在最近几年出现并成为次优势种;丝状附着藻生物量增加.以上结果表明,目前抚仙湖沉水植物群落处于生物量、分布面积和多样性最高的阶段,是维持和保护的关键时期.但相比于国外类似湖泊,抚仙湖沉水植物丰富度一直较低,目前冠层型植物占优势、外来物种快速发展和丝状附着藻增殖的态势,将会引起群落结构不稳定,如果不加以保护和管理,可能会朝着富营养化湖泊的群落结构方向发展,进而对沿岸带水质产生不利影响.除了进一步控制抚仙湖入湖营养负荷外,我们建议对群落上层高大的冠层型沉水植物进行收割,收割深度为100 cm,从而控制冠层型沉水植物以及附着在其上的丝状附着藻,为草甸型沉水植物的发展创造条件,引导抚仙湖沉水植物群落向贫营养化湖泊的群落结构方向发展,但其可行性尚需开展研究.

关键词：贫营养深水湖泊沉水植物群落结构外来物种丝状附着藻抚仙湖归一化植被指数ndvi

基于决策树和混合像元分解的江苏省冬小麦种植面积提取

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农业工程学报 2016年第5期32卷 182-187页

作者：王连喜徐胜男李琪薛红喜吴建生江苏省农业气象重点实验室南京210044 南京信息工程大学应用气象学院南京210044 中国气象局国家气象中心北京100081

归一化植被指数(normalized difference vegetation index,ndvi)时间序列曲线能提供作物生长动态变化信息,将其应用于农作物种植面积提取具有一定优势。该文以江苏省为研究区域,采用2013年1月1日-2014年12月19日46景250 m空间分辨率的MO... 详细信息

归一化植被指数(normalized difference vegetation index,ndvi)时间序列曲线能提供作物生长动态变化信息,将其应用于农作物种植面积提取具有一定优势。该文以江苏省为研究区域,采用2013年1月1日-2014年12月19日46景250 m空间分辨率的MODIS-ndvi时间序列数据、2014年4月23日的MOD09A1反射率影像及Landsat数据,开展冬小麦种植面积的遥感识别,首先利用MODIS数据建立作物的归一化植被指数时间序列曲线,再采用Savitzky-Golay滤波方法对ndvi时间序列数据进行重构,并基于农作物物候历、种植结构和种植模式等信息,提取研究区域典型地物物候生长期的关键值,在分析冬小麦、林地、水稻物候期(生长期开始时间、生长期结束时间、生长期幅度、生长期长度及生长期的ndvi最大值)变化趋势的基础上,综合比较分析不同地物平滑重构后的ndvi时间序列曲线特征,界定作物种类,确定训练规则,利用快速、高效的决策树方法,通过多阈值限定进行分类,初步提取冬小麦的空间分布范围;但是由于存在混合像元,阈值范围的设定会影响冬小麦种植面积的提取精度,针对此类问题,运用地表反射率影像数据提取冬小麦端元波谱曲线,结合线性光谱混合模型进行混合像元分解,进而根据冬小麦丰度比例精确提取冬小麦种植面积;最后利用统计数据和空间分辨率较高的Landsat TM 8影像数据对提取结果进行县域级验证。精度评价结果表明,研究区域的冬小麦种植面积提取精度达到90%,能够较准确地反映研究区域冬小麦的分布情况,表明运用中高分辨率遥感时间序列影像数据可以准确提取作物种植面积,为农作物种植面积信息提取提供参考。

关键词：决策树滤波分类归一化植被指数ndvi 混合像元分解冬小麦

近30a新疆月ndvi动态变化及其驱动因子分析

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农业工程学报 2016年第5期32卷 172-181页

作者：杜加强赵晨曦贾尔恒.阿哈提房世峰香宝阴俊齐何萍袁新杰方广玲舒俭民中国环境科学研究院生态环境研究所北京100012 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 新疆环境保护科学研究院干旱区生态环境研究所乌鲁木齐830011 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101

不同生长阶段的植被对水热条件的需求、对气候变化的敏感性可能不同。监测不同月份植被动态变化及其对气候变化的响应,对于深入理解植被与气候的关系具有重要意义。基于MODIS ndvi数据集拓展的AVHRR GIMMS ndvi时间序列,该文研究了近30 ... 详细信息

不同生长阶段的植被对水热条件的需求、对气候变化的敏感性可能不同。监测不同月份植被动态变化及其对气候变化的响应,对于深入理解植被与气候的关系具有重要意义。基于MODIS ndvi数据集拓展的AVHRR GIMMS ndvi时间序列,该文研究了近30 a新疆生长季各月植被生长的动态变化,分析了气候变化和人类活动的可能影响。结果表明,已有研究指出的1982-2006年的植被生长显著增加(Pndvi增加量随时段长度的延长而显著减少(Pndvi由增加到减少的逆转现象。但在像元尺度,显著增加和显著减少的区域多随时段延长呈极显著增加趋势(Pndvi增加趋势的放缓。各月份ndvi对气候变化的响应不同:生长季开始的3-6月和生长季结束的9-11月ndvi对气温、蒸散发等与热量有关的因子变化更敏感,而7-8月则与降水量、湿润指数等水分因子的相关性更强。3-5月农田ndvi的显著减少除气候因素外,种植结构和灌溉方式的改变也是重要原因。时段长度不同得出的结果有所差异,延长时段长度、注重变化过程分析是未来植被动态监测的重要研究内容。

关键词：气候变化植被气温降水量归一化植被指数ndvi 相关性新疆

基于GIMMS ndvi的青藏高原植被指数时空变化及其气温降水响应

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冰川冻土 2020年第2期42卷 641-652页

作者：王涛赵元真王慧曹亚楠彭静曹亚楠西安科技大学测绘科学与技术学院陕西西安710054

青藏高原植被生态系统脆弱,是研究全球气候变化陆地植被生态系统响应的理想场所。以GIMMS ndvi、气温和降水及植被类型数据为基础,利用一元线性回归模型、相关系数、偏相关系数及t检验方法,分析了青藏高原1982-2015年ndvi时空变化及其... 详细信息

青藏高原植被生态系统脆弱,是研究全球气候变化陆地植被生态系统响应的理想场所。以GIMMS ndvi、气温和降水及植被类型数据为基础,利用一元线性回归模型、相关系数、偏相关系数及t检验方法,分析了青藏高原1982-2015年ndvi时空变化及其气温降水响应特征,结果表明:1982-2015年青藏高原ndvi时间变化过程总体表现为不显著的增加过程,空间变化以显著增加为主,占总面积的63.26%,分布在高原北部、西部和南部;显著减少集中分布在高原中东部和东南部,仅占总面积的3.45%。青藏高原主要植被类型ndvi平均值表现为:阔叶林>针叶林>灌丛>草甸>高山植被>草原>荒漠,其中草原、高山植被和荒漠植被ndvi呈显著线性增加过程,灌丛、针叶林和阔叶林植被的ndvi呈不显著的减少过程。青藏高原ndvi与气温相关系数空间上呈南北向分布,具有纬度地带性特征,显著正相关分布在高原中北部,显著负相关分布在高原中南部;ndvi与降水的相关系数呈东西向分布,具有干湿度地带性特征,显著正相关分布在高原中部,显著负相关分布在高原东西两侧。研究认为1982-2015年青藏高原北部水热条件缺乏区域ndvi出现显著增加趋势,而高原东南部水热条件充足地区ndvi呈现出显著减少趋势。深入开展植被类型ndvi气候响应的差异性研究,有助于深入理解全球气候变化影响的区域差异及科学制定植被生态保护政策。

关键词：归一化植被指数ndvi 气候变化植被类型相关关系青藏高原

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应用面向对象的决策树模型提取橡胶林信息

遥感学报 2015年第3期19卷 485-494页

作者：梁守真陈劲松吴炳方陈工山东省农业科学院可持续发展研究所山东济南25010 中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055 中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101

橡胶林的无序和不合理种植引发了一系列的生态问题,快速监测橡胶林空间分布及动态变化,对橡胶的合理种植、区域生态环境保护以及有关部门的规划决策有重要的指导意义。以MODIS归一化植被指数ndvi时间序列数据和多时相的Landsat TM数据... 详细信息

橡胶林的无序和不合理种植引发了一系列的生态问题,快速监测橡胶林空间分布及动态变化,对橡胶的合理种植、区域生态环境保护以及有关部门的规划决策有重要的指导意义。以MODIS归一化植被指数ndvi时间序列数据和多时相的Landsat TM数据为基础分析橡胶林的季相和光谱特征,确定橡胶识别的关键时期和特征参数,构建面向对象的决策树分类模型,开展橡胶信息提取研究。结果表明,多时相的遥感数据可反映橡胶的季相特征,以TM数据为基础计算得到的陆表水分指数LSWI和归一化植被指数ndvi可作为橡胶识别的光谱特征参数,橡胶休眠期是利用遥感方法进行橡胶提取的最佳时期。相比于单时相数据,利用包含橡胶关键物候期的多时相遥感数据能得到更高的橡胶林提取精度。

关键词：橡胶多时相影像决策树面向对象陆表水分指数LSWI 归一化植被指数ndvi

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基于卫星遥感数据的森林病虫害监测与评价

地理研究 2019年第4期38卷 831-843页

作者：郭仲伟吴朝阳汪箫悦中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟院重点实验室北京100101

森林病虫害由于在森林资源中造成的重大破坏而被人们称为"不冒烟的火灾",其对生态系统的研究具有重要意义。现有基于遥感数据的病虫害研究多集中在森林病虫害的监测、爆发原因以及发病区域内生产力的变化情况,而对于森林病虫害发生后森... 详细信息

森林病虫害由于在森林资源中造成的重大破坏而被人们称为"不冒烟的火灾",其对生态系统的研究具有重要意义。现有基于遥感数据的病虫害研究多集中在森林病虫害的监测、爆发原因以及发病区域内生产力的变化情况,而对于森林病虫害发生后森林中植被指数与叶面积指数之间的相关性的变化情况还相对较少,处于需要持续性深入探讨的阶段。以加拿大不列颠哥伦比亚地区2002—2012年森林病虫害数据为基础,分析不同严重程度的病虫害对叶面积指数(LAI)与归一化植被指数(ndvi)和增强型植被指数(EVI)的影响。结果表明:①受病虫害感染的像元在轻度(Light)、中度(Moderate)和重度(Severe)三个严重级别中,ndvi与LAI之间的相关性由弱变强,又由强变弱;②EVI与LAI之间的相关性,在轻度(Light)、中度(Moderate)和重度(Severe)三个严重级别的像元中则依次变强。这一研究将为今后利用遥感数据识别病虫害、评价生态系统影响提供基础。

关键词：森林病虫害归一化植被指数ndvi 增强型植被指数EVI 叶面积指数LAI 相关性

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绿地信息提取研究

测绘科学 2007年第2期32卷 131-132页

作者：李淼张永红张继贤中国测绘科学研究院航测所

城市绿地作为城市结构中的主要元素,在城市中起着一个重要的作用。本文基于TM遥感影像,对大连市城市绿地专题信息进行提取,并对绿地格局进行研究和探讨。通过计算各组成分分量和归一化植被指数ND-VI之间的相关系数来进行波段组合,提高... 详细信息

城市绿地作为城市结构中的主要元素,在城市中起着一个重要的作用。本文基于TM遥感影像,对大连市城市绿地专题信息进行提取,并对绿地格局进行研究和探讨。通过计算各组成分分量和归一化植被指数ND-VI之间的相关系数来进行波段组合,提高了遥感影像的分类精度。结果显示该方法可以准确地得到绿地信息。

关键词：归一化植被指数ndvi 主成分分析相关系数

青海黄土丘陵区灌木林遥感生物量模型构建及碳储量估算研究

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青海黄土丘陵区灌木林遥感生物量模型构建及碳储量估算研究

作者：于杰陕西科技大学

学位级别：硕士

生物量与碳储量的研究对于全球气候变化、全球碳循环具有十分重要的意义。本文基于遥感技术、环境科学和统计学的相关知识,确定位于干旱-半干旱地带的青海省黄土丘陵区作为研究区域,以区域内的灌木林优势树种为研究对象,结合研究区域的... 详细信息

生物量与碳储量的研究对于全球气候变化、全球碳循环具有十分重要的意义。本文基于遥感技术、环境科学和统计学的相关知识,确定位于干旱-半干旱地带的青海省黄土丘陵区作为研究区域,以区域内的灌木林优势树种为研究对象,结合研究区域的遥感卫星影像图,通过实地采样数据和遥感数据两部分的综合,研究建立能够满足一定精度要求、能与已建立的森林资源连续清查体系相融合的遥感生物量估算模型,在此基础上,估算区域灌木林生物量及碳储量,更好的评价灌木林的碳汇效益。在ENVI软件中提取区域ndvi的分布图,统计得到ndvi概率分布表。利用像元二分模型以及覆盖度反演公式,计算得到区域植被的覆盖度分布信息。借助研究区样地植被覆盖度数据,对提取的植被指数ndvi进行检验,相对误差结果均在15%以内,说明提取的研究区ndvi数据是有效的。基于250m空间分辨率的MODIS数据和30m空间分辨率的TM数据所提取的ndvi均能满足区域生物量模型研究的精度要求。对于同一区域的不同分辨率的数据源,分辨率较高的TM数据ndvi和分辨率较低的MODIS的ndvi与灌木林生物量的相关性相差无几,而且与生物量的拟合程度相关性都较高。对于TM数据,4个优势树种的生物量相关系数分别达到了0.724、0.790、0.775和0.727,对于MODIS数据,4个优势树种的生物量相关系数则分别是0.659、0.695、0.670和0.681。说明空间分辨率对模型的精度影响不大,时间、工作量等在允许的情况下,可以采用TM数据,对模型精度要求不高时,用MODIS数据做相关研究也是可行的。对于TM数据来说,沙棘林的最优生物量遥感模型为复合曲线模型W=3.899×2.626,山生柳树种的最优生物量遥感模型为复合方程W=2.971×2.812,金露梅树种的最优生物量遥感模型为幂曲线模型W=4.383×ndvi,杜鹃灌木林的最优生物量模型为幂函数曲线模型W=6.279×ndvi;对于MODIS数据,沙棘林的最优生物量遥感模型为复合曲线模型W=3.016×2.440,山生柳的最优生物量遥感模型为复合方程W=3.437×2.183,金露梅的最优生物量遥感模型为幂曲线模型W=4.026×ndvi,杜鹃的最优生物量模型为幂函数曲线模型W=5.777xndvi。基于不同覆盖度等级对研究区的灌木林生物量进行统计分析,可知研究区4个主要优势树种的总生物量是228.317万t。在准确估算了生物量的基础上,结合样地碳密度,得到该地区灌木林的碳储量为109.314万t,估算得到灌木林释放的氧气量为291.868万t。根据《中华人民共和国林业行业标准》(LY/T1721-2008),估算研究区域灌木林的固碳价值为10.9亿元,释氧价值达到29.2亿元,固碳释氧总价值是40.1亿元。由此可见该地区灌木林的生态功能价值很大。

关键词：灌木遥感生物量模型归一化植被指数ndvi 碳储量