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  • 【论文】 基于MODIS数据的高原湖泊冰情遥感监测方法研究

    作者:李晓锋 关键词:MODIS ; 湖冰指数 ; 湖冰物候 ; 湖泊 ; 气候变化 ; 青藏高原 机构:西北师范大学 ; 西北师范大学 年份:2018
    摘要:作为地球的第三极和泛第三极的主要组成部分,青藏高原拥有着独特的地质-地理-生态环境,对毗邻区域的气候、植被等产生重要影响。在全球变暖背景下,青藏高原地理环境变化已成为广大学者共同关注的问题。青藏高原湖泊众多,受高海拔影响,湖区温度在冷季低于冰点,从而周期性形成湖冰。湖冰作为冰冻圈的要素之一,对局部乃至全球气候变化响应强烈,其长时间序列变化可作为气候研究的代用资料。本文基于Terra MODIS数据和Landsat TM/ETM+/OLI影像,在分析湖冰、湖水等相关地物在可见光-红外波谱段上的反射率差异基础上,结合归一化差分雪指数(NDSI)构建一种新的湖冰遥感识别算法——湖冰指数(Lake Ice Index,LII),并对青藏高原主要湖泊开展湖冰遥感自动监测和湖冰物候特征分析,研究表明:(1)湖冰与湖水反射率最大差值位于红光波段,基于NDSI和红光波段构建的湖冰指数能有效扩大湖冰与湖水间的光谱差异。以纳木错为例,湖冰指数方法较其它湖冰监测方法具有更好的监测效果,其最大错分像元面积不超过湖冰总面积的3.5%,但各方法对薄冰的监测能力均相对较弱;在不同的湖泊冰情期,利用湖冰指数方法提取的湖冰数据精度存在明显差异,呈现封冻期优于消融期而冻结期最差的特点,其中湖面薄冰的存在是造成这一差异的主要原因。在所有样例湖泊(包括玛旁雍错、纳木错、扎日南木错和依布茶卡4个湖泊)中,利用湖冰指数提取的湖冰面积与其“真值”相差皆小于5%,表明本文所构建的湖冰指数方法具有较好的适用性,可用于快速监测湖冰。(2)青藏高原湖泊(面积≥100 km2)的冻结-消融过程模式大致可归为3类,分别为冻结-消融过程完整-稳定型(如青海湖)、完整-不稳定型(如鄂陵湖)以及不完整型(如佩古错)。青藏高原主要湖泊开始冻结与完全冻结时间主要集中于每年的11月和12月,冻结过程平均持续约20 d;湖冰开始消融与完全消融时间主要集中于4月和5月,消融过程平均持续约22 d;湖泊完全封冻期平均持续约119 d。湖冰开始冻结期、完全冻结期、开始消融期以及完全消融期在空间上尽管存在较大差异,但仍表现出一定的规律性,即湖泊湖冰开始冻结与完全冻结期以藏北高原和可可西里地区为中心向四周逐渐推迟,而湖冰开始消融和完全消融期与前者呈相反的变化趋势。湖泊各冰情期持续时间存在明显的空间差异,冻结持续时间和消融持续时间并无明显规律,而湖泊完全封冻期却表现出较为明显的空间分布规律,即大致以可可西里和藏北高原为中心向高原边缘逐渐缩短。(3)2001-2016年期间,青藏高原主要湖泊湖冰开始冻结期平均每年推迟约0.23 d,湖冰完全冻结期平均每年推迟约0.10 d,发生提前的湖泊数量约占湖泊总数量的38%,其余湖泊皆发生了不同程度的延迟;湖冰平均开始消融期每年平均推迟约0.42 d,其中发生推迟的湖泊占湖泊总数量的63%,发生提前的湖泊则占37%;湖冰平均完全消融期每年平均推迟约0.35 d,发生推迟的湖泊占湖泊总数量的48.3%,发生提前的湖泊占总51.7%。根据湖冰物候特征对气候变化的指示作用,发现2001-2016年青藏高原在秋季与冬季处于一个变暖态势的同时,也表现出了明显的空间差异,其中高原南部、东北部以及可可西里自然保护区周围湖区,气候呈现一个变暖的趋势,可可西里自然保护区中心地带以及高原西北部地区,气候呈现一种变冷的趋势。在春季和夏初时节,整个青藏高原平均处于一个变冷的态势,其中,青藏高原南部以及可可西里湖-乌兰乌拉湖-吐错-格仁错一线以东的高原东部湖区,呈现一种变暖的趋势,在高原的其它地区,尤其以可可西里自然保护区中心地带以及高原西北部为代表的的地区,呈现一种变冷的趋势。
  • 【专利】 面向MODIS 林火探测的亮温预测方法和系统

    作者:宫阿都 ; 李静 ; 陈艳玲 ; 王静梅 ; 曾婷婷 年份:2017
    摘要:本发明涉及一种面向MODIS林火探测的亮温预测方法,包括步骤A:接收设定区域和时间的MODIS数据;步骤B:处理MODIS数据;步骤C:计算亮温。通过本发明的方法,能有效提高像元亮温的预测精度,能进一步提高相对火点的判别精度,提高火点判对率。
  • 【期刊】 基于MODIS的青海草原产草量及载畜平衡估算

    刊名:草业科学 作者:刘建红 ; 黄鑫 ; 何旭洋 ; 申克建 关键词:MODIS ; 青海 ; 产草量估算 ; 载畜平衡评价 ; 遥感 ; 时间序列 ; 草地类型 机构:西北大学陕西省地表系统与环境承载力重点实验室 ; 西北大学陕西省地表系统与环境承载力重点实验室 ; 西北大学城市与环境学院 ; 青海省农牧业遥感中心 ; 农业部规划设计研究院 年份:2018
    摘要:为了科学合理地利用、管理草地,及时准确掌握草原产草量信息和载畜平衡状况,对保障草原的可持续发展具有重要意义。本研究利用2016年5-9月青海的MODIS NDVI、EVI数据和地面调查数据,按草地类型分别建立可食草鲜草产量的估算模型,通过比较基于NDVI和EVI建立的不同产草量估算模型的精度,选出了各类型草地的最优估产模型。在此基础上,计算了不同类型草地的干草产量,并结合畜牧业统计数据估算了青海牧区和半牧区各县(市)的载畜平衡情况。结果表明,1)基于NDVI的可食鲜草产量估算模型精度普遍高于基于EVI的模型,但各类型草地的最优估算模型不同。2)2016年青海省草原干草总产量空间分布差异明显,干草单产在1 200kg·hm-2以上的草地主要分布在东部的禾草草原和高寒草原,干草单产在300kg·hm-2以下的草地主要分布于北部的高寒荒漠以及西部的盐生草甸和高寒草原。对总产草量贡献最大的为高寒草甸,占70.35%。3)2016年青海省29个半牧区和牧区的县(市)中,有21个县(市)为载畜平衡或载畜不足,8个县(市)为超载,并且载畜平衡状况与存栏牲畜密度具有较好的对应关系。
  • 【期刊】 非线性最优化的MODIS气溶胶多参数反演研究

    刊名:红外 作者:岳家宝 ; 谢东海 ; 郑利娟 ; 吴俣 ; 林允晖 ; 鲁晗 关键词:MODIS ; SARA ; 非线性最优化 ; AOD ; AERONET 机构:首都师范大学资源环境与旅游学院 ; 首都师范大学资源环境与旅游学院 ; 首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地 ; 中国自然资源航空物探遥感中心 ; 中国科学院遥感与数字地球研究所 年份:2019
    摘要:为了弥补地基观测气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)范围受限等缺点,通过卫星影像反演AOD的方法逐渐兴起,而简化气溶胶反演算法(Simplified Aerosol Retrieval Algorithm,SARA)与传统反演方法相比更具普适性。为进一步提升精度,提出了一种非线性最优化的中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)气溶胶多参数反演方法。该方法以SARA反演的AOD为初始值,对AOD、单次散射反照率(Single Scattering Albedo,SSA)(ω)、不对称性因子(Asymmetric Factor,ASY)(g)、地表反射率拟合参数(ρ′s=k*ρs+b)同时优化,以期得到最优解。结果表明,同等条件下,非线性最优化方法明显优于SARA。单点精度验证结果与全球气溶胶自动观测网(Aerosol Robotic Network,AERONET)相比,非线性最优化方法的相关系数为0.8118,优于SARA的0.2624。与官方气溶胶产品(MOD04)相比,7月6日非线性最优化方法的相关系数为0.7612,优于SARA的0.5916;5月3日非线性最优化方法的相关系数为0.9036,优于SARA的0.8788。
  • 【期刊】 MODIS时序影像的福建近岸叶绿素a浓度反演

    刊名:环境科学学报 作者:张明慧 ; 苏华 ; 季博文 关键词:MODIS ; 福建近岸 ; 叶绿素a浓度 ; 随机森林 ; 特征波段比值 机构:福州大学卫星空间信息技术综合应用国家地方联合工程研究中心空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室 ; 福州大学卫星空间信息技术综合应用国家地方联合工程研究中心空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室 年份:2018
    摘要:叶绿素a(Chl-a)浓度是可以直接遥感反演的重要水质参数之一,常用来评价近岸水体的富营养化程度.为有效监测福建近岸水域中的叶绿素a浓度变化,本文利用MODIS时间序列影像数据,采用适用于小样本数据的机器学习方法随机森林(Random Forest, RF)和传统的特征波段比值(Band Ratio, BR)方法,结合时序浮标观测数据,在浮标观测站点有限的情况下,采用"以时间连续补空间稀疏"的建模策略,分别对福建近岸不同时相叶绿素a浓度进行遥感反演,并对反演结果进行验证与分析.结果显示RF、BR两种方法反演的均方根误差(RMSE)分别为0.49、0.52μg·L~(-1),平均绝对百分比误差(MAPE)分别为37.50%、50.20%,平均决定系数(R~2)分别为0.87、0.21.可见,基于MODIS时序影像的RF模型可较准确估测福建近岸叶绿素a浓度,且精度优于BR模型.在近岸水环境普遍恶化且浮标观测站点有限的情况下,本研究可提供一种有效监测叶绿素a浓度的方法,有利于福建近岸水环境(如赤潮)的遥感监测.
  • 【期刊】 MODIS数据在浒苔遥感监测中的应用能力评价

    刊名:遥感信息 作者:史正 ; 苏庆华 ; 高涛 ; 张荣刚 ; 孙林 关键词:浒苔 ; 信息提取 ; 统计分析 机构:山东科技大学测绘科学与工程学院 ; 山东科技大学测绘科学与工程学院 ; 山东科技大学测绘科学与工程学院 ; 曲阜师范大学地理与旅游学院 ; 航天五院503所 ; 水利部黄河水利委员会 年份:2017
    摘要:鉴于MODIS数据空间分辨率较低,混合像元效应影响显著导致的浒苔面积提取具有较大不确定性的问题,在对浒苔以及海水光谱信息分析的基础上,提出了基于归一化植被指数的浒苔面积提取方法,然后选取山东半岛周边海域作为研究区域,以空间分辨率较高的Landsat-8OLI卫星影像提取的浒苔信息为基准,与准同步MODIS卫星影像提取的结果进行比较,来评价MODIS数据在浒苔遥感检测中的应用能力.结果表明:1)MODIS影像容易漏提面积小、分布离散的浒苔,而对面积大、分布集中的浒苔存在面积夸大的问题;2)MODIS数据识别出浒苔的概率随着MODIS像元内浒苔所占面积比的增加而快速增加,当单个MODIS像元内的浒苔面积比为75%时,有50%的浒苔像元被识别出来.
  • 【期刊】 基于MODIS与GLDAS数据的湟水河流域土壤水反演

    刊名:世界地质 作者:孙茂军 ; 李霞 ; 李小刚 ; 谢小伟 关键词:MODIS ; GLDAS ; 表观热惯量 ; 土壤水 ; 反演 ; 湟水河 机构:青海省第一测绘院 ; 青海省第一测绘院 ; 武汉大学测绘学院 年份:2019
    摘要:表观热惯量土壤水反演适用于植被覆盖度较低的区域。利用MODIS数据反演的表观热惯量,联合GLDAS数据反演了湟水河流域2014—2016年土壤水的时空变化,对比分析了土壤水和降水量的关系。结果表明,湟水河流域表层土壤水基本上在17~19 mm范围内波动,其整体变化表现为上升的趋势。流域的东南部表层土壤水含量相对较高,西北部的表层土壤水含量相对较低,降水是引起表层土壤水含量周期性变化的主要原因。
  • 【期刊】 基于MODIS的青藏高原逐日无云积雪产品算法

    刊名:冰川冻土 作者:邱玉宝 ; 张欢 ; 除多 ; 张雪成 ; 于小淇 ; 郑照军 关键词:MODIS ; 青藏高原 ; 积雪遥感 ; 去云算法 ; 逐日无云雪盖产品 机构:中国科学院遥感与数字地球研究所数字地球重点实验室 ; 中国科学院遥感与数字地球研究所数字地球重点实验室 ; 北京旋极伏羲大数据技术有限公司 ; 西藏高原大气环境科学研究所 ; 西安科技大学 ; 中国气象局国家卫星中心 年份:2017
    摘要:青藏高原积雪对高亚洲地区水和能量循环起着重要的反馈和调节作用,其变化影响着融雪性河流流量,对下游水资源和经济活动具有重要影响。中分辨率成像光谱仪(MODIS)具有较高的时空分辨率,被广泛应用于积雪遥感动态监测,然而光学遥感积雪受云层影响严重,且青藏高原地区水汽分布不均,局地对流活跃,积雪的赋存时间变化快,这给高原地区逐日积雪监测及其气候学制图带来挑战。在考虑青藏高原地形和积雪分布特征情况下,结合现有的云覆盖下积雪判别算法,采用8个不同方法的组合,逐步实现MODIS逐日无云积雪算法。选取2009年10月1日-2011年4月30日两个积雪季为研究期,并采用145个地面台站观测雪深数据对去云算法各步骤过程开展精度验证,结果表明:当积雪深度>3 cm时,逐日无云积雪产品总分类精度达到96.6%,积雪分类精度达83%,积雪判对概率(召回率)达到89.0%,算法可实现青藏高原地区逐日无云积雪动态监测和积雪覆盖气候学数据重建,对高亚洲地区的水、生态和灾害等全球环境变化影响研究具有重要的意义。
  • 【期刊】 时空自适应加权的MODIS积雪产品去云方法

    刊名:遥感信息 作者:付文轩 ; 沈焕锋 ; 李星华 ; 黄春林 ; 侯金亮 关键词:MODIS ; 积雪产品 ; 时间 ; 空间 ; 去云方法 机构:武汉大学资源与环境科学学院 ; 武汉大学资源与环境科学学院 ; 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 ; 甘肃省遥感重点实验室 年份:2016
    摘要:鉴于MODIS积雪产品存在的空间不连续降低了数据的应用潜力,该文提出一种时空自适应加权的去云方法,同时顾及积雪在空间和时间上的相关性,自适应地衡量两者对积雪分布的影响。以新疆伊犁河流域为实验区,进行了模拟验证和基于气象台站数据的真实验证。结果表明:该方法能完全去除云覆盖,去云精度可达到90%以上,且对不同云量的修复都有较好的鲁棒性,能真实地反映地面积雪覆盖情况,可为积雪监测研究提供数据保障。
  • 【期刊】 基于两天MODIS数据的气溶胶光学厚度反演

    刊名:南京师大学报:自然科学版 作者:戴燃坡[1] ; 谢勇[2] ; 马青玉[1] 关键词:MODIS 表观反射率 气溶胶 光学厚度 机构:南京师范大学物理科学与技术学院 ; 南京师范大学物理科学与技术学院 年份:2016
    摘要:气溶胶光学厚度(AOD)的反演对研究大气污染和人类活动的环境影响具有重要意义.利用连续两天的Terra/MODIS影像,依据0.47、0.55、0.66、0.86μm 4个通道的表观反射率与AOD在大气辐射传输中的关系,构造闭合的非线性方程组,通过求解方程组反演得到两天的AOD值,并与MODIS业务化的AOD数据及AERONET地基太阳光度计观测值进行对比.发现该算法的反演结果与地基观测值的相对误差在30%以内,同时也对反演的气溶胶波长指数及浊度系数等和地基观测情况进行了对比与讨论,证实反演结果与地基观测具有较好的一致性.这种基于两天MODIS数据的气溶胶反演是利用多幅卫星影像来反演气溶胶光学厚度的一次有效尝试,反演得到AOD值对环境污染监测有效补充.
  • 【期刊】 基于MODIS遥感影像的火点信息提取算法实现

    刊名:河南科技 作者:李威 ; 成功 关键词:MODIS ; 火点信息 ; MATLAB 机构:中南大学地球科学与信息物理学院 ; 中南大学地球科学与信息物理学院 年份:2019
    摘要:森林火灾是一种危害极大的自然灾害,如何快速、精确定位并监测其发生和变化,对减少经济损失、保护生态环境尤为重要。MODIS影像由于具有覆盖面积广、波段个数多和成像周期短等特点,早已被广泛应用于火灾预警和监测中,且取得了良好的效果。本文尝试利用MATLAB来实现自动化提取MODIS影像中火点信息,以期为防火工作人员获取火灾信息提供便利。
  • 【期刊】 MODIS数据的多重分形雾霾信息提取方法

    刊名:测绘科学 作者:顾杨 ; 卢霞 ; 徐胜华 ; 刘付程 ; 杨毅 关键词:雾霾 ; MOD04L2 ; 多重分形 ; C-A方法 机构:淮海工学院测绘与海洋信息学院 ; 淮海工学院测绘与海洋信息学院 ; 中国测绘科学研究院 年份:2019
    摘要:针对大气污染形成机制不明、大气成分复杂等问题,该文提出了用多重分形技术提取大气成分信息方法。该文采用MOD04L2气溶胶产品数据和多重分形技术研究华北地区的大气气溶胶光学厚度的多重分形特征,选用C-A方法进行霾的识别和分离。结果表明,大气气溶胶光学厚度的异常值可将研究区域划分为雾霾浓度不同的3个类别区域。研究区的气溶胶光学厚度南部普遍高于北部地区,河北南部的光学厚度较大且集中,其他区域相对较小,整体上呈现中间高两边低的分布规律。
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