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[硕士论文] 刘少振
摄影测量与遥感 中国矿业大学;中国矿业大学(江苏) 2017(学位年度)
摘要:工业革命以来,人类创造的物质财富比之前数千年创造的物质财富总和还要多,与此同时人类也付出了巨大的资源和环境代价。人类活动导致的以碳元素为主的温室气体排放是全球变暖的主要原因。根据现有的观测数据显示,全球大气CO2浓度上升趋势明显,目前已经达到400ppm左右。本论文基于GOSAT卫星L3数据研究了我国CO2浓度在不同区域尺度上的时间和空间的变化特征。利用MODIS卫星数据、SRTM高程数据、能源碳排放量数据、GDP数据以及人口数据与CO2浓度数据进行相关性分析,探究CO2浓度时空分布的影响因素,并选取对CO2浓度变化有显著影响的能源消费碳排放因素进行深入研究,探究能源消费碳排放因素的影响效应,为低碳发展提出针对性建议。
  (1)我国2010年至2015年CO2浓度呈现逐年上升的趋势,且随着月份和季节的推移呈现出明显的周期性以及季节变化规律。各行政区CO2浓度也呈现出普遍的上升趋势,年平均增长率在0.50%左右。
  我国CO2浓度在空间分布上存在分界线,分界线两侧,CO2浓度有着明显的差别。分界线东南部,多年CO2平均浓度较高,其中上海、浙江、安徽、湖北位列全国前4位,分界线西北部的CO2浓度偏低,内蒙古、青海、新疆、甘肃以及西藏位列全国后5位。
  (2)我国大部分的行政区(除上海、江苏、福建、广东、广西、海南和云南外)CO2浓度的周期性变化与NDVI的变化呈现出显著的负相关关系。
  地表温度对CO2浓度的影响在我国各个行政区差异明显。我国CO2浓度空间分布与各行政区地形之间呈现比较显著的负相关关系。
  CO2浓度变化与能源消费碳排放量、国内生产总值GDP、人口数量的变化呈现显著的正相关关系。
  (3)利用基于改进Kaya恒等式的LMDI分解法对能源消费碳排放的影响效应进行研究。2004-2014年期间,三次产业部门能源结构效应的累积影响效应为正,说明我国的能源消费结构没有大的调整,煤、石油、天然气等传统能源依然占据主导地位。产业结构、能源强度的累积影响效应为负值,说明我国能源使用效率的逐步提高以及产业结构的逐步优化。
[博士论文] 齐敬辉
地理学·人文地理 兰州大学 2017(学位年度)
摘要:干旱半干旱区生态演变的遥感监测及其影响因素研究一直以来都是全球变化研究的重点内容。疏勒河流域位于河西走廊最西端,是我国西北干旱半干旱区和青藏高寒区的交界地带,这里降水量稀少,蒸发量巨大,植被稀疏,生态环境极其脆弱,是全球气候变化响应的敏感区。然而,这里曾经又是甘肃省重要的商品粮生产基地,自上世纪80年代以来,甘肃省政府已陆续向该地输送生态移民10多万人,致使该区耕地面积迅速扩张,农业灌溉用水急剧增加,人类社会与自然生态系统之间的矛盾加剧,出现了一系列生态环境问题。然而,相对于同为河西走廊三大内陆河的石羊河和黑河而言,人们对疏勒河流域的研究却十分薄弱,因此加强对该区生态演变的研究显得十分必要。基于此,本文选择疏勒河流域为研究对象,利用 Landsat、MODIS、SPOT、NOAA等遥感数据产品及相关自然和社会经济统计资料,对该区域1980年代以来的土地利用/覆盖变化和植被指数变化的时空特征进行分析,并从自然和人文两大方面对其影响因素做了定性和定量研究,得出主要结论如下:
  1987~2015年,疏勒河中下游耕地、建设用地和灌木林地面积净增加,高、中、低覆盖度草地、水域湿地和无植被区面积净减少。2000~2006和2006~2010时段的土地利用变化较快,其他时段变化较慢。中、高覆盖度草地的转换强度最高,其次为低覆盖度草地、灌木林地和水域湿地,再次为建设用地和耕地,无植被区的转换强度最小。区域土地利用变化格局总体平稳,除耕地的转出变化外,其他地类的转入转出始终处于活跃状态。耕地的主要转入来源是草地和灌木林地,主要转出对象是建设用地。低覆盖度草地的主要转入来源是中、高覆盖度草地和水域湿地,主要转出对象是中、高覆盖度草地、灌木林地和耕地。中覆盖度草地的主要转入转出对象都是高、低覆盖度草地和灌木林地。高覆盖度草地的主要转入转出对象都是中覆盖度草地、灌木林地和水域湿地。灌木林地和水域湿地的主要转入转出对象都是草地。无植被区的主要转入来源是低覆盖度草地和水域湿地,主要转出对象是低覆盖度草地。建设用地的主要转入来源是耕地。1987年以来,疏勒河流域38.18%的区域土地利用类型发生变化,中高度转换比例超过10%。空间分布上,绿洲内部的老耕作区变化较少,转换区域主要集中在绿洲外围、自然植被覆盖区和移民安置点周边。
  对比分析发现,Landsat、MODIS和NOAA数据的一致性较强,SPOT数据的可比性差,不适用于疏勒河流域研究。近30多年来,疏勒河流域植被总体呈改善趋势,自然植被NDVI在1980s~2000s中期呈波动性退化趋势,特别是1990s退化最严重,2000s中期以后呈快速改善趋势。中下游耕地NDVI在1980s~1990s中期和2000s中期~2010s中期呈快速增加趋势,1990s中期~2000s中期呈快速退化态势。疏勒河中下游植被退化区主要集中在桥子村周边地区,流域东西两侧的北石河地区、敦煌东湖、北湖和西湖湿地也有零星分布,上游植被退化区的分布相对分散。植被改善区分布广泛,中下游地区主要集中在花海灌区、昌马灌区和双塔灌区的移民安置点周边。疏勒河上游植被变化轨迹基本一致,呈间断式波动上升态势,分别在1993~1995和2000~2001年处出现间断,NDVI值急剧下降,随后快速上升。中下游植被变化轨迹相对复杂,但大多数地区都经历了研究时段早期和末期植被增加、中期植被退化的阶段,所不同的是植被退化起始时间不一致,疏勒河西部地区植被退化位于1990s中期~2000s中期,而东部地区位于1990s初~2000s中期,桥子村周边区域植被处于持续退化态势。
  1980~2015年,疏勒河流域地表温度呈上升趋势,上游增温略小于中下游,上游增温主要在秋冬季,中下游增温主要在春夏季。年高温日数呈增加趋势,春季低温日数呈下降趋势。年降水量总体呈波动增加态势,1980s~1990s降水较少,2000年以来降水逐渐增多,同时变幅也在加大。上游降水增幅大于中下游,上游降水增加主要在夏秋季,中下游主要在秋季。上游日照时数呈减少趋势,中下游呈波动增加趋势。平均风速、大风日数和年均空气相对湿度都呈下降趋势。年蒸发量总体呈增加态势,其中1980~1993年呈下降趋势,1994~2015年呈增加趋势。上游年出山径流量总体呈增加趋势,其中1980~1994年,昌马堡呈减少趋势,党城湾呈增加趋势,1994~2015年,昌马堡呈增加趋势,而党城湾呈减少态势。1986年以来,疏勒河中下游农业人口增长迅速,净增7.89万人,瓜州和玉门增长最多。非农人口增长缓慢,净增1.41万人,玉门市非农人口自1995年后持续减少,净减6.66万人。耕地面积在2005~2014年间急剧扩张,净增47.44万亩,主要集中在瓜州和玉门。农业种植结构向节水方向发展,粮食作物种植比例不断降低,经济作物种植比例不断提高。牛羊等牲畜的舍饲养殖逐步取代了传统放牧,基本解除了畜牧业发展对自然植被的破坏作用。农业发展政策、生态政策、移民政策、流域管理和城乡发展政策等都对研究区的土地利用变化和生态演变产生重要影响。1996~2006年,双塔、昌马及花海三大灌区的灌溉用水累计增加58.22×108 m3,昌马堡水文站的年径流量累计增加72.15×108 m3,因此相对于1990年代,疏勒河农业开发项目并没有对当地生态环境造成新的灌溉压力。1987~2015年,疏勒河中下游土壤湿度主要呈降低趋势,降低区域主要集中在远离耕作区的自然植被区,其中以桥子村周边地区和敦煌东湖湿地最为明显。
  近30年来,疏勒河上游植被变化主要受年均地温、年降水量、高温日数、强降水日数和大风日数影响,前三者起正向作用,后两者起负向作用,其中年均地温和年降水量的作用程度最高且相差无几。中下游自然植被变化的驱动要素在各县市不尽相同,其中耕地面积、年降水量和强降水日数为共同作用要素,其中耕地面积的作用程度最大且为正向作用,说明人类活动对当地植被影响大于自然因素。年降水量和强降水日数对当地植被生长也具有促进作用,且强降水日数的作用在局部地区超过年降水量。年均地温和年积温虽然也具有较大贡献值,但只是在局部地区起作用。桥子村周边地区所出现的严重湿地萎缩、地下水位下降和植被退化等现象,主要是由于昌马水库建成后的截流蓄水所造成的。
  由本文分析可知,疏勒河上游植被变化主要受温度和降水等自然因素控制,中下游自然植被变化主要受人类活动和降水共同作用,且人类活动的影响更大。受惠于近十多年来疏勒河流域降水量和上游来水量的持续增加,中下游新开垦的40多万亩耕地并未对当地自然植被生长造成全局性的不利影响,植被退化只是出现在局部地区。但是应当看到,一旦气候变化红利消失,疏勒河出山径流量将回归常态,届时疏勒河中下游庞大的灌溉规模将难以维系,自然植被将不可以避免面临退化风险。为此,疏勒河流域管理当局要仅仅抓住疏勒河处于丰水期的时间窗口,积极引导农业人口转移,严格控制耕地总量,加快推进产业转型,优化水资源配置,提高水资源利用效率,加强流域水资源管理,大力实施生态工程建设,实现人与自然的和谐相处,推动区域社会经济的可持续发展。
[博士论文] 何鹏飞
地图制图学与地理信息工程 中国矿业大学;中国矿业大学(江苏) 2017(学位年度)
摘要:遥感影像变化检测作为一种遥感应用技术在土地利用与覆盖变化监测、城市发展变化研究、环境监测及灾害评估等领域具有很强的现实需求,一直是国内外研究学者关注的热点领域。然而,由于地表环境的复杂性,遥感信息采集、传输过程中的不确定性,以及变化检测方法设计存在的缺陷,遥感影像变化检测各环节均呈现出一定的不确定性,影响了检测结果的准确性。因此,本文在分析遥感影像变化检测不确定性一般问题基础之上,重点从影像光谱特征、空间特征及尺度特性三个方面,开展基于不确定性分析的遥感影像变化检测方法研究,旨在进一步完善遥感影像变化检测不确定性基础理论,提出减弱不确定性的方法策略,构建有效的变化检测新方法,为变化检测技术应用及生产实践提供理论支持。
  本文的主要工作及结论如下:
  (1)较为系统地论述了遥感影像变化检测技术体系及其过程中的不确定性来源,进而重点探讨了影像的光谱特征、空间特征、尺度特性及其不确定性问题。特别地,给出了变化检测中“真实变化”具有相对性的观点以及“变化”与“非变化”的非均衡性问题;对于遥感中尺度这一概念,在传统定义的基础上,从数据处理方法和模型的角度进一步提炼出其外延,即遥感中的尺度包括空间地物的本征尺度,遥感影像的观测尺度,影像分析尺度以及图像数据处理模型中的模型尺度。
  (2)针对光谱特征,采取了在变化检测过程中引入类别先验信息的策略以改善光谱不确定性问题,进而提出了一种模糊性引导的自适应阈值变化检测方法。该方法针对基于传统全局阈值的变化检测结果容易出现较严重的漏检或误检现象以及椒盐噪声的问题,以模糊聚类得到的像素属于变化和非变化的隶属度作为阈值决策的先验信息,自适应确定每个像素的阈值。理论分析表明,所提出的自适应阈值方法相对全局阈值具有明显的拉伸效应,即在像素具有明显的类别归属的先验信息下,能通过大幅度增大或减小全局阈值来增加像素判为相应类别的可能性,且像素类别可分性越强,拉伸的幅值越大。而对于模糊聚类方法存在的漏检问题,自适应阈值方法能够通过减小全局阈值,以增加该像素判为变化类的可能性,从而避免漏检。实验结果表明,该方法能够改善传统全局阈值方法的不足,具有一定的抗噪能力及细节变化的检测能力,提高了变化检测结果的精度。
  (3)针对空间特征,采取了在影像空间信息约束模型中引入模糊性的策略以改善空间信息不确定性问题。具体地,针对传统马尔可夫随机场中的空间约束模型在刻画像素间空间关系的不足,提出了两种改进方法,其一,以信息熵作为空间邻域像素类别标记的不确定性描述,进而引入到马尔可夫随机场空间约束模型,以提高其空间关系描述的合理性及对于不确定性的鲁棒能力,最终提高变化检测结果精度。其二,发展了基于超像素的自适应马尔可夫随机场变化检测方法,以超像素作为影像处理分析的基本单元,用区域邻接图描述不规则的,更大范围的空间约束模型,同时引入邻接超像素类别标记的模糊性以及中心超像素与邻接超像素的光谱相似性,改进该空间约束模型。两种方法的相关实验表明,在空间约束模型中引入模糊性能够提高模型对不确定性的鲁棒能力,在一定程度上解决了传统马尔可夫随机场模型的过度平滑问题,提高了变化检测结果的准确性。
  (4)针对尺度特性,采取了多尺度信息融合的策略以改善尺度不确定性问题。具体地,对于影像观测尺度,本文研究了遥感影像变化检测中的尺度效应问题,提出了一种综合光谱及形状特征的尺度效应分析方法及最优空间分辨率的选择方法。实验结果表明,综合光谱及形状特征的尺度效应分析方法能够有效揭示遥感影像变化检测结果随空间分辨率大小变化的规律,同时,综合光谱及形状特征的最优分辨率确定方法能够根据变化检测目标区域的固有特征进行有目的的调整。对于影像分析尺度,提出了一种超像素级的基于多尺度显著性检测的变化检测方法框架,其中设计了一种基于多尺度显著性图的像素级加权线性融合方法。实验结果表明,基于超像素的显著性检测在提高数据处理效率的同时能够有效避免影像中干扰噪声的影响;不同单一尺度下得到的变化检测结果表明,并不是尺度越精细检测结果精度越高,而多尺度显著性图的像素级加权线性融合方法能够有效综合大尺度的区域性特征及小尺度的细节保持能力,从而减弱了尺度不确定性,提高了变化检测结果的精度。
[硕士论文] 黄聪
地理学 东华理工大学 2017(学位年度)
摘要:鄱阳湖是中国第一大淡水湖。水体悬浮泥沙作为重要的水质参数之一,是水环境监测与泥沙输移有关的侵蚀、沉积过程所带来的灾害等问题的关键因素。传统的水质检测方法,需要耗费大量的人力、物力、财力,而通过遥感的方法对水质进行检测能够克服这些不足,同时时效性及广域性具有天然的优势。高分一号卫星(GF-1)是中国高分辨率对地观测系统的第一颗卫星,它具有高空间分辨率和高时间分辨率相结合的完美特点,重访周期仅为4天,因此在监测鄱阳湖水质变化方面具有非常重要的实用价值。
  本文采用GF-1号遥感数据,结合鄱阳湖水文要素观测,对鄱阳湖流域水体悬浮泥沙浓度进行反演与分析。鄱阳湖流域是世界上少有的行政界限与流域自然边界高度吻合的中尺度区域,因此是研究环境保护与经济可持续发展的“人—地”关系重要区域。此研究可为该地区的环境保护与经济可持续发展提供科学的决策依据。
  本论文的研究内容主要有:
  1)鄱阳湖流域水体悬浮泥沙光谱特性的研究;
  2)鄱阳湖流域光谱反射率与悬浮泥沙浓度关系模型的研究;
  3)鄱阳湖流域悬浮泥沙遥感信息处理方法的研究;
  4)鄱阳湖流域悬浮泥沙浓度定量反演模型的构建与研究;
  5)鄱阳湖流域悬浮泥沙浓度的决策树分析。
  取得的成果和结论:
  1)光谱反射率曲线具有两个反射峰以及一个吸收谷的特性;
  2)先通过GF-1影像波段数据和地面实测悬浮泥沙浓度数据构建的单波段模型、波段比值模型以及三波段模型,通过实测光谱数据和地面实测水质数据构建的峰值比值模型、一阶微分模型。然后,通过比较各模型与实测悬浮泥沙数据的相关性系数,得出影像比值模型B4/B3与实测值具有最大的相关系数,达到0.8510;
  3)根据最佳反演模型建立统计回归模型,并且对鄱阳湖水域进行反演和精度评价,反演获得的结果与实测资料反映情况相符;
  4)以像元比值作为约束条件,建立决策树模型进行决策树分类,与反演后的结果进行比较和分析,结果表明决策树分类效果良好。
[硕士论文] 朱贞榕
地理学 东华理工大学 2017(学位年度)
摘要:生态环境为人类提供自然资源、空间环境和基本的物质条件,是人类生存的基本保障和社会赖以发展的物质基础,因此,生态环境质量状况与人类生活息息相关。如何定量表达生态环境质量状况及发展趋向、科学地评价生态环境质量状态,已经逐渐成为当前研究的热门课题之一。本文以江西省南昌市为研究对象,选取2000年、2005年、2009年和2014年四期Landsat卫星影像为研究数据,以ENVI5.1作为遥感数据处理平台,以ArcGIS10.1为数据分析及制图工具,借助新型生态环境质量评价指数RSEI(Remote Sensing Based Ecological Index,RSEI)综合分析评价南昌市2000-2014年间生态环境质量状况,并作为对生态环境质量评价方法的一次探索和尝试。
  通过对南昌市四期Landsat影像数据的处理和分析获得各期RSEI指数,其均值分别为0.622、0.695、0.557和0.678。研究表明,南昌市生态环境质量从2000-2014年,14年间生态环境质量呈现先上升后下降再上升的趋势,生态环境质量总体向好的方向发展。为了更好的了解南昌市各区县的生态环境质量状况,本文以各区县为研究单位,并将各区县RSEI指数值进行等级划分和变化幅度分级,研究分析结果显示,湾里区和安义县生态环境质量一直处于较好的状态,在南昌市各区县排名中总体排名分别为第1、2位;西湖区和东湖区作为南昌市的老城区生态环境质量一直处于相对较差的状态,总体排名第8、9位,但随着城市的外扩、环保意识的提高和旧城区的改造等,其生态环境质量也得到了改善。根据2000-2014年研究区各区县RSEI指数变化级别显示,南昌市各区县生态环境均得到改善,生态环境质量总体处于“良”级。虽然南昌市一直注重生态环境保护和修复工作,也取得了一定的成绩,但是环境污染趋势仍然不容乐观,生态环境仍存在一些问题,因此,该市在生态环境建设和保护工作有待进一步提高。
[硕士论文] 邱煌奥
测绘科学与技术 东华理工大学 2017(学位年度)
摘要:赣江是江西省内最长的河流,同时也是长江下游最重要的支流中的一条,它属于典型的红壤地区,自然环境条件复杂。由于人类活动对于自然资源的不合理利用以及破坏导致生态环境变差。对当地生态环境结构、功能和过程进行量化研究,为加快生态文明建设,实现发展社会经济和保护生态环境双赢提供有力保障。
  本文以赣江流域吉安段为研究区,选用研究区2001年、2009年、2015年Landsat遥感影像数据以及ASTER GDEM数据,在GIS技术的支持下,经过试验从光谱信息、纹理信息和地形辅助数据这3方面选取共19个特征建立C5.0决策树对影像进行分类,并制定了三期影像的分类专题图。在此基础上,结合统计数据,参考相关文献以及前人的研究成果,为防止单因子评价缺乏说服力的不足,依据《生态环境状况评价技术规范(试行)》,结合本研究区的实际情况以及实际资料的掌握程度,选取了生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数以及土地退化指数建立研究区生态环境状况评价体系,评价了研究区近15年的生态环境状况。评价结果表明:2001年、2009年以及2015年研究区的生态环境状况指数分别为67.6477、66.5177、70.5112,代表其生态环境一直处于良好状态。通过对比分析可知,研究区15年内生态环境状况指数呈先减少后增加趋势,2001年至2009年,减少1.13,属于略有变差;2009年至2015年,增加了3.9935,属于明显变好;且与2001年相比,也增加了2.8635。总的来说,研究区的生态环境状况往越来越好的的方向发展。
[硕士论文] 王强
资源与环境遥感 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:横断山区是我国长江上游重要的生态屏障区,对周边区域乃至我国中西部地区气候和生态环境有着深刻的影响。NPP作为碳收支和气候变化研究的核心内容,是判定生态系统健康状况和可持续发展水平的重要指标。本文采用CASA模型,基于Spot Vegetation数据集、1∶100万植被类型图、气温、降雨和地形数据对横断山区2000~2014年植被净初级生产力进行了逐年逐月的估算模拟。采用格网分析、趋势线分析、相关分析等方法对横断地区植被NPP时空格局、变化规律以及变化的驱动因子进行了分析研究。主要结论如下:
  (1)横断山区2000~2014年植被NPP年总量的多年平均值为217.274 TgC,全区单位面积下多年的植被NPP年均值为486 gC·m-2·a-1;从年际水平上看,植被NPP呈上升趋势,其中2000~2008年植被NPP呈显著上升明显,全区每年增加3.647 TgC。2008~2014年略有下降趋势,每年减少3.179 TgC。横断山区植被年内逐月植被NPP变化曲线的整体形态相似,但不同地区略有差异。植被在进入4月后开始NPP(碳物质)的迅速积累,在7月到达峰值,然后积累速率下降,一直持续到10月末结束。
  (2)横断山区2000~2014年植被NPP整体上呈上升趋势,但局部变化差异明显,变化区间在-60~130gC·m-2·a-1之间。其中明显上升的区域位于横断山区中部、南部的高海拔地区,包括怒江峡谷、沙鲁里山、大雪山、贡嘎山以及宝兴县-天全县一带;而下降明显的区域集中在藏东的察雅县、贡觉县、川西的汶川县以及鹤庆县以下的金沙江流域河谷地区(包括大理县、弥渡县、宾川县、祥云县、攀枝花市、永仁县等区域)。
  (3)横断山区不同植被生态系统NPP平均值呈明显梯度变化:首先,NPP均值最高的是乔木类和草丛类生态系统(NPP平均值>750 gC·m-2·a-1),其次是草原、栽培植被、沼泽生态系统(NPP平均值500~650 gC·m-2·a-1),然后是草甸类、针叶林和灌丛生态系统(NPP平均值350~450 gC·m-2·a-1),植被NPP最低的为高山植被生态系统(NPP平均值在240 gC·m-2·a-1左右)。从地区植被NPP年总量的贡献比例上来看:灌丛>针叶林>草甸>阔叶林>草丛>栽培植被>高山植被>其他类型,其中前四种植被类型年NPP累积量的贡献率占比达78.91%。
  (4)在F0.1检验水平下,横断山区植被NPP变化受气候因子影响的区域占比6.87%,且主要分布在横断山区中部察雅县、贡觉县、沙鲁里山地区,南部的金沙江流域河谷地区,包括宾川县、攀枝花市、会理县、元谋县等;而非气候因子(包括人类活动、自然灾害等)占比93.13%,主要位于横断山区中部、南部河谷地区、汶川县以及横断山区东缘的低海拔地区。
[硕士论文] 杜珂磊
地图学与地理信息系统 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:随着经济的高速发展,我国的城市规模不断扩大,城市化进程不断加快,这势必会导致区域土地利用结构及覆被信息的变化以及区域环境的改变。因此,充分利用遥感技术快速有效地提取土地利用信息,结合地理信息系统技术中的空间分析技术,进行城市空间扩展的动态监测和驱动力机制解析,监测城市热环境分布,对指导城市的未来规划,美化城市环境,实现城市的可持续发展具有重要意义。
  本文以成都市1992年、2002年的TM影像和2013年的Landsat8三期影像作为研究的主要数据源,在ENVI5.0软件平台上,对三期遥感影像进行几何校正、图像增强、裁剪等预处理,然后采用决策树分类算法,提取研究区的林地、耕地、水体、建设用地及其他用地信息,得到成都市中心城区城市三期的土地利用分类图,结合高空间分辨率影像对分类结果进行比对,证明利用决策树分类具有较好的精度,可以用于城市整体规划研究。
  其次,利用1992年、2002年和2013年分类图提取成都市中心城区城市边界,通过引进扩展速率、扩展强度、重心坐标转移、紧凑度等指标,运用Arcgis空间叠加分析和土地利用转移矩阵分析,研究了成都市中心城区城市扩展的方向性特征、数量特征、空间形态特征、时空演变规律以及土地利用结构变化规律,探讨了城市空间扩张与社会、政策、经济、自然等驱动因子之间的内在关系。
  最后,根据遥感影像本身具有的热信息特点,对1992年、2002年和2013年三期遥感影像利用亮温计算公式反演成都市中心城区亮温,再通过基于影像的反演算法(IB算法)把成都市中心城区亮温反演成地表实际温度,并对该地表实际温度的分布情况和变化进行研究,表明成都市热环境分布在1992-2002年整体呈现郊区向城区温度逐渐增高,在城区形成岛屿状孤立高温区域的特点,2002-2013年城区地表温度逐渐降低,郊区温度有所上升的特点。并将成都市热环境分布图与城市空间扩展图比对分析,得出成都市城市热环境的分布与城市的建成区分布基本吻合,二者有着紧密的空间联系,并在21年间成都市热环境分布范围随着城市空间扩展的扩大而变大。
[博士论文] 孙笑笑
地图学与地理信息系统 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:赤潮是我国近岸海域多发的自然灾害之一,科学地了解赤潮的发生规律、进行实时准确地预警预报、灾害验证以及时空变化监控对于赤潮的应急决策至关重要。本文选取浙江近岸海域高浊度、复杂多变的水体为研究对象,结合数据挖掘、地理信息系统、遥感反演等技术,旨在从真正意义上实现点(浮标监测)、线(船舶监测)、面(遥感监测)多源数据的融合应用,探索一个切实可行的技术框架与方法体系用于浙江近岸海域赤潮灾害的预警与决策服务。本文的研究内容具体为:
  (1)赤潮灾害监测大数据时空分析与关联规则挖掘。针对海洋环境监测领域存在的海量数据利用率不高的问题,本文对15年长时序的船舶监测数据进行了SOM神经网络和相关性分析,并结合资料分析识别了赤潮特征因子(pH、溶解氧与叶绿素a)和环境限制因子(温度、盐度、降雨、强风),再利用多维关联规则挖掘算法提取了不同海域不同时段赤潮暴发时这些关键因子所处的状态,为赤潮的预警预报提供科学的时空判据。
  (2)考虑时间序列相似性的赤潮灾害实时预警预报。考虑到船舶监测和卫星遥感监测在赤潮实时预警上的瓶颈,本文基于实时浮标监测数据提出了一种基于特征点的分段赤潮预警时间序列相似性度量算法,该算法与关联规则挖掘结果联合后形成了一套“粗过滤-精匹配-检验”的赤潮信号识别模式,能够自动化、高精度地识别赤潮早期预警和赤潮发生预报信号,并搜索出历史时序库中最相似的赤潮事件供灾害处理参考。模式对台州大陈浮标和温州南麂浮标的应用准确率高达77.8%和88.3%。
  (3)基于多时相GOCI影像的高浑浊水体赤潮遥感提取算法构建。鉴于赤潮发生时水体光谱特征发生变化的特点,本文分析了静止卫星GOCI影像中赤潮水体、高浊度水体和清洁水体的波谱特征,基于识别出的443nm-555nm波段的波谱凹陷建立了赤潮水体的自动化遥感识别指数RrcH。利用RrcH进行赤潮的时空监控结果表明RrcH与浮标实测的Chl-a具有极好的相关性(r=0.9410,p<0.01),且与浮标预警信号在时间轴上高度一致。对赤潮面积提取的结果表明本研究提出的算法可以为赤潮灾害的灾中跟踪监控及应急处理提供支持。
  (4)浙江近岸海域赤潮预警与决策支持服务体系的设计与实现。依托笔者参与的科研项目,在项目研发的开源平台中集成并实现了“多源监测数据高效云管理-大数据时空挖掘-赤潮实时预警-赤潮时空变化监控”的一体化赤潮预警与决策支持服务链。系统目前在各级海洋监测部门的业务化中得到显著效果,验证了本文提出的研究方法的有效性,能够为海洋生态环境保护和海洋经济可持续发展提供决策支持。
[硕士论文] 吴春国
自然地理学 延边大学 2017(学位年度)
摘要:湿地作为地球上水陆共同作用的特殊生态系统,与森林生态系统、海洋生态系统统称为全球三大生态系统。不仅具有调节气候、蓄水分洪、储碳固碳、净化环境等功效,同时也是多种珍稀动植物的栖息地,也被人们为“地球之肾”。然而,近年来,湿地环境遭受到了严重的破坏与污染,人类活动的加剧以及对湿地认识不足是其主要原因。由于研究区受三国共管、交通闭塞、可通达性差等客观条件限制,俄罗斯、朝鲜现场踏勘调查困难,以往的湿地研究方式已阻碍了研究的进一步发展。遥感具有大范围、快速、同步等优势,是开展图们江口湿地分类研究和监测的重要手段。
  本研究以图们江口跨境地区作为研究区,应用覆盖图们江口跨境湿地1980-2015年5期时间序列遥感数据,采用融合地学知识的规则分层分类方法,开展图们江口跨境湿地不同时期的湿地状况监测和湿地变迁情况分析,并开展比对研究。主要得到如下结论:
  1、融合地学知识的图们江口湿地分层分类思想,引入基于NDWI建立规则分离水域与非水域,基于NDVI建立规则分植被与非植被,运用SVM、神经网络、最大似然分类方法进行植被非植被分类,建立基于面积、阈值等决策参数的决策树分类方法进行水体分类,大大减少了分类工作量,提高了分类精度。分类结果表明,建立的分类方法适合图们江口跨境湿地分类,且分类精度较高。分类方法普遍适用于研究区同时期Landsat系列影像湿地分类应用研究。
  2、图们江口跨境湿地多年变化分析中,图们江口跨境湿地整体呈现萎缩减少趋势,自然湿地减少幅度比人工湿地减少幅度剧烈,仅1988-1999年间湿地面积稍有缓和恢复。中国敬信镇、朝鲜恩德郡、先锋郡和俄罗斯哈桑镇湿地空间变化明显,朝鲜湿地的时空变化对图们江口跨境湿地整体变化的影响较大。湿地类型中,沼泽湿地面积减少是该时期湿地变化的主要形式,对图们江口跨境湿地变化起到一定影响。同时,水稻田湿地面积的波动增长与水库兴建引起的水库面积增加也使得自然湿地减少而人工湿地增加的局面产生。湿地类型变化过程中,中国境内湿地以坑塘聚集连片形成湖泊,湖泊向水库转化,沼泽、水稻田向林地、旱地转化为主要现象;朝鲜境内湿地以湖泊、河流、沼泽、近海与海岸湿地等自然湿地类型和坑塘、水库、水稻田等人工湿地旱地化、裸地化现象为主;俄罗斯境内湖泊、河流、沼泽等自然湿地主要向草地转化,草地是俄罗斯境内湿地转化的主要流向。
  图们江口跨境湿地中朝俄景观格局差异明显,破碎化程度上,俄罗斯境内湿地破碎化程度最轻,朝鲜境内湿地次之,中国境内破碎化程度最大。优势度角度上,中国境内湿地优势景观不明显,景观变化呈现沼泽优势下降、水稻田优势上升的趋势,景观呈现均衡变化;朝鲜境内湿地优势景观为湖泊,但受沼泽和水稻田变化影响较大;俄罗斯境内湿地湖泊和沼泽是其优势景观类型,占景观面积比例较大。图们江口跨境湿地斑块占景观面积比例差异变化,且在面积上分布不均是造成中国境内景观均匀度比朝鲜、俄罗斯境内湿地景观均衡的主要原因。
  3、图们江口跨境湿地变化是自然驱动因素与人文驱动因素综合影响的结果。从长时间尺度来看,受区域海洋性气候影响及地形西高东低的特点影响,形成了图们江口跨境湿地多分布于沿海地势较低区域,主要为俄罗斯境内、中国敬信镇及朝鲜湖泊周边的特点。
  而从短时间尺度分析,人文驱动因素无疑是湿地变化的主要驱动因素。受限于朝鲜境内、俄罗斯境内相关人文数据获取困难,已现有数据分析可知,受中朝俄三个国家政策制度不同、经济发展水平不同、人口增长速度不同及兴建水利工程等人文因素的影响,使得中国境内、朝鲜境内、俄罗斯境内湿地呈现不同变化。
  最后,就本研究所发展的图像分类方法和湿地变化驱动力分析过程,提出了需要进一步开展的研究工作。
[硕士论文] 杨显华
地质工程 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:我国是世界上少数几个矿产资源总量丰富的资源大国之一,矿产资源大规模开发利用产生了严重的环境污染和生态破坏,如何有效开展矿山地质环境监管与评价工作成为国家政府关注的重点。本项研究选择了四川省金属矿开采最为集中的攀西地区,开展了矿山环境动态监测,获取详细动态监测数据,并以此为基础开展矿山地质环境影响分析,形成综合分析和评价结果,为国家进行矿山开发环境监管,开展环境恢复治理提供基础资料。
  在收集补充遥感数据和背景资料的基础上,开展矿山环境状况遥感地质解译,调查工作中采用遥感解译与实地查证相结合手段,适时获取客观基础数据,综合分析矿山环境恢复治理分布状况和存在的主要问题。在矿山环境监测结果基础上,对全区矿山地质环境进行了综合评价,并对研究区内矿山环境恢复治理矿区的设置和治理措施进行了探索性分析,主要取得了以下结论:
  (1)使用多期次高分辨率遥感数据,能实现矿山占地、矿山地质灾害、矿山环境恢复治理动态监测,形成矿山地质环境本地数据,实现不同地区、不同矿种开采引发的矿山地质环境问题的分析。
  (2)基于矿山占地、矿山地质灾害、矿山环境恢复治理遥感监测数据,经综合分析研究,能圈定出矿山占地和矿山地质灾害集中区,并针对性开展变化趋势和影响因素分析。
  (3)基于矿山环境遥感监测成果数据,在参考了已有生态环境质量评价指标体系研究基础上,并多次听取专家意见的基础上,经过多次修改并遵循已制定的矿山地质环境评价指标体系构建原则,选取了八个指标对研究区矿山地质环境进行了评价,形成了矿山地质环境评价图,根据矿山地质环境评价结果分级,参考矿山环境问题区分析情况,针对性圈定了9个矿山环境恢复治理矿区,研究结果可为国家制定矿山环境管护提供基础数据和决策依据。
[硕士论文] 王毅
资源与环境遥感 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:本文利用Landsat卫星影像,采用面向对象分类方法提取珠峰自然保护区湿地信息,分析保护区1975-2015年间各类湿地动态及其与区域气候因子变化的响应关系。结果表明:
  (1)近40年来,珠峰自然保护区湿地主要分布朋曲流域以及4000-6000m的海拔段内,海拔6000m以上存在少量的河流湿地和湖泊湿地。在海拔4000-5000m之间,各类湿地所占比例均在80%以上,且均呈减少趋势。在5000-6000m海拔范围内,河流湿地、湖泊湿地40年来所占比例逐渐升高,沼泽湿地所占比例呈下降趋势。
  (2)1975-2015年间,河流湿地、沼泽湿地面积逐渐减小,年均减少速率分别为:-0.82km2/a、-0.34km2/a,湖泊湿地总面积年均增长0.21km2。1975-2000年,保护区沼泽、湖泊湿地呈持续增长状态,两类湿地面积在2000年达到峰值,分别为963.95km2、533.41km2。2000-2005年间,各类湿地面积均出现明显减少,其中以湖泊湿地最突出,年均减少9.36km2。2005-2015年,河流和湖泊湿地面积出现一定程度的增长,而沼泽湿地面积持续减少。
  (3)由于保护区呈现向暖干化趋势发展,湖泊蒸散发大于降水、冰川冻土的融化补给,内陆湖泊逐渐萎缩,而保护区南部冰川湖泊数量、面积不断增加,沼泽集中区域湿地退化,东部冰雪融水补给区域沼泽面积增长,高海拔河流湿地面积减小,使保护区各类湿地斑块密度、破碎化指数均呈增加趋势,破碎化的程度日趋严重,并导致湖泊湿地质心整体向西南偏移6.27 km、沼泽湿地、河流湿地质心均向东偏移。湿地景观多样性整体呈增加趋势,各类湿地斑块分布逐渐均衡。景观聚集度表现为降低趋势,湿地斑块间的连通性降低。
  (4)全年中,湖泊湿地与北坡年极端高温关联度最大,极端气温对河流、沼泽湿地面积变化的影响最显著。在海拔4300-4400m范围内,湿地类型较多的区域其降温增湿效果更加显著,在海拔4400-4500m范围内,珠峰自然保护区湿地主要以河流湿地为主,聂拉木境内湿地面积相对更大,冷湿效果最为显著,4500-4600m内,佩枯错湿地的降温增湿效果强于吉隆境内湿地。
  (5)各类湿地植被全年内NDVI值存在明显差异,NDVI最大值均出现在8月。随着气候的变化,湿地嵩草和苔草类NDVI值呈减少趋势、灌木逐渐增加、湿地杂草以及水生植物变化相对较为稳定,且呈微弱增长状态。全年平均NDVI值由大到小依次为:湿地嵩草和苔草类、灌木、杂草、水生植物。沼泽湿地植被最适生长气温为6-7℃。冰川湖南坡变化速率大于北坡,南坡4700-5500m海拔内冰川湖面积变化最为明显,北坡冰川湖在5000-6000m变化较为显著。
[硕士论文] 翟召坤
测绘工程 山东科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着近岸海洋和内陆水体水环境污染问题的日趋严重,常规基于实地采样的水质监测方法已经无法准确、全面反映水域生态系统的总体时空分布和变化情况,遥感技术以其宽覆盖、准确客观、定期重返等优势为水质监测提供了新的技术路径,可以实现对水体水质情况的全面监测。
  本文总结了水质遥感的原理技术、现有的监测方法和常用的监测数据,并归纳了叶绿素a、溶解氧、总氮和总磷4个水质指标现有的反演模型的国内外研究进展,为评估蓬莱19-3溢油事故发生5年后渤海中部海域浮游植物生长恢复状况和全面掌握河北省潘家口水库水质情况,开展了水质参数估算模型研究,利用GF-1卫星WFV多光谱数据宽覆盖的优势,参照模型使用的波段或波段组合,确定与实测水质参数相关性最高的变量,建立了渤海中部海域叶绿素 a和潘家口水库水质参数的遥感估算模型,精度评价结果表明,模型可有效反映研究区各水质参数的空间分布情况。
  首先,构建了渤海中部海域叶绿素 a浓度的遥感估算模型。通过对渤海中部海域叶绿素 a浓度实测值与遥感反射率间的相关性分析,结果发现,绿光波段反射率与实测叶绿素 a浓度相关性最高,留一法交叉验证结果表明,研究区叶绿素a浓度的模型估算结果与实测值的平均相对误差为11.67%,所构建的遥感估算模型精度满足需要,估算结果可以正确反映渤海中部海域叶绿素 a浓度的空间分布情况,蓬莱19-3平台附近2km、4km和6km缓冲区海域范围内叶绿素a浓度均值分别为0.32μg/L、0.37μg/L和0.40μg/L,均低于正常值域范围,并由平台中心向其外侧海域呈现增加的变化趋势,而整个渤海中部海域近岸区域叶绿素a浓度高于外海海域,该结果与以往研究中春季表层海水叶绿素a浓度分布情况类似,表明事故发生5年后渤海中部海域表层叶绿素a浓度趋于正常,表层海水浮游植物生长情况已得到一定程度的恢复,溢油对19-3平台附近海域的影响已不显著,目前该海域的主要污染来自陆源污染。
  其次,建立潘家口水库水质参数的遥感估算模型。通过对潘家口水库水质参数实测值与遥感反射率间的相关性分析,结果发现,以蓝光波段和绿光波段构建的比值模型与实测叶绿素 a浓度相关性最高,以蓝光波段和绿光波段构建的差值模型与实测溶解氧浓度相关性最高,以绿光波段和红光波段构建的差值模型与实测总氮浓度相关性最高,以蓝光波段和绿光波段构建的差值模型与实测总磷浓度相关性最高,且研究区叶绿素a、溶解氧、总氮和总磷模型估算值与实测值的相对误差分别为14.3%、23.9%、7.5%和14.7%,总体平均相对误差为15.1%,估算模型满足精度需要,由各水质要素估算结果的空间分布可知,叶绿素 a浓度在水库上游及瀑河支流水域相对较低,在水库中下游水域相对较高;溶解氧浓度在水库上游及瀑河支流水域相对较高,在水库中下游水域相对较低;水库中上游水域的总氮浓度相对较高,而水库下游水域相对较低;总磷浓度在水库上游水域相对较低,在水库中下游水域相对较高,可为未来库区水污染综合整治与治理提供科学依据。
  在水质参数估算经验方法和半分析模型研究的基础上,以潘家口水库为例,尝试了基于分析模型的叶绿素 a浓度和悬浮物浓度估算可行性,为后期基于潘家口水库水体及其各组分固有光学量和表观光学量的生物光学模型的构建提供一定的研究基础。
[硕士论文] 张蒙蒙
控制工程 内蒙古大学 2017(学位年度)
摘要:海洋环境不仅包括海冰、赤潮、海浪等海洋自然变化,还有发生在海洋上的人类活动引起的变化,如溢油、船舶的非法排污等海洋污染。这些情况的发生不仅对海洋造成污染,还对人民生命和安全造成威胁。利用卫星遥感监视系统的覆盖面大、多时相,并且能在夜晚以及雨雪天气进行有效监控的特点,论文设计完成了海上环境卫星监视仿真平台。
  论文以Visual Studio2010(VS2010)为开发平台设计基于MFC的软件整体界面框架,设计SQL Server2008数据库存储卫星数据;设计JavaScript(JS)代码调用Baidu API函数绘制卫星、卫星轨迹、覆盖范围等的仿真效果,显示出二维(2D)地理信息与可视化效果;应用OpenGL技术设计实现卫星过境的三维(3D)仿真,所有的设计通过编程实现对海洋的仿真。
  论文主要完成工作有:
  1.设计并编程实现了卫星过境查询功能,完成卫星球冠面覆盖方法,采用航天器地面覆盖带外沿轨迹计算模型计算出覆盖带外沿轨迹到星下点的平均距离,给出过境卫星信息。
  2.设计并编程实现基于百度电子地图的卫星运行2D可视化:给出卫星星下点与卫星覆盖范围边沿集合点在空间直角坐标系中的位置,使用JavaScript调用百度API函数实现仿真绘制,从而实现对单卫星、SAR卫星的轨迹和其覆盖范围的二维可视化。
  3.建立三维椭球体地球模型与过境卫星3D可视化,通过建立多线程技术实现了不同功能仿真,通过心跳检测方法实现了2D百度电子地图与3D地球仿真平台之间的无缝切换,应用OpenGL技术绘制该坐标点集合和进行纹理映射,获得真实的地球椭球面三维仿真效果。增加了卫星数量的循环功能,借助该平台,实现了多卫星的过境查询,以及多卫星的2D和3D可视化功能。
[硕士论文] 张孟杰
土地资源管理 云南财经大学 2017(学位年度)
摘要:随着点源污染得到控制,非点源污染已成为影响水体质量的主要因素,非点源污染的形成与土地利用关系密切,不合理的土地利用方式会加剧水体的非点源污染,故研究土地利用变化对区域非点源污染负荷的影响已成为国内外的研究热点之一。昆明市松华坝水库水源保护区是昆明市重要的水源地,水质的好坏直接关系到昆明市几百万人口的饮用水安全,昆明市环保局2016年水质监测数据显示,松华坝水库的水质徘徊在Ⅲ类标准,仅达到饮用水最低标准。由影像解译结果可知,一直以来该水源保护区耕地面积超过1/4,其化肥和农药的施用对水体构成颇为严重的威胁,自2006年以来,昆明市政府持续加大水源保护区保护力度,退耕还林还草等措施的实施部分改变了水源保护区土地利用格局,因此,探讨研究区土地利用变化对非点源污染的影响,将对保护水源地水质具有重要的现实意义,同时也可为昆明市社会经济与生态环境的可持续发展提供科学依据。
  本研究主要内容包括:⑴对2007年、2015年研究区TM影像进行处理,采用监督分类与人工目视解译相结合的方法获得2期土地利用数据,对其土地利用变化情况分析可知:2007~2015年,研究区土地利用发生了一定变化,主要表现为耕地减少,建设用地、草地、林地、水域和未利用地增加。各用地类型动态度的分析结果显示,耕地以平均每年1.64%速度持续减少,建设用地则平均每年增长15.2%,水域、草地、未利用地、林地的动态度均亦增加。该水源保护区景观多样性指数(SHDI)、均匀度指数(SHEI)增大,蔓延度指数(CONTAG)、相似与邻接百分比指数(PLADJ)降低,表明研究区用地类型趋于分散化,原因应为建设用地扩张及退耕还林还草等政策的实施使研究区景观多样性逐步增强,且使各地类散布于研究区。⑵输出系数模型对研究区非点源污染物TN、TP估算分析显示,8年来由土地利用产生的非点源污染物TN、TP有所降低,TN负荷由2007年的471.66t降至2015年的446.06t,减少25.6t,TP负荷由2007年的31.11t降至2015年的28.72t,减少2.39t;从各土地利用对非点源污染的贡献率来看,耕地对非点源污染的贡献率虽呈减少趋势,但依然可达70%左右,因此,减少由耕地产生的非点源污染负荷,是改善研究区水质的关键。⑶根据对松华坝水库水源保护区土地利用格局与非点源污染的变化分析,结合研究区自身区位特点,文章提出应继续增大林地比重、发展生态农业、规划植被过滤带,加强生态湿地建设等非点源污染防控措施建议,以期能对研究区水源保护产生一定理论指导意义。
[硕士论文] 全胜
地图学与地理信息系统 重庆师范大学 2017(学位年度)
摘要:湿地是人类星球上独一无二的非常重要生态系统,它处于陆地和水生生态系统之间的相互作用相互影响的地区,是生存环境的一部分,为人类提供了大量的物质环境资源。位于城市中的湿地与人类关系最为密切,至古以来,城市依水而建、依湿地而兴、城市发展离不开城市湿地资源,是城市生存与发展的关键所在。但是随着我们国家城市化进程加快,随之而来的城市经济发展,城市人口膨胀,促使人们对城市湿地开发变得盲目,最终导致湿地面积明显减少,水质恶化,以及城市湿地功能退化、水资源短缺等问题。这些问题严重影响了城市生态环境,降低城市居民宜居水平,阻碍了城市的可持续发展。
  本次研究的目的在于:以重庆市都市区湿地资源为研究对象,对城市湿地分类及其动态变化进行研究。实现重庆都市区湿地现状分析,用于系统的保护和建设湿地资源,合理的规划与利用湿地资源。对于改善城市生态环境,促进社会经济可持续发展有着重要的参考价值。同时为城市湿地研究工作者以及城市湿地保护的决策和执行者提供相应参考。本文湿地研究需要解决以下几个问题:(1)城市湿地类型如何划分。(2)城市湿地时间尺度,空间尺度上的分布变化规律。(3)城市湿地景观动态变化规律。(4)引起湿地这种变化的驱动力因素。
  基于以上这些问题,本文选取1988年、2000年、2010年重庆市TM遥感数据,综合总结现有的研究成果,以地理学为基础,运用RS和GIS技术,通过目视解译、监督分类、决策树等方法综合提取重庆市都市区湿地类型并对湿地遥感提取技术进行了有益的探索,然后将城市湿地划分为河流湿地、湖泊湿地、库塘、滩涂、水田湿地,并运用景观生态学、统计学理论对重庆市都市区1988年-2010年湿地的景观格局变化进行分析。
  本文得出的主要结论有:
  (1)运用决策树方法分别对重庆市1988、2000、2010年三期遥感数据提取。提取出,河流、湖泊、水田、滩涂、库塘这五种都市区湿地类型。分别对提取出3期重庆都市区湿地类型遥感数据进行精度评价。三个年代解译出的总体精度分别是70.75%、73.28%、74.33%,kappa系数分别为0.72、0.78、0.76。解译精度较高,表明决策树分类提取方法适用于城市湿地研究。
  (2)1988年-2010年重庆市都市区湿地面积总体上呈减少趋势。重庆都市区湿地面积共减少21273.9hm2,减少幅度为12.27%:其中河流湿地减少966 hm2,减少幅度为7.8%;都市区湖泊湿地的面积同样呈现减少趋势,减少6.9 hm2,减少幅度9.3%;滩涂类湿地减少,相比1988年减少37 hm2:库塘类型小幅度增加:水田湿地面积减少最多,减少幅度最大。
  (3)重庆市都市区湿地类型结构分析得出:河流湿地变化最稳定,说明受人为因素影响相对较小。库塘的形状边界越来越趋于规整,边界的复杂程度降低,人为影响较大。水田,湖泊湿地变化最为明显。说明湖泊水田湿地人为因素影响最大。而且水田湿地变化幅度最大,是变化最明显的都市区湿地类型。
  (4)重庆都市区湿地景观格局水平分析得出:湿地景观斑块数量和斑块密度1988年至2010年呈现逐渐增长的趋势。平均斑块面积呈现逐年下降趋势,说明湿地景观的破碎化和空间异质性加剧。蔓延度指数逐年下降,破碎化程度逐年加剧,湿地景观的连接性下降。而且湿地景观总体集聚程度不高,相对分散。分维度指数逐年上升,景观形状复杂,边界不规整。重庆市湿地景观水平均匀度指数总体变化不大,景观类型聚集度不高。多样性指数,呈先增长后下降的趋势。
  (5)本文从自然因素和人为因素两个方面对重庆市都市区湿地动态变化的驱动力进行分析,总结出驱动力影响因素:人为因素为主,自然因素为辅的影响机制,导致重庆都市区湿地面积减少,湿地景观变化。并提出建立城市湿地监控机制及湿地保护红线等保护对策。
[硕士论文] 孙改清
环境工程 内蒙古工业大学 2017(学位年度)
摘要:大气气溶胶作为影响我国环境空气质量的主要污染物,由于其成分复杂且分布范围广,影响太阳辐射和成云降雨等气象条件,而气候及环境条件的改变将关系到地面植被生长与产量,但少见气溶胶对植被生长的影响研究。本文以中国北方重要的草原区域-锡林郭勒盟为研究对象,研究该地区的气溶胶与草原植被生产力的变化趋势及分布规律,进而分析大气气溶胶对草原地区的影响,以有效地、及时地掌握该地区大气环境污染的程度及其生态效应,为草原的生态建设提供参考。
  本文以遥感MODIS L1B影像数据为基础,采用6S模型和暗像元法,反演研究区2008-2016年间的气溶胶光学厚度(AOD)。利用MOD04L2产品、地面监测站及实测的颗粒物浓度值对反演结果进行对比验证,确保反演结果的精度。利用相关法,分析气象因子对气溶胶厚度的影响,进而分析AOD旬、月、年、9年合成的时空分布特征。此外,通过CASA模型估算研究区的植被净初级生产力(NPP),并利用地面实测生物量与MOD17A3产品数据对估算NPP值进行精度验证,分析研究区植被NPP月、季、年的分布特征。最后,通过计算空间上两影像间的相关系数及研究区逐像元的相关系数来确定AOD与NPP的相互关系。主要研究内容及结果如下:
  (1)遥感反演AOD的精度验证。结果表明,反演得到的区域AOD与MOD04L2(气溶胶二级产品)呈正相关(0.509**,P<0.01),说明暗像元法适用于研究区AOD的反演;地面监测站及野外实测颗粒物浓度与反演AOD值存在显著正相关性。
  (2)2008-2016年AOD的时空分布特征。AOD时间分布特征为:2008-2016年,1月、4月、7月各旬AOD无统一变化趋势,10月各旬AOD变化趋势明显,表现为逐旬上升。2008-2016年际间1月的AOD均值有下降趋势,其他月份没有明显变化。利用1月、4月、7月和10月AOD的月值合成年AOD,结果表明:2013年最高,2015年最低。AOD空间分布特征为:2008-2016年,年合成的区域AOD空间分布一致,表现为低值分布在西部,高值分布在东部。总的来说,本研究区AOD值较低,空气较为清洁。
  (3)区域AOD与气象因子间的空间相关系数分析。结果表明:1、4、7和10月的AOD值与平均气温、日照时数、太阳辐射存在负相关性;AOD值与相对湿度正相关,7月两者间相关系数最高;7月AOD与降水量存在显著的正相关,而1月、4月、10月的降水对气溶胶粒子有沉降作用,但相关系数较低;平均风速与AOD间为负相关性;本站气压对AOD的影响较小。相比较而言,这七种气象因子对AOD的影响分析中,7月、10月的影响更为明显。
  (4)区域NPP的估算、精度验证与分布。模型估算的NPP值与地面实测植物生物量间的相关性为0.477,与MOD17A3产品相关性R达到0.843,说明可以利用CASA模型来模拟研究区的植被生产力。2008-2016年植被NPP在7月或8月达到最大;季节NPP分布为夏季>秋季>春季;2008-2016年,区域NPP年均值有缓慢的上升趋势。植被NPP的月、季、年空间分布特征表现一致,由西向东逐渐增加。
  (5)AOD和NPP的区域相关性分析。在锡林郭勒盟地区,月、年际间AOD与NPP的空间相关系数主要为正值,而两者间的相关系数分布区域差异较大,表现为正相关系数占研究区的52.35%~86%。4月、10月研究区AOD与NPP间的正相关系数较低,仅7月AOD与植被NPP的作用较为明显。在区域降水、湿度、辐射等气象因子的影响下,年AOD与植被NPP表现出相似的空间分布特征,两者的相关系数多为正值。总的来说,AOD与NPP间的关系受气象环境因子的影响较大,而且,研究区的AOD值较小,空气较为清洁,因此,AOD不是影响NPP分布的主导因子。
[硕士论文] 朱宇
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:青海湖位于青海省东部,是我国最大的内陆湖和咸水湖,它在调节区域气候、稳定当地生态、拉动当地经济等方面起到了非常重要的作用。但青海湖流域生态环境比较脆弱,加之,人类活动对该区域的影响不断增大,因此有必要对青海湖流域生态环境进行动态监测。生态环境遥感产品具有覆盖面积广、重访周期短等特点,可为大规模生态环境动态监测提供数据支撑和科学依据,目前已被广泛用于生态环境动态监测。生态环境遥感产品生产主要采用基于物理模型和经验模型的反演算法,前者精度较高、普适性较好,但耗时严重。后者刚好与之相反。为了追求更高的精度,本文采用基于物理模型的反演算法,但由此衍生出的耗时严重问题必须加以解决。结合青海湖流域生态环境监测实际需求,设计并开发一套生态环境遥感产品生产与服务系统,为青海湖流域生态环境监测生产多种生态环境遥感产品具有非常重要的现实意义。
  本研究主要内容包括:⑴分析了青海湖流域植被覆盖度、冠层叶绿素含量、叶面积指数、冠层含水量、生物量、土壤含水量等6种生态环境遥感产品反演算法,并根据模块化程序设计思想,把复杂的算法分解成了许多小的功能模块,然后用JAVA编程实现了所有的功能模块。⑵设计并实现了6种生态环境遥感产品并行生产程序。基于物理模型的反演算法耗时严重,为了提高生产效率,论文在深入分析6种产品生产流程的基础上,根据并行程序设计原则以及MapReduce模型特点,设计并实现了6种产品的并行生产程序,并对并行程序性能进行了测试。结果表明,6种产品的生产效率都得到了较大提升。⑶设计并开发了一套B/S架构的青海湖流域生态环境遥感产品生产与服务系统。系统包括生产子系统和服务子系统两部分,生产子系统集成了6种生态环境遥感产品的并行反演算法,它负责快速生产6种产品并将结果自动发布到服务子系统。服务子系统负责提供产品服务,普通用户登录子系统后便可对产品进行查询、预览和下载,从而为自身的进一步应用提供数据支撑。
[硕士论文] 张春雨
测绘科学与技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:每年夏秋收获时期,中国农业大省的有关政府部门都会采取多种措施监测并严惩秸秆焚烧行为。利用卫星遥感技术监测秸秆焚烧可以弥补传统人工方法的不足,提高监测效率并降低成本。本文在总结国内外遥感探火的理论方法及实例应用的基础上,综合利用多源卫星数据和其他辅助数据展开河南省2015年秋收时期的秸秆焚烧监测研究。
  本研究主要内容包括:⑴秸秆焚烧火点提取方法研究。首先结合风云三号 MERSI(Medium Resolution Spectral Imager)影像和美国陆地卫星八号星 OLI(Operational Land Imager)影像等,采用监督分类方法得到河南省的耕地分布信息;其次提出了一种改进的基于风云三号VIRR(Visible and Infrared Radiometer)影像的秸秆焚烧火点提取方法流程;最后以2015年10月1日为例,将提取的秸秆焚烧火点分别与VIRR影像火点目视解译特征、已知焚烧市县资料、环境小卫星B星CCD(Charge Coupled Device)影像焚烧迹地目视解译特征、环保部秸秆焚烧监测日报数据进行对比分析,以验证本文方法的有效性。结果表明,提取的秸秆焚烧火点与验证数据在空间分布上具有很好的一致性:当日秸秆焚烧主要集中在周口市、驻马店市和开封市,三市秸秆焚烧火点总数占全省的64.63%,其中周口市秸秆焚烧最严重,秸秆焚烧火点个数占全省总数的30.49%。⑵秸秆焚烧动态监测研究。首先基于本文秸秆焚烧火点提取方法,利用风云三号VIRR影像提取河南省2015年秋收时期的多日秸秆焚烧火点,与利用同期的MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)热异常数据得到的火点进行对比分析,并利用 OLI、CCD等影像的焚烧迹地目视解译特征验证火点提取结果。其次,针对秸秆焚烧现象最严重的周口地区,综合利用提取的多日秸秆焚烧火点和空气质量指数AQI(Air Quality Index)数据,采用缓冲区分析的方法研究局地秸秆焚烧对空气质量的影响,并分析可能的影响因子。结果表明,提取火点与对比数据在时空分布上具有很好的一致性:时间上,秸秆焚烧现象主要集中于9月28日至10月2日,10月9日至10月14日;空间上主要集中于行政区划交界的监管薄弱地带,周口、驻马店、开封、南阳地区的秸秆焚烧火点占全省火点总数的72.18%。周口地区秸秆焚烧火点时空分布与AQI具有中等程度的相关性,受空气扩散及降雨、风等气象因子的影响,该市空气污染存在1至2天的滞后现象。
[硕士论文] 叶雪辉
控制工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:传统的水质监测手段费时费力、效率低下,难以满足对河流湖泊实时、大范围的监测。针对这些问题,本文使用遥感技术的手段对悬浮物、叶绿素 a等水质状况指标进行预测,从而达到水质状况监测的目标。这对于保障国民的正常生产生活及推进经济的可持续发展具有重大意义。
  本论文选择成都市龙泉湖水域作为研究对象,实地采集水样和高光谱数据,分析了龙泉湖水面光谱特性,获取悬浮物和叶绿素 a的最佳敏感波段组合,建立水质参数定量反演的半经验模型。反演模型算法采用基于统计学习理论的支持向量回归机算法(SVR),利用支持向量回归机的小样本学习,泛化能力强,非线性拟合等优点,用于模拟光谱与水质参数浓度之间复杂的关系。
  在SVR反演模型中,SVR的参数及核函数的选择对反演的精度存在较大的影响,本文经过实验对比分析的结果选择了径向基核函数,并采用格网搜索和交叉验证方法选择合适的SVR参数。本文研究结果表明,SVR在水质参数反演模型应用中取得了较好的效果,与传统的线性回归模型相比,拟合度、均方误差和相对误差均有所改善。为进一步提高SVR反演模型的性能,引入遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)来搜索SVR最佳参数,这两种寻优算法能够提高SVR的回归精度及泛化能力。在本文的研究中发现,与采用格网搜索和交叉验证的SVR回归模型相比,经过GA或PSO优化的SVR模型在反演的准确率均有所提升,其中PSO-SVR模型的性能指标又更好,该模型的拟合度及相对误差等指标均优于 GA-SVR模型和SVR模型,PSO-SVR模型对悬浮物浓度反演的相对误差达到了8.58%,对叶绿素a反演的相对误差是12.99%。最终本文采用PSO-SVR反演模型,基于GF-1高分辨影像对龙泉湖的悬浮物和叶绿素a进行定量反演。
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