基于TM数据的北京市植被覆盖度反演及分析.docx

1、基于TM数据的北京市植被覆盖度反演及分析基于TM数据的北京市植被覆盖度反演及分析基于TM数据的北京市植被覆盖度反演及分析TM；NDVI；像元二分模型；植被覆盖度 1、概述 北京是是一个迅速发展的城市，随着其发展，北京的土地利用情况在近十几年中发生了巨大的变化，包括城区的扩张和郊区的绿化。近几十年来，应用遥感监测区域植被覆盖度反演的研究已经很多。以北京市为研究区域，应用植被指数的方法，从植被覆盖的角度，分析研究区土地利用的变化情况。监测北京市2001年到201X年的植被覆盖度变化情况，并对十年来北京市的植被覆盖变化情况进行统计分析和展示。 2、研究区域与数据获取 1研究区域概况 北京是中国的首都

2、，中心位于北纬39度54分20秒，东经116度25分29秒。位于华北平原西北边缘。全市平均海拔为43.5米，平原地区的海拔高度在20-60米，山地一般海拔100-500米。北京的气候为典型的北温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。 2数据准备 用于植被覆盖度监测的卫星图像应该具备两个基本条件：第一，选择尽量没有云雾影响的清晰图像；第二，应该选取植被生长情况大致相同的卫星图像。本研究获取了北京市2001年5月27日、201X年5月28日和201X年6月8日三个时间的Landsat TM卫星影像，由于一景影像不能完全覆盖北京市，所以需要相邻两景影像进行拼接，然后从拼接后

3、的图像中截取研究区范围内的图像用于之后的计算。从结果中我们可以看出，2001年的植被覆盖状况与201X年的不同，尤其是建筑物集中部分，植被明显增加，说明北京市平原造林工程起到了作用。因此，对试验区进行植被覆盖动态变化监测是有意义和价值的。 3、研究方法与流程 3.1像元二分模型 根据像元二分模型的原理，将遥感传感器所观测到的信息S线性分解为绿色植被部分贡献的信息Sv与由裸土部分贡献的信息Ss两部分：S=Sv+Ss混合像元中有植被覆盖的面积比为像元的植被覆盖度f。假设全部是由植被覆盖的纯像元，所得的遥感信息为Sveg。混合像元的植被部分所贡献的信息Sv为：Sv=fSveg；同理，假设全部是由土壤

4、覆盖的纯像元为Ssoil。混合像元中土壤部分贡献的信息Ss可表示为：Ss=（1-f）Ssoil，代入后可得：f=（S-Ssoil）（Sveg-Ssoil），最终可得到植被覆盖度的计算公式：。 3.2利用 NDVI估算植被覆盖度 归一化植被指数（NDVI）对植被的生物物理特征非常敏感，在研究区域尺度的植被分类和植被覆盖时经常会用到。NDVI的计算公式为：NDVI=（NIR-R）（NIR+R）式中NIR为近红外波段，R为红波段。根据像元二分模型，混合像元的NDVI值可以表达为绿色植被部分贡献的信息NDVIveg，与裸土部分贡献的信息NDVIsoil这两部分，得到：f=（NDVI-NDVIsoil）

5、（NDVIveg-NDVIsoil）。 3.3参数的确定 由于大气影响地表湿度条件的改变，NDVIsoil会随着时间而变化。NDVIsoil的变化范围一般在-0.1-0.2之间；NDVIveg值也会随着时间和空间而改变。按照李苗苗等的方法得到的置信度分别为2%和98%，从NDVI累计直方图中找到对应的值，得到NDVIsoil和NDVIveg估算值，然后对比参照北京市的土地分类利用图，分别找到土壤和植被覆盖的像元，读取像元值，对NDVIsoil和NDVIveg估算值进行验证。 4、结果与分析 4.1植被覆盖度估算 4.1.1 计算归一化植被指数NDVI 利用NDVI的计算公式：NDVI=（NIR

6、-R）（NIR+R），在ENVI软件中对拼接、裁剪完成的2001年、201X年和201X年北京市影像进行处理，得到各个时间北京市的NDVI值，结果表明北部和西南部郊区的NDVI值更大，而中部和东南部的城区建筑更多，NDVI值很小。 4.1.2 计算植被覆盖度 根据像元二分模型及归一化植被指数，中裸土或无植被覆盖区域和完全被植被所覆盖像元的置信度分别为2%和98%，从NDVI累计直方图中找到对应的值，经过验证后，得到：2001年的NDVIsoil=-0.011（1.68%）、NDVIveg=0.586（98.23%），201X年 NDVIsoil=-0.011（16%）、NDVIveg=0.67

7、9（98.29%），201X年的NDVIsoil=-0.023（14%）、NDVIveg=0.635（98.02%）。 结果表明，北部和西南部的郊区植被覆盖度更大，而中部和东南部的城区建筑更多，植被覆盖度很小，中部和东南部城区的整体植被覆盖也在增加，说明在城市发展的同时越来越注重绿化工作。 4.1.3 植被覆盖度统计分析 根据上一节中植被覆盖度的结果，对其进行统计分析，做出2001年和201X年两期植被覆盖度各级的面积百分比统计，可以看出植被覆盖度在20%以下的区域在减少，从30.63%到24.12%降低了6.51%，植被覆盖度在40%以下的区域也在减少，从59.92%到47.35%降低了15

8、7%；而植被覆盖度在40%以上的区域在增多，从40.08%升高到了565%，植被覆盖度在60%以上的区域也在增多，从166%到19.47%升高了6.81%。所以从总体上看，北京市的植被覆盖率在增大。 5、结论与展望 利用Landsat TM数据，基于像元二分模型和归一化植被指数NDVI，建立了北京市植被覆盖度遥感监测模型。总体上，北京市的植被覆盖度略有上升，北部和西南部的郊区植被覆盖度有所增加，市区部分的植被覆盖度也有一定程度的增加，相对郊区而言，城区一些部分的退化也很明显。平均植被覆盖度较高的地区，植被覆盖度的增加趋势明显；而平均植被覆盖度低的地区，植被覆盖略呈下降趋势。如果依照这样的趋势，

9、北京市各区之间植被覆盖不平衡的现象会越来越严重。 参考文献 李苗苗.植被覆盖度的遥感估算方法研究.北京：中国科学院研究生院，2003.现代水泥工业；耗能；节能措施；电气设计；供配电系统 结合目前水泥工业整体的发展现状，能够发现其中的能源消耗大、产业结构不合理等方面的问题存在，影响了企业整体的发展。同时，随着低碳理念的突出，资源节约型、环境友好型社会建设步伐的加快，需要水泥工业采取必要的节能措施适应时代的发展要求，提高自身的综合竞争力。做好现代水泥工业电气设计的相关工作，对于产业节能效果的发挥起着重要的保障作用。 一、当前形势下我国水泥工业整体的发展现状 随着房地产产业规模的扩大，建筑企业对于水

10、泥的需求量也在不断地增加。在此形势下，水泥工业生产效率的高低，产业结构的合理性，直接影响着整体的经营效益。同时，为了达到生产工艺水平的提升，关键技术的突破创新的目的。我国的水泥工业在新型干法水泥方面投入了大量的资金，调整了自身不合理的发展方向。但是，总体的生产能力及生产技术使用过程中的缺陷，不仅加大了能源的消耗量，也为我国的环境带来了许多不利的影响。因此，为了保证我国水泥工业更好的发展，需要及时地调整水泥工业的产业结构，提高能源的利用率，最大限度地减少水泥工业生产带来的不良影响。 二、现代水泥工业电气设计中的节能措施 （一）控制变压器降耗的有效措施 现代水泥工业电气设计中变压器的损耗影响着相关

11、设备的节能效率。变压器的损耗主要包括：（1） 原线圈及副线圈使用过程中的漏磁损耗；（2）原线圈与副线圈的铜损耗。（3）线圈缠绕的内部铁芯涡流现象严重。当铁芯的涡流现象较为严时，将会缩短铁芯的使用寿命，加快了能源消耗的速度。原线圈及副线圈的铜损耗将会影响电流的传递效率，导致相关设备无法达到正常的工作状态，影响了企业整体的生产效率。而当原线圈与副线圈使用过程中的漏磁损耗问题突出时，加快了线圈磨损的速度，影响设备的正常运行。为了有效地避免这些现象的出现，达到变压器使用过程中降耗的最终目的，需要采取必要的措施。主要有：（1） 选用节能型的变压器，及时地更换存在问题的组成部件；（2）细化工作流程，扩大变

12、压器的应用范围；（3）采取可靠的技术手段降低冷轧矽钢片的能耗，提高设备的安全性能。 （二）调整供配电系统功率因数的有效措施 水泥工业电气设计中供配电系统的功率因数对于导电线路损耗较为明显。这与供配电系统中光解析仪的灵敏度有关。当设备的感应时间较长时，将会加大无用功的功率，影响了整个系统电流信息的传递效率，加大了设备的能源消耗。为了达到节能的目的，需要采取科学的方法避免这些现象的出现。主要的方法有：（1） 电气设计中应该结合设备实际的使用状况，适当地加大功率因数。当使用功率因数较大的产品时，设备内部的限流器就会发挥一定的作用，将系统中流过的电流量控制在一定的范围内，降低了无用功的能源消耗；（2）

13、选用不做功的静电容器。目前市场上存在着不做功的静电容器，它在实际的应用中不但加大了设备的功率因数，也对总体不做功电流达到了有效控制的目的，避免了设备使用过程中能源消耗过大现象的出现。 （三）低耗能电动机的设计 现代水泥工业内部的供配电系统运行过程中能否达到节能的目的，与其中电动机的能源消耗量有着密切的关系。因此，电气设计中需要严格地控制电动机的耗能量。结合电动机整体的结构特点，通过采取降低电动机空载或者轻载的措施，增加静电容器，能够对电动机低耗能、高效率的工作产生积极的作用。实现这些目标，需要有效地控制电动设备。设计思想实现的主要原理是：利用设备运行中频率的变化作用控制电动设备的转速，保证设备

14、在负载的状态下也能正常的工作。这样设备整体的工作性能就会逐级地提高，能源的消耗量将会控制在合理的范围内，最终达到节能的效果。 （四）明确照明系统的节能设计思路 水泥生产企业对于照明系统的设计也有一定的要求，需要设计人员在具体的设计过程中明确节能设计思路，充分发挥照明灯具使用过程中的节能效果。在水泥厂内部的生产区域，根据工人的实际要求，设计新型高效的节能装置。利用气体光源的优势，减少灯具的电能消耗量。为了保证节能效果，也需要提高自然光源的利用率，这主要强调的是设计过程中采光的合理性。利用可靠的技术手段，扩大自然光的照射范围，能够降低工厂内部的能源消耗率。同时，针对水泥企业不同的生产区域，构建智能

15、化的供电系统，最大限度地提高电能的使用效率，减少企业的成本支出。 （五）设计过程中突出供配电系统的节能优势 为了从根本上降低水泥工业生产过程中的能源消耗，电气设计中应该突出供配电系统的节能优势。实现这样的目标，需要保证内部组成部件之间的配合效果。根据水泥工业内部不同生产区域工作负荷的情况后，设计过程中合理选择变压器的数量，对变压器安放的位置进行必要地确定。同时，由于变压器在使用的过程中可能存在着各种不利的影响因素，需要对供电系统的线路布局进行科学的规划，保证线路布局的合理性。由于不同季节设备内部的负荷变化较大，需要采取合理的措施及时地切换变压器，保证变压器高效率的工作状态。通过采取这些有效的措

16、施，能够从根本上保证水泥工业正常生产中能源的消耗量控制在合理的范围内，提高设备的运行效率。 结束语 现代水泥工业的快速发展，为我国社会的整体进步产生了积极的影响。水泥工业在实际的生产过程中，产业结构的不合理，能源消耗较大等一系列问题的存在，影响了企业的生产效率。因此，电气设计过程中需要采取相关的措施，保证水泥工业生产过程中的节能效果，提高水泥企业整体的市场竞争力。 参考文献 桂璐璐.水泥厂电气设计中的节能措施.江苏建材，201X，（01） . 马豹.浅议水泥行业电气节能的几项措施.中国高新技术企业，201X，（01） . 张殿辉.水泥厂电气设计节能措施探讨.才智，201X，（09）. 廖庚友.探讨水泥生产电气节能措施.通讯世界，201X，（11） .内容简介：即墨市位于山东半岛西南部，陆地面积达17