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结合DEM与淹没频率的水库水体动态遥感提取优化方法

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华中师范大学学报（自然科学版） 2022年第3期56卷 523-531页

作者：刘诗燕蔡晓斌中国科学院大学北京100049 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院环境与灾害监测评估湖北省重点实验室武汉430071

由于云、雪及山体阴影造成的无效地表像元影响,利用遥感影像难以获取高精度的水库水体信息动态监测结果.论文在大津法的基础上,提出了结合DEM和淹没频率约束条件对水库遥感提取结果进行优化的方法(DF优化方法).基于Landsat系列卫星影像... 详细信息

由于云、雪及山体阴影造成的无效地表像元影响,利用遥感影像难以获取高精度的水库水体信息动态监测结果.论文在大津法的基础上,提出了结合DEM和淹没频率约束条件对水库遥感提取结果进行优化的方法(DF优化方法).基于Landsat系列卫星影像数据,使用改进的归一化差分水体指数(MNDWI),通过大津法初步提取水库水体信息.结合多期提取结果综合得到的淹没频率以及当期有效水体像元的淹没频率特征,填补了受云、雪等因素影响的无效像元.在此基础上综合高程及水体淹没频率信息,剔除了山体阴影及其他偶发性因素的影响.遴选全球九个不同类型水库验证了DF优化方法的有效性,结果显示DF优化方法能有效减小水库水体的提取误差.与全球水体数据集JRC MWH的直接修正结果相比,DF优化方法总体分类精度提高了13%,达到了95.67%.同时,结合同步卫星测高数据构建的水位-水面积关系模型,进一步验证了DF水面积提取结果的准确性.相较于JRC MWH的直接修正结果,DF优化方法提取结果构建的水位-水面积关系模型的RMSE降低了30%.此外,该方法可基于GEE平台实现,能快速完成长时序的水体动态提取,为全球大尺度范围内的水库相关研究提供基础.

关键词： Landsat 水库水体提取优化淹没频率 DEM GEE

基于MODIS像元分解的鄱阳湖水体淹没频率及其植被响应

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基于MODIS像元分解的鄱阳湖水体淹没频率及其植被响应

作者：谷娟浙江大学

学位级别：硕士

在湖泊生态系统中,水文特征的变化推动着湿地植被的形成和变迁,进而影响鱼类和野生动物栖息地乃至整个湖泊生态系统的质量。遥感技术则凭借其监测范围广、同步性强、周期短、成本低等特点,被广泛的用于湖泊变化监测。本文基于2000-2015... 详细信息

在湖泊生态系统中,水文特征的变化推动着湿地植被的形成和变迁,进而影响鱼类和野生动物栖息地乃至整个湖泊生态系统的质量。遥感技术则凭借其监测范围广、同步性强、周期短、成本低等特点,被广泛的用于湖泊变化监测。本文基于2000-2015年的MODIS卫星数据,利用混合像元分解模型,研究了鄱阳湖的水体淹没变化规律,进而探讨植被在空间上的响应。内容主要包括:(1)利用混合像元分解模型获取鄱阳湖水体范围并和常用指数进行定量对比。基于Bernstein基函数的混合像元分解模型在提取鄱阳湖的水体淹没范围具有较好的稳定性和精准度,相对指数模型在细节上提取更优,且阈值受薄云的影响较弱,提取精度达97.45%。(2)根据鄱阳湖的季节性特征分析了退水期期间水体淹没频率时空变化规律。退水期的水体淹没频率总体呈“南低北高”的格局,北部入江水道的淹没频率普遍较高,中南部则呈大小不一的“斑块式”空间特征。这种空间分布的差异体现了鄱阳湖的发展演变,也是地貌特征的反映。15年内湖水的淹没频率经历了先急剧缩减然后恢复到相对稳定的状态,并且不同空间段的变化差异明显:北部河道的淹没频率先急剧降低后回升,中部洲滩不如北部河道段剧烈但大面积的淹没频率下降,南部子湖泊的淹没频率基本没变。低淹没频率区的普遍增加和时间演化的空间差异性,这既反应了鄱阳湖湖区水情情况的变化又反应了人为调节带来的区域性差异。(3)对植被丰度和淹没频率进行叠加分析,讨论了淹没频率对植被带来的影响。两者的散点图呈中间高两边低的“n”形分布,当淹没频率为40%时高植被丰度的像元数最多,即意味着淹没频率为40%左右的植被长势达到了最好。通过划分不同的淹没频率和植被丰度等级,可以在空间上判断出不同的植被类型,淹没频率与植被丰度的关系指示着鄱阳湖湿生植被在空间上的正向演变。

关键词： MODIS 混合像元分解淹没频率水体鄱阳湖湿地植被

基于MODIS时间序列数据的洞庭湖区洪水淹没频率研究

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灾害学 2016年第1期31卷 96-101页

作者：许超蒋卫国万立冬王文杰白雪北京师范大学减灾与应急管理研究院北京100875 中国环境科学研究院北京100012 北京市石景山区环境监测站北京100043 环境保护部机关服务中心北京100035

选用Terra-MODIS卫星的8 d合成地表反射率数据(MOD09Q1)和16 d合成NDVI数据(MOD13Q1),构建了2000-2015年的时间序列数据集,结合1:5万数字高程数据,通过遥感信息提取方法对洞庭湖区2000-2015年水体淹没情况进行了研究,形成169期水体分布... 详细信息

选用Terra-MODIS卫星的8 d合成地表反射率数据(MOD09Q1)和16 d合成NDVI数据(MOD13Q1),构建了2000-2015年的时间序列数据集,结合1:5万数字高程数据,通过遥感信息提取方法对洞庭湖区2000-2015年水体淹没情况进行了研究,形成169期水体分布数据,并进行了洞庭湖区淹没频率的计算和变化分析。结果表明:1利用遥感技术和python语言实现长时间序列影像数据信息提取是可行的;2洞庭湖区水体呈明显季节性变化,6-9月面积较大,12月-次年4月面积较小,近15年来水体面积总体呈减小趋势;3洞庭湖区约76.4%的区域是永久水面或永久陆地,其余23.6%的区域是水陆交替区,是洪水防控的重点区域;4近15年来洞庭湖区水陆交替区域年内水面消退时间提前,滩地出露天数增加,枯水期水量减少明显。

关键词： Terra-MODIS数据洞庭湖区水域面积变化淹没频率

面向季节性水体的湖盆地形多源遥感协同定量估算

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遥感学报 2024年第10期28卷 2673-2687页

作者：陈闯吴桂平牛汇林范兴旺谭志强中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室南京211135 中国科学院大学北京100049

季节性水体是地表水的重要组成单元,在调蓄区域洪水、维持生物多样性等方面具有重要作用。如何获取高精度水深信息,是有效支撑季节性水体水储量和碳通量估算的关键,对于深入理解区域水文过程及物质能量平衡具有重要意义。针对季节性水... 详细信息

季节性水体是地表水的重要组成单元,在调蓄区域洪水、维持生物多样性等方面具有重要作用。如何获取高精度水深信息,是有效支撑季节性水体水储量和碳通量估算的关键,对于深入理解区域水文过程及物质能量平衡具有重要意义。针对季节性水体下垫面条件的复杂性及传统测深技术的局限性,本文基于谷歌地图引擎GEE(Google Earth Engine)云平台,结合激光雷达和光学传感器数据,提出了一种面向季节性水体的湖盆地形定量估算方法;并以鄱阳湖典型碟形子湖为研究对象,开展了该方法的精度评价及适用性分析。结果表明,以ICESat-2/ATLAS剖面光子高程为基础,协同Sentinel-2获取的淹没频率信息,实现季节性水体湖盆地形“由点及面”的定量估算方法切实可行,估算值和实测值相关性较好,决定系数(R2)优于0.7,均方根误差(RMSE)控制在1 m内;随着湖泊面积的增大,地形估算的精度总体呈上升趋势,同时受淹没频率范围及光子轨迹分布的影响,不同区域及下垫面条件上的子湖,其估算精度也存在着差异性。综上,本文提出的方法可实现面向季节性水体大范围、低成本、长时序的水下地形定量估算,可为全球范围内季节性水体水深数据的获取提供新思路。

关键词：季节性水体湖盆地形卫星测深 ICESat-2 Sentinel-2 淹没频率

三峡工程运用后长江中游典型江心洲植被动态变化趋势及机制探析

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湖泊科学 2023年第6期35卷 2036-2047页

作者：石希夏军强周美蓉邓珊珊武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

受三峡工程运用的影响,长江中游水沙情势剧变,江心洲生境结构发生变化,洲上植被密度、活力和分布情况也随之改变。因此亟需开展针对江心洲植被的长期观测以厘清其对三峡调控的响应机制,从而制定有效的洲滩植被保护和修复策略。卫星遥感... 详细信息

受三峡工程运用的影响,长江中游水沙情势剧变,江心洲生境结构发生变化,洲上植被密度、活力和分布情况也随之改变。因此亟需开展针对江心洲植被的长期观测以厘清其对三峡调控的响应机制,从而制定有效的洲滩植被保护和修复策略。卫星遥感技术是开展长时间、长河段地貌观测的常用手段。目前应用卫星遥感技术监测江心洲植被动态的研究,主要聚焦于三峡工程运用对江心洲植被面积和覆盖度的影响,而较少深入探讨植物长势和分布模式的变化趋势。因此,本文以长江中游4个典型江心洲为研究对象,提出了一系列可用于反演江心洲淹没范围和滩面上植被动态的方法,并量化分析三峡工程运用对植被动态的影响。结果表明:(1)三峡工程运用后,江心洲整体淹没频率降低,部分原有边滩逐步满足耐水植物的生长条件,促使江心洲植被面积呈现增长的趋势;原分布在高滩上的不耐水植物逐步蔓延至低滩,导致江心洲植被茂密程度整体上升;(2)三峡工程运行前,2002年含沙量较大的漫滩洪水有促进植物第二年生长的趋势;而三峡工程运行后,2016年具有同样规模但含沙量减少近80%的漫滩洪水则有抑制植物生长的作用;(3)部分形态稳定的江心洲,其高、低滩植被分布模式之间的异质性受三峡工程运用的影响逐渐减弱,并在约10年后彻底消失。而形态产生明显调整的江心洲,其高低滩植被分布模式随地形产生一定的改变。

关键词：三峡工程长江中游江心洲植被动态淹没频率卫星遥感技术

基于遥感影像的上荆江典型洲滩植被适宜区分布特征研究

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水利学报 2024年第2期55卷 238-252页

作者：袁景耀孙昭华李芷晴周炜兴陈立武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072

江心洲滩是长江中游河漫滩重要组成部分,厘清洲滩上植被生长适宜区域的分布特征,以及这些区域所应满足的淹没频率临界条件,是生态护滩规划设计和三峡建库后洲滩植被变化预测的重要前提。本文选取上荆江关洲和突起洲分别作为卵石夹沙和... 详细信息

江心洲滩是长江中游河漫滩重要组成部分,厘清洲滩上植被生长适宜区域的分布特征,以及这些区域所应满足的淹没频率临界条件,是生态护滩规划设计和三峡建库后洲滩植被变化预测的重要前提。本文选取上荆江关洲和突起洲分别作为卵石夹沙和沙质型洲滩的典型代表,基于Landsat遥感影像提取了1986—2002年的长时序洲滩淹水范围和植被信息,改进并利用水文特性与影像数据相结合的方法计算了滩面上不同位置的淹没频率和植被频率,分析了二者间的响应规律,确定了植被生长适宜区对应的淹没率条件。研究结果表明:两类洲滩上都存在低、高植被频率区像元相对集中,而中等植被频率区像元较为分散的规律,根据植被频率分布特征,可将滩面区域划分为高频次植被覆盖区、中频次植被覆盖区、过渡区和不适宜区,各区之间的植被频率临界值分别为80%、50%、20%;滩面不同位置的淹没频率是影响植被频率的主导因素,从长时期平均来看两类洲滩上的淹没频率-植被频率响应关系符合统一的Logistic曲线,根据该曲线可确定出各区域的临界淹没条件分别为年均18 d、43 d、92 d。在年均淹没天数大于92 d的区域内,随着淹没天数增加,植被频率迅速减少至10%以下。本文的方法和认识可为三峡建库后坝下游洲滩植被演替趋势预测提供参考。

关键词：上荆江江心洲植被遥感影像淹没频率临界条件

GF-3与Sentinel-1影像对山区小水体提取能力评估

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人民长江 2024年

作者：陆建忠张盛刘新波翟少军曹辉鲍正风武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室中国长江电力股份有限公司

为解决山区小水体监测中的实时跟踪难题，提高监测精度，本研究评估了GF-3和Sentinel-1雷达卫星影像的水体提取能力。在香溪河流域内选取多个水库，采用局部阈值法对两种雷达影像进行水体提取，并将结果与Sentinel-2 MSI影像使用归一化... 详细信息

为解决山区小水体监测中的实时跟踪难题，提高监测精度，本研究评估了GF-3和Sentinel-1雷达卫星影像的水体提取能力。在香溪河流域内选取多个水库，采用局部阈值法对两种雷达影像进行水体提取，并将结果与Sentinel-2 MSI影像使用归一化水体指数（NDWI）的提取结果进行比较，再通过精度指标进行定量分析。结果表明，GF-3在捕捉水体变化方面具有优势，召回率最高可达0.952，但在复杂地形下容易受到噪声影响而产生错误提取。相较之下，Sentinel-1展现出更好的精确度和一致性，精准率最高达到0.913，交并比（IoU）最高为0.830。在淹没频率分析中，GF-3对比Sentinel-1展现了更丰富的时空变化特征。研究结果可为云雨天气条件下水库群调度规则提取和水资源管理提供科学依据。

关键词：卫星与遥感水体提取能力淹没频率局部阈值法 GF-3 Sentinel-1 香溪河流域

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鄱阳湖湿地生态变化遥感监测分析研究

环境生态学 2019年第1期1卷 68-73页

作者：王永财侯鹏万华伟翟俊杨旻闻瑞红陈妍生态环境部卫星环境应用中心北京100094

鄱阳湖是长江经济带重要生态功能区,其生态环境变化对长江经济带生态环境具有重要意义,分析鄱阳湖区生态系统变化和水域变化,为鄱阳湖区生态环境治理和修复提供建议。通过分析鄱阳湖区1980~2015年生态系统变化及其水域变化,得出主要结... 详细信息

鄱阳湖是长江经济带重要生态功能区,其生态环境变化对长江经济带生态环境具有重要意义,分析鄱阳湖区生态系统变化和水域变化,为鄱阳湖区生态环境治理和修复提供建议。通过分析鄱阳湖区1980~2015年生态系统变化及其水域变化,得出主要结论如下:(1)鄱阳湖区1980~2015年森林、草地、湿地等自然生态系统面积下降,而城镇等非自然生态系统面积上升较快。湿地生态系统作为鄱阳湖区主要生态系统,由于受围湖造田、城市扩张等人类活动影响,面积下降迅速。(2)近32年鄱阳湖区季节性水域面积波动较大,常年性水域面积相对较为稳定,2000年之后,鄱阳湖区季节性水域面积呈现缓慢下降的趋势。(3)鄱阳湖区以高淹没频率为主,占整个湖区的14.32%,高淹没频率变化强度以减弱为主,表明高淹没区水体稳定性增强。低淹没频率占湖区的3.18%,低淹没频率变化强度以增强为主,说明水陆交界区演替增强。(4)36.81%的新增季节性水体生态系统类型为农田,39.10%的丧失季节性水体生态系统类型为农田,由此可见,农田是除湿地生态系统外影响季节性水体转换的重要因素。(5)鄱阳湖区应严控围湖造田和周边城市建设,严防开发建设挤占湿地生态空间;加强入湖河流水质评估和规划,保证湖水淹没能维持湖区湿地生态系统平衡。

关键词：鄱阳湖区湿地淹没频率遥感

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基于GEE的东江三大水库水域变化遥感分析

基于GEE的东江三大水库水域变化遥感分析