植被叶片及冠层层次含水量估算模型的建立

利用LOPEX’93数据库中67个鲜叶片含水量Cw和光谱反射率实测数据，基于光谱指数法,在叶片层次,用47个随机样本建立Cw与不同光谱指数的统计模型，并用另外20个样本验证.结果表明,Cw的两种表征形式相对含水量FMC和等价水深EWT在提取叶片Cw时差异较大，EWT与各光谱指数的相关性较FMC高，但FMC对叶片Cw的反演精度高于EWT.而反演精度更高的是基于最优子集回归建立的光谱指数线性模型.Ratio975是叶片层次提取Cw的普适光谱指数.冠层层次，利用PROSPECT + SAILH耦合模型，模拟在不同叶面积指数LAI和Cw下的冠层光谱.为了剔除背景影响，更好地提取冠层Cw，提出用近红外和短波红外波段反射率构造土壤可调节水分指数（SAWI），该指数与其他光谱指数的比值能明显地剔除土壤背景影响，更准确地提取冠层Cw.Ratio975的改进型光谱指数(Ratio975-0.96)/(SAWI+0.2)能用来提取叶面积指数 LAI从0.3到8.0，Cw从0.0001cm到0.07cm的冠层Cw，研究表明精度较高.  

水稻氮素营养高光谱遥感诊断模型

对水稻氮素含量与原始光谱反射率、一阶微分光谱以及高光谱特征参数间的相关性进行了分析，并构建和验证了以遥感参数为自变量的水稻氮素营养诊断模型.结果表明：氮素含量在水稻各器官中总的变化趋势为茎<鞘<穗<叶；各器官在可见光波段的光谱反射能力为叶<穗<鞘<茎，在近红外波段则与此相反.以波长796.7 nm处的光谱反射率和738.4 nm处的一阶微分光谱反射率为自变量的线性模型和指数模型的决定系数（R²）分别为0.7996和0.8606，二者均能较好地诊断水稻氮素营养，但最适合诊断水稻氮素含量的拟合模型是以植被指数的归一化变量（SD_r-SD_b）/（SD_r+SD_b）为自变量构建的水稻氮素营养高光谱遥感诊断模型［y=365871+639323（SD_r-SD_b）/（SD_r+SD_b），R₂＝0.8755，RMSE＝0.2372，相对误差＝11.36％］，该模型可定量诊断水稻氮素营养.  

用遥感和地理信息系统研究传染病时空分布

和其他物种迁移或生物入侵过程类似, 传染病的时空传播与流行伴随着人类活动的全球化而加剧. 以血吸虫病时空传播流行定量模拟为例, 提出一种对已知传染源→媒介→宿主传播关系前提下的疾病传播的时空动态概念模型. 用西昌郊区血吸虫病流行区为例, 证明这类概念模型的可行性. 展示了遥感和地理信息系统在这类模型中具体的应用方法. 利用建立的模型, 模拟给不同村居民服药所达到的不同效果, 证明这类模型在传染病防治和控制中可以起到空间决策支持的作用. 本文介绍的模拟方法对鼠疫、肾综合征出血热、莱姆病等传染病有直接借鉴意义; 遥感和地理信息系统方法对其他有关的传染病, 甚至生物入侵过程的研究有所帮助.  

城市公园绿地水、热与CO2通量观测与分析

水、热和CO2通量是评价城市绿地生态效益的重要指标。在北京海淀公园中部和边缘架设涡度相关系统,连续观测和定量研究城市公园绿地影响下的通量变化特征。结果表明,公园绿地所获得的净辐射在植被生长季节大部分用于植被的蒸散作用,潜热大于显热;而在植被非生长季节大部分用于显热,潜热数值非常小。晴天显热与潜热的比值在春季随着植被枝叶的生长逐渐减少,到夏季达到最小值约1/3,在秋季随着植被叶片枯黄逐渐变大,冬季达到数倍。公园绿地能量平衡率在52%～83%,普遍存在能量不平衡。公园中部的潜热观测值大于公园边缘,而显热小于公园边缘;公园中部CO2通量日均值为负,公园绿地是CO2汇。公园绿地在植被生长季节具有明显的降温增湿、吸收CO2等生态效应。  

光化学植被指数估算植物光能利用率的研究进展

 应用遥感技术可以建立光化学植被指数（Photochemical reflectance index, PRI）和光能利用效率（Light use efficiency, LUE）的关系，LUE可用来估算净初级生产力（Net primary productivity, NPP）。因而，用PRI估算植物的LUE，为估算NPP提供了新的方法，弥补了以往以经验模式通过温度和水分对最大LUE的胁迫来获取实际LUE的不足，进而可提高NPP的估算精度。研究表明：PRI和LUE在叶片、冠层和景观尺度上都有着很好的相关性，但是随着尺度的变化，很多因素会对这一关系产生干扰，如水分、氮元素含量、叶面积指数和太阳高度角等，从而削弱了PRI和LUE的关系。该文对建立PRI和LUE的关系过程中的影响因素进行了分析，并指出今后这一研究领域中可能改进的方面，主要包括526 nm 和545 nm 处的反射率对531 nm 处的反射率的作用机制、PRI随LUE的饱和现象、PRI和LUE关系的时间效应以及利用PRI估算LUE的尺度效应。  

黄河三角洲湿地蒸散量与典型植被的生态需水量

蒸散量（ET）是黄河三角洲湿地水资源的主要消耗项,包括植被蒸腾、水面蒸发以及裸土蒸发等。植被生态需水是为了保证植被生态系统能够健康维持并确保其生态服务功能得到正常发挥而必须消耗的一部分水量。准确地估算湿地蒸散量、研究植被生态需水量对于保护湿地生态环境是十分必要的。应用MODIS的地表反射率、地表温度数据与常规气象数据以及土地利用/覆盖图,利用蒸散量的遥感估算模型SEBS模型估算了晴天条件下的黄河三角洲湿地日蒸散量,采用HANTS算法插补了非晴天条件下的日蒸散量,从而得到2001～2005年的该湿地年蒸散量的时间序列,并对蒸散量进行验证和分析。结合该地区典型植被生态需水量与植被蒸散耗水量,估算了2001～2005年的生态补水量。结果表明：与实测值相比,遥感估算月蒸散量的均方差RMSD为16.4mm,平均绝对百分比误差MAPD是11.9%,两者基本一致。黄河三角洲湿地的蒸散量在空间分布上以水体及周围地区、滨海滩涂、黄河故道以及黄河两岸沼泽湿地等的蒸散量较高,居民地蒸散量较低。蒸散量的年际变化不大,季节变化呈单峰型,以5、6、7月份蒸散量最大,月蒸散量在110～120mm之间。2001～2005年期间,每年至少有40%面积的芦苇沼泽和60%面积的芦苇草甸水分供应不足,植被的正常生长受到影响,尤其2002年较为严重,2004年以后情况有所改善。2002年芦苇的生态补水量最大,在9.9&#215;10^7～3.19&#215;108m^3之间,而2004年的生态补水量最小,在3.0&#215;10^7～2.39&#215;108m^3之间。  

基于遥感降尺度估算中国森林生物量的空间分布

森林生物量是陆地生态系统重要的碳库,其大小与空间分布特征直接影响森林的碳汇潜力。基于空间降尺度技术,以中国第六次国家森林资源清查资料为基础,同时结合1∶100万植被分布图及同期的基于MODIS反演的NPP空间分布,定量估算了1 km分辨率下我国森林生物量的空间分布。结果表明:(1)降尺度技术能有效结合遥感数据的空间特征与地面详查资料的统计特征,从而较好地解决当前生物量估算的区域尺度转化问题;(2)我国森林生物量存在明显的空间分布规律,与水热条件的空间分布格局基本一致,表现为西部较低东部较高,大型山脉分布处较高;(3)我国森林生物量总量11.0 Pg,平均生物量74.8 Mg/hm2,其中高值区主要集中在东北大小兴安岭和长白山地区、新疆山区、西南横断山脉地区以及东南武夷山地区。  

北京海淀公园绿地二氧化碳通量

作为城市生态系统的重要组成部分，城市绿地有着释氧固碳、降温增湿、吸收有毒有害气体、降尘、减噪等多种生态功能。在对北京海淀公园2006年5月到2007年3月的CO2通量观测数据进行质量评价、数据剔除和插补的基础上，通过与温度、太阳辐射等气象数据的相关性分析，定量研究了海淀公园绿地CO2通量的日变化、年变化以及影响因子。结果表明，海淀公园绿地日CO2通量在一年内具有明显的季节变化，植物生长季3—10月份以吸收CO2为主，11月至翌年2月份以释放CO2为主；年净生态系统生产力（NEP）为8.7554 tCO2/hm2a，反映了海淀公园绿地具有较强的固碳能力。  

基于辐射传输模型的高光谱植被指数与叶绿素浓度及叶面积指数的线性关系改进

高光谱植被指数以其特有的精细光谱特征,能够获得非常细微的植被生理状况和环境胁迫差异,因而使遥感技术在精细农业中的应用.尤其是在叶绿素浓度和叶面积指数的反演上面有着广阔的应用前景.然而,现有的植被指数往往和这2个参数呈非线性关系,且只对某一区间的数值敏感,无法适用于其它植被覆盖程度的研究.为了寻找合适的波段位置以改善植被指数与叶绿素浓度和叶面积指数的线性关系,去除饱和区域,进而提高这2个参数的实际估算精度,该文选取了叶绿素浓度和叶面积指数,以辐射传输模型PROSPECT和SAIL为基础,模拟了这2个参数变化对3类高光谱植被指数(归一化植被指数(NDVI)、优化的简单比值指数(MSR)和优化的叶绿素吸收率指数(MCARI))的影响.叶绿素浓度变化敏感性分析结果表明,对这3类植被指数而言,750 nm和705 nm的叶片反射率更适合实际的叶绿素浓度反演.以750 nm和705 nm代替800 nm/700 nm和670 nm成功地提高了3类植被指数与叶绿素浓度的线性相关程度,其中MCARI705和叶绿素浓度基本呈线性关系.叶面积指数变化敏感性分析I口j样显示,以750 nm和705 nm组成的植被指数能够获取更可靠的叶面积指数信息,尤其对于高植被覆盖区域.其中MCARI705能较好地降低随叶面积指数变化的饱和程度,相比其它植被指数,当叶面积指数大于8时,MCARI705才出现明显的饱和.由于冠层的尺度效应,波段位置的选择对植被指数与叶面积指数线性关系的改善不及对叶绿素浓度明显.  

利用草场健康指数监测典型草原的植被退化

利用表征群落总量、放牧退化的主成份和草场健康指数(Grassland Health Index,GHI)与样方光谱反射率之间的相关性,建立了GHI与可见光、红外光因子的回归模型。应用此模型结合TM卫星遥感数据计算GHI,并与同一TM影像的计算出的NDVI作对比研究。研究发现GHI在反映放牧等人为干扰因素对草原植被的影响效应方面比NDVI有明显的优点。此外,GHI对植被分布格局,特别是斑块结构有更好的显示效果。应用GHI到历史TM数据,对所研究地域的植被覆盖变化、农牧业的变迁模式等进行了定性研究。研究发现,有较长放牧史的过度放牧区的植被类型没有沿牧压梯度的规律性分布,而是呈随机斑块模式分布。