最新刊期
      2014 年 第 18 卷 4 期

        汶川地震灾后生态环境遥感监测专栏

      • 2014, 18(4): 735-740.
        摘要：<正>尺度问题随着研究对象而变化。海量、多时空尺度的对地观测数据,为地理科学提供了地理大发现以来极为重要的机遇,若不解决尺度问题,必将影响地球科学研究的进一步推进。2013年9月,李小文院士发表论文《定量遥感尺度效应刍议》,试图推动解决遥感在定量研究和应用过程中遇到的尺度效应问题。论文  
          
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        发布时间：2021-06-10
      • 杨斌,曹春香,田蓉,刘诚,田海静,刘迪,项海兵
        2014, 18(4): 946-957. DOI: 10.11834/jrs.20143248
        摘要：对汶川县震后5年生态恢复状况进行评价,以多源遥感数据为主,其他调查统计数据为辅,构建了基于压力—状态—响应模型的生态环境质量评价指标体系,采用综合指数法对汶川县2007年、2008年和2013年生态环境质量进行评价,得到震前、震后以及5年后的生态环境质量评价分级图,并对震后5年汶川县生态恢复状况进行分析。结果表明,2007年汶川县有79.4%的区域生态环境质量良好,2008年5月12日地震对生态环境造成极大破坏,尤其是靠近震源地区,生态环境质量下降更为严重。通过震后5年恢复,到2013年汶川县生态环境质量恢复比较显著,有55.84%的区域环境质量有明显改善,特别是生态环境质量较差地区改善幅度较大,但仍未达到2007年区域生态环境质量水平。最后为今后该区域生态环境恢复重建提出相应的建议。  
        关键词：汶川地震;生态恢复;评价;压力—状态—响应（PSR）;层次分析法   
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        发布时间：2021-06-10
      • 赵旦,张淼,于名召,曾源,吴炳方
        2014, 18(4): 958-970. DOI: 10.11834/jrs.20143345
        摘要：2008年汶川8.0级特大地震对当地的生态系统造成了极大的破坏,为了评估5年来灾区农田和森林植被的恢复情况,利用逐年机载高分辨率遥感影像,结合星载遥感数据和地面调查数据,开展了灾区农林植被恢复状况监测。在农田恢复监测方面,结合2008年地震发生后以及2013年5月中旬的机载高分辨率遥感数据,采用目视解译的方式对汶川地震中受损农田的恢复状况进行监测与评估,同时利用GVG（GPS、Video和GIS）农情采样系统的作物种植成数调查结果,分析了灾后作物种植结构的变化。结果表明,灾区1592 ha受损农田,5年后仅有约17.5%得到了恢复和耕种使用。就耕地利用强度而言,重灾区耕地利用率较高,作物种植结构没有发生重大变化。在森林恢复状况监测方面,对典型区（岷江干旱河谷区和盆周山地区的3个重点区域）采用目视解译方式识别出森林变化,并结合大区域尺度规一化植被指数（NDVI）时间序列变化分析,对整个灾区的森林损毁和恢复情况做出评价。监测结果显示,汶川县、什邡市和绵竹市的森林植被恢复情况总体较好,但是一些坡度较大的损毁区、次生灾害频发区的森林尚未恢复,大区域尺度的统计结果显示,地震重灾区的46381 ha重度损毁森林植被和177025 ha中度损毁森林植被区域,完全恢复的区域占13.52%和25.84%,部分恢复的区域都占到50%。在自然恢复较为困难的区域,如汶川县中部和东北部、都江堰市北部、彭州市北部、什邡市北部、绵竹市北部、安县北部及北川县南部等,需要加强人工干预。遥感监测方法既适用于震后的农田和森林恢复状况动态监测,也适用于其他自然灾害发生时对灾区农田和森林植被破坏状况进行应急监测,具有实际应用价值和良好的发展前景。  
        关键词：汶川地震;农林恢复;机载高分辨率遥感影像;目视解译;变化检测   
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        发布时间：2021-06-10
      • 2014, 18(4): 971.
        摘要：<正>HJ-1A助力中国拟新建南极科学考查站选址HJ-1A satellite help China to set new Antarctic research station中国拟在南极维多利亚地区建立一座新的科学考察站,但是国内科学家对该地区情况了解很少。针对这一难题,北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院采用国产卫星HJ-1A于2010年11月拍摄的遥感影像,对该地区进行遥感综合调查,并建议难言岛作为预选站址（封面图片右下角为该岛的WorldView-2高分辨率影像）。调查发现,该地区地貌十分独特,分布着6大陆上冰川,巨大的德里加尔斯基冰舌长约120km,阻挡了南面漂浮过来  
          
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        发布时间：2021-06-10

        综述

      • 李文梅,李增元,陈尔学,冯琦
        2014, 18(4): 741-751. DOI: 10.11834/jrs.20143158
        摘要：森林垂直结构参数反演是进行森林资源管理、森林蓄积量估算及全球碳循环研究的基础。层析合成孔径雷达TomoSAR（Tomography Synthetic Aperture Radar）是随着InSAR/Pol-InSAR技术的日益发展而产生的,更适用于森林垂直结构参数反演。本文首先介绍了TomoSAR的概念与实现方式:PCT（Polarization Coherence Tomography）、多基线干涉层析SAR MB-InTomoSAR（Multi-baseline Interferometric Tomographic SAR）、多基线极化层析SAR MBPolTomoSAR（Multi-baseline Polarization Tomographic SAR）;概括了目前应用TomoSAR技术反演森林垂直结构参数的技术方法与信号模型等;论述了应用TomoSAR技术提取森林垂直结构参数的现状,最后分析了应用TomoSAR技术提取森林垂直结构参数可能的发展方向。  
        关键词：层析合成孔径雷达;极化干涉合成孔径雷达;森林垂直结构参数;树高;森林地上生物量   
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        发布时间：2021-06-10

        技术方法

      • 尹高飞,柳钦火,李静,曾也鲁,徐保东
        2014, 18(4): 752-759. DOI: 10.11834/jrs.20143205
        摘要：叶片在树冠尺度的聚集是森林场景中的重要聚集形式,模型中常假设树冠为规则的几何形体（椭球、圆锥、圆锥+圆柱等）。对树冠形状归属进行判断时界限并不明显,从而具有很强的主观性。本文首先扩展了Nilson的森林孔隙率模型,使其适用于椭球、圆锥、圆锥+圆柱等3种常见形状的树冠,并基于该模型分析了孔隙率、聚集指数对树冠形状的敏感性。同时,本文还分析了树冠形状对叶面积指数（LAI）地面间接测量精度的影响。基于不同形状树冠的模拟数据分析发现,树冠的体积、投影面积是树冠形状产生作用的主要因子,在冠层底部椭球形树冠和圆锥+圆柱形树冠的平均孔隙率、聚集指数都非常接近,而圆锥形树冠与两者存在较大差异。树冠形状的错误设置在极端情况下可导致估算的真实LAI误差超过25%。  
        关键词：树冠形状;孔隙率;聚集指数;叶面积指数   
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      • 段光耀,宫辉力,李小娟,陈蓓蓓
        2014, 18(4): 760-770. DOI: 10.11834/jrs.20143243
        摘要：针对高分辨率卫星影像,提出一种特征分量构建与面向对象结合的阴影提取方法。分析遥感阴影光谱特性,构建彩色不变特征C3、亮度特征I、主成分第一特征量PC1以及蓝色波段和近红外波段归一化比率特征RATIObnir,增强阴影信息。采用线性变换将几个特征分量Digital Number（DN）值归一化到相同范围,对这几个分量进行综合分析。以I和PC1分量为输入对影像进行多尺度分割,建立包括波段均值、标准差、最大差异等特征的规则集,实现面向对象的阴影信息提取。选取20幅QuickBird影像为例进行阴影提取实验,平均总体精度为97%,平均用户精度为96%,平均Kappa系数为0.94。实验结果表明,相对传统基于像素信息提取方法,本文方法提取阴影斑块完整,无破碎图斑;相对基于原始光谱的面向对象方法,本文方法提取精度更高。  
        关键词：阴影提取;特征分量;面向对象;光谱特性;彩色不变特征   
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      • 周永波,白洁,周著华,齐琳琳
        2014, 18(4): 771-787. DOI: 10.11834/jrs.20143274
        摘要：利用FY-3A/MERSI资料,结合MODIS C005算法的海上气溶胶模型,研究了中国渤海、黄海以及东海海域沙尘天气气溶胶光学厚度反演方法。通过MERSI反演的气溶胶光学厚度与MODIS C005气溶胶光学厚度产品（MOD04）对比,发现MERSI气溶胶光学厚度反演结果存在较大偏差。分析认为,这种偏差是由MODIS C005算法的海上气溶胶模型对MERSI气溶胶光学厚度反演不完全适用造成的。鉴于此,本文研究引进了一种沙尘气溶胶模型,并将其与MODIS C005算法的粗粒子气溶胶模型按照一定比例混合,形成了改进的气溶胶模型。利用改进气溶胶模型再次反演海上沙尘天气气溶胶光学厚度,反演结果与MOD04一致性较好,说明改进气溶胶模型能有效地提高MERSI定量反演沙尘气溶胶的能力。  
        关键词：FY-3A/MERSI;气溶胶模型;沙尘;光学厚度   
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      • 夏列钢,骆剑承,王卫红,沈占锋
        2014, 18(4): 788-803. DOI: 10.11834/jrs.20143058
        摘要：遥感数据的海量堆积与应用信息的匮乏日益凸显信息认知提取的重要性,在地学信息图谱方法论的指导下,同时参考视觉认知流程,提出了遥感信息图谱认知方法用于遥感数据的自动解译。在地理信息系统的统一框架下逐步挖掘多源遥感数据的"图"、"谱"特征并进行图谱耦合分析,通过多尺度分割、特征分析、监督学习等关键步骤完成"察觉—分辨—确认"的地学认知流程,初步满足自动化和智能化应用需求。在土地覆盖信息自动解译应用中建立了基于"图谱"先验知识的管理与运用机制以实现自动化,采用机器学习算法提升智能化程度,并以自适应迭代控制模型使结果精度向最优逼近。选取了珠江三角洲的试验区域进行了基于ALOS多光谱影像的土地覆盖自动分类,结果符合预期,说明了本文方法的可行性。  
        关键词：图谱认知;自动解译;土地覆盖;自动分类   
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        发布时间：2021-06-10
      • 董亚冬,焦子锑,张虎,李佳悦,焦广平,石涵予
        2014, 18(4): 804-825. DOI: 10.11834/jrs.20143229
        摘要：核驱动的Ross Thick-LiSparse Reciprocal（RTLSR）双向反射函数（BRDF）模型已广泛地应用于MODIS等星载传感器的业务化产品处理中。但是,对于多年MODIS二向反射产品历史数据,如何基于RTMLSR模型发展一种简单有效快速的方法,进行热点效应的校正是一个迫切需要解决的问题。本文提出了一种简单有效的方法,不需要对观测数据重新反演,直接在现有MODIS二向反射产品的基础上进行热点校正,方便用户对历史MODIS二向反射产品的使用。该方法应用POLDER-3/BRDF数据库和部分经MODIS业务化算法筛选的反射率数据进行验证,并与RTLSR模型和RTMLSR模型的结果进行比较,结果表明:（1）该方法比现有的MODIS业务化RTLSR算法,对热点反射率有明显改善,拟合相对误差平均降低了10.12%;（2）该方法相对于RTMLSR模型在热点反射率拟合效果上差别不大,相对误差相差2.10%;（3）该方法对热点和冷点归一化的植被指数（NDHD）的估算效果有一定程度的改善,相对于RTLSR模型降低了约4.99%,与RTMLSR模型的相对误差相差1.32%,该方法对直接应用现有MODIS BRDF产品,基于热点方向反射率反演植被结构参数（如植被聚集指数）的精度提高有现实应用价值。  
        关键词：核驱动模型;AMBRALS;双向反射分布函数;热点;MODIS BRDF和反照率产品   
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        发布时间：2021-06-10
      • 徐雯靓,王少军
        2014, 18(4): 826-842. DOI: 10.11834/jrs.20143265
        摘要：为了消除土壤背景信息对植被指数的影响,近几十年发展了土壤调节植被指数系列（SAVI family）。在不同环境条件下,不同指数抗土壤影响的能力不同。在总结了以消除土壤影响为目的的植被指数建立过程的基础上,利用PROSAIL辐射传输模型模拟的两组数据集,比较分析了NDVI、SAVI、TSAVI、MSAVI、OSAVI和GESAVI在不同叶面积指数（LAI）对应不同土壤背景的情况下抗土壤干扰、表达植被信息的能力,指出了不同植被指数应用的最适环境条件。结合植被指数—信噪比图,将这6种植被指数分成3类:在中低LAI值下,若植被覆盖度均匀,OSAVI和TSAVI有较强的消除土壤影响、表达植被信息的能力;当区域LAI分布不均、植被类型混杂时,MSAVI在表达植被信息时具有较好的稳定性。根据每类植被指数的特征,利用MODIS-VI和MODIS-LAI产品初步验证了上述结论的有效性。  
        关键词：Prosail模型;植被指数;土壤背景;能力比较;适宜环境   
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        发布时间：2021-06-10

        遥感应用

      • 王永前,施建成,刘志红,冯文兰,邱玉宝
        2014, 18(4): 843-867. DOI: 10.11834/jrs.20143270
        摘要：在植被覆盖区域,归一化植被指数（NDVI）被广泛地应用于干旱遥感监测。和基于光学遥感的植被指数相比,Shi等提出的微波植被指数MVI（Microwave Vegetation Index）被证实能够反映更多的植被生长信息。本文以MVI为基础,利用MVI代替目前比较成熟的温度植被指数TVDI（Temperature Vegetation Index）中的NDVI,构建温度微波植被干旱指数TMVDI（Temperature Microwave Vegetation Index）,发展了一种新的干旱监测方法。本文以2006年夏季四川省发生的百年难遇的干旱为研究对象,将基于TMVDI与TVDI的干旱监测结果进行了对比分析。最后,为评估监测结果的准确性,将遥感监测的结果与基于气象站点降雨观测数据构建的标准降雨指数SPI（Standardized Precipitation Index）的计算结果进行了对比分析。结果表明,利用低频降轨微波辐射计数据计算的T MVDI最适合于进行植被覆盖区域的干旱监测。  
        关键词：干旱遥感监测;微波植被指数;温度植被指数;AMSR-E;四川省   
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      • 郑淑丹,郑江华,石明辉,郭宝林,森巴提,孙志群,贾晓光,李晓瑾
        2014, 18(4): 868-886. DOI: 10.11834/jrs.20143282
        摘要：遥感技术应用已成为中国中药资源普查的一个重要探索方向。以红花（Carthams Tinctorius L.）为种植型药用植物实验样本品种,分别基于分形理论和灰度共生矩阵（GLCM）两种方法提取不同的纹理特征,结合光谱信息对资源三号卫星（ZY-3）影像进行最大似然方法的监督分类,对比分析分类效果和精度评价。结果显示:加入纹理特征后,总体分类精度提高了0.49%—5.31%,Kappa系数提高了0.01—0.07,结合基于双毯法的分形纹理较GLCM纹理分类总体效果提高至少两倍,其中在Matlab环境下,使用5×5滑动窗口提取的分形纹理特征的分类效果最显著,总体分类精度提高了5.31%,Kappa系数提高了0.07。对于红花分类精度,引入分形纹理特征的分类精度提高到了100%,识别的红花样地效果最完整,破碎程度最小,与其他类别区分度最高;而引入GLCM的分类精度却降低了0.55%—1.28%,可见采用分形理论比采用GLCM提取纹理特征能够更加有效地辅助ZY-3影像识别种植型药用植物。  
        关键词：种植型药用植物;红花;纹理特征;分形;灰度共生矩阵;资源三号   
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        发布时间：2021-06-10
      • 葛永刚,崔鹏,林勇明,庄建琦,贾松伟
        2014, 18(4): 887-901. DOI: 10.11834/jrs.20143128
        摘要：综合应用137Cs技术、RS技术和GIS技术,进行云南小江流域土壤侵蚀的评估和预测研究,探索中国西部山区观测资料缺乏、USLE（Universal Soil Loss Equation）方程不适宜区域土壤侵蚀评估与预测方法。通过137Cs技术,采用非农耕地与农耕地土壤侵蚀模型确定区内林地、灌丛、草地、坡耕地和裸地的年均侵蚀模数分别为356—1531 t/（km2·a）,330—1709 t/（km2·a）,886—3885 t/（km2·a）,5197—12454 t/（km2·a）和15000 t/（km2·a）以上。解译小江流域1987年（Landsat TM）、1995年（Landsat TM）和2005年（Landsat ETM）遥感影像,获得流域不同时期土地利用图,将其与1∶50000 DEM模型进行叠置分析,建立小江流域土地利用的空间分布图,结合利用137Cs确定的土壤侵蚀速率数据,进行土壤侵蚀分区与制图,分析土壤侵蚀的时空变化。结果表明:1987年—2005年流域轻度以上侵蚀面积占总面积的66.0%—67.3%,变化不大,但侵蚀强度明显加剧,1987年—1995年间尤为明显;中度侵蚀、强度侵蚀、极强度侵蚀区面积分别增加30%、23%和26%;小江流域1987年、1995年和2005年土壤侵蚀量分别为7.51×106t/a,8.19×106t/a和8.18×106t/a。进而选用1995年和2005年的土壤侵蚀数据构建Markov-CA（马尔可夫—元胞自动机）预测模型,获得2015年流域土壤侵蚀分区图,并预测2015年土壤侵蚀量为8.17×106t,与2005年侵蚀量接近。研究结果真实地反映了小江流域土壤侵蚀的变化过程与主要驱动因子,研究方法适合中国西部山区土壤侵蚀评估与预测。  
        关键词：土壤侵蚀;评估;预测;137Cs;RS;GIS;小江流域   
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      • 刘英,包安明,陈曦
        2014, 18(4): 902-911. DOI: 10.11834/jrs.20143329
        摘要：利用光学遥感反演盐度,可以充分利用遥感数据的空间代表性,以及目前高分率遥感数据的高时空精度。本文利用MERIS（Medium Resolution Imaging Spectrometer）300 m数据,以干旱区的博斯腾湖（博湖）为例,探讨了光学遥感数据反演低盐湖泊水体盐度的可行性。结果显示:在开都河入流影响的博湖西南角,存在光学遥感反演盐度利用的黄色物质（CDOM）与盐度的反比关系,但相关性不高,而且在博湖区域不同时间、不同区域CDOM与盐度的关系都不同。博湖盐度低于3 g·L-1,而遥感数据计算盐度的精度约为1.1 psu,因而用光学遥感数据计算博湖盐度的误差太大。博湖本身CDOM与盐度关系的时空异质性以及相关性不高,目前光学遥感反演精度有限,因此,在博湖用光学遥感数据反演整个湖区的盐度有困难。用光学数据反演水体盐度要求盐度足够高,盐度和CDOM存在梯度,并满足CDOM扩散守恒,因此用光学遥感反演低盐湖泊水体盐度较为困难。  
        关键词：矿化度;CDOM;MERIS;博斯腾湖   
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        发布时间：2021-06-10
      • 王艳霞,丁琨,黄晓园,龙晓敏,周汝良
        2014, 18(4): 912-922. DOI: 10.11834/jrs.20142362
        摘要：基于MODIS影像反演地表瞬时温度场和气象站点30年平均气温实测数据,结合数字高程模型,研究了云南山地气温随海拔变化的规律。结果表明,降低或消除了坡向与坡度、纬度与经度变化的影响后,在云南全区域尺度上,海拔对气温作用而产生的气温直减率为0.53℃;在典型山地地貌类型区,山地气温直减率由高山区向低山区逐渐增大,滇西北高山区直减率为0.47℃,滇中、滇东中山区为0.51℃,滇南宽谷低山区为0.54℃,滇西北高山峡谷和滇南低山深切沟谷地带为0.54℃;由阳坡、半阴半阳坡至阴坡,山地气温直减率依次增大:阳坡直减率平均为0.52℃,半阴半阳坡平均为0.54℃,阴坡平均为0.55℃。除海拔之外,坡向、坡度等微地形因子亦是微格局气温场的主要地理响应因子。利用遥感数据反演的瞬时温度场研究山地气温直减率,是一种研究山地气温变化规律的新方法。  
        关键词：地表瞬时温度场;山地气温;气温直减率;山地地貌类型   
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        发布时间：2021-06-10
      • 李旭青,刘湘南,刘美玲,吴伶
        2014, 18(4): 923-945. DOI: 10.11834/jrs.20142329
        摘要：利用地面实测数据构建高精度的水稻冠层氮素含量光谱反演点模型并将其进行尺度转换,实现了水稻冠层氮素含量准实时、大区域监测。以氮素光谱敏感指数作为输入变量,冠层氮素含量数据为输出变量,利用随机森林算法构建水稻冠层氮素含量高光谱反演模型,并用苏州市水稻农田验证区数据,检验模型的普适性和有效性;利用准同步的Hyperion数据,采用对输入、输出变量进行线性变换的简单尺度转换方法实现了点模型的区域应用。结果表明:基于随机森林算法的水稻冠层氮素含量高光谱反演模型可解释、所需样本少、不会过拟合、精度高（模型在实验区的预测精度为R2=0.82,验证区检验精度为R2=0.73）且具有普适性;点模型基于高光谱遥感卫星影像和尺度转换进行区域应用,精度较高（R2=0.81）。  
        关键词：随机森林算法;氮素反演模型;尺度转换;区域应用   
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