农情遥感监测需要高时间分辨率的遥感数据,目前这些数据大都为中低空间分辨率影像。在这些尺度下,像元内部往往是异质的,从而影响农情参数反演精度。因此分析和表达农田景观空间异质性和最优尺度选择对遥感农情监测质量的提高具有重要的应用价值。选取建三江农垦区四种典型农田景观为研究点,Landsat/TM NDVI为实验数据,利用实验变异函数对四种景观类型的各向空间异质性进行了分析, 而后通过变异函数模型拟合,定量分析了各个研究点的整体空间异质性,并在此基础上进行了研究区遥感监测最优尺度选择。研究表明:(1) 基于实验变异函数的结构分析方法,可定性地认识空间异质性的大小和方向,进而挖掘出其背后的自然和人为驱动因素。(2) 对实验变异函数进行拟合分析,可定量地刻画不同景观格局各自的空间异质性特性。此外,基于变异函数对空间异质性的定量表达,讨论了利用积分变程A结合Nyquist-Shannon采样定理进行最优尺度选择的方法。

水库湿地作为北京市面积最大的人工湿地,是北京市重要的生态基础设施。从自然环境和社会经济因素两个方面,构建北京市水库湿地演变的驱动因子指标体系,其中自然驱动因子包括年均降水量、气温、入境水量和地下水埋深;社会经济驱动因子包括常住人口数、城市化率和人均GDP。应用长时间序列(1984-2010 年) 的TM遥感影像,提取北京市近30 年来水库湿地的空间分布信息,根据湿地面积增长和消退的演变规律,利用Logistic 回归模型定量分析不同时间段下水库湿地演变的驱动机制。结果表明:不同时期内水库湿地变化的驱动因子及其影响力存在一定的差异。在1984-1998 年间,北京市水库湿地增长变化的主导驱动因子是年均降水量和入境水量,Logistic 回归的贡献率分别为5.778 和3.504,主要受自然环境因素的影响;在1998-2004 年期间,水库湿地急剧减少的驱动因子主要为常住人口、地下水埋深和城市化率,影响贡献率分别为9.41、9.18 和7.77,人为活动的影响开始加剧;在2004-2010 年间,影响水库湿地发生变化的主导因子是城市化率和年均降水量,贡献率分别为6.62 和4.22,受自然和社会经济因素的交叉影响。

根据实测的岸线和水深数据,利用Surfer 和Mapinfo 等软件进行数据处理,结合不同阶段利津站输沙量,分析了黄河三角洲岸线及现行河口区水下地形演变。结果表明:1953-2000年,68%左右的入海泥沙淤积在口门和滨海区。由于入海流路变迁,不同岸段的岸线变化具有各自的特征。刁口河流路以西岸线基本稳定;刁口河流路以东—孤东油田以北岸线经历先淤后冲,属于强侵蚀岸段,但在防潮大堤的保护下得到人为控制下的稳定;清水沟流路形成的岸线整体向海淤进,但清8 出汊后,清水沟老河口沙嘴南侧出现侵蚀。1976-1996 年,现行河口(清水沟流路) 水下地形总体上表现为淤积,顶坡段变缓,前坡段变陡。1996-2005 年,清水沟老河口水下地形顶坡段和前坡段发生侵蚀,底坡段呈现淤积;出汊新河口水下地形继续淤积,但程度和范围都比1976-1996 年的小。孤东油田近岸侵蚀加剧。

针对潮滩环境中潮汐和坡度变化对海岸线变化监测的影响,提出一种通过两景影像计算潮滩坡降进而准确获得海岸线的方法,并利用坡降值估算潮滩体积。以岸线变化较剧烈的黄河三角洲南部的甜水沟口至小清河口的粉砂淤泥质潮滩为例进行应用研究。结合遥感影像、实测固定断面数据和水深测量数据分析表明,影像间的潮差对坡降估算值虽有较大影响,但选择合适潮位估算潮滩坡降是可行的,估算坡降的最小相对误差可达0.2%,均方根误差小于实测坡降一个数量级。1973-2009 年甜水沟口至小清河口14 个年份的岸线变化分析显示,黄河改道对本区的直接淤积影响在甜水沟向南3 km范围内,最大淤积区位于甜水沟口附近,年均淤积率31 m/a,而后在1989-2002 年海区南部出现较大幅度淤积,主要为黄河入海水沙直接或间接淤积造成的;研究时段内岸滩总体演化趋势为蚀退,最大年均蚀退速率51 m/a,黄河改道造成的海洋动力变化是影响本区海岸冲刷的主要因素。验证表明,本文方法计算的潮滩体积用于指示海滩冲淤变迁是合理可行的。

基于Terra-MODIS L3 级产品MOD11C3,得到2001-2010 年10 年我国地表比辐射率时空数据集。结果表明,我国地表比辐射率最小的区域是西北沙漠地带,该区域比辐射率一年四季变化不大、分布范围固定。东北地区和北疆地区、青藏高原地区、长江中下游和华东华南地区等区域比辐射率变化明显。冬季,东北地区、北疆地区地表比辐射率比较大。青藏高原地区11 月-次年3 月维持在一个中低比辐射率水平,其他月份比辐射率则呈现增大趋势。长江中下游、华东、华南和四川盆地地区的比辐射率7-10 月减小,其中8 月份面积达到最大。低比辐射率区(0.6163~0.9638)、中低比辐射率区(0.9639~0.9709)、中比辐射率区(0.9710~0.9724)所占面积都不大,分别维持在20%、10%、20%左右;中高比辐射率区(0.9725~0.9738) 所占范围最大,达到我国陆地面积的40%~50%,且变化十分明显,表现出明显的波峰、波谷变化,春季和秋季是波峰、夏季和冬季是波谷;高比辐射率区(0.9739~0.9999) 面积变化也很明显,冬季是一个明显的波峰,面积可达10%,而其他季节则维持在1%、2%以下。我国地表比辐射率时空分布与温度之间呈现一定的相关关系,比辐射率越高、气温越低。

选择日本埼玉县熊谷市为研究区,应用ASTER热红外遥感图像,采用PCACA模型以及理论定位算法,对城市地表热通量的相关参数进行反演,进而分析城市下垫面不同土地覆盖类型对地表热通量以及能量平衡的影响。结果表明,PCACA模型应用于城市区域地表通量估算是可行的。这种算法可以大大减少在下垫面结构复杂的城市区域进行地表热通量估算时所需的参数,并有效降低研究结果的不确定性。研究发现,城乡不同下垫面地表覆盖类型对地表热通量的影响差异显著。不同地表下垫面类型的波文比由大到小顺序依次为:工业用地>住宅用地> 交通用地> 公共设施用地> 旱田> 公共绿地> 水域。在相同的外部气象条件下,与城市周边的植被覆盖区相比,城市人工建筑用地具有较高的显热通量,较低的潜热通量,以及较高的波文比。由于城市地表显热通量和波文比明显高于周边植被覆盖地表,导致城市地表向低层大气供热的增加,这是城市热岛效应形成的重要机制之一。

以北京西北部的官厅水库流域为研究区,以1978-2009 年之间的6 期Landsat 系列遥感影像为基础数据解译土地利用图。将土地利用/覆被变化(LUCC) 过程中的转移矩阵作为一种网络进行分析,土地利用类型是网络中的节点,不同地类之间的相互转化是网络的连线(边)。应用度、介数、网络平均最短路径等复杂网络方法,从土地利用系统整体的角度识别LUCC过程中的关键变化地类,评价土地利用系统的稳定性,分析生态环境变迁。研究结果表明：① 在近30 年的时间尺度上,旱地、天然草地和人工水域始终是转移矩阵中3 种关键变化地类,LUCC主要围绕这3 种地类进行;② 5 期转移矩阵网络的平均最短路径值均小于1.5,土地利用系统的活动性强、稳定性差,但五期网络的平均最短路径值总体上呈现增大趋势,土地利用系统向稳定方向发展;③ 近30 年来,自然生态系统不断被人工生态系统取代,自然生态系统中的天然草地面积减少了62.1%,未利用地的面积减少了65.1%。