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1976—2020年黄河入海口滩区水体演变过程及淹没风险识别

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自然资源遥感 2024年第2期36卷 151-159页

作者：刘稼丰张文凯杜晓敏冀欣阳杨金中范景辉孙禧勇佟晶中国自然资源航空物探遥感中心北京100083 自然资源部数字制图与国土信息应用重点实验室武汉430079

黄河流域生态保护和高质量发展已成为国家战略,对黄河入海口滩区水体范围进行动态监测研究,避免水体演变所衍生出的潜在淹没风险具有重要意义。通过获取长时序丰水期Landsat系列遥感卫星影像数据集,采用基于决策树的多指数陆表水体提取... 详细信息

黄河流域生态保护和高质量发展已成为国家战略,对黄河入海口滩区水体范围进行动态监测研究,避免水体演变所衍生出的潜在淹没风险具有重要意义。通过获取长时序丰水期Landsat系列遥感卫星影像数据集,采用基于决策树的多指数陆表水体提取方法,获取黄河入海口滩区1976—2020年10个研究时点的最大水体范围,并通过叠加分析计算各个区域历史淹没频次,进而识别城镇村庄居民点和采矿用地淹没风险。研究结果表明,10个研究时点中被淹没5次以上的区域为463.7 km 2,以2015年共631个城镇村庄居民点和采矿用地为例,低淹没风险413个,中淹没风险52个,高淹没风险20个。黄河入海口滩区城镇村庄居民点等建设用地应明确迁建需求,科学迁建选址,完善基础设施。

关键词：黄河入海口黄河滩区遥感技术水体范围淹没风险

国产高分辨率热红外数据城市地表温度反演及其应用

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自然资源遥感 2024年

作者：李经纶陈虹李坤窦显辉赵航曾健张学文钱永刚中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室可持续发展大数据国际研究中心中国科学院大学中国自然资源航空物探遥感中心自然资源部国土卫星遥感应用中心中国资源卫星应用中心

与自然地表相比,城市地表的几何结构更加复杂,像元内部的多次散射效应和邻近效应对城市地表温度(land surface temperature, LST)反演结果的影响不可忽视。本研究提出了一种耦合机器学习和改进的温度/发射率分离(temperature and emissi... 详细信息

与自然地表相比,城市地表的几何结构更加复杂,像元内部的多次散射效应和邻近效应对城市地表温度(land surface temperature, LST)反演结果的影响不可忽视。本研究提出了一种耦合机器学习和改进的温度/发射率分离(temperature and emissivity separation, TES)的城市LST反演算法,并将该方法应用于我国SDGSAT-1热红外数据中。该算法主要包括3个方面:首先,基于XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)算法反演SDGSAT-1城市冠层亮温;其次,考虑城市几何结构,提出了一种基于天空可视因子(sky view factor, SVF)的TES算法,实现了城市LST的高精度反演;最后,评估了算法的准确性,并将该方法应用于北京城区。结果显示,使用XGBoost算法和分裂窗算法均方根误差(root mean squared error, RMSE)分别约为0.2 K和1.2 K;在有/无水汽数据支持下,城市LST RMSE分别为0.36K和0.73K,3个波段的LSE RMSE分别为0.020/0.026,0.018/0.023和0.020/0.023。改进前后的TES算法反演结果差值范围约为0～1.86K。

关键词： SDGSAT-1卫星遥感反演城市地表温度天空可视因子机器学习

基于TROPOMI的淮河流域大气NO_(2)干沉降估算

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中国环境科学 2024年第4期44卷 1966-1974页

作者：刘佳瑜王钰丘仲锋赵冬至田野武燕张渊智南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室北京100081

基于Sentinel-5P卫星TROPOMI数据,利用随机森林方法反演2018~2020年淮河流域地面NO_(2)浓度,采用推算法获得淮河流域2018~2020年NO_(2)干沉降通量,并通过划分不同集水区(水域、农田、城区和植被覆盖区)估算大气NO_(2)干沉降对淮河流域... 详细信息

基于Sentinel-5P卫星TROPOMI数据,利用随机森林方法反演2018~2020年淮河流域地面NO_(2)浓度,采用推算法获得淮河流域2018~2020年NO_(2)干沉降通量,并通过划分不同集水区(水域、农田、城区和植被覆盖区)估算大气NO_(2)干沉降对淮河流域水体氮素的贡献.结果显示,卫星反演地面NO_(2)浓度与地面站点实测资料一致性较高,相关系数(R)为0.94,平均绝对误差(MAE)为2.7,均方根误差(RSME)为4.1.淮河流域地面NO_(2)浓度和NO_(2)干沉降通量均有明显的季节变化,春夏秋冬4个季节地面NO_(2)平均浓度分别为13.7,12.2,17.6,23.1μg/m^(3);NO_(2)平均干沉降通量分别为1.25,1.13,1.61,2.13kg N/(hm^(2)·a).淮河流域地面NO_(2)浓度和干沉降通量均表现为南北部高,东西部低.农田区域NO_(2)干沉降对流域水体氮素的贡献最大,占比83.47%.2019年淮河流域大气NO_(2)干沉降总量为1.34×10^(5)t,对水体氮素的贡献为1.36×10^(4)t N;2020年大气NO_(2)干沉降总量为1.25×10^(5)t,对水体氮素的贡献为1.18×10^(4)t N.

关键词： NO_(2)干沉降 TROPOMI 随机森林模型淮河流域氮素贡献

HY-2D卫星散射计海面风场产品在西北太平洋区域的适用性分析

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海洋预报 2024年第5期 89-98页

作者：刘晓燕张萌林晓娟郝赛彭炜国家海洋环境预报中心自然资源部空间海洋遥感与应用研究重点实验室国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室自然资源部南海海域海岛中心

基于中国近海浮标数据、欧洲中期天气预报中心第五代全球再分析资料ERA5和MetOpB卫星散射计ASCAT海面风场数据，对HY-2D卫星散射计反演的风场数据在西北太平洋区域的质量进行了检验评估，用以分析其在该区域的适用性。统计结果表明：HY... 详细信息

基于中国近海浮标数据、欧洲中期天气预报中心第五代全球再分析资料ERA5和MetOpB卫星散射计ASCAT海面风场数据，对HY-2D卫星散射计反演的风场数据在西北太平洋区域的质量进行了检验评估，用以分析其在该区域的适用性。统计结果表明：HY-2D风场数据与中国近海浮标数据、ERA5数据和ASCAT数据均有较好的一致性，3组检验结果的风速均方根误差分别为0.98 m/s、1.23 m/s和0.58 m/s，误差都很好地控制在2 m/s以内；风向均方根误差分别为18.8°、16.8°和12.8°，误差均控制在20°以内；HY-2D风场数据与ASCAT数据有着最好的一致性。对比HY-2D风场数据和中国近海浮标站点风矢量数据，未发现离岸距离和误差之间的明显规律。在HY-2D风场数据与ERA5和ASCAT的对比结果中，近9成数据的风速绝对误差≤2 m/s、风向绝对误差≤20°。由此可见，HY-2D卫星散射计反演的海面风场数据在西北太平洋区域质量较高，能够较好地满足业务化应用的精度要求。

关键词： HY-2D卫星散射计海面风场西北太平洋适用性 ERA5

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基于人类活动视角的中国陆域荒野地评估方法

生态学报 2024年第9期44卷 3844-3854页

作者：李云昊余博洋吴朝宁李思青王结臣南京大学地理与海洋科学学院自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室江苏省地理信息技术重点实验室南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023

随着人类活动逐渐增加,自然生境向人工基质的转换已成为全球野生动物生存的严重威胁,准确识别荒野地的空间范围对生态治理和生物多样性保护具有重要意义。当前,利用较高精度的新型数据,考虑区域尺度上的地理特征构建指标模型,并识别国... 详细信息

随着人类活动逐渐增加,自然生境向人工基质的转换已成为全球野生动物生存的严重威胁,准确识别荒野地的空间范围对生态治理和生物多样性保护具有重要意义。当前,利用较高精度的新型数据,考虑区域尺度上的地理特征构建指标模型,并识别国家尺度荒野地的实践还较少。从人类活动对自然影响的视角出发构建荒野地识别模型,首先考虑微观视角下人类活动对复杂地理环境的响应特征,构建多要素综合的人类非持续性活动强度计算模型;引入新型数据源,构建空间特征提取算法并建立人工环境和光污染影响指标,明确人类长期活动区;刻画可能的荒野地空间范围,并定量评价其荒野程度。对中国陆域荒野地的识别结果表明:(1)基于人类活动视角构建的荒野地识别模型可有效模拟中国陆域范围内的荒野度分布,其大致呈现“西高东低”的空间格局;(2)中国荒野地占中国陆域面积的22.47%,主要分布在大小兴安岭、青藏高原、内蒙古高原、塔里木盆地等地区;(3)结果与基于人类足迹法的荒野地数据对比,重合率超过80%,表现出良好的识别能力,且为部分区域提供了具有参考性的识别结果。

关键词：荒野地人类活动可达性光污染

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中国海洋水色观测卫星及其应用

先进小卫星技术（中英文）

先进小卫星技术（中英文） 2024年第1期1卷 30-46页

作者：林明森叶小敏马超飞邹斌国家卫星海洋应用中心北京100081 自然资源部空间海洋遥感应用重点实验室北京100081

海洋水色观测卫星是重要的对地观测平台,以相对高时空分辨率探测全球海洋和海岸带地区的生态环境,同时兼顾探测内陆水体、陆地植被和冰雪等信息.分别从卫星平台和载荷性能方面分析了国内外海洋水色卫星的发展历程、现状和未来趋势;综述... 详细信息

海洋水色观测卫星是重要的对地观测平台,以相对高时空分辨率探测全球海洋和海岸带地区的生态环境,同时兼顾探测内陆水体、陆地植被和冰雪等信息.分别从卫星平台和载荷性能方面分析了国内外海洋水色卫星的发展历程、现状和未来趋势;综述了中国已发射的海洋水色观测卫星及其载荷的功能和性能情况;归纳了中国海洋水色观测卫星地面系统建设、卫星数据应用发展的历史和现状,重点阐述了中国海洋水色卫星在海洋生态环境、海洋生态灾害、滨海湿地生态系统、海冰和海洋国土空间规划领域的监测应用;最后给出了中国海洋水色观测卫星未来的新需求及发展趋势.研究结论可为中国海洋水色观测卫星的发展及应用规划提供参考.

关键词：海洋水色海洋卫星海洋生态海岸带卫星应用

一种融合多源数据的全国OCO-2 SIF降尺度方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第9期49卷 1556-1565页

作者：卢小平蔡国盛张向军余海坤李国清赵紫锋河南理工大学自然资源部矿山时空信息与生态修复重点实验室河南焦作454003 河南省遥感院河南郑州450003

日光诱导叶绿素荧光(solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF)值对表征农作物长势状况、植被胁迫早期诊断等具有重要意义,目前主要是利用遥感技术反演得到大范围SIF值,但由于受低空间分辨率和稀疏采样等限制,难以满足省级以下空间... 详细信息

日光诱导叶绿素荧光(solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF)值对表征农作物长势状况、植被胁迫早期诊断等具有重要意义,目前主要是利用遥感技术反演得到大范围SIF值,但由于受低空间分辨率和稀疏采样等限制,难以满足省级以下空间尺度应用需求。针对上述问题,提出一种基于随机森林(random forest,RF)算法的SIF降尺度模型构建方法。首先将多源遥感数据与轨道碳观测2号(orbiting carbon observatory-2,OCO-2)SIF数据进行融合,建立同一尺度下的非线性关系,反演500 m×500 m空间分辨率的SIF数据,通过实验得出预测模型的决定系数、平均绝对误差和均方根误差分别达到0.72、0.24 mW·m^(-2)·nm^(-1)·sr^(-1)和0.33 mW·m^(-2)·nm^(-1)·sr^(-1),表明了该方法的有效性;然后基于模型降尺度后的SIF数据与增强型植被指数、归一化差异植被指数、新OCO-2 SIF数据集进行空间相关性分析,并利用中国二氧化碳观测卫星SIF和地面SIF站点数据进行验证,结果均表现出较好的相关性。将降尺度后的SIF数据在中国河南省内进行时序性分析,结果显示降尺度产品能够较好地捕捉植被变化信息。通过RF算法融合多源数据能够反演出500 m×500 m空间分辨率的SIF数据。

关键词：日光诱导叶绿素荧光轨道碳观测2号随机森林算法多源遥感数据降尺度

基于CIE颜色系统的东中国近海长时序水色变化研究

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光学学报 2024年

作者：李明辉马本昌张海龙王胜强孙德勇南京信息工程大学海洋科学学院自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室

水体颜色是描述海洋光学性质的基本参数，蕴含着丰富的海洋水体信息。本研究结合CIE-XYZ颜色系统，利用基于卫星多光谱遥感反射率的色度角信息获取方法，结合MODIS、SeaWiFS卫星数据，得到中国近海色度角长时序信息数据集。研究发现色... 详细信息

水体颜色是描述海洋光学性质的基本参数，蕴含着丰富的海洋水体信息。本研究结合CIE-XYZ颜色系统，利用基于卫星多光谱遥感反射率的色度角信息获取方法，结合MODIS、SeaWiFS卫星数据，得到中国近海色度角长时序信息数据集。研究发现色度角具有明显的时空分布特征：渤海具有较大的月均值（180°），黄海次之（月均值100°），且季节变化性显著。东海月均值较低（60°），季节变化性较小。此外，色度角与水质参数表现出较强的共变关系。基于航次实测数据，本研究建立了基于色度角与水质参数的反演模型。结果显示，基于色度角的透明度（R2=0.79）、悬浮颗粒物浓度（R2=0.90）、443 nm处浮游植物吸收系数（R2=0.79）以及670 nm处浮游植物吸收系数（R2=0.80）反演模型具有较高的拟合度和较好的精度。同时，本研究分析讨论了色度角在中国近海复杂环境水体的应用，发现其在获取水体颜色信息方面较传统水色指数更为准确，并且能够更全面地表达水环境信息。这表明，在研究区域中色度角相较于水色指数是一种更优越的衡量水体颜色的参数，在准确传达海洋水环境信息能力方面具有潜在应用价值。

关键词：海洋水体颜色 CIE-XYZ颜色系统色度角水色指数海洋水质环境

HY-2C卫星散射计海面风场产品的检验评估

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海洋预报 2024年第2期41卷 92-103页

作者：刘晓燕郝赛彭炜刘宇昕张洁国家海洋环境预报中心北京100081 自然资源部空间海洋遥感与应用研究重点实验室北京100081 国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室北京100081

基于中国近海浮标的逐小时海面风矢量实测数据、ASCAT散射计风场数据以及欧洲中期天气预报中心的第五代全球再分析数据(ERA5)的逐小时风场数据,使用统计分析方法对HY-2C卫星散射计海面风场数据产品进行检验评估,检验使用的是2~24 m/s风... 详细信息

基于中国近海浮标的逐小时海面风矢量实测数据、ASCAT散射计风场数据以及欧洲中期天气预报中心的第五代全球再分析数据(ERA5)的逐小时风场数据,使用统计分析方法对HY-2C卫星散射计海面风场数据产品进行检验评估,检验使用的是2~24 m/s风速区间内的数据。结果表明:使用11个浮标共计3351个样本数据作为真值进行检验,风速和风向的均方根误差分别为1.01 m/s和20.7°;使用8304963个ASCAT样本数据进行检验,风速和风向的均方根误差分别为0.66 m/s和11.5°;使用ERA5风场数据进行全球区域检验,风速和风向的均方根误差分别为1.05 m/s和12.0°;使用ERA5风场数据进行西北太平洋区域检验,风速和风向的均方根误差分别为1.19 m/s和15.5°。由此可见,HY-2C卫星散射计海面风场产品质量的可信度较高,能够较好地满足业务化应用的精度要求。

关键词： HY-2C卫星散射计海面风场检验评估