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modisndvi时间分辨率加倍算法:从16-day到8-day
王正兴,,邓芳萍
遥感技术与研究 , 2011,
Abstract: 第五代植被指数(c5)对16\|day的terra/modis\|ndvi(mod\|ndvi)和aqua/modis\|ndvi(myd\|ndvi)采用“错位8d”合成,理论上可以将时间分辨率提高到8\|day。为了探讨该算法可行性,利用中国东北2008年生长季c5的mod和myd数据进行了研究。首先利用线性滤波分别对mod和myd时间序列进行平滑,同时对mod和myd的合成时间(doy)进行了统计分析。doy分析发现:modisc5采用mod与myd“错位8d”合成出现的8\|day重叠,可能导致时间错位问题:按照“前8\|day∶后8\|day”统计,比例为55∶45,如果直接合并,会导致像元doy时间错位比例为7%,这导致myd\|ndvi与mod\|ndvi错位,而且这样的错位不能通过滤波恢复。最后,提出了基于实际doy的合成算法,可以把c5的两个16\|day产品合并为8\|day时间序列。判定的优先顺序为:doy>qa>ndvi。
青藏高原东北部MODIS地表温度重建及其与气温对比分析
-,王正兴,宋春桥-,卢振权
高原气象 , 2011,
Abstract: 通过遥感获取地表温度(地温, LST)可以弥补气象站LST数据局地性的不足。但受某些因素影响, 遥感LST影像存在噪音像元, 影响了LST数据的应用。本文提出了一种基于高程-温度回归关系的空间重建算法, 对2008年青藏高原MODIS LST影像异常低值像元进行了重建, 得到空间完整的LST时间序列。分别将原始LST和重建LST与研究区62个气象站最高气温进行对比分析, 结果表明, 重建前后LST与最高气温一致性很好, 相关系数分别为0.88和0.91, 各气象站平均相关系数达到0.898, LST一般高于气温, 平均偏差为6.98 ℃。地气温差与海拔、 土地覆盖、 季节和噪音水平有关。海拔越高, 地气温差越大; 植被覆盖越好, 地气温差越小; 温度越高, 温差越大。研究还发现, 重建后的数据在森林覆盖区仍然残留噪音, 这需要结合LST的质量控制信息做进一步研究。
藏北高原植被物候时空动态变化的遥感监测研究
宋春桥, 游松财, , 刘高焕, 钟新科
植物生态学报 植物生态学报 , 2011, DOI: 10.3724/SP.J.1258.2011.00853
Abstract: ?利用遥感数据提取的植被物候格局及时空变化特征能很好地反映区域尺度上植被对全球变化的响应。目前关于青藏高原地区植被物候的少量报道基本上是基于物候站点的观测记录展开分析的。该文基于非对称高斯拟合算法重建了藏北高原2001–2010年的MODISEVI(增强型植被指数)时间序列影像,然后利用动态阈值法提取整个藏北高原2001–2010年植被覆盖的重要物候信息,包括植被返青期、枯黄期与生长季长度,分析了植被物候10年间平均状况的空间分异特征以及年际变化情况,并结合站点观测记录分析了气温和降水对植被物候变化的影响,结果表明:(1)藏北高原植被返青期在空间上表现出从东南到西北逐渐推迟的水平地带性与东南高山峡谷区的垂直地带性相结合的特征,近60%区域的植被返青期提前,特别是高山地区;(2)植被枯黄期的年际变化不太明显,大部分地区都表现为自然的年际波动;(3)生长季长度的时空变化特征由植被返青期和枯黄期二者决定,但主要受返青期提前影响,大部分地区生长季长度延长;(4)研究区内不同气候区划植被物候的年际变化以那曲高山谷地亚寒带半湿润区和青南高原亚寒带半干旱区的植被返青期提前和生长季延长程度最为明显;(5)基于气象台站数据分析气候变化对物候的影响发现,返青期提前及生长季延长主要受气温升高的影响,与降水的关系尚不明确。
藏北地区草地补播及放牧制度对草地覆盖影响的遥感监测研究
宋春桥,游松财,沈振西,,钟新科
草地学报 , 2011, DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2011.01.010
Abstract: 草地畜牧业作为藏北地区的重要经济产业,一直以来政府和科研人员致力于通过试验示范区探索和推广天然草场围封改良、补播改良、优质混播人工草地建植等措施来提高草场利用率和维持草地生态系统的可持续发展。基于GPS实地测量人工、天然草场以及自由放牧、暖季休牧和禁牧不同放牧制度的草场试验样地范围,以2006年7月及2008年年内时间序列的CBERS-02星数据作为遥感数据源,分别监测人工与天然的休牧草场、天然的自由放牧-暖季休牧-禁牧草场的植被长势。利用归一化植被指数(NDVI)和差值植被指数(DVI)的均值、标准差、极值及优势度反映不同草场植被长势、覆盖均匀度等情况。结果表明人工补播的草场植被普遍长势、最佳长势及最劣长势均优于天然草场,但人工草场的覆盖均匀度不及天然草场;天然禁牧、天然暖季休牧、天然自由放牧草场长势依次递减;休牧在九月中旬放牧之前与禁牧草场的植被覆盖均匀度基本保持一致,两者的NDVI标准差远低于自由放牧草场,但休牧草场在放牧之后,植被均匀度遭到破坏,NDVI标准差介于禁牧与自由放牧草场之间。此外,该研究采用3S技术,从另一角度有效地实现了对草场覆被长势的动态、宏观监测。
青藏高原东北部MODIS地表温度重建及其与气温对比分析
-,王正兴*,宋春桥-,卢振权
高原气象 , 2011,
Abstract: 通过遥感获取地表温度(地温,LST)可以弥补气象站LST数据局地性的不足。但受某些因素影响,遥感LST影像存在噪音像元,影响了LST数据的应用。本文提出了一种基于高程-温度回归关系的空间重建算法,对2008年青藏高原MODISLST影像异常低值像元进行了重建,得到空间完整的LST时间序列。分别将原始LST和重建LST与研究区62个气象站最高气温进行对比分析,结果表明,重建前后LST与最高气温一致性很好,相关系数分别为0.88和0.91,各气象站平均相关系数达到0.898,LST一般高于气温,平均偏差为6.98℃。地气温差与海拔、土地覆盖、季节和噪音水平有关。海拔越高,地气温差越大;植被覆盖越好,地气温差越小;温度越高,温差越大。研究还发现,重建后的数据在森林覆盖区仍然残留噪音,这需要结合LST的质量控制信息做进一步研究。
青藏高原东北部MODISLST时间序列重建及与台站地温比较
,王正兴,宋春桥,卢振权
地理科学进展 , 2011, DOI: 10.11820/dlkxjz.2011.07.006
Abstract: 通过遥感获取地表温度(地温,LST)可以弥补气象站地温数据局地性的不足。但受某些因素影响,遥感MODISLST标准产品中的影像存在“云污染”等噪音像元以及空缺值,影响了LST数据应用。本文在利用LST产品的质量标记信息(QA)和直方图极值去除法过滤低质量、不可靠LST像元的基础上,提出了一种基于DEM-LST回归关系的滑动窗口空间重建算法,对2008年青藏高原东北部TERRA/AQUA上共4个温度通道的MODISLST进行了重建,得到空间完整的LST时间序列。将重建后的LST与研究区11个气象站地表温度数据(T)的比较表明,在8day合成序列上LST-T一致性很好,平均相关系数达0.96,平均绝对误差为2.02℃;LST与T在月、年的尺度上更没有显著差异(平均绝对误差分别为1.55℃和0.60℃)。LST与T存在的差异与两者的时空定义的不一致性有必然的联系,但是仍然存在的低水平噪音表明若需要更高精度的LST数据需要更细致的去云处理。
基于TVDI的藏北地区土壤湿度空间格局
宋春桥,游松财,刘高焕,,钟新科
地理科学进展 , 2011, DOI: 10.11820/dlkxjz.2011.05.008
Abstract: 利用2010年DOY209期的Terra/MODIS16d合成的植被指数(EVI)产品数据MOD13A2和8d天合成的地表温度(LST)产品数据MOD11A2,构建LST-EVI特征空间,从而得到了条件温度植被干旱指数TVDI反映的藏北土壤湿度空间分布图。结合野外同步土壤表层水含量测试数据,二者表现出较好的相关程度,并通过0.05水平的显著性检验。对藏北地区土壤湿度的空间格局和分异规律分析,研究结果表明①藏北全区TVDI值呈正态分布,东部地区偏湿,中部地区多数为正常湿度,而西部TVDI直方图分布形状与全区相似,但偏旱;②藏北地区不同气候区划内土壤湿度分异较大,那曲高山谷地亚寒带半湿润区土壤湿度最高,其空间变异也最强烈,青南高原亚寒带半干旱区土壤干旱最严重;③研究区内土壤湿度空间分布受海拔影响较为明显,在海拔4500m以下的地区土壤湿度随海拔升高而降低,此后,土壤湿度随着海拔升高而升高。
基于timesat的3种时序ndvi拟合方法比较研究—以藏北草地为例
宋春桥,,游松财,刘高焕,钟新科,
遥感技术与研究 , 2011,
Abstract: 以藏北地区2007~2009年modis16d合成的ndvi时间序列为例,介绍了基于timesat2.3软件的3种主要拟合算法——非对称高斯函数(ag)拟合、双logistic曲线(d-l)拟合和savitzky-golay(s-g)滤波法的基本原理和实现流程;重点从拟合重建ndvi时间序列对原始ndvi值上包络线的拟合效果及保持原始高质量ndvi点值真实值的程度两个方面,分析比较3种算法的特点。结果表明:①3种拟合算法均能不同程度提高整个区域的ndvi平均值,ag与d-l拟合法处理后的ndvi时间序列与原始ndvi曲线的整体特征较s\|g滤波方法更加吻合;②ag与d\|l拟合重建的ndvi时间曲线在生长季峰期高于上包络线,s-|g滤波法处理结果低于上包络线,3种方法中ag拟合结果与上包络线最为接近;③在保持原始高质量ndvi值真实性方面,ag与d\|l拟合法处理结果相似,除生长季曲线的峰期外,均优于savitzky-golay滤波法。该研究结论为基于ndvi时间序列进行陆地系统生态环境各方面研究中数据去噪预处理的方法选择提供参考。
藏北高原地表覆盖时空动态及其对气候变化的响应
宋春桥,游松财**,,刘高焕,钟新科
应用生态学报 , 2011,
Abstract: 利用2001—2008年逐年的modis地表覆盖类型产品,根据藏北高原地表覆被特征对原始数据进行合并处理,得到每年藏北高原地表覆盖类型图;运用分类统计、动态转移矩阵、景观格局指数方法分析藏北高原地表覆盖类型的变化,并结合研究区内气象台站观测数据分析地表覆盖类型转化对气候变化的响应特征.结果表明:研究期间,由于气候变暖速率的加快,研究区冰川雪被消融加速,冰川面积迅速萎缩,融化的雪水汇集到高原湖盆,使湖面水位上升,湖泊面积增加,部分被淹没的草地形成湿地;植被覆盖状况没有表现出明显的变好或退化趋势,2001—2004年为气候暖湿化阶段,荒漠裸地减少、稀疏草地和草地覆盖面积增加,2006—2007年为气候暖干化阶段,荒漠面积增加、稀疏草地面积减小;2001—2008年,藏北高原景观破碎度减小,地表覆盖异质性降低,且各类型所占比例的差异有所加大.
那曲地区草地植被时空格局与变化及其人文因素影响研究
宋春桥,游松财,刘高焕,,钟新科
草业学报 , 2012,
Abstract: 那曲草地作为西藏自治区畜牧业发展的重要基地,草地植被年际变化是自然因素和人类活动交互影响的结果。为了解决当地复杂的资源环境问题,需要深刻认清各种人文因素对草地影响的程度和机制。本研究利用2000-2009年的MODISNDVI时间序列影像及相关统计资料,对那曲草地植被的空间和年际变化进行动态监测,并采用定性与定量相结合方式系统分析各个人文因素与草地植被格局和变化的关系。结果表明,1)那曲地区不同区域植被在2000-2009年表现出不同的年际变化趋势,在高大山脉高海拔的稀疏植被或冰雪覆盖周边区域,由于全球变暖且受人类活动影响较小而出现植被变好的状况,在人类活动强度较大的纯牧业县(那曲县、聂荣县和安多县)草地植被退化情况较为严重;2)分析那曲地区植被空间格局、年际变化分布图与道路网、居民点分布密度图在空间上具有较好的相关性,这也表明该研究区人类活动将直接影响目前良好的地表覆盖区域植被正常生长和繁育;3)以中心城镇那曲镇和109国道为代表,利用缓冲区分析方法研究发现距离人类活动越近的地区植被退化越严重,而统计资料显示那曲地区的人口、放牧强度、道路工程建设份额等指标都呈直线上升,将对草地植被生长构成严重的威胁,从而进一步影响那曲地区草地的理论承载力和经济可持续发展;4)此外,调查发现旅游和放牧的车辆碾压、矿产开采、采挖草药、安居工程建设、鼠患等因素对那曲草地都有一定程度的破坏。
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