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基于哨兵2A数据的北京松柏分布及花粉致敏风险评估初步研究

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气象科技 2023年第1期51卷 157-166页

作者：叶彩华刘勇洪崔文杰尤焕苓齐晨杨鹤松姜江北京市气象服务中心北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100089 天气灾害国家重点实验室北京100089 北京航天绘景科技有限公司北京102208

开展北京松柏植被的高分辨率空间信息提取及其花粉致敏风险评估对花粉浓度监测及预报具有重要意义。本文利用2019—2020年冬季304景高分辨率哨兵2A号(Sentinel-2A)卫星影像,引入新型增强型归一化植被指数(Enhanced normalized Vegetatio... 详细信息

开展北京松柏植被的高分辨率空间信息提取及其花粉致敏风险评估对花粉浓度监测及预报具有重要意义。本文利用2019—2020年冬季304景高分辨率哨兵2A号(Sentinel-2A)卫星影像,引入新型增强型归一化植被指数(Enhanced normalized Vegetation Index,EVI)和地表水分指数(Land Surface Water Index,LSWI),开展了10 m空间分辨率的北京松柏植被分布制图研究;同时依据风险评估原理,结合2020年北京松柏花粉浓度观测数据,建立了基于松柏植被分布的花粉致敏风险空间评估方法,并初步开展了影响松柏花粉浓度范围与花粉致敏风险空间评估研究。结果表明:(1)基于冬季合成晴空Sentinel-2A卫星影像,利用EVI和LSWI可有效提取北京10 m空间分辨率的松柏植被分布,用户精度可达80%以上;(2)松柏花粉观测站14 km范围内松柏植被对该站花粉浓度具有正贡献,其中6 km范围内的松柏植被贡献最大;(3)松柏花粉致敏相对高风险区主要分布在西北部山区、昌平北部以及门头沟东部、石景山西北和海淀西南等地区。

关键词：气传花粉松柏增强型归一化植被指数 EVI 地表水分指数 LSWI Sentinel-2A 花粉致敏风险

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积雪对草原火发生的影响研究

积雪对草原火发生的影响研究

作者：红英东北师范大学

学位级别：硕士

中国是草地资源大国,拥有各类天然草地39283万公顷,约占国土面积的41%。草地资源不仅是草地畜牧业和少数民族边远地区经济发展的重要生产资料,也是中华民族的绿色生态屏障。然而在我国主要的草地分布区域,每年都会有各种不同程度的草原... 详细信息

中国是草地资源大国,拥有各类天然草地39283万公顷,约占国土面积的41%。草地资源不仅是草地畜牧业和少数民族边远地区经济发展的重要生产资料,也是中华民族的绿色生态屏障。然而在我国主要的草地分布区域,每年都会有各种不同程度的草原灾害发生,这些灾害给畜牧业发展,人民生活及草地生态系统带来巨大的损失,其中,草原火的发生较大程度的影响着人们的生活,因此,草原火及其影响因素研究已成为当今的研究热点,对此国内外诸多研究者从不同的角度展开了研究。本文以蒙东地区为研究区,采用统计分析,空间分析和人类活动强度分析等方法分析了2000-2014年积雪对草原火发生的影响,得到如下结果：(1)从MODIS的温度异常产品数据--MOD14A1和MYD14A2中提取高、中、低置信水平的火点,再用2010年的土地利用数据对其进行筛选,提取研究区近15年的草原火点,通过分析发现研究区内近15年内共发生了7136次草原火,火发生次数呈现递减趋势,其中春秋两季的草原火发生的比例较大,分别占全部火点数的55.89%和26.32%。在空间上,发生草原火最多的区域在呼伦贝尔市,兴安盟、通辽市和赤峰市则相对较少,有些区域近15年内从未发生过草原火。(2)对MODIS 8天合成的MOD10A2积雪覆盖产品数据和克吕格插值后的观测站积雪深度数据进行分析,得到了近15年蒙东地区积雪面积和深度的变化趋势。发现积雪面积有逐年增大趋势,积雪深度较大区域集中在呼伦贝尔市,且随着纬度的降低,积雪深度逐渐降低。(3)用单位草地面积的土地利用度来表征各旗县的人为活动对土地利用的影响程度,发现呼伦贝尔市中东部地区单位草地的土地利用度较大,即该区域人为因素对草原火发生的影响较大,即使该区域的温度相对于南部三个区域较低,湿度较大,但呼伦贝尔市的草原火点数相对于其他南部区域的三个盟市较多。(4)对南北两个区域的积雪对草原火的影响分析发现,随着积雪面积的增大,春季草原火发生的次数逐渐减少。积雪深度与春季草原火的空间密度分布呈负相关,且南北两个区域的相关程度不同,北部区域的相关性更为明显,这表明积雪深度较大的区域春季草原火点数目较少。积雪深度与秋季草原火点空间密度分布呈正相关关系,且相关程度南部区域比北部区域更为明显,这表明积雪深度较大区域的秋季草原火点数相对也较多。(5)出现积雪与春季草原火的发生呈负相关的原因是,积雪与春季LSWI呈现正相关,与春季的温度呈负相关,而LSWI和温度是影响草原火发生的重要因素,LSWI的增大和温度的降低会一定程度地抑制草原火的发生。出现积雪与秋季草原火呈正相关原因是,积雪深度与春季LSWI呈现正相关,LSWI解决春季缺水、干旱问题,促进植被的生长,导致秋季可燃物量积累较多,因此积雪深度较大的区域秋季草原火相对较多,反之较少,南部地区积雪深度与NDVI呈正相关的区域也有少许的草原火发生。

关键词：草原火积雪面积与深度气温 LSWI MODIS

Mapping paddy rice in Jiangsu Province,China,based on phenological parameters and a decision tree model

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Frontiers of Earth Science 2019年第1期13卷 111-123页

作者： Jianhong LIU Le LI Xin HUANG Yongmei LIU Tongsheng LI Shaanxi Key Laboratory of Earth Surface System and Environmental Carrying Capacity Northwest UniversityXi'an 710127China College of Urban and Environmental Science Northwest UniversityXi'an 710127China Guangdong Research Center of Smart Homeland Engineering South China Normal UniversityGuangzhou 510631China

Timely and accurate mapping of rice planting areas is crucial under China's current cropping structure. This study proposes a new paddy rice mapping method by combining phenological parameters and a decision tree model.Six phenological parameters were developed to identify paddy rice areas based on the analysis of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)Enhanced Vegetation Index (EVI)time series and the Land Surface Water Index (LSWI)time series.The six phenological parameters considered the performance of different land cover types during specific phenological phases (EVI1 and EVI2),one-half of or the entire rice growing cycle (LSWI1 and LSWI2),and the shape of the LSWI time series (KurtosisLSWI and SkewnessLSWI).A hierarchical decision tree model was designed to classify paddy rice areas according to the potential separability of different land cover types in paired phenological parameter spaces.Results showed that the decision tree model was more sensitive to LSWI1,LSWI2,and SkewnessLSWI than the other phenological parameters.A paddy rice map of Jiangsu Province for 2015 was generated with an optimal threshold set of(0.4,0.42,9,19,1.5,-1.7,0.0)with a total accuracy of 93.9%.The MODIS-derived paddy rice map generally agreed with the paddy land fraction map from the National Land Cover Dataset project,but there were regional discrepancies because of their different definitions of land use and the inability of MODIS to map paddy rice at a fragmental level.The MODIS-derived paddy rice map showed high correlation (R^2=0.85)with county-level agricultural statistics.The results of this study indicate that the phenological parameter-based paddy rice mapping algorithm could be applied at larger spatial scales.

关键词： phenological parameter paddy rice MODIS EVI LSWI decision tree

利用MODIS数据提取水稻种植面积及精度分析

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中国农学通报 2013年第33期29卷 32-36页

作者：于文颖冯锐纪瑞鹏赵先丽武晋雯姜鹏张玉书中国气象局沈阳大气环境研究所沈阳110016

为了研究MODIS遥感数据及方法提取水稻种植面积在东北地区的适用性,利用MODIS数据对东北地区水稻面积进行提取,采用非监督分类法、决策树法等方法,并与SPOT、ALOS等遥感资料提取结果比较,进行精度分析。结果表明,MODIS监测水稻面积具有... 详细信息

为了研究MODIS遥感数据及方法提取水稻种植面积在东北地区的适用性,利用MODIS数据对东北地区水稻面积进行提取,采用非监督分类法、决策树法等方法,并与SPOT、ALOS等遥感资料提取结果比较,进行精度分析。结果表明,MODIS监测水稻面积具有很好的效果,利用MODIS-LSWI提取黑龙江地区移栽期的水稻面积,采用非监督分类法,与SPOT比较,提取精度达97.4%;利用MODIS数据提取辽宁盘锦地区移栽期的水田面积,采用决策树法,与ALOS比较,提取精度达89.5%。因此,利用MODIS遥感数据及方法监测东北地区水稻种植面积是可行的。

关键词： EOS MODIS EVI LSWI 水稻种植面积提取技术

基于EOS/MODIS数据的南方水稻面积提取技术

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中国农业资源与区划 2011年第4期32卷 39-44页

作者：张莉吴文斌左丽君周清波农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室北京100081 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 中国科学院遥感研究所

该文以我国南方15省、市和自治区为研究区域,采用高时频的EOS/MODIS卫星数据,构建了水稻播种面积识别算法,实现了南方各类水稻(早稻、晚稻和单季稻)种植面积的快速提取。该研究在很大程度上解决了困扰农情遥感监测业务运行中水稻种植面... 详细信息

该文以我国南方15省、市和自治区为研究区域,采用高时频的EOS/MODIS卫星数据,构建了水稻播种面积识别算法,实现了南方各类水稻(早稻、晚稻和单季稻)种植面积的快速提取。该研究在很大程度上解决了困扰农情遥感监测业务运行中水稻种植面积及其空间分布的难题,可为作物估产、农作物长势以及墒情遥感监测提供基础。

关键词： EOS/MODIS EVI LSWI 水稻种植面积提取技术研究

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植被指数对藏北高寒草甸干旱的敏感性分析

江苏农业科学 2018年第1期46卷 219-224页

作者：李晗周艳莲居为民戴声佩宋练包永康南京大学国际地球系统科学研究所江苏南京210046 江苏省地理信息技术重点实验室江苏南京210046 南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210046

近几十年来,干旱事件的频繁发生已成为全球环境问题中最为严峻的问题之一,大多数植物遭受干旱逆境后的各个生理过程都会受到不同程度的影响。通过遥感手段获取的归一化差值植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)等与植被生长有关的植被... 详细信息

近几十年来,干旱事件的频繁发生已成为全球环境问题中最为严峻的问题之一,大多数植物遭受干旱逆境后的各个生理过程都会受到不同程度的影响。通过遥感手段获取的归一化差值植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)等与植被生长有关的植被指数被广泛用于干旱的监测与评估;然而,利用植被水分指数,例如地表水分指数(LSWI)等对干旱事件发生的响应及其严重程度评估的研究目前还较少。利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)反射率数据,提取2004—2012年8年尺度的拉萨当雄高寒草甸观测站点中心像元的NDVI、EVI与LSWI,结合同时相内地面观测的降水数据与土壤湿度数据,分析植被指数对藏北高寒草甸干旱的敏感性。结果表明,研究区内年尺度上NDVI和EVI对降水的敏感性基本一致,LSWI的敏感性较NDVI与EVI略高,3种植被指数在干旱年份(2006年)减小幅度基本相同;月时间尺度上LSWI与降水的距平相关性最大,R^2达到0.32(PLSWI大于0,干旱植被的LSWI小于0,干旱年份植被生长季LSWI小于0的天数多于湿润年份;相比于NDVI、EVI,利用LSWI对干旱进行分级更适用于高寒草甸干旱的监测与评估。

关键词：干旱监测 LSWI EVI NDVI MODIS 敏感性分析

美国南达科他州Black Hills国家森林公园2000年森林火灾后植被恢复过程研究(英文)

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Journal of Resources and Ecology 2011年第2期2卷 106-116页

作者：肖向明 Chandrashekhar BIRADAR Audrey WANG Sage SHELDON 陈友民美国俄克拉荷马大学植物与微生物系/空间分析中心

森林火灾在景观上往往造成不同程度的森林冠层损失,而冠层影响光合作用和蒸散,因此刻画灾后森林冠层恢复的轨迹对于了解生态系统过程具有重要意义。森林冠层的损失和恢复通常采用叶面积指数(LAI)或其它能够反映冠层光合能力的植被指数... 详细信息

森林火灾在景观上往往造成不同程度的森林冠层损失,而冠层影响光合作用和蒸散,因此刻画灾后森林冠层恢复的轨迹对于了解生态系统过程具有重要意义。森林冠层的损失和恢复通常采用叶面积指数(LAI)或其它能够反映冠层光合能力的植被指数进行表征。本研究中,我们采用Terra卫星搭载的中分辨率成像光谱仪(MODIS)的长时间序列影像(2000-2009年)来重建火灾后森林冠层恢复的过程。以美国南达科他州布莱克山国家森林公园(The Black Hills National Forest, South Dakota)为例,该地区在2000年8月24日经历了一次大的自然火灾,烧毁了近33 785 ha森林,其中大部分是美国黄松林。基于LAI的研究表明,植被冠层光合能力在3年内(2001-2003年)基本恢复,这主要来自于林下未烧毁草地在灾后的快速生长;火烧迹地的NDVI和EVI在这3年内也呈现恢复的态势。可见,LAI、NDVI和EVI在火灾几年之后便难以有效地识别火烧迹地。然而,陆地表面水分指数(基于近红外和短波红外波段的遥感标准化指数,简称LSWI),能够有效地识别和追踪火烧迹地至今的整个过程(2000-2009年)。这一研究结果也使得采用其它具有近红外和短波红外波段的传感器研究森林火灾迹地恢复和干扰过程成为可能,其中包括Landsat 5 TM影像(可追溯至1984年)。更长时间序列的数据对于研究森林火灾灾后生态系统干扰和恢复过程、森林演替模拟以及碳循环具有重要的支撑作用,LSWI指标证明能够有效地刻画这一过程。

关键词：针叶林 MODIS Landsat NDVI EVI LSWI 森林火灾冠层

基于GlobeLand 30的水田提取方法研究

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测绘与空间地理信息 2016年第8期39卷 52-56页

作者：杨振州陈利军韩佳鹏中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 国家基础地理信息中心北京100830 商丘市国土资源开发投资管理中心河南商丘476000

Globe Land 30是全球首套30 m分辨率地表覆盖数据产品,分为10种类型,包括耕地、森林、草地、灌木地等,分类精度经过多方验证达83.51%,Kappa系数0.78,耕地的分类精度达83.06%。由于Globe Land 30耕地图层没有更加详细的耕地亚类信息,限... 详细信息

Globe Land 30是全球首套30 m分辨率地表覆盖数据产品,分为10种类型,包括耕地、森林、草地、灌木地等,分类精度经过多方验证达83.51%,Kappa系数0.78,耕地的分类精度达83.06%。由于Globe Land 30耕地图层没有更加详细的耕地亚类信息,限制了其广泛应用。本文试图基于Globe Land 30耕地数据探索一种快速提取水田信息的方法,进而为获取全球范围的水田分布信息提供技术支持。该方法基于TM影像的归一化植被指数NDVI、地表水分指数LSWI、近红外波段的反射率ρnir和短波红外波段的反射率ρwir,通过Google Earth选取的水田样本,统计水田的光谱特征和空间特征,建立水田提取的知识规则,然后结合多尺度的分割对象图斑自动化识别水田信息。文中选取了江苏省高邮市实验区进行水田提取试验,结果表明:采用该方法分类精度比基于像素的决策树方法提升大约6%,并能有效地消除椒盐误差,图斑完整性较好。

关键词： GlobeLand30 水田面向对象 NDVI LSWI

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基于MODIS数据的双季稻实时监测研究

基于MODIS数据的双季稻实时监测研究

作者：赵永林江西师范大学

学位级别：硕士

2007年4月至2008年10月,于江西省南昌县蒋巷镇设置了4个双季水稻观测样点,每8天对双季稻进行一次观测,记录水稻的干鲜重、株高、叶面积指数（LAI,leaf area index）、稻田灌水深度的变化以及水稻管理措施等。分析了MODIS植被指数与实地... 详细信息

2007年4月至2008年10月,于江西省南昌县蒋巷镇设置了4个双季水稻观测样点,每8天对双季稻进行一次观测,记录水稻的干鲜重、株高、叶面积指数（LAI,leaf area index）、稻田灌水深度的变化以及水稻管理措施等。分析了MODIS植被指数与实地采样数据之间的关系,建立了水稻实时监测模型和双季晚稻的单产估产模型。研究结果表明: （1）MODIS-EVI（增强型植被指数,Enhanced Vegetation Index）与LAI的相关性比NDVI （归一化植被指数,Normalized Difference Vegetation Index）、LSWI （地表水分指数,Land Surface Water Index）高,在水稻分蘖孕穗期和灌浆乳熟期与LAI有很强的相关关系,相关系数分别为0.90,0.89,拥有很强的稳定性和抗干扰能力,更适合研究区高温、高湿、高植被覆盖率的实际状况。（2）LSWI在抽穗扬花期与LAI的相关系数达到0.8以上,将MODIS-EVI和LSWI相结合可以实现研究区双季稻从分蘖期到乳熟期的实施监测。晚稻分蘖孕穗期,叶片还不能完全覆盖稻田表面,LSWI受稻田灌水和叶片水分的双重影响;在晚稻分蘖孕穗完成后,LSWI与晚稻含水量的相关系数达到了0.85。（3）早稻生长期间,各植被指数与LAI吻合程度要低于晚稻生长期间。特别是2007年,早稻各植被指数受到较大干扰。原因是早稻生长期间,正值长江中下游地区连续的阴雨天气,地表反射光谱受到云雨干扰导致的,这说明MODIS不太适合研究区早稻的实时监测。（4）在地表生物量监测中,MODIS-EVI与研究区双季晚稻分蘖孕穗期、灌浆乳熟期水稻干重之间的相关系数分别为0.86和0.82;抽穗扬花期和蜡熟完熟期的植被指数与生物量之间没有明显的相关关系。（5）MODIS在分蘖孕穗期和灌浆乳熟阶段可以实现对双季晚稻产量的估测,对早稻产量的估测因为样本时间序列较短和2007年早稻倒伏的原因,结果尚不明晰,还需要进一步验证研究。

关键词： MODIS EVI LSWI 双季稻水含量