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[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] 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] 袁骞骞
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:20世纪50年代以来,青海湖流域草地退化、青海湖面积减小、土地沙漠化面积增加以及生物丰度减少等生态环境问题引起了国家、当地政府和相关学者的广泛关注。对生态环境变化趋势的研究以及变化原因分析有助于提高人们的环保意识,同时为政府和国家制定相关的法律法规提供部分参考,最终可以促进区域经济的可持续发展。本文在GIS技术的支持下,基于多源遥感数据,对青海湖流域2000年、2004年、2006年、2009年和2013年五年的生态环境状态进行了评价,分析了该流域近十几年来生态环境变化趋势,最后从自然因素和人为因素两方面进行了归因分析。
  本研究主要内容包括:⑴结合青海湖流域自然环境和社会经济的特点,基于 Landsat、MODIS、TRMM、ASTER GDEM和ECMWF ERA-Interim等多源遥感数据,提取了青海湖流域五年的植被覆盖度、温度植被干旱指数、净初级生产力、土地类型、地表温度、年降雨量、DEM、坡度和风速等九种指标。利用 MODIS土地覆盖产品,计算了青海湖流域多年的土地利用转移矩阵和生态承载力,对青海湖流域土地利用/覆盖变化情况进行了分析,同时改进了极差标准化的方法,完成九种指标数据的标准化。⑵分别利用主成分分析法和层次分析法计算了九种青海湖流域生态环境综合评价指标的权重,虽然两种方法确定的九种指标权重不同,但是最后得到的青海湖流域多年生态环境变化趋势是一致的。评价结果表明:2000年-2013年,青海湖流域生态环境整体上有变好的趋势,但是在2009年-2013年,生态环境略微变差;从该流域空间分布上来说,东南部环青海湖区域的生态环境明显要好于西北部。⑶从气候变化和人为因素两方面分析青海湖流域生态环境变化潜在的原因。其中,国家的关注和当地政府的重视对青海湖流域生态环境的改善起到了积极的作用。
[硕士论文] 王平
自然地理学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:贵州喀斯特高原山区生态环境极其脆弱,随着西部大开发战略的实施,特别是西部生态建设目标的提出,贵州省作为中国首批国家级生态文明试验区,不断重视并加强生态环境保护的力度,如何确定“生态问责”的标准等问题仍然需要我们进一步深入研究。生态资产评估是通过研究区域的生态资产情况,了解研究区域环境与经济的关系,它既包括生态系统的服务功能价值评估,也包括自然资源价值评估。基于时序遥感的生态资产评估能够更有针对性的解决喀斯特石漠化地区复杂的地形与气候、破碎的地块等现状带来的研究障碍,获取地表信息方便快捷,能减少人工测量的误差,是针对喀斯特石漠化地区生态资产研究的有效手段,可为该地区的生态保护与恢复提供数据支撑。
  针对贵州石漠化地区特殊的环境背景,研究选取了贵州典型石漠化地区“关岭—贞丰花江喀斯特高原峡谷中-强度石漠化综合治理示范区”作为研究区域,基于时序遥感影像信息提取技术、地理信息时空运算与空间分析技术,识别示范区内不同的生态系统类型,整合气象、土壤、DEM等相关数据,依据CASA模型计算NPP,运用替代价值法、市场价值法、碳税法、替代成本法、影子工程法等方法分别计算示范区内各项生态资产价值,借鉴Costanza等人在进行全球生态资产测量的经验,建立生态资产遥感评估的指标体系并计算生态资产总值,进一步研究示范区1990年到2015年这25年间的生态资产时空演变规律,体现示范区25年间的生态资产价值结构、单项评估指标的时空变化、单个生态系统的生态资产结构变化及示范区生态资产变化的分区格局,从而能够为地区的生态资产管理及区域协调发展方面的研究提供理论参考。主要研究结果有:
  (1)通过计算生态资产单项价值,研究了花江示范区的价值结构在25 年间的变化,单项价值结构表现为:气候调节>养分循环>涵养水源>有机质生产>土壤保持。气候调节价值对生态资产的贡献最大,其次是养分循环价值,土壤保持价值对生态资产价值的贡献最小。从单项生态系统类型的生态资产评估结果来看,阔叶林地与灌木林地的生态资产贡献率较大,而难利用地、建筑用地与水体的生态资产贡献率较低。
  (2)通过时序变化研究,研究结果为生态资产时序分布依次为:2015年>2010年>1990年>1995年>2000年>2005年,总体生态资产在25年时序上表现为先降低再增高的趋势。受自然因素与人为因素的影响,同一生态系统类型的生态资产随时间必然是呈动态变化的。各类生态系统类型的时序变化整体为先降低再升高的变化趋势。单项指标价值时序变化为:有机质价值处于一个波动的变化状态,涵养水源价值与土壤保持价值的变化相对平稳,养分循环价值和气候调节价值在这25年间整体上为增高趋势。
  (3)通过对示范区近25年生态资产变化分区分析,研究结果为生态资产由东北部向西南部呈递减趋势,非喀斯特区域相比喀斯特区域的价值要高。近25年花江示范区生态资产变动趋势表现为北部侵蚀陡坡处于波动下降区;非喀斯特区域的侵蚀台地处于波动升高区;在中部及西部的侵蚀丘峰台地区有一定的升高,但变化相对平稳;示范区南部的峰从洼地等区域,部分农用地有明显的升高趋势,但范围较小,整体变化较小。研究结果对该示范区的石漠化治理工程优化有一定的指导意义。
[硕士论文] 曹欢
地质工程 太原理工大学 2017(学位年度)
摘要:经济快速发展的今天,大气污染问题已越来越严重,大气环境的保护与监测刻不容缓。传统的大气污染监测采用常规的化学、物理监测方法,虽然该类方法监测结果较准确,但较耗费人力物力、监测范围窄、时效性不强,难以满足如今大气污染监测领域对大范围研究区域实时监控的需求,而遥感技术的引入恰好可以弥补这些方面的不足。遥感技术具有实时性强、监测范围广等优点,已成为大气污染监测的重要手段之一。随着计算机技术和遥感技术的不断发展,对大气污染遥感数据进行自动化、可视化的实时监测已成为环保领域的一个重要研究方向。目前,大气污染遥感监测研究已经有了一定的发展,但集成化、自动化、业务化、可视化的大气污染遥感监测技术仍存在自动化效率低、操作繁琐、技术门槛高、不适宜业务化运行等问题。
  本文基于组件式开发模式设计并实现了一种专门针对大气污染的高自动化、高集成化、业务性强、功能完备、简单易用的可视化遥感监测系统。系统在国产遥感数字图像处理软件PIE(PIE)平台上通过二次开发,使用C#语言,以MODIS、OMI、MOPITT、VIRR等遥感影像为数据源,运用大气污染物定量反演与监测算法,实现了对研究区域NO2、O3、SO2、CO、PM10、PM2.5、灰霾、沙尘、大雾以及火点等大气污染指标的数据自动化下载与预处理、可视化显示以及监测分析,从而达到实时、准确地业务化监测大气污染状况,为环境监测部门、环保决策者和普通民众提供技术和决策支持。
[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] 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] 曾颖
农业遥感与信息技术 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:生物多样性是人类生存和可持续发展的必要条件,生物多样性保护正引起越来越广泛的重视和关注。生物多样性保护优先区是生物多样性保护的关键区域,本文以浙江省境内两个陆域保护优先区为研究对象,根据现有研究成果和研究区现状,借助GIS和RS手段,选取生物多样性现状、生态系统服务功能、生态系统脆弱性三个方面的九个指标构建评价指标体系,从多角度全面综合地分析研究区生物多样性现状。然后根据功能分区方案,将优先区域分为三个功能区,为优先区域社会经济与生物多样性保护协调可持续发展提供科学的决策依据。本文主要结论如下:
  (1)两个优先区域生态系统均以森林为主,森林面积占比均为80%以上;城镇生态系统呈快速增长趋势,所有生态系统都有向城镇的转移,城镇的快速扩张将给生物多样性保护带来较大的压力。
  (2)两个优先区域大部分地区综合评估结果处于较高水平,这些区域生物多样性较为丰富、生态系统服务功能较重要、生态系统较为脆弱,保护价值较高。
  (3)根据综合评估结果,结合相关规划区划,对两个优先区域进行功能分区。两个优先区域均为生物多样性较重要地区(Ⅱ类)占比最大,生物多样性极重要地区(Ⅰ类)次之,生物多样性一般地区(Ⅲ类)面积最小。其中,武夷山优先区域Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类区占比分别为:19.42%、68.78%、11.80%,黄山-怀玉山优先区域Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类区占比分别为:21.97%、62.06%、15.97%。
  (4)对比分区结果,黄山-怀玉山优先区域内由于各级保护区域面积相对较大,Ⅰ类区占比大于武夷山优先区域。武夷山优先区域Ⅰ类区内森林占比远高于优先区域平均水平,黄山-怀玉山优先区域由于千岛湖流域水域面积较大,森林覆盖率低于优先区域平均水平,而Ⅰ类区内森林和湿地总计占比达94.49%。两个优先区域Ⅰ类区内城镇等人工生态系统面积均远低于平均水平。
[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。
[硕士论文] 陈一帆
控制科学与工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:空气污染已经成为当今社会关注的热点,空气质量的预报及对空气污染物源头的探寻都有着重要的意义。而随着卫星遥感技术的发展,范围广阔、数据丰富的遥感影像为空气污染预测和溯源工作提供了新的方向。
  本文研究并改进了基于高斯扩散模型的萤火虫算法,利用遥感影像对空气污染物实现了小尺度的溯源;基于统计预测的方法,建立空气污染物与气象因子的多元线性回归方程,预测未来空气质量情况;基于IDEA-I扩散轨迹模型,利用MODIS气溶胶产品和气象数据模拟空气污染物扩散轨迹;最后综合统计预测结果与IDEA-I模型预测结果,得到全国主要城市未来空气质量情况。主要工作内容如下:
  1.基于萤火虫算法发展了面向小尺度的空气污染物溯源算法,该算法重新构建了目标函数,在其迭代过程中加入了污染源扩散过程以及气溶胶光学厚度值的影响。然后通过实验,验证了基于高斯扩散模型的萤火虫空气污染溯源算法的可行性。
  2.分析了气象因子与未来空气质量指数、相关空气污染物与未来空气质量指数的相关性,筛选了合适的气象因子和空气污染物作为自变量,以成都地区为例建立了以未来空气质量指数为因变量的多元线性回归方程。
  3.构建了基于IDEA-I扩散模型的空气质量预测系统,利用MODIS的气溶胶产品和气象数据,预测未来的空气质量情况。并对预测结果进行了验证。
  4.针对 MODIS影像由于云层干扰造成的数据缺失问题,利用地面监测站的数据进行空间插值,填补无值区域。最后,对IDEA-I预测结果做定量分析,综合统计预测的结果,对全国主要城市做空气质量预报并在多个平台发布。
[硕士论文] 李倩
生态学 广西大学 2017(学位年度)
摘要:城市热岛效应严重影响了城市人民的健康和生活,研究城市热岛效应对于缓解这一现象具有重要作用。但是每个城市的热岛效应的特征和规律也会因城市的地理位置、规模大小、人口密集程度、下垫面性质和城市的工业发展水平等的不同而不同。因此,从各个角度研究城市热岛对于未来的城市生态建设以及可持续的发展都很重要。南宁市作为广西的文化、政治、经济发展中心,正处于城市化快速发展的阶段,城市化的加剧必然会改变城市下垫面,因此,本研究通过研究南宁市的热岛效应的季节和年度变化特征以及其与城市下垫面的关系,探寻南宁市快速城市化背景下城市绿地和水域与城市建筑用地之间的空间布局关系,希望对科学的城市规划建设提供有价值的理论依据。
  本文利用不同时期的Landsat5、Landsat7和Landsat8影像反演地表温度,提取NDVI、MNDWI、NDBI、BSI等参数,按照3km×3km规格将研究区分为126个统计小区域,从而在像元(30m×30m)和小区域(3km×3km)2个尺度上研究南宁市热岛的季节和年度特征,并定量分析地表温度与下垫面之间的关系来探讨不同的地表覆盖类型对地表温度的影响。研究结果表明:
  (1)通过实测地表温度的方法验证Landsat8反演的地表温度精度,得出单窗算法在反演landsat8影像的地表温度上具有较高的精度。
  (2)由相关关系分析可知,LST与NDVI之间呈非线性关系,LST与正的NDVI呈极显著线性负相关关系,LST与MNDWI之间呈非线性关系,LST与NDBI和BSI均呈极显著线性正相关,即绿地与水体具有降温作用,而建筑用地和裸地具有升温作用。按小区域尺度分析,地表温度与绿地和水体的面积比例呈显著负相关关系,地表温度与建筑用地和裸地面积比例呈显著正相关关系,同一区域内的地表温度随着绿地和水体的面积比例的增大而降低,而地表温度随着建筑用地和裸地面积比例的增大而升高,这再次表明绿地和水体具有降温作用,建筑用地和裸地具有升温作用。
  (3)由季节热岛分析结果表明,南宁市在2000年和2015年具有相似的季节热岛特征。各地表覆盖类型的面积在4个季节之间变化不明显。南宁市的春季、夏季、秋季和冬季均有不同程度的热岛效应,且夏季的热岛效应更为明显,秋、春季次之,冬季较弱。且与2000年相比较,2015年冬季的热岛更为明显。相同地表覆盖类型在不同季节的平均地表温度从高到低的顺序为:夏季>秋季>春季>冬季。相同季节不同地表覆盖类型的平均地表温度从高到低的顺序为:建筑用地>裸地>绿地>水体。整体上,2015年4个季节热岛效应的空间格局变化很小,高温区和次高温区主要在快环以近似圆形片状分布,次低温区和低温区主要分布在林场、公园、邕江等区。总体地表温度以中间层次的温度等级为主。
  (4)由年度分析可知,南宁市2000~2015年研究区的地表覆盖类型有较大的变化,2000~2015年期间绿地面积减少了6784.65hm2,水体面积减少了188.82hm2,建筑用地面积增加了10894.86hm2,裸地面积随季节不同呈动态变化。从小区域尺度来看,地表类型变化较大的区域集中在快环以外的安吉立交、南宁火车东站和南宁体育中心。在2000年、2009年、2015年研究区各地表覆盖类型的平均地表温度从高到低的顺序均为:建筑用地>裸地>绿地>水体,绿地与水体的平均地表温度低于研究区平均地表温度,而建筑用地和裸地的平均地表温度高于研究区平均地表温度。在2000~2009年,南宁市的高温区和次高温区由快环以内为主的区域向快环周边及琅东、昆仑大道等区域扩展,高温区和次高温区面积共增加了3255.21hm2。在2009~2015年,高温区和次高温区由快环周边区域向南宁东站、五象新区扩展。仅高温区和次高温区面积共增加了569.61hm2。高温区和次高温区的扩展与城市建筑用地的扩展基本一致。
[硕士论文] 吴孟凡
地图学与地理信息系统 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:高分辨率光学影像在城市不透水面提取中提供了城市地物的细节信息,但存在同物异谱、异物同谱问题、难以识别高分辨率影像阴影、树冠覆盖下的不透水面等局限性。因此,多源遥感数据融合成为减少上述局限性的一种有效的方法。相比光学影像,机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)数据以离散点云的形式记录了地物精确的空间三维信息,可以生成高度正射图像,避免了光学高分辨率影像中的建筑物阴影问题,但缺乏丰富的光谱信息。因此,高分辨率光学影像与机载LiDAR数据的融合可以实现两种数据源的优势互补,从而更好地实施城市不透水面提取。
  本论文以河南省平顶山市乡村、城乡结合部与市中心区域作为研究区,研究了利用WorldView-2高分影像与机载LiDAR数据融合的城市不透水面提取方法,提出了基于像元的支持向量机(SupportVector Machine,SVM)分层分类与阈值调节提取方法;面向对象的支持向量机分层分类提取方法;基于三维卷积神经网络模型(Convolutional Neural Network, CNN)的分层分类提取方法。研究目的是挖掘高分辨率光学影像与机载LiDAR数据融合、面向对象的方法以及卷积神经网络模型在城市不同类型区域的不透水面提取方面的潜力,为多源数据融合的城市不透水面提取方法提供新的思路和科学的指导。
  论文针对提出的方法主要进行了三组对比:(1)两种数据源融合前后的分层不分层提取方法对比;(2)基于像元与面向对象的分层提取方法对比;(3)基于支持向量机与卷积神经网络模型的分层提取方法对比。论文得出的主要研究结论与发现如下:
  (1)相比单一的高分辨率光学影像分类,高分光学影像与机载LiDAR数据融合分层分类能够解决建筑物与道路分类中异物同谱、同物异谱问题。
  (2)基于光谱与高度阈值调节的不透水面提取方法,可以有效识别高分辨率影像中阴影区域的不透水面信息、优化城区道路的提取、探测树冠覆盖下的道路信息,提高了不透水面的提取精度。
  (3)相比基于像元的提取方法,面向对象的分层提取方法充分利用了LiDAR高度图像的正射性、不存在阴影和准确分割建筑物对象等优势,能够更准确地刻画建筑物形状,不依靠阈值更鲁棒地提取阴影区域的不透水面与植被,解决了两种数据源传感器的不一致导致的树冠边界错分为建筑物的问题。
  (4)相比支持向量机分类方法,运用三维卷积神经网络模型的分层提取方法明显改善了裸土与不透水面的混淆,自动识别出建筑物阴影区域的植被与不透水面信息。
[硕士论文] 曹红业
测绘科学与技术 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,随着我国社会经济的快速发展,城市规模的日益膨胀,城市居民人口的快速增长,城市污水排放量急剧增加,导致城市黑臭水体大面积出现。城市河流黑臭问题目前已经成为我国许多大中城市突出的环境问题。与黑臭水体常规地面监测手段相比,遥感技术获得的监测信息具有时间和空间上的相对连续性,动态范围大,不仅有助于从区域层面把握黑臭水体特征,而且有利于及时、全面掌握黑臭水体的发生、发展与演变迁移过程,因此可节省大量人力、物力和时间花费。以卫星遥感为主要手段的天地一体化黑臭水体遥感识别研究具有重要意义。
  本文以北京、长春和沈阳三个典型北方城市,杭州、无锡和常州三个典型南方城市黑臭水体区域为试验区,经过多次野外水体综合试验,获取了黑臭水体水质参数、表观光学量和固有光学量等数据,并构建了我国典型城市黑臭水体光学特性数据库,基于这些数据开展了三个方面的研究工作:黑臭水体水质参数特性分析、表观光学特性分析和固有光学特性分析,并提出了两种基于实测遥感反射率的黑臭水体识别模型。
  本文主要取得的研究成果是:(1)分别分析了重度黑臭、轻度黑臭和一般水体固有光学量、表观光学量和水质参数特性,为识别模型构建奠定了基础;(2)基于实测遥感反射率首次建立了分类决策树,先划分了重度、轻度和一般水体三个大类,进一步将重度黑臭和轻度黑臭按照光谱特征细分为多个类别;(3)提出一种基于实测遥感反射率的黑臭水体识别方法一饱和度法,选取合适阈值进行黑臭识别,并对结果进行精度验证,结果表明,该方法可以有效地识别研究区域黑臭水体和一般水体;(4)提出一种基于实测遥感反射率的黑臭水体识别方法一光谱指数法,选取合适阈值进行黑臭识别,并对结果进行精度验证,该方法可以有效地识别研究区域黑臭水体、轻度黑臭水体和一般水体;(5)改善了《城市黑臭水体整治工作指南》中重度、轻度黑臭和一般水体的DO、ORP、NH3-N和透明度判别指标。
  论文的研究成果是基于国内外内陆水体水色遥感已有相关研究基础,推广至黑臭水体上,为国家有效监管黑臭水体提供技术支持。
[硕士论文] 黄舟
农业遥感与信息技术 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:流域是人类与其他动植物生活的重要来源,在我国社会经济可持续发展的过程中,流域生态系统的好坏已经跃居成不可忽视的制约因素。通过对楠溪江流域生态系统健康进行评价,旨在为楠溪江流域的经济发展和环境的协调可持续发展提供科学的决策依据。首先,结合RS与GIS技术,对楠溪江流域生态系统构成现状及类型变化进行分析,并参考环保部《流域生态系统健康评价技术指南》,构建了陆域和水域的评价指标体系,其中,陆域包括陆域生态格局、陆域生态功能和陆域生态压力共三类九项指标,水域包括水域生境结构、水生生物和水域生态压力共三类七项指标,对楠溪江流域18个评价单元进行生态系统健康评价,并分析流域存在的主要问题。研究结论包括:
  ①2014年,楠溪江流域生态系统以森林为主,所占比例为82.99%,其次是农田、城镇、湿地类型,所占比例分别为7.96%、4.90%和3.43%。
  ②2000-2014年,楠溪江流域农田-森林和农田-城镇转移面积分别为59.35km2和42.14km2,两者合计占生态系统转换总面积的56.29%,生态系统类型转换主要发生在农田、森林和城镇之间。十四年间,楠溪江流域城镇的扩展主要是侵占农田,其次是灌丛和草地。
  ③楠溪江流域陆域生态健康得分75.82,处于良好水平。其中,评分优秀的评价单元1个,占流域面积的21.67%,为岩坦镇,评分良好的评价单元15个,占流域面积的76.83%,评分一般的评价单元2个,为东瓯街道和江北街道,占流域面积的1.50%。
  ④在陆域生态健康状况评估的9项指标中,楠溪江流域的森林覆盖率、景观破碎度、重要生境保持率、水源涵养保持功能、土壤保持功能、建设面积比例和受保护区面积比例等7项指标均处于良好及以上水平,陆域生态环境保护较好,点源、面源污染负荷指标处于一般水平。
  ⑤楠溪江流域水域生态健康得分为60.51分,处于良好水平。在水域生态健康状况评估的7项指标中,水资源开发利用强度、枯水期径流量占同期年均径流量比例两项指标评价为优秀,水质达标率、鱼类物种多样性两项指标评价为良好,水生生境干扰指数、特有性物种保持率两项指标评价为一般,河道流通性指标评价为差。
  ⑥楠溪江流域生态健康综合评估得分为69.70分,处于良好水平。其中,评价为良好的评估单元个数为16个,占流域面积的98.50%,评价为一般的评估单元两个,为东瓯街道和江北街道,限制因子主要为森林覆盖率和不透水面积比例。
  ⑦流域存在的主要问题包括:城镇用地面积快速增长,农田、草地、灌丛等生态系统持续退化,生态系统稳定性降低;总体水质状况不容乐观;河道连通性较差等。
[硕士论文] 杨皓
农村与区域发展 浙江海洋大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,针对海岛的开发活动日益加剧,海岛区域的生态环境和人类社会相互影响、相互制约的矛盾与日剧增,因此加强海岛的科学开发、监测保护和使用管理具有重要的现实意义。舟山群岛新区,是我国一项海洋经济战略决策所成立的新区,共有大小岛屿1390个,从岛屿数量而言,舟山群岛囊括了我国约四分之一的海岛。通过对舟山群岛区域生态环境评价的研究,对我国未来开发和保护有人海岛和无人海岛,科学管理,预测评估海岛生态环境现状具有重要的典型参考意义。
  本研究在国内外现有的生态环境评价基础之上,以浙江省舟山群岛为例,构建遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术的舟山群岛区域生态环境评价方法:首先以舟山群岛2015-2016年高分二号遥感卫星影像为数据源,对全色影像数据源进行预处理后,利用RS技术对研究区地物光谱特征进行分析,形成舟山群岛区域基础信息数据库;然后利用GIS技术将舟山群岛离散为多个生态环境评价区域,采用多系统评价指标体系,运用折线型无量纲化处理后的评价指标,合理利用层次分析法分配权重,通过提取植被覆盖、土地退化、水气因子和人类活动指数,对生态环境状况综合指数计算,划分出生态环境状况等级;最后,依据评价结果来预测和评估整个舟山群岛的生态环境现状,并提出解诀对策和管理建议,并进一步研究分析生态环境评价结果在舟山群岛区域自然、经济发展中的应用。提出了研究中的创新和不足,并展望了未来海岛生态研究的发展方向。
[硕士论文] 邓瑜兵
地图学与地理信息系统 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:初级生产力是指浮游植物利用太阳光将无机物固定为有机物的过程,它是碳、氮等生源要素的生物地球化学循环和生态系统的能量流、物质流基础,在某种程度上影响着生态系统的结构和功能[1]。传统方法测定初级生产力一般采用黑白瓶溶氧法或碳同位素法,这些方法的测定结果相对准确但费时费力,而且无论是时间上还是空间上都是离散的[2]。因此,基于现场实测的手段无法有效反映大尺度下的初级生产力时空变化过程,而利用遥感手段进行初级生产力的估算研究便显得尤为必要。
  本研究应用MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectrorad-iometer)影像反演得到的太湖水域表面叶绿素a浓度、水表面温度及真光层深度等数据,在初级生产力垂向归纳模型(VerticallyGeneralized Production Model: VGPM)的支持下估算太湖水域2003年-2013年的浮游植物日初级生产力,并基于逐日初级生产力数据得到了太湖全湖及各分区湖泊浮游植物初级生产力的年际变化、季节变化、月际变化及空间变化,从不同的尺度对太湖浮游植物初级生产力的时空演变规律进行分析,并对其时空演变的机制进行分析。研究内容主要包括以下三个方面。(1)通过将太湖长期实测数据与VGPM模型的估算数据进行对比,探讨海洋浮游植物初级生产力估算模型VGPM模型在大型浅水湖泊浮游植物初级生产力估算的适用性。(2)在VGPM模型的支持下得到2003-2013年太湖逐日浮游植物初级生产力,基于估算结果分析太湖浮游植物初级生产力的时空分布规律。(3)分析太湖浮游植物初级生产力时空变化的原因,主要包括营养盐、叶绿素a浓度、温度及典型风浪过程对浮游植物初级生产的影响。
  结果表明:(1)基于VGPM模型的太湖浮游植物初级生产力与黑白瓶法实测数据呈现较好的相关性(R2=0.753,p<0.001,n=63),验证结果表明VGPM模型能够用于估算太湖浮游植物初级生产力而且能客观反映太湖浮游植物初级生产力的时空分布。(2)从估算总量上看,2003-2013年太湖全湖多年平均日初级生产力为1094.06±720.74mg·C·m-2·d-1,对比大部分一类水体和二类水体显示出较高的浮游植物初级生产量。(3)从时空分布上来看,太湖浮游植物初级生产力在空间上呈现从湖湾到湖心递减的趋势,2003-2013年太湖浮游植物初级生产力经历了三个明显的变化,分别是从2003至2005年的缓慢下降过程、从2005到2007年的急剧上升过程以及2007年之后的下降过程。2003-2013年太湖浮游植物初级生产力在季节分布方面呈现夏秋高、冬春低的特点,而月际分布则呈现明显的双峰分布格局。(4)太湖浮游植物初级生产力的时空分布格局是多种因素作用的结果,其中营养盐浓度、温度、叶绿素a浓度、风浪等因素是影响太湖浮游植物初级生产力时空分布格局的重要因素。
[硕士论文] 张天棋
测绘工程 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:近地面PM2.5浓度的监测是环境监测的重要内容之一,常规监测手段是利用地面环境监测站点连续观测,但该方法存在站点数量有限和空间分布不均的缺点。此外,我国PM2.5监测网络建立较晚,导致缺乏2013年以前的PM2.5数据,限制了PM2.5在我国环境与健康效应方面的研究。利用遥感手段反演PM2.5可以弥补常规方法的不足,在PM2.5监测领域有着重要价值和意义。AOD与PM2.5之间存在相关性,可以利用卫星遥感反演的AOD数据来估算PM2.5浓度。MODIS AOD产品在全球应用广泛,其新版本产品在精度和覆盖度上较之前版本有所改进,但其在中国地区的适用性验证尚且缺乏。基于上述背景,本文基于MODIS卫星的气溶胶产品,首先验证其在我国陆地地区的适用性,然后构建精度较高的AOD-PM2.5模型,反演历史PM2.5浓度并分析PM2.5时空变化特征,为中国地区基于PM2.5的环境与健康效应研究提供科学依据。具体研究工作如下:
  (1)利用全球气溶胶观测网络(AERONET)对MODIS新版本气溶胶产品进行验证。结果表明,新版本气溶胶产品在中国陆地的表现优于之前版本,在东部地区的效果优于西部地区。总体而言,MODIS C6版产品可作为基础数据用于AOD-PM2.5建模研究。
  (2)针对地理加权回归(GWR)模型适用于大范围区域建模的特点,基于GWR建立我国AOD-PM2.5模型,并通过与多元线性(MLR)模型对比,验证GWR模型的反演效果。建模结果表明,GWR模型的反演效果(R2=0.76)优于MLR模型(R2=0.54)。
  (3)基于各年AOD-PM2.5关系相对稳定的假设,利用建模年份的AOD-PM2.5模型反演我国历史PM2.5浓度,通过验证不同时间尺度的模型,反演得到我国2006-2016年的PM2.5月均值浓度。结果表明,我国PM2.5分布与地形和人类活动关系密切,具有明显的地域特征,存在2个高值区域;年均值浓度呈现降低趋势,进一步分析得出冬季PM2.5污染呈加重趋势而其他三季有所改善;各月PM2.5浓度差别较大,12、1、2月较高而5-9月相对较低。
  总体而言,利用遥感反演PM2.5浓度可作为地面监测手段的有效补充,一方面弥补常规监测在时间和空间上存在的不足,另一方面,反演的历史PM2.5数据可以为理清我国PM2.5污染的时空变化特征提供基础数据。
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