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多源植被遥感产品应用于干旱监测的不确定性分析

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遥感学报 2024年第9期28卷 2383-2404页

作者：刘轩周杰卢静贾立熊旭倩崔祎霖华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室武汉430079 华中师范大学城市与环境科学学院武汉430079 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

在全球气候持续变暖的背景下,干旱风险持续增大,对自然生态系统和社会经济系统的可持续发展带来巨大威胁。植被遥感产品能够量化地表植被状况,表征生态系统对受气候及人类活动影响的响应。基于长时序植被遥感产品定义的植被状态指数VCI(... 详细信息

在全球气候持续变暖的背景下,干旱风险持续增大,对自然生态系统和社会经济系统的可持续发展带来巨大威胁。植被遥感产品能够量化地表植被状况,表征生态系统对受气候及人类活动影响的响应。基于长时序植被遥感产品定义的植被状态指数VCI(Vegetation Condition Index)被广泛应用于大尺度快速干旱监测。当前植被遥感产品众多,产品之间时空一致性各异,由此导致所表征的地表植被扰动特征的不一致性目前尚不明晰。本文以长江中游地区为例,考虑传感器(MODIS、AVHRR)、生物物理定义(NDVI、EVI、LAI、VOD)和时间跨度(5年、10年、20年)等产品特征因素的影响,定量分析了多源植被遥感产品应用于VCI计算的不确定性,并对产品之间存在的差异进行了归因分析。结果表明:(1)由传感器导致的差异较大,基于不同传感器的NDVI产品计算得到的VCI时间序列,在大部分区域上显示出显著的不一致性,二者计算所得的VCI时间序列之间存在微弱相关性、总体偏差较大;(2)不同的植被参数产品导致的差异远低于不同传感器导致的差异,但在特定区域上的差异仍然非常显著,基于NDVI和EVI产品、NDVI和LAI产品分别计算得到的VCI时间序列之间具有较强的相关性,而基于NDVI和VOD产品计算得到的VCI时间序列在大部分区域均呈现出显著性差异;(3)由时间跨度导致的差异较小,基于不同时间跨度计算所得的VCI时间序列之间具有较好的一致性,产品的时间跨度越大、VCI变化差异越小。总之,在使用植被遥感产品进行干旱监测时,需要全面地分析和评估多源植被遥感产品之间的不确定性特征,对监测结果作出合理性的解释,从而保证旱情评价结果的准确性和有效性。此外,对于短时的遥感干旱监测应用,建议先剔除产品中的长期趋势项再进行干旱指数计算。

关键词：植被状态指数(VCI) 干旱监测不确定性分析植被遥感遥感产品

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融合植被遥感数据的北京市次日花粉浓度预测

地球信息科学学报 2021年第9期23卷 1705-1713页

作者：卞萌郭树毅王威欧阳昱晖黄颖菁费腾武汉大学遥感信息工程学院武汉430079 国家林业和草原局调查规划设计院北京100714 首都医科大学附属北京同仁医院北京100730 武汉大学资源与环境科学学院武汉430079

中国国土绿化状况公报指出,2010—2020年中国许多城市的绿化面积增加、绿化质量提高,可随之而来的影响人体健康的致敏性花粉风险也逐渐提高。本文利用遥感手段获得北京市乔木和草地生长区域平均植被叶面积指数(LAI)时间序列作为植被物... 详细信息

中国国土绿化状况公报指出,2010—2020年中国许多城市的绿化面积增加、绿化质量提高,可随之而来的影响人体健康的致敏性花粉风险也逐渐提高。本文利用遥感手段获得北京市乔木和草地生长区域平均植被叶面积指数(LAI)时间序列作为植被物候信息,并将其作为花粉浓度预测因子之一,结合日气象数据,使用具有外部输入的非线性自回归神经网络模型(NARXnet),进行北京市次日花粉浓度的预测。结果显示:①通过逐步回归计算,对于春季数据,日均气温3日平滑,积温,叶面积指数(LAI)和叶面积指数一阶导为次日花粉浓度预测的关键变量;对于秋季数据,日均气温、平均风速、最低日气温、日均气温3日平滑、积温和叶面积指数(LAI)为次日花粉浓度预测的关键变量;②加入遥感物候信息可显著地提高NARXnet模型的春秋时段的花粉浓度的预测精度。使用本文提出的结合叶面积指数的NARX模型后,预测模型的总体精度为71%。由此,本研究认为在原有气象因子的基础上,辅之以用遥感技术手段获取的大面积植被物候信息,如叶面积指数动态,可作为预测次日花粉浓度的一种有效手段。

关键词：风传花粉植被遥感浓度预测非线性自回归神经网络时间序列

植被遥感时间序列数据重建方法简述及示例分析

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自然资源遥感 2022年第1期34卷 1-9页

作者：李伟光侯美亭海南省气候中心海口570203 海南省南海气象防灾减灾重点实验室海口570203 中国气象局气象干部培训学院北京100081

随着遥感数据的不断积累,植被遥感产品逐渐形成了完善的时间序列数据,这些数据对阐明生态系统动态变化及分析有关的驱动因素具有重要价值。然而,云遮挡、仪器误差等因素严重制约着植被遥感产品的观测质量,往往造成连续观测数据的缺失。... 详细信息

随着遥感数据的不断积累,植被遥感产品逐渐形成了完善的时间序列数据,这些数据对阐明生态系统动态变化及分析有关的驱动因素具有重要价值。然而,云遮挡、仪器误差等因素严重制约着植被遥感产品的观测质量,往往造成连续观测数据的缺失。对存在数据缺失的序列进行时空重建是准确提取序列变化特征的重要前提,时空重建就是充分利用遥感数据的时空相关性对数据缺失进行插值以及平滑滤波,以重建完整时间序列。本研究主要以植被遥感时间序列数据为例,对以往常用的时间序列重建方法进行了简要回顾,时间序列重建大致包括插值、平滑2大步骤,插值又分为基于时间的、基于空间的、时空相结合的插值3大类型。然后,以模拟的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时间序列、GIMMS NDVI真实时间序列为例,并随机制造不同比例的数据缺失,对比了线性插值、奇异谱分析、Whittaker和时间序列谐波分析等4种常用的不同类型的数据重建方法的时间序列重建效果。结果显示,4种方法的表现各有优劣,但Whittaker方法显示了整体更好的性能。由于随区域的不同,插值方法的表现可能有所差异,故不同数据重建方法还有待进一步推广验证。

关键词：植被遥感时间序列数据重建插值平滑

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植被遥感信息提取方法研究进展及发展趋势

自然资源遥感 2022年第2期34卷 10-19页

作者：黄佩普军伟赵巧巧李忠杰宋浩昆赵筱青云南大学国际河流与生态安全研究院昆明650500 思茅金澜沧丰产林有限公司普洱665699 云南大学地球科学学院昆明650500

植被遥感信息提取是进行植被覆盖遥感调查和动态监测的基础和关键环节,对于区域生态环境保护与可持续发展具有重要意义。为此,从先验知识法、专家知识和相关辅助信息法、植被物候特征提取法、多源遥感数据融合法、机器学习法和其他方法... 详细信息

植被遥感信息提取是进行植被覆盖遥感调查和动态监测的基础和关键环节,对于区域生态环境保护与可持续发展具有重要意义。为此,从先验知识法、专家知识和相关辅助信息法、植被物候特征提取法、多源遥感数据融合法、机器学习法和其他方法6个方面,回顾国内外植被遥感信息提取方法的研究进展,指出现阶段研究面临的主要问题与挑战,并提出未来发展趋势。研究表明,植被遥感信息提取方法众多,研究成果丰富,不同方法具有各自的应用优势和不足;植被遥感信息提取方法研究目前面临着高分辨率遥感数据开放性不足、植被信息提取模型参数设置的稳定性差、“同物异谱”和“同谱异物”的现象突出、基于专家知识库的植被遥感信息自动化提取困难、多元方法融合的研究有待深入等诸多挑战。未来研究应融合多源数据、多元方法和多时相遥感影像新特征,推动植被遥感信息提取精细化、自动化和智能化发展。

关键词：植被遥感信息提取研究方法问题与挑战发展趋势

基于植被遥感的西南喀斯特退耕还林工程效果评价——以贵州省毕节地区为例

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生态学报 2011年第12期31卷 3255-3264页

作者：李昊蔡运龙陈睿山陈琼严祥北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 青海师范大学生命与地理科学学院西宁810008

中国西南喀斯特地区生态环境脆弱,人口压力和不合理的土地利用方式使得土地退化问题严峻。2000年以来,国家开始在该地区推行退耕还林等一系列生态工程。需要评估这些工程的效果,以期为进一步的生态建设工程决策提供科学依据。以贵州省... 详细信息

中国西南喀斯特地区生态环境脆弱,人口压力和不合理的土地利用方式使得土地退化问题严峻。2000年以来,国家开始在该地区推行退耕还林等一系列生态工程。需要评估这些工程的效果,以期为进一步的生态建设工程决策提供科学依据。以贵州省毕节地区为例,利用SPOT-VGTNDVI遥感数据,以大规模开展退耕还林工程前的1998—2001年为基准,建立NDVI-气候响应模型,在此基础上结合残差法来分析2002—2008年以退耕还林工程为主的人为因素在当地生态恢复中的作用。结果表明,近年来开展的生态工程使得整个毕节地区植被条件得到了明显的改善,但在东部大方、黔西一些区域土地退化的趋势仍未扭转,需要今后进一步的政策引导和开展后续生态工程。

关键词：植被遥感 NDVI 喀斯特毕节地区退耕还林工程效果评价

五种TM影像大气校正模型在植被遥感中的应用

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应用生态学报 2008年第4期19卷 769-774页

作者：宋巍巍管东生中山大学环境科学与工程学院广州510275

基于2005年7月18日广州市东北部和惠州市北部的TM影像,以表观反射率模型为参照,从植被反射率光谱、地物反射率统计特征、规一化植被指数三方面对4种黑体减法模型和6S模型在植被遥感中的应用进行了评价.结果表明:黑体减法模型DOS4获得了... 详细信息

基于2005年7月18日广州市东北部和惠州市北部的TM影像,以表观反射率模型为参照,从植被反射率光谱、地物反射率统计特征、规一化植被指数三方面对4种黑体减法模型和6S模型在植被遥感中的应用进行了评价.结果表明:黑体减法模型DOS4获得了精度较高的植被反射率,其地物反射率与规一化植被指数的信息量最大,适用于研究区的植被遥感研究.对于不同区域的植被遥感研究需要进行具体的比较分析,才能选择到合适的大气校正模型.

关键词：大气校正黑体减法模型 6S模型植被遥感

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植被遥感的现状与展望(英文)

遥感学报 1997年第S1期1卷 9-10页

作者： JuhanRoss

ＰｒｅｓｅｎｔＳｔａｔｕｓａｎｄＰｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｏｆＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇｏｆＶｅｇｅｔａｔｉｏｎＪｕｈａｎＲｏｓ（ＴａｒｔｕＯｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ，ＥＥ２４４４Ｔｏｒａｖｅｒｅ，Ｔａｒｔｕ，Ｅｓｔｏｎｉ... 详细信息

ＰｒｅｓｅｎｔＳｔａｔｕｓａｎｄＰｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｏｆＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇｏｆＶｅｇｅｔａｔｉｏｎＪｕｈａｎＲｏｓ（ＴａｒｔｕＯｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ，ＥＥ２４４４Ｔｏｒａｖｅｒｅ，Ｔａｒｔｕ，Ｅｓｔｏｎｉａ）Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｒｅｃｅｎｔ...

关键词：现状与展望植被遥感

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表观反射率及其在植被遥感中的应用

植物生态学报 2005年第1期29卷 74-80页

作者：池宏康周广胜许振柱肖春旺袁文平中国科学院植物研究所植被数量生态学重点实验室北京100093

由于植被遥感应用定量化和监测等的需求,光学遥感数据的辐射校正更加受到重视。该文论述了辐射校正,辐射定标和大气校正的概念以及它们之间的区别及关系。特别对辐射定标的结果之一,大气层顶表观反射率, 简称表观反射率(Apparent refle... 详细信息

由于植被遥感应用定量化和监测等的需求,光学遥感数据的辐射校正更加受到重视。该文论述了辐射校正,辐射定标和大气校正的概念以及它们之间的区别及关系。特别对辐射定标的结果之一,大气层顶表观反射率, 简称表观反射率(Apparent reflectance)的定义、概念、计算和它在植被遥感中的应用等方面,进行了详细的论述。

关键词：表观反射率植被遥感辐射校正辐射定标大气校正

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高光谱植被遥感数据光谱特征分析

计算机工程与应用 2006年第31期42卷 213-215,222页

作者：杨可明郭达志陈云浩中国矿业大学(北京)测绘与土地科学系北京100083 北京师范大学资源科学研究所北京100875

利用植被的光谱数据,探讨了植被冠层的光谱反射特征和诊断性光谱吸收特征。根据植被光谱特征和连续统去除法(CR),介绍了识别植被种类和预测植被冠层营养元素等生化组分含量的可能性。运用一阶微分反射比(FDR)和从连续统去除的光谱吸收... 详细信息

利用植被的光谱数据,探讨了植被冠层的光谱反射特征和诊断性光谱吸收特征。根据植被光谱特征和连续统去除法(CR),介绍了识别植被种类和预测植被冠层营养元素等生化组分含量的可能性。运用一阶微分反射比(FDR)和从连续统去除的光谱吸收特征中获得的波段深度(BD)、连续统去除后微分反射比(CRDR)、波段深度比(BDR)和归一化波段深度指数(NBDI)等变量,利用逐步线性回归模型并基于光谱吸收特征的变量来选择波长,并通过相关分析来预测植被冠层生化组分。

关键词：植被遥感吸收特征生化组分预测遥感生物化学