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基于植被光学厚度的全球植被动态监测进展
1
作者 杨妮 邓树林 +1 位作者 樊艳红 谢国雪 《自然资源遥感》 CSCD 北大核心 2024年第2期1-9,共9页
植被光学厚度(vegetation optical depth,VOD)为一种基于微波的植被含水量和生物量估算方法。与光学遥感相比,卫星VOD对大气扰动的敏感性较低,可测量植被不同方面的特征和信息,为全球植被监测提供了一个独立和互补的数据源,已经被广泛... 植被光学厚度(vegetation optical depth,VOD)为一种基于微波的植被含水量和生物量估算方法。与光学遥感相比,卫星VOD对大气扰动的敏感性较低,可测量植被不同方面的特征和信息,为全球植被监测提供了一个独立和互补的数据源,已经被广泛用于研究全球气候和环境变化对植被的影响。了解目前VOD在全球植被动态监测的应用研究进展,对其进一步发展和深入应用非常重要。鉴于此,文章首先重点介绍了被动微波和主动微波反演VOD的主要方法,对比分析不同传感器VOD产品的主要特点;然后,从植被特征监测(如植被含水量、生物量)、碳平衡分析、干旱监测、物候分析等方面总结当前VOD在植被动态监测应用方面的研究进展;最后,探讨了VOD产品的优缺点和改进方法,进一步展望了VOD技术在植被动态监测中的应用前景。 展开更多
关键词 植被光学厚度 植被含水量 生物量 植被物候分析 碳平衡分析
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星载微波辐射计计算植被光学厚度研究 被引量：3
2
作者 李震 王磊 《鄂州大学学报》 2006年第3期3-7,19,共6页
大尺度的土壤水分变化监测对于建立全球的水循环模型意义重大,是实现气候变化预测和洪涝预警的基础。星载辐射计为实现大尺度土壤水分的监测提供了有效途径。由于地表植被对地表的上行微波辐射存在衰减作用,已有的反演算法过程中需要大... 大尺度的土壤水分变化监测对于建立全球的水循环模型意义重大,是实现气候变化预测和洪涝预警的基础。星载辐射计为实现大尺度土壤水分的监测提供了有效途径。由于地表植被对地表的上行微波辐射存在衰减作用,已有的反演算法过程中需要大量的地表植被信息辅助数据来计算地表植被层的影响,其中一个重要的参数就是植被光学厚度。该文基于地表微波辐射传输模型,分析微波极化差异指数(MPDI)与植被光学厚度的关系,结果表明6.9GHz通道MPDI与地表的植被覆盖度之间存在一定的负相关关系。在此基础上,该文建立了MPDI反演植被光学厚度的方法,并应用于土壤水分反演。实验中采用2004年AMSR/AMSR-E的亮温数据计算我国植被光学厚度并进行土壤水分反演,反演结果表明MPDI计算地表植被光学厚度能够取得较好的效果。 展开更多
关键词 微波辐射计 土壤水分 植被光学厚度 MPDI
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基于CyGNSS数据的土壤水分与植被光学厚度反演研究 被引量：2
3
作者 严清赟 金双根 +2 位作者 黄为民 贾燕 魏思远 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第2期194-203,共10页
本文提出了一种仅基于CyGNSS数据,能够同时反演土壤水分与植被光学厚度的方案,该方案使用了神经网络与暴力穷举算法.首先考察了2018年以及2020年的数据,并对结果进行了验证.通过分析发现反演结果与参考数据展现了良好的一致性.土壤水分... 本文提出了一种仅基于CyGNSS数据,能够同时反演土壤水分与植被光学厚度的方案,该方案使用了神经网络与暴力穷举算法.首先考察了2018年以及2020年的数据,并对结果进行了验证.通过分析发现反演结果与参考数据展现了良好的一致性.土壤水分的反演结果与2018年和2020年的测试数据比较,其相关系数分别高达0.86和0.84,均方根误差分别为0.064和0.071 cm^(3)/cm^(3);对于植被光学厚度,2018年与2020年的相关系数均为0.98,均方根误差分别为0.079和0.084.研究结果表明,CyGNSS可作为一种新型且独立的泛热带土壤水分与植被光学厚度反演手段. 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射测量 土壤水分 神经网络 植被光学厚度
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2003—2018年黄土高原植被光学厚度时空变化及其影响因素
4
作者 杜佳瑜 刘宪锋 +1 位作者 孙高鹏 李双双 《中国沙漠》 CSCD 北大核心 2024年第3期222-230,共9页
植被光学厚度(VOD)是表征地表生物量和植被含水量的关键指标,准确认知黄土高原大规模植被恢复背景下的VOD变化特征对于科学评估生态工程效益具有至关重要的作用。本文基于X波段的VODCA数据,利用趋势分析、偏相关分析和残差分析等方法,... 植被光学厚度(VOD)是表征地表生物量和植被含水量的关键指标,准确认知黄土高原大规模植被恢复背景下的VOD变化特征对于科学评估生态工程效益具有至关重要的作用。本文基于X波段的VODCA数据,利用趋势分析、偏相关分析和残差分析等方法,探究了2003—2018年黄土高原VOD时空变化特征,量化了气候因子和人类活动对VOD的相对贡献。结果表明:(1)2003—2018年黄土高原VOD呈显著增长趋势,增速为0.28%/10a(P<0.01),且秋季增速达到0.32%/10a(P<0.01),大于春季和夏季;(2)空间分布上,黄土高原VOD呈极显著增长区域占总面积的69.7%;减少区域仅占5.4%,且主要分布在内蒙古北部和鄂尔多斯西部;(3)黄土高原VOD与降水、太阳辐射呈显著正相关的区域主要分布在西部半干旱草原地区,负相关区域主要分布在甘肃省南部的沟壑区;(4)回归分析表明,气温、降水、辐射和人类活动对VOD的相对贡献率分别为45.74%、2.09%、38.20%和13.97%,而人类活动影响逐渐增加,其影响呈增长趋势的区域占研究区的88.4%。 展开更多
关键词 植被光学厚度 生态恢复 时空变化 影响因素 黄土高原
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2000—2018年中国植被光学厚度时空动态特征及驱动因素 被引量：4
5
作者 刘悦 刘欢欢 +1 位作者 陈印 刚成诚 《地理学报》 EI CSSCI CSCD 北大核心 2023年第3期729-745,共17页
与传统光学遥感指标相比,微波遥感指标—植被光学厚度(VOD)具有对云和大气敏感性低和不易饱和的优势,可用于监测植被总含水量和生物量的变化。本文基于不同频率的VOD数据集(VODCA C-VOD、X-VOD、Ku-VOD和AMSRU X-VOD),利用趋势分析和残... 与传统光学遥感指标相比,微波遥感指标—植被光学厚度(VOD)具有对云和大气敏感性低和不易饱和的优势,可用于监测植被总含水量和生物量的变化。本文基于不同频率的VOD数据集(VODCA C-VOD、X-VOD、Ku-VOD和AMSRU X-VOD),利用趋势分析和残差分析等方法研究了2000—2018年中国不同地区以及不同植被类型VOD的时空动态变化,并在全国及区域尺度上定量评估了气候变化和人类活动的相对贡献。结果表明:(1)中国植被VOD呈极显著增加趋势,AMSRU X-VOD增加速率最快(0.062/10a),尤其是华东地区,而VODCA CVOD增加速率最低(0.013/10a),其中西南地区增速最高;不同植被类型中,草丛的增速最快,其次为针叶林和灌丛。(2)降水和辐射的增加促进了华北和西北地区VOD的增加,气温的贡献主要分布在华南和沿海地区,辐射对表征植被冠层的Ku-VOD和X-VOD的贡献较高。(3)不同数据集均表明人类活动是植被VOD增加的主要因素,VODCA C-VOD、Ku-VOD、X-VOD和AMSRU X-VOD的人类活动贡献率分别为171%、48%、43%和30%,在黄土高原、西南地区和东北平原尤为突出。本文研究结果为生态工程成效评价提供新的数据支持,并为未来生态系统管理和碳增汇提供科学依据。 展开更多
关键词 植被光学厚度(VOD) 时空动态 气候变化 人类活动
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乌鲁木齐城市绿地景观格局与AOD的关系研究
6
作者 王凌羲 陈玉琴 +1 位作者 张洋 李小菲 《环境科学导刊》 2024年第4期30-36,共7页
以乌鲁木齐市作为研究区,利用2010年、2015年、2020年三期的MOD04_L2气溶胶产品数据和MOD13A3归一化植被指数月产品,运用像元二分法、Pearson相关系数方法,在大尺度上对其时空分布特征进行分析。结果表明:①气溶胶光学厚度(AOD)月度变... 以乌鲁木齐市作为研究区,利用2010年、2015年、2020年三期的MOD04_L2气溶胶产品数据和MOD13A3归一化植被指数月产品,运用像元二分法、Pearson相关系数方法,在大尺度上对其时空分布特征进行分析。结果表明:①气溶胶光学厚度(AOD)月度变化的高值在4月和8月,季度变化的高值在春季和夏季,年度变化的高值在2020年,空间上的变化主要集中在米东区和中心城区。②气溶胶光学厚度(AOD)与植被覆盖度成呈负相关。③不同土地覆盖类型上气溶胶光学厚度(AOD)及植被覆盖度的分布存在差异。 展开更多
关键词 气溶胶光学厚度:植被覆盖度 时空分布 乌鲁木齐
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华北农业干旱监测与冬小麦估产研究 被引量：8
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作者 杨天垚 邱建秀 肖国安 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1936-1947,共12页
评估了基于植被光学厚度(VOD)和日光诱导叶绿素荧光(SIF)等植被广义光学特性构建的标准化植被指数(ZVI)监测农业干旱的适用性;并采用VOD、SIF两种指数和土壤水分等环境变量的不同组合建立冬小麦估产的岭回归模型,以探究其对冬小麦产量... 评估了基于植被光学厚度(VOD)和日光诱导叶绿素荧光(SIF)等植被广义光学特性构建的标准化植被指数(ZVI)监测农业干旱的适用性;并采用VOD、SIF两种指数和土壤水分等环境变量的不同组合建立冬小麦估产的岭回归模型,以探究其对冬小麦产量的预报能力。结果表明:相较于ZVOD,旬尺度ZSIF对华北地区的农业干旱具有更好的监测能力,对重旱的正确检测率达到77%。ZSIF能够有效反映干旱发生、发展直至减轻的演变过程,其低值区与站点记录的干旱空间分布相吻合。在华北地区南部,生长季C波段和Ku波段的VOD对冬小麦单产的预报能力优于SIF;利用VOD、SIF两种指数和环境变量的全变量模型取得了最好的估产精度,影响冬小麦产量估算精度的关键预测变量为生长高峰期的SIF。研究可为大范围农业干旱监测和粮食安全提供技术支持。 展开更多
关键词 植被光学厚度 日光诱导叶绿素荧光 农业干旱 冬小麦产量 华北地区 岭回归
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基于微波数据与光学数据集成的机器学习技术在作物产量估算中的应用 被引量：5
8
作者 张菊 房世波 刘汉湖 《地球信息科学学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期1082-1091,共10页
各类光学植被指数已成功地应用于各种植被监测与作物产量估算中,但这些指数易受大气状况的影响。由星载微波辐射计得到的植被光学厚度数据(VOD)与植被密度、含水量密切相关,数据可全天候获得,在农业遥感监测中呈现着巨大的潜力。作为来... 各类光学植被指数已成功地应用于各种植被监测与作物产量估算中,但这些指数易受大气状况的影响。由星载微波辐射计得到的植被光学厚度数据(VOD)与植被密度、含水量密切相关,数据可全天候获得,在农业遥感监测中呈现着巨大的潜力。作为来自不同传感器的遥感数据,微波遥感数据与光学遥感数据可以提供不同波长范围内的植被信息。为了更准确地进行作物产量估算,本研究提出将微波遥感数据与光学遥感数据共同应用于冬小麦单产估算中。研究选择L波段微波辐射计SMAP卫星的VOD数据与MODIS的标准归一化植被指数NDVI、增强型植被指数EVI、叶面积指数LAI、光合有效辐射分量FPAR数据作为研究变量,分别使用BP神经网络、GA-BP神经网络和PSO-BP神经网络建立冬小麦产量估算模型。结果表明:3种神经网络回归模型的P值均小于0.001,通过了显著性检验。GA-BP神经网络回归模型的估算值与真实值在3种神经网络回归模型中表现了最高的相关性(R=0.755)与最低的均方根误差(RMSE=529.145 kg/hm^(2)),平均绝对误差(MAE=425.168 kg/hm^(2))和平均相对误差(MRE=6.530%)。为了分析多源遥感数据的结合在作物产量估算中的优势,研究同时构建了仅使用NDVI和LAI,使用NDVI、EVI、LAI、FPAR等光学数据进行冬小麦产量估算的3种GA-BP神经网络回归模型作为对比。结果表明,使用微波遥感数据与光学遥感数建立的GA-BP神经网络回归模型较上述3种作为对比的GA-BP神经网络回归模型的相关系数R值分别提高了0.163,0.229与0.056,均方根误差RMSE分别降低了122.334、158.462和46.923 kg/hm^(2),使用多源遥感数据的组合可以很好地提高作物产量估算的准确性。 展开更多
关键词 遥感 植被光学厚度 光学植被指数 BP神经网络 遗传算法 粒子群算法 冬小麦 产量估算
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被动微波反演土壤水分的L波段新发展及未来展望 被引量：34
9
作者 赵天杰 《地理科学进展》 CSSCI CSCD 北大核心 2018年第2期198-213,共16页
土壤水分是陆—气交互作用的重要边界条件,在全球水循环和能量循环中扮演着关键角色,直接影响降水、径流、下渗与蒸散发等水文循环过程,并能反映洪涝和干旱的程度。随着第一颗采用被动微波干涉成像技术的SMOS(Soil Moisture and Ocean S... 土壤水分是陆—气交互作用的重要边界条件,在全球水循环和能量循环中扮演着关键角色,直接影响降水、径流、下渗与蒸散发等水文循环过程,并能反映洪涝和干旱的程度。随着第一颗采用被动微波干涉成像技术的SMOS(Soil Moisture and Ocean Salinity)卫星的发射成功,L波段被动微波遥感技术逐渐成为大尺度土壤水分监测的主要手段,促进了"射频干扰的检测与抑制"、"植被光学厚度反演与植被影响校正"以及"土壤粗糙度参数化方案"等关键问题的研究。本文梳理了"基于微波植被指数的L波段多角度数据反演土壤水分算法研究"项目的最新研究成果,同时评述了围绕以上关键技术问题所取得的国内外研究进展,并对土壤水分微波遥感的未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 被动微波遥感 土壤水分 植被光学厚度 地表粗糙度 L波段
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