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《中国科学:地球科学》2020,(7)
土地利用/土地覆被变化(LUCC)既是全球变化的表现形式,也是全球变化的重要驱动力,准确的全球历史LUCC数据产品是正确认识LUCC对全球变化影响的基础.但国际上已有的多套全球历史土地利用/覆盖数据集存在彼此矛盾之处,且均已被许多区域尺度重建结果证明存在很大偏差,改进全球历史土地覆盖数据产品精度是国际LUCC和过去全球变化研究关注的重点领域.从时间过程和空间分布两个方面评估已有土地覆盖数据产品的可靠性,是改进数据集质量的基础和前提.理论上,判断全球土地覆盖数据产品可靠性的高低的标准是其与实际土地覆盖数据("真值")的相近程度或偏差大小,但与现代全球土地覆盖数据产品可提供实地抽样验证不同,可用于历史产品可靠性评估的历史证据是极其有限的.有鉴于此,本文构建了全球LUCC数据集数据可靠性评估框架,并针对可用于历史土地覆盖数据评估的数据和指标的类型和特点,提出4种评估方法,包括:(1)以定量重建的区域LUCC数据为基准的准确性评估;(2)基于区域发展史实的合理性评估;(3)基于自然和人文特征及专家知识的合理性评估;(4)基于多套数据一致性的可能性评估,并给出了5个历史耕地可靠性的具体评估案例.该方法亦适用于林地、草地等其他土地类型的评估. 相似文献
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大范围遥感土地覆盖制图通常费时费力.本文采用一种基于特征空间变换的快速聚类方法(CBEST)对覆盖中国的508景Landsat Thematic Mapper(TM)影像进行土地覆盖制图.将中国划分为50个生态分区,每个生态分区内采用CBEST方法对TM影像进行快速聚类,CBEST平均聚类时间约为每2 min一景;通过对自动获得的光谱簇人工土地覆盖类型识别,归并光谱簇,绘制30 m空间分辨率的中国土地覆盖图,统计土地覆盖类型面积,生成主要土地覆盖类型专题图.采用2159个分布全国的验证样本对制图结果进行精度验证,得到总体精度为71.7%,Kappa系数为0.641.与当前两套全球地表覆盖产品(FROM-GLC和GlobCover 2009)的局部对比表明CBEST分类结果在各类型土地覆盖面积统计及视觉效果上存在优势. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2016,(9)
选取适当生态地理边界对遥感影像进行分割,降低分区单元内土地覆盖复杂程度,可有效提高遥感土地覆盖分类精度.本研究将气象、高程、土壤等环境数据与季节性植被遥感信息相结合,利用典范对应分析(CCA)和k均值聚类等进行生态地理分区的划分,旨在提出适用于区域遥感地表分类的生态地理分区方案.以我国为例的研究结果表明,季节性植被遥感信息与CCA相结合,能够有效筛选出区域生物地理格局主导环境因子,可将这些主导因子作为生态地理分区的区划指标.本研究中,温度要素是我国生物地理格局的主导驱动力,水分要素次之.以MODIS MCDl2C1(2005年)和GlobCover(2004~2006年)全球土地覆盖分类产品来评价生态地理分区内土地覆盖复杂程度,结果表明,本研究的生态地理分区在土地覆盖类型均数、主要土地覆盖类型面积比例以及主、次要土地覆盖类型面积比例之和等方面,均优于已有研究结果,且主、次要土地覆盖类型的植物物种和性状特征差异比较明显,表明利用表征植被季节特征的环境主导因子进行生态地理区划,可以有效降低生态地理分区内地表覆盖复杂程度,更利于地表覆盖遥感分类. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2016,(11)
21世纪以来,大气氮沉降的显著增加和土地覆盖的迅速变化是影响中国生态系统碳循环的两个重要因素.但当前针对氮沉降增加与土地覆盖变化耦合关系的研究较少,同时这种耦合关系对生态系统碳收支产生的影响尚不清楚.本研究利用卫星遥感估算的大气氮沉降数据和GlobeLand30土地覆盖变化数据,评估了土地覆盖变化对大气氮沉降总量的影响,并结合陆地生态系统模型,定量估算了由于土地覆盖变化造成的大气氮沉降改变对中国陆地生态系统碳收支的影响.研究结果显示,中国土地覆盖变化的整体特点减缓了大气氮沉降的增加.2000~2010年,中国大气氮沉降平均增加了0.35TgNa~(-1)(Tg=1012g),由于土地覆盖的变化使大气氮沉降少增加了0.21GgNa~(-1)(Gg=10~9g).在典型的土地覆盖变化类型中,森林向草灌和农田的转变使氮沉降增加速率显著上升,而农田向草灌和森林的转变则使氮沉降增加速率下降.中国土地覆盖变化造成的大气氮沉降增加量的减少对碳收支影响有限,仅使陆地生态系统NPP和NEP分别少增加了0.7GgCa~(-1)和0.4GgCa~(-1).研究结果对深入理解氮沉降和土地覆盖变化的耦合关系对中国碳收支的影响具有借鉴意义. 相似文献
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基于多源数据集成的多分辨率全球地表覆盖制图 总被引：1，自引：0，他引：1
全球地表覆盖数据产品(如地表覆盖,植被连续场)最高空间分辨率已达到30 m.不同领域的用户对于这些产品的精度和空间分辨率有着不同的需求.基于此,本文从制图精度和空间分辨率两方面对现有的30 m地表覆盖数据进行改进和分析.首先通过将两套30 m全球地表覆盖产品(FROM-GLC、FROM-GLC-seg(Segmentation))与两套粗分辨率全球产品(基于夜间灯光数据的不透水层NL-ISA、MODIS城市产品MODIS-urban)进行集成,生成了30 m分辨率的地表覆盖新产品FROM-GLC-agg(Aggregation).随后,采用了分辨率低于30 m的数据集(如MODIS地表覆盖产品MCD12Q1,全球地表覆盖产品GlobCover2009,MODIS水体掩模产品MOD44W等)对FROM-GLC-agg进行后处理以进一步消除类别混淆.经过多源数据合成的新地表覆盖数据产品中来自30 m分辨率全球地表覆盖产品的象元仍占98.9%.在此基础上,通过众数聚合和比例聚合这两种升尺度方法生成了8套粗分辨率(250 m,500 m,1 km,5km,10 km,25 km,50 km和100 km)全球地表覆盖数据集来满足不同应用的需求.通过基于混淆矩阵的精度比较表明FROM-GLC-agg的总体精度为65.51%,该精度显著优于先前的两套30 m地表覆盖产品.多源数据合成后的30 m分辨率数据以及升尺度处理后的250 m,500 m,1km分辨率数据的最高总体精度分别为69.50%,76.65%,74.60%和73.47%.对采用众数聚合法得到的不同分辨率下地表覆盖类型的面积偏差分析显示,当分辨率超过5 km时,大部分植被类型会有至少5%的面积偏差.因此,对于需要使用粗分辨率地表覆盖数据作为输入的用户,建议使用包含了准确地表覆盖类型占比的比例聚合数据. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2015,(8)
<正>土地覆盖是研究人类活动与气候变化复杂的交互作用的重要基础.遥感土地覆盖制图是一个传统但仍然非常活跃的领域.在过去的45年中,全世界大约有3万多篇关于土地覆盖制图的文章发表,其中包括中文论文约1万篇.然而,这些研究绝大多数聚焦在局地尺度,极少数的研究关注全球土地覆盖制图,而且其空间分辨率较粗(300~1000 m). 相似文献
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由于城市化和农业垦殖等人类活动不断增强,很多湿地生态系统受到侵占或干扰.保护湿地资源需要准确的湿地分布.然而由于湿地类型复杂多样,地面调查困难,大范围湿地分布制图很难完成.目前还没有专门用于湿地保护和规划且有较高分辨率的全球湿地分布数据.采用水文、气候数据结合1 km分辨率的混合地形指数(CTI)数据,利用陆表湿地和地下水位的关系,模拟出不考虑人类活动影响状况下30 s分辨率的全球陆表湿地潜在分布区.这是最高分辨率的全球陆表湿地的潜在分布数据.模拟结果显示全球陆表湿地潜在分布区面积达到3.316×107 km2.用遥感获得的实际湿地数据对陆表湿地模拟结果进行精度验证,总体精度达到83.7%.本次模拟结果可以作为构建全球湿地实际分布数据库的基础.由于模拟过程未考虑农业灌溉、建坝等人类活动对湿地的干扰破坏,因此本文对陆表湿地潜在分布区的模拟结果大于当前几种全球土地覆盖制图产品中湿地的面积.本文采用方法所需数据相对较少,精度高于其他产品. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2016,(9)
综合运用自然、生态和人文等多元知识辅助计算机遥感自动分类,确保大区域地表覆盖遥感数据产品质量是多年来国际上致力于解决的科技难题.在全球30m地表覆盖遥感数据产品GlobeLand30的研制过程中,作者提出了一种顾及多元知识的检核优化模型,对基于"像元-对象"的遥感自动分类结果进行知识化检核,发现和修改错分/漏分问题.首先归纳总结全球地表覆盖分布相关的先验知识,凝练出有关地表覆盖的地域地形分布规律、时间连续性和空间关系等质量检核知识规则;继而发展了基于网络化服务平台的交互式协同检核技术,辅助发现与定位分类异常区域,并依据各类别最小图斑规定判定错分/漏分,进而标注和发布错误信息,供研制人员用于修改优化.以林灌草和裸地数据为例,抽取10%的图幅,进行优化前后的分类精度对比分析,得知质量明显改善,精度提高最多达到17.47%.运用该模型,对GlobeLand30数据进行了逐类检核与优化处理,有效地减少了错漏分问题,2010期产品的总体精度达到83.50%.这一模型还可用于其他全球或区域的地表覆盖数据产品研制. 相似文献
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正2017年12月28日,中国土地勘测规划院在京发布《全国城镇土地利用数据汇总成果》,该报告系统介绍了全国城镇土地利用数据汇总工作及汇总成果。为全面掌握全国城镇土地利用情况,从2009年开始,国土资源部每年组织开展全国城镇土地利用数据汇总工作,按照"建制镇—县—市—省—国家"方式,对城镇内部的每块土地利用现状,逐级汇总形成全国城镇土地利用数据。目前,已形成了覆盖全 相似文献
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基于时间序列HJ-1/CCD数据的土地覆盖分类方法 总被引：3，自引：0，他引：3
土地利用数据是遥感应用中普遍使用的基础数据,对于遥感应用的效果起着非常重要的作用.随着中国环境与灾害监测预报小卫星星座(HJ星座)的成功发射,使得中高分辨率数据的重访周期达到了2天.因此,本研究利用了HJ-1/CCD数据同时具有较高时间和较高空间分辨率的特点发展了一种基于时间序列HJ-1/CCD数据的土地覆盖分类方法;该方法既利用了较高空间分辨数据的纹理与光谱信息,也利用了较高时间分辨率数据捕捉到了地表随时间的变化信息,从而利用地物在时间维上的差异提高了土地覆盖分类与土地利用制图的精度.该方法被应用于辽宁大伙房水库与青海黑泉水库区域2010年土地利用制图,经检验发现该方法制作的土地利用图与传统方法制作的土地利用图相比制图精度得到了极大提高;在辽宁大伙房水库和青海黑泉水库地区精度分别达到了95.76%和83.78%,Kappa系数分别为0.9423和0.8165. 相似文献
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利用中国自主研制的全球首套30 m分辨率GlobeLand30地表覆盖产品调查全国定点形变台站周边5 km范围内的土地覆盖类型分布。应用地类面积/变化率、类型转入转出率等指标分析研究区各类型的转移规律,并辅以MODIS土地覆盖年数据集从全国和分区角度揭示2001—2018年间各土地类型时空变化格局,最后以垂直摆倾斜观测为例,探索台站周边土地覆盖变化总量与仪器观测背景噪声的关系。结果表明:(1)中国定点形变台站周边5 km范围内主要以耕地、森林为主。2000—2010年间,人造地表占比从11.8%升高至14.5%,而耕地和草地面积分别减少了2.2%和1.6%。研究区内耕地转为人造地表的面积最大,共计525 km~2。(2)中国大陆各地震区内台站周边土地覆盖变化格局不同,华北地震区的耕地降低和人造地表增长最为剧烈;新疆地震区以草地类型的降低和裸地类型的升高为主;东北地震区草地类型增长而人造地表稍有下降。(3)2001—2018年间,研究区森林面积在波动中缓慢升高;耕地面积则持续减少,尤其在2005—2016年间,减少幅度增大;人造地表类型则是逐年持续、稳定的增加。(4)2016年全国垂直摆倾斜仪观测背景噪声与台站周边全年的土地覆盖变化总量有一定的相关性,但华南地震区内台站由于受到海洋运动的影响,其仪器的噪声水平与周边环境变化不成正相关。 相似文献
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《中国科学:地球科学》2016,(9)
地表覆盖是陆面及气候模式中的重要基础变量,其数据质量对气候模式性能有显著影响.本文基于一套中国自主研制的全球30m地表覆盖数据(GlobeLand30),利用北京气候中心气候系统模式(Beijing Climate CenterClimateSystemModel,BCC_CSM)中的陆面过程和大气环流分量模式,开展GlobeLand30数据对气候模式性能影响的研究.首先通过GlobeLand30和其他卫星遥感等辅助数据融合细化植被功能型(Plant FunctionType,PFT)类型数据满足BCC_CSM模式需求,然后利用基于面积比例的升尺度方法得到适合于全球模式的不同覆盖类型及其面积百分比数据.GlobeLand30与模式原有覆盖数据都能合理描述全球地表覆盖基本分布特征,但也存在一定差异,其中植被PFT类型的差别最明显.通过数值模拟试验全面评估GlobeLand30数据对模式结果的影响,结果表明在BCC_CSM的陆面模式和大气模式中采用GlobeLand30数据可以合理再现陆面与大气的基本气候特征;更新植被PFT数据的气候效应大于更新冰川和水体类型,综合更新所有覆盖类型数据对模拟结果的影响最大.引入GlobeLand30数据可降低BCC_CSM大气模式对北半球中高纬地区降水的正偏差和南美亚马逊等地区模拟降水的负偏差,以及南半球部分地区大气温度模拟的负偏差,因此GlobeLand30数据适用于BCC_CSM分量模式并对改善模式性能有正贡献. 相似文献
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全球30m空间分辨率耕地遥感制图研究 总被引：1，自引：0，他引：1
《中国科学:地球科学》2016,(11)
耕地是全球地表覆盖制图中重要的地表覆盖类型之一,其变化影响着人类社会经济发展、粮食安全与生态环境保护.现有全球耕地制图产品空间分辨率较粗,缺乏高空间分辨率的全球耕地数据产品.本研究利用全球2000/2010两期30m空间分辨率遥感影像数据集(Landsat TM/ETM+、HJ-1)、MODIS 250m空间分辨率NDVI时间序列数据及多种参考资料,针对全球尺度30m影像中耕地提取的难点,提出基于像元、对象和知识3个层次的耕地提取方法,即基于像元尺度多特征优化的耕地分类提取、基于对象的耕地自动判别以及基于信息服务和先验知识的交互式对象处理,完成了全球两期30m耕地遥感制图,并对全球耕地的面积等信息进行统计分析.结果表明,全球2000年和2010年耕地总面积分别为19.03亿ha和19.60亿ha.精度评价结果表明,两期全球30m耕地遥感制图总体精度均达到92%以上.本研究研制的2000/2010两期的全球耕地遥感数据产品,在空间分辨率和分类精度上均优于国际上同类产品,为全球粮食安全、生态环境监测和全球变化等研究提供了重要基础数据. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2015,(7)
土地利用/土地覆盖变化(LUCC)是人类影响气候的重要强迫之一.相对于历史时期LUCC对区域气候的影响研究,未来LUCC到底对气候有多大影响不得而知.基于CMIP5推荐的土地覆盖数据,采用区域气候模式Reg CM4,通过当代和反映未来(2050年)土地覆盖状况分布情况下各15年(2036~2050)的数值积分试验,探讨了未来LUCC对中国区域气候的影响.未来中国地区主要是以草地转换成森林为主要特征,LUCC引起温度和降水的变化幅度和范围具有季节性差异,其中夏、秋季区域响应最显著,主要包括中国东北、华北和河套地区,青藏高原东部以及华南等地.进一步分析表明,LUCC对大气环流也具有明显的影响,在未来LUCC影响下,印度半岛经孟加拉湾到南海及华南沿岸一带受到一致的异常西南风控制,热带印度西南季风和南海西南季风均偏强,来自南海和印度洋的异常水汽辐合使得中国南方降水偏多. 相似文献
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全球历史土地利用数据集已在全球变化研究中得到了广泛的应用,但其草地数据在区域尺度上的可靠性,尚未得到验证和评估.文章以中国学者基于历史文献重建的过去百年中国草地数据集(葛氏数据集)、过去300年中国东北地区数据集(叶氏数据集)以及1980～2015年中国遥感土地利用/覆盖数据库(CLUDs)为基准,采用趋势对比法、相对差异比值法和空间网格对比法对HYDE3.1、HYDE3.2、SAGE和PJ等全球数据集中国草地数据的可靠性进行评估.结果表明:(1)全球数据集中国历史草地数据与本国学者所重建的数据相比,不仅呈现的变化趋势完全相悖,而且绝对数量也存在巨大差异.(2)从2000年中国草地空间格局看, HYDE3.1、HYDE3.2和SAGE与CLUDs的草地数据对比,相对差异率大于60%的网格占比分别高达50.9%、52.8%和63.0%.而小于20%的网格占比分别仅为24.9%、26.7%和16.0%.(3)从东北地区过去300年草地空间动态过程看, HYDE3.2数据反映了草地空间分布呈不断扩张态势,而本国学者重建的结果则反映了该地区随土地垦殖活动的增强,草地空间分布范围日渐萎缩的特征.(4)造成上述差异的原因除全球数据集与中国区域数据集秉承不同草地概念的内涵外,主要是源于区域性不同土地利用范式而形成的不同的逻辑基础与重建方法. 相似文献
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中国东北地区过去300年耕地开垦导致的碳收支 总被引：2，自引：0，他引：2
准确估算土地利用/覆盖变化导致的碳收支,有助于准确理解人类活动的环境影响,评估土地利用/覆盖变化对碳循环和区域气候变化的影响,为辨识历史碳排放责任提供科学参考.采用基于历史文献建立的较高空间分辨率的历史土地覆盖数据,利用簿记模型对东北地区过去300年来耕地开垦导致的碳排放量进行了估算.主要结论如下:(1)东北地区经历了大规模的移民和土地开发,全境约26%的土地被开垦为耕地,其中38%的草地被开垦,20%的森林和灌丛被开垦.(2)1683~1980年开垦导致的碳排放量高值和低值分别为2.55和1.06 Pg C,适中的估计值为1.45 Pg C,其中土壤碳库是较大的排放源,植被碳库排放量占总碳排放量的份额不到1/3.(3)黑龙江、吉林和辽宁3省耕地开垦的碳排放量差异显著,黑龙江省碳排放量最大,其次是吉林省,辽宁省碳排放量最小.(4)森林开垦的碳排放量相对较高,其次是草地,沼泽和灌丛的碳排放量相对较小.数据精度分析表明,采用较高空间分辨率的耕地数据,可以进行碳收支分县估算,提高数据精度.与前人研究结果相比,本研究碳排放估算结果较低,主要原因是土地利用数据精度的提高和生态系统分类的细化. 相似文献
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全球陆表水体高分辨率遥感制图 总被引：1，自引：0，他引：1
陆表水体是地表覆盖的重要组成之一,是气候变化研究、生态环境评估和宏观调控分析等不可或缺的重要基础信息.本文介绍了全球地表覆盖遥感制图项目中陆表水体总体研制情况.项目通过收集、处理美国陆地卫星Landsat TM/ETM+、国产环境减灾星(HJ-1)等影像,实现了2000年、2010年两个基准年度的全球30 m分辨率多光谱影像的有效覆盖,影像纠正精度满足1:20万制图要求,两期影像配准中误差控制在1个像元以内.根据30 m分辨率尺度的水体光谱特征与几何形态,合理地设计提取指标,结合基于像元分类法简单易操作、面向对象分类法可综合利用各种规则知识的优势,开展水体信息的精细化提取,最后利用人机交互来进一步优化完善分类结果,实现全球水体的高精度遥感制图.完成的全球陆表水体数据成果GlobalLand30-water 2000和GlobalLand30-water 2010,属目前全球尺度下最高分辨率的分类成果,自评估总体精度为96%.该数据是开展全球陆表水体空间分布格局分析、揭示地域差异、研究时空波动规律以及进行生态环境健康诊断等相关研究工作的重要基础数据. 相似文献
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人类活动引起全球变暖,衡量全球气候变化的指标有陆地、大气和海洋温度,水汽含量等等.研究对流层底层大气温度和水汽含量变化的传统方法是用数值天气预报模型和微波声纳,尚未实现用全球均匀覆盖的数据来做精确的定量研究.和GNSS系列卫星计划比较,最近发射的COSMIC卫星气象探测数据的空间、时间以及垂直分辨率都大大提高.采用COSMIC数据可以改进和量化南极洲的大气压力模型,并综合GNSS系列卫星测量的水汽和温度剖面研究全球气候变化.用一维协方差算法估计南极洲及附近海洋的大气压、温度和湿度剖面.把COSMIC卫星密集测量期间演算得到的大气折射率和GNSS系列卫星的结果进行比较.再和独立测量数据进行比较,包括南极洲自动气象观测站资料,数值天气预报模型资料,多种测高卫星水汽资料和海洋表面温度资料以及区域GPS水汽图.上述工作将改进发展中的气象遥感技术并应用于天气预报和空间天气预报及全球气候变化研究. 相似文献
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李春来 刘建军 任鑫 牟伶俐 邹永廖 张洪波 吕昌 刘建忠 左维 苏彦 温卫斌 边伟 赵葆常 杨建峰 邹小端 汪敏 许春 孔德庆 王晓倩 王芳 耿良 张舟斌 郑磊 朱新颖 李俊铎 欧阳自远 《中国科学:地球科学》2010,40(3):294-306
“中国首次月球探测工程全月球影像图”是我国第一幅覆盖月球的遥感影像图, 将成为嫦娥工程后期探测和月球科学研究的重要基础图件. 详细介绍了嫦娥一号CCD图像数据的获取、数据特点和数据质量, 描述了图像数据的处理方法和流程, 按制图规范对图像数据进行了镶嵌拼接和处理, 制作了覆盖全月球的1:250万比例尺影像图, 并进行了影像图的定位精度分析. 数据处理和制图结果表明, 嫦娥一号CCD数据及其定位精度能够满足1:250万比例尺的制图要求, 制作的“中国首次月球探测工程全月球影像图”, 其相对定位精度优于240 m, 平面定位精度约为100 m~1.5 km, 定位精度略好于2005联合控制网(ULCN2005)和克莱门汀基础地图(2.0版); 对所有像元进行了逐一光度校正, 大大改善了全球图像的一致性, 是目前覆盖最全、图像质量最好、定位精度最高的全月球影像图. 相似文献