遥感图像光谱信息具有良好的综合性和现势性,利用遥感信息和GIS技术进行森林生物量估算及碳过程的研究已经成为一种全新的手段。本文对森林生物量遥感估算方法及其应用进行了深入分析,总结了利用遥感信息进行森林生物量估算的四种主要方法:遥感信息参数与生物量拟合关系的方法、遥感数据与过程模型融合的方法、基准样地法(KNN方法)以及人工神经网络模型方法,并在此基础上分析了当前该领域研究的不足,以及今后利用遥感方法进行森林生物量估算的主要发展方向。

本文以1996年9月6日和2003年5月29日两个时相的LandsatTM/ETM+卫星影像为数据源,结合相应时相的SPOT卫星数据,通过压缩数据维的方式,提取了福建省福州市的城市建筑用地信息,分析了从1996年至2003年间福州市的城市扩展动态变化情况及原因,并将此变化与福州市城市总体规划(1995-2010)相比较,研究结果认为,福州城市扩展变化与规划是相吻合的。

以云南省腾冲县的油菜为例,探讨同种作物在不同生长阶段的光谱特点及其关系,探讨不同盖度情况下的同种作物的光谱特点及其关系。通过野外典型选样测定,并对测定数据进行处理和分析。研究初步表明,在375-670nm的范围内,其反射率随油菜开花量的增加而增加。在800-1100nm的范围内,其反射率随油菜开花量的增加而减少。在800-1100nm范围内,未开花油菜与全开花油菜的组合比例与其光谱组合比例比较接近。在368.4-738.2nm的范围内,盖度越高的菜地,其反射率越低。在741.2-1110.6nm的范围内,盖度越高的菜地,其反射率越高。在500-700nm范围内,土壤与覆盖度为100%的油菜的组合比例与其光谱组合比例比较一致。该研究对不同生长阶段油菜的识别以及不同盖度油菜的识别具有积极的应用意义。

讨论了TM图像以及分形几何学对青海湖岸线问题的求解算法,同时估算了不同像元尺度下,青海湖的岸线长度得出青海湖岸线的分形维数为1.0237,并探讨了其地学意义,研究表明,分形维数不仅是一种可行的表达岸线特征的方法,而且岸线分维数的计算可大大减少工作量和提高工作效率,可见遥感与GIS技术在岸线分维数的计算中,具有十分良好的应用前景。

生态多样性(ecological diversity)是诸如物种和景观元等研究对象丰富性和空间分布均一性的综合,其多尺度测算与模拟已经成为生态学界研究的热点之一。其与传统多样性模型相比,Scaling生态多样性模型能够综合反映均一性和丰富性两个方面的多样性信息,同时考虑了空间尺度因素的作用,是一个理论上完美的生态多样性模型。利用Scaling生态多样性模型对中国西部地区三期遥感数据进行模拟,结果表明:①20世纪80年代末期-90年代末期,中国西部地区景观元多样性先减少后增加,其内部明显具有东高西低的空间分布规律;②省级行政区尺度上模拟结果说明陕西省景观元多样性最高,新疆维吾尔族自治区和西藏自治区最低;西藏自治区景观元多样性变化最显著,而甘肃省和重庆市变化最小;③县级行政区尺度上模拟结果发现中国西部地区存在11个景观元多样性的关键地区;④对比各尺度模拟结果,发现中国西部地区整体景观元多样性大于各省级行政区,各省级行政区大于省内县级行政区,说明Scaling多样性模型能够反映空间尺度因素与生态多样性间存在的正向相关关系。

图像分割一直是图像处理和计算机视觉领域中的一项关键技术。本文首先从遥感影像地学处理与应用的角度阐述了影像分割技术对于遥感信息提取和目标识别的重要性,然后提出了基于特征的高分辨率遥感影像信息提取技术框架,建立了一套基于特征的遥感影像分割方法及分类体系。同时,鉴于遥感影像分割方法评价的重要性, 阐述了一种高分辨率遥感影像分割方法评价的思路,并对几种典型的基于特征的遥感影像分割方法进行定性和定量的试验和评价,对其各自的性能和适用面进行对比分析。最后,指出了遥感影像特征分割方法所存在的问题及其发展趋势。

在对比不同时相的数据或建立遥感反演模型时,往往需要将图像的灰度值转换为反射率。增益和偏置是计算反射率时使用的两个基本参数。如果这两个参数发生偏差,反射率的计算结果就有问题,大气校正和其他相关工作的结果也是不可靠的。根据USGS文档和1995年以来的Landsat5遥感图像,对图像头文件中的增益和偏置参数的取值进行了分析,并按照标准单位将增益和偏置进行了转换。为了分析不同增益和偏置取值对反射率计算结果的影响,对比计算了植被和水体的行星反射率值。对2004年7月26日的太湖地区的TM图像。取值分为4种方案: (1)使用遥感软件ENV14．0计算;(2)使用图像头文件中的参数;(3)使用USGS提供的同期参数;(4)使用USGS提供的2003年前的参数。结果表明,不同增益和偏置取值导致计算结果变化较大。如果以方案3的USGS参数计算的结果为标准,那么,其他方案的相对误差值可从0．2％到20％以上。从各个波段的误差分布看,以第3波段的相对误差最小。从工作成果的可比性角度出发,建议统一使用USGS的增益和偏置参数计算Landsat5图像的反射率。

将闽江口湿地动态变化度、湿地变化转移矩阵和景观生态学的空间格局模型相结合,横、纵向分析了1986- 1994年、1994-2000年两个时期闽江口湿地的动态演变模式。研究表明,在两个时期不同的社会政策和经济发展阶段,人类活动对闽江口湿地的干扰强度与对象不同,造成两个时期不同的湿地演变模式。在1986-1994年间景观类型动态变化,以水田面积的扩张为主导,在1994-2000年间景观类型动态变化突出表现为城乡建筑用地对水田、非湿地农业的占用。在1986-2000年间,湿地景观中,人工水域破碎度增加,破碎化速度提高,形状更加复杂化;水田破碎度和形状复杂度都由增加向减弱转变;天然水域破碎度减小,形状复杂程度由减少变为增加;滩地破碎度由减少变为增加,形状复杂化由增加转向减少。在中、小时间尺度范围内,人类活动是影响闽江口湿地演变的主要原因之一,特别是近10多年来社会经济的高速发展,城镇化进程的加速,人类活动成为影响闽江口湿地的最主要原因。