为了使人们对MODIS在我国陆地科学中的应用现状有一概要了解，较系统地阐述了我国学者在MODIS数据的初步处理研究、数据信息提取方法研究和生产实践应用等3个方面的成果，旨在表达MODIS数据在我国陆地科学研究中不断完善的过程和遇到的困难, 以便为进一步丰富和完善MODIS数据的应用提供理论支持； 指出了MODIS数据的进一步实用化是当前存在的关键问题，并提出了MODIS数据源的质量改进、数据信息提取方法的完善和MODIS数据分析模型的建立3条解决措施。

全球变化是一个跨界、多尺度问题。有必要执行系统性数据观测计划，以满足全球变化问题的研究。本文介绍了全球变化对遥感数据的需求和日本ALOS卫星的系统性数据观测计划，并指出随着我国经济发展以及卫星资源的日益丰富，有必要开展系统性数据观测计划，以提高我国在全球变化和环境保护方面的话语权。

针对复杂多边形的有序边界信息仅仅通过线-多边形拓扑关系很难确定的问题，提出了一种基于最小夹角判断来确定复杂多边形有序边界的算法； 同时通过引入曲线的切线来构建夹角，并根据夹角大小确定下一条边界。在土地利用调查中的实际应用表明，该方法可以很好地解决多条边共用一个节点和包含“岛”或者“孔”等多种类型的复杂多边形的边界排序处理问题，并能够满足土地利用调查中矢量数据交互文件（VCT）生产的需要。

 针对遥感影像分类特点，提出了一种基于多分类器组合的遥感影像分类方法。该方法选取分类性能以及多样性最好的马氏距离、支持向量机（SVM）和最大似然等3种分类器作为子分类器，自定义规则对简单投票法、最大概率类别法以及模糊积分法进行组合，并以山西怀仁县为研究区，对基于航摄数字正射影像进行分类。结果表明，与单个子分类器中精度最高的SVM分类相比，基于多分类器组合的遥感影像分类总体分类精度提高了12%，Kappa系数提高了0.12，该方法是一种有效的分类方法。

 L波段微波对土壤具有较强的穿透性，所获得的土壤辐射亮温包含了穿透深度内各层土壤的温度信息，因此其所获得的土壤等效温度与红外地表温度具有不同的物理意义，且在数值上也有较大的差异。在应用长时间序列的土壤温度廓线实测数据对水热耦合模型（Simultaneous Heat And Water，SHAW）进行验证的基础上，利用怀来试验区2006～2009年的气象观测数据驱动SHAW模型，模拟了4 a的土壤温湿度廓线小时数据，并计算了对应时刻L波段的土壤等效温度，并在不同时段上对L波段土壤等效温度与热红外地表温度之间的差异进行了初步分析，为进一步探讨微波等效温度与热红外地表温度之间的定量关系模型奠定了基础，为用热红外与被动微波数据协同反演土壤温度提供了理论支持。

以江西大余县钨矿区水体信息提取为例，对WorldView II遥感图像的各波段参数及波段间关系进行分析，选取用于水体信息提取的最佳波段，进行多种融合方法试验，通过分析获得适合于利用WorldView II图像进行矿区水体信息提取的融合方法； 分别通过计算归一化差异水体指数（NDWI）、谱间关系法和监督分类法提取矿区水体信息； 利用目视解译检验NDWI法、谱间关系法与监督分类法的水体信息提取精度，修正后的提取结果精度最高可达92%，野外验证精度最高达90%。

植被是影响岩石信息提取的主要因素之一。为此，采用一种通用的光学遥感图像增强方法，即植被信息掩模抑制方法，对植被信息进行抑制处理。该方法主要包括掩模、强迫不变及整体色调调整等3个步骤。通过对浙江省杭州市、云南省富宁县、江西省荣塘镇和广东省中西部等4个地区的实验结果表明，该方法对不同光谱、不同空间分辨率光学遥感图像上的植被信息具有很好的抑制作用。

 针对高空间分辨率卫星遥感图像上道路绿地的特点，提出一种基于道路绿地形状和空间分布特征识别道路边线和中心线的方法。在基于NDVI提取绿地信息的基础上，根据道路绿地的形状特征（细长），采用面积、主轴方向、紧致度、矩形度和长宽比等形状指数，区分道路绿地与其他绿地； 根据道路绿地之间以及道路绿地和道路之间的空间关系特征，同时通过生成已知道路绿地区域的缓冲区，分隔那些与非道路绿地连成一片的道路绿地； 最后，根据道路绿地的方向和距离特征提取出道路边线和中心线。

传统的离散型贝叶斯网络分类器是将所有变量视为离散变量，或对连续变量做离散化处理。可是离散化不可避免地存在信息损失，且在多源遥感数据的处理和分析中，连续变量的离散化会导致搜索空间的急剧增加和计算及存储量的极大开销。针对这些问题，开发了一种面向土地利用分类的多源遥感数据混合贝叶斯网络分类器，该分类器首先对问题领域的所有变量做正态分布检验，同时将满足高斯分布假设的变量不做离散化而视为连续变量； 然后对离散变量和连续变量分别进行参数学习，最后进行参数合并，再用于贝叶斯网络的推理和分类中。通过福州市区土地利用分类的实验表明，该模型优于传统的离散型贝叶斯网络分类器，具有一定的研究和应用价值。

为了更好地进行土壤水分反演，发展了一种基于热带降雨观测计划(TRMM)的主被动微波结合反演裸露地表土壤水分的算法。为了提高反演精度，同时利用TRMM搭载的测雨雷达（PR）和微波成像仪（TMI）进行观测。另外，针对PR/TMI数据，还建立了包含大范围的土壤水分和粗糙度参数的AIEM模型数据库。通过分析AIEM模型对地表后向散射和辐射的模拟发现，地表粗糙度参数对后向散射系数和亮温均有重要的影响。最后，在AIEM模型模拟数据库的基础上，利用理论模型——几何光学模型（GO模型）和半经验模型——Qp模型，通过对地表粗糙度参数的分析，结合TRMM/PR和TMI数据，建立了一种主被动微波遥感相结合的反演裸露地表土壤水分的模型，并进一步获得了反演土壤水分的算法。

从潜在光谱响应指数及光谱特征波段反射率两个层面对不同浓度水稻Zn污染胁迫进行遥感监测。在光谱指数层面，系统分析了高光谱遥感指数与Zn污染胁迫下的水稻叶绿素含量、水分含量、细胞结构和叶面积指数等4个重要生理生态参数变化特征的响应关系。通过实验，得到表征生态参数变化的高光谱遥感指数及其响应规律，建立响应水稻Zn污染的三维高光谱遥感指数空间识别模型； 在光谱反射率层面，利用独立分量分析（Independent Component Analysis，ICA）方法对可见光、近红外光谱区多个波段光谱反射率进行分量分解，找到反映Zn污染浓度变化的独立分量，建立可见光—近红外独立分量特征空间。不同浓度的水稻Zn污染在光谱指数空间和独立分量特征空间表现出不同的规律，结合上述两空间判别水稻Zn污染浓度，提高了可靠性和敏感性。

在分析洪积扇与其他地物光谱特征差异的基础上，针对TM图像的红光波段与近红外波段的比值能增大洪积扇与其他地物间光谱差异，以及地形阴影在蓝、绿光波段亮度值降低速率差异较大的特征，基于比值运算和差值运算，构建了洪积扇自动提取模型。利用该模型，首先结合阈值算法将洪积扇从其他地物中提取出来，然后采用数学形态学膨胀和腐蚀算法进行空洞填充。在华南丘陵地区的实验表明，该方法除能以较高精度自动提取洪积扇外，还能比较有效地去除植被和阴影等干扰信息。

 利用数据本身统计特性是实现高光谱数据非监督分类的有效方法之一。针对利用高光谱数据一阶、二阶统计量不能完全表征数据结构的问题，提出了一种基于数据高阶统计特性——峭度的改进独立成分分析方法（Improved Kurtosis-Based Independent Component Analysis，IKICA）的高光谱数据非监督分类方法，并针对利用峭度进行非高斯性度量时对噪声等敏感的问题进行了模型改进。利用同一航带的OMIS高光谱遥感数据对该算法的性能进行了评价，并分别与基于最大似然估计和基于负熵的独立成分分析（ICA）方法进行了性能比较。将该方法应用于PHI获取的方麓茶场航空高光谱数据的非监督分类，结果表明，本文提出的算法明显地提高了运算的收敛速度和鲁棒性，并具有较高的分类精度和较强的抗噪声能力。

 遥感蚀变异常信息在一定程度上可以反映出围岩蚀变情况。为了利用遥感数据提取围岩蚀变异常信息，通过分析蚀变矿物的波谱曲线，首先得出其在ASTER各波段的吸收、反射特征； 然后选择特征明显的波段做主成分分析，并依据其光谱特征与特征向量的对应关系，确定出主要包含围岩蚀变信息的主分量； 最后对该分量用分形模型计算其异常灰度的阈值，来提取蚀变异常信息。与已知矿点的围岩蚀变相比较，所提取的围岩蚀变异常信息与实际的蚀变情况比较吻合。

利用2008～2009年期间约10景HJ-1B/IRS热红外波段遥感数据和过境时刻相应的气象观测数据，以EOS/MODIS温度产品为参照，在单窗算法的基础上，基于水体目标对该算法的参数进行修正，建立HJ-1B/IRS水体温度反演模型； 将该模型反演的水体温度及采用单窗算法参数计算的温度与EOS/MODIS温度产品进行比较结果表明： 采用单窗算法参数计算出的水体温度与EOS/MODIS温度产品的绝对平均误差为7.84℃； 采用本研究得到的参数所反演的温度与EOS/MODIS温度产品的绝对平均误差为0.83℃。将水温反演模型应用于辽东湾区域，实现对该区域水温的动态监测。

遥感图像分类时，如果类别不明，K-means算法随机选取不同初值会导致分类结果有较大的差异。针对此问题，提出了一种改进的K-means算法。首先对遥感数据进行对数变换； 然后采用主成分变换，依据主成分贡献率（≥85%）选择参与分类的主成分数； 根据第一主成分的概率密度函数确定初始分类数和初始分类中心，并确定初始分类标签作为多个主成分的期望最大化（EM）分类算法所需初始值，避开了随机选取初值的敏感问题。通过实验数据验证，本文方法的分类精度优于传统的基于均值-方差的K-means算法。

 针对遥感方法找矿预测问题，以甘肃陇南金矿区为例，对基于SPOT数据的铁化蚀变信息提取及其在找矿预测中的应用进行了研究。在分析研究区的地质背景资料及其围岩蚀变类型的基础上，利用SPOT 5卫星遥感数据，经过多种图像处理，提取了与金矿密切相关的铁化蚀变异常信息，探索了利用中高分辨率卫星SPOT数据提取遥感蚀变异常信息的可行性。研究表明，相对于ETM、ASTER等数据，虽然SPOT不具有更宽的光谱范围和更高的光谱分辨率，但是针对特定区域的特定任务，SPOT数据仍然能够发挥应有的作用。

多级地貌面是贵州及其邻区重要的地貌特征，深入研究其特征有助于了解该地区新生代以来的构造演化历史。为了研究该区新生代以来的构造演化历史，基于ArcGIS及ERDAS软件平台，利用ASTER-GDEM数据对该区坡度等地貌参数进行了提取。通过统计，进一步提取出了区内的地貌面，首次提取出了该区层状地貌的准确数值特征，并结合野外地质调查得到验证，从而为层状地貌的定量化、直观化研究提供了一种新思路。研究结果表明，研究区内分布有4级地貌面，反映出新生代以来，该区经过了复杂的构造抬升, 经历了3次以上的抬升-停滞活动周期, 各次抬升的幅度为300～500 m左右，并且现在仍处于抬升期。

利用MODIS数据产品MOD11A2、MOD13A1和MCD43A3获取NDVI、ATI（表观热惯量）和TVI（温度植被指数）等参数，以NDVI作为判别阈值将ATI和TVI进行组合建立土壤含水量反演模型，并用预留的实地采样数据对模型进行了验证。最后,结合DEM数据进一步分析了石羊河流域土壤含水量的空间分异规律，结果表明： 该方法可实现ATI和TVI方法的优势互补，提高反演精度； 研究区土壤含水量从上、中至下游呈现3个依次递减的阶梯，且随高程、坡向及坡度等地形因子的变化呈明显的分异规律。

为了进行城市扩张研究，在使用二分Logistic回归方法从历史数据中挖掘位置特征变量对元胞状态转换影响的基础上，通过引入邻域因子实现了可控邻域作用。研究中，首先建立了一种新的城市元胞自动机（Cellular Automata,CA）模型，然后用该模型在长沙市区及部分周边地区进行了城市扩张进程的模拟和预测，并对结果进行了评价分析。

 

 为进一步掌握塔里木河下游输水后的生态恢复程度，以输水河畔的植被覆盖度为研究对象，采用MODIS数据构建研究区多种植被指数； 结合现场实测植被覆盖度，给出离散坐标下实测植被覆盖度与各种植被指数间的二维散点图，据此得出二者相关方程，反演区域植被覆盖度。结果表明，基于MODIS数据构建的NDVI、MSAVI、SAVI和EVI等植被指数均与植被覆盖度有较好的相关关系，采用这些植被指数反演植被覆盖度的精度由高到低依次为NDVI、EVI、MSAVI及SAVI。建议在干旱荒漠区，使用MODIS数据进行植被变化监测，最优选择的植被指数为NDVI。

利用TM/ETM+卫星影像,在对生态参数测量的基础上，依据生态资产估算方法，对吉林省2000年和2008年的生态资产进行定量测量，得到生态资产空间分布图，并进行了动态变化分析。结果表明： 2000～2008年，吉林省生态资产总价值由4 385.61亿元增加到6 751.31亿元，单位面积价值增加了24.17万元/(km2·a)。在不同生态系统类型中，有林地生态资产总价值的变化最大，8 a间增加了1 193.60亿元； 而未利用地生态价值增加得最少，只有15.75亿元。从生态资产总价值的空间分布上来看，2000年和2008年的吉林省生态资产总价值分布都呈现由东向西逐渐降低的趋势。

 

 为了了解上海近十年来的变化，应用遥感变化检测方法来评估研究近十年来上海的城市范围及城市生态方面的扩展和变化，即一方面利用从土地覆盖衍生出的城市化面积指数（UAI）来反映城市扩展的速度，另一方面应用植被覆盖率（FVC）变化来评估城市生态环境的演变。研究中，首先对2000~2009年的MOD13Q1影像按照年叠加反演出NDVI时间序列，然后分析得到每年土地覆盖图和植被覆盖率图，最后逐年进行变化分析。研究表明,近十年来，上海发生以下变化： ①城市化范围持续扩展； ②城市化面积指数年均增长率在1.73%以上，2008~2009年度最高达4.36%； ③植被覆盖率总体上持续降低，但在建成区、远郊和岛屿区域植被覆盖率略有上升； ④建成区的“变绿”是建立在耕地、植被减少为代价的基础上。

在ArcGIS支持下，利用1∶5万DEM对江西德兴富家坞铜矿区与铜厂矿区的汇流累积量和集水流域进行模拟，将该区划分为a、b两个流域，分水岭方向为NEE-SWW； 将富家坞矿区所在流域a进一步划分为3个小的集水流域。在矿床学及采矿学等理论的支持下，利用美国GeoEye-1卫星数据，采用人机交互解译方式，对富家坞铜矿区固体废弃物分布进行了快速调查，查得其分布面积为2.105 km2。将固体废弃物分布与小流域划分结果进行空间叠置分析后认为： 由于固体废物所在地段原始地形坡度陡，堆积厚度大，对下游的杨村等居民地构成泥石流灾害威胁； 废弃物及裸露采场在地表水溶蚀下将对德兴市及其下游洎水的主要生活用水的水质产生严重影响。

云南东川播卡金矿位于康滇地轴中段东缘，成矿背景复杂，找矿潜力巨大。利用ETM+遥感影像对研究区进行构造解译和矿化蚀变信息提取，并结合区域地质和物化探异常信息进行综合找矿信息分析。研究结果表明，该矿区南北向构造与东西向构造交叉部位附近蚀变异常信息强烈，在区内呈规律性变化，播卡金矿的南部与研究区东部的南北向蚀变带找矿前景良好。

基于World Wind Java SDK开源软件，设计实现了高含硫气田环境安全应急管理三维地理信息系统（3DGIS）。该系统构建的难点是高含硫气田井喷事故中H2S气体扩散数值模拟模型与3DGIS的集成问题。通过对数值模拟模型海量数据体采用时空结构分析压缩法，极大地压缩了数据量； 在模型数据体的展示中，采用时空切片的三维可视化方式提高了存储、传输及展示效率。在此基础上，针对应急管理的预警、分析及处置业务流程，开发了相应的基于3DGIS的安全应急应用功能，为应急管理人员提供了基于3DGIS的业务应用平台。

针对ArcGIS在地质灾害地图制图中的应用，首先介绍了依据国家相关标准，基于ArcGIS设计的专业地质灾害地图符号库的技术路线和实现方法； 然后通过实际应用检验了基于该技术方法的地质灾害地图符号库，并基于该技术方法实现了地质灾害地图符号库的发布、应用和共享。