9篇关于NDVI的计算机毕业论文

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基于大数据技术的内蒙古草原草情监测系统的研究与实现

这是一篇关于内蒙古草原监测,大数据,遥感,物联网,NDVI的论文, 主要内容为内蒙古草原是欧亚草原重要的组成部分,是我国北方重要的生态安全屏障,在维持生态系统稳定、生物多样性完整、固碳、居民收入以及地区和谐稳定等方面有重要的战略意义。但草原退化已经成为内蒙古草原最严重的生态问题之一,其已经暴露出来的和潜在的风险对草原的可持续发展构成严重威胁。然而针对内蒙古草原草情监测方面多采用地面人工调查的方法,耗时费力,且覆盖范围有限,代表性较差,无法快速反映辽阔草原长势的时空差异,影响到草原管理措施的时效性。遥感具有全天候、无死角连续观测的特点。物联网作为智慧草原的支撑可以实现实时数据通信和信息交换。将遥感技术和物联网技术结合可以实现快速、动态的草原生态指标监测。但针对遥感观测产生的大量对地观测数据和物联网监测站产生详细具体的实时数据,传统的数据处理已经不能满足这些数据实时处理的需求,亟需利用大数据技术分析这些数据获得全域的草地资源和生态领域的重要信息。本文针对以上问题研究并实现了基于大数据技术的内蒙古草原草情监测系统,采用Hadoop及Spring Boot框架,将Spark作为平台的核心分析引擎,将HDFS、HBase和My SQL结合作为储存系统,采用前端可视化技术设计了监控大屏幕,以物联网和遥感技术相结合的方式实现对内蒙古草原草情自动、高效、直观的监测。其次使用高性能的地理数据处理引擎Geo Trellis实现了基于NDVI百分位草情监测算法的并行化,对促进天然草地资源良性发展和内蒙古放牧畜牧业可持续发展有重要的研究意义和应用价值。

秦岭地区气候多尺度变化及其与NDVI的关系研究

这是一篇关于气候变化,NDVI,不同时间尺度,树轮,秦岭的论文, 主要内容为气候变化具有非线性、非平稳状态的波动特征,存在着多种尺度的周期变化。气候的变化影响着植被的演替,而植被是区域气候变化的指示器。从不同时间尺度讨论秦岭地区气候变化的周期性差异及空间变化,并分析区域归一化植被指数(NDVI)对气候变化的多尺度响应,对本区域气候系统预测及保护区域生态环境等方面具有重要意义。本文基于秦岭地区30个气象站点1959-2018年气温、降水数据,通过集合经验模态分解法、小波分析、功率谱分析等方法,对秦岭南北坡气候变化时间序列的多尺度周期性特征及其空间分布变化进行分析,并讨论气温、降水在不同时间尺度上对气候指数的响应。此外采用树轮宽度年表重建的秦岭地区28个气象站点1835-2013年2-4月气温数据延长研究年限,通过集合经验模态分解法、时变本征相关分析法对其进行研究,以期更好的对多年代际的长时间序列秦岭气温多尺度周期性特征进行了解。太白山作为秦岭主峰,其植被覆盖对气候变化的响应在秦岭地区具有典型性,本文选取秦岭太白山地区树轮宽度年表重建的近172年的7月NDVI资料数据,对其在不同时间尺度上的变化特征及其对气候因子的多尺度响应进行分析。具体结果如下:(1)过去60年间,秦岭气温整体呈显著的非线性上升趋势,且北坡增速快于南坡。秦岭南北坡气温均具有年际、年代际多个时间尺度上的周期振荡。年际尺度上,北坡气温具有准3-4a、准7a,南坡具有准3-4a、准8a的周期振荡;年代际尺度上北坡具有准17-22a、准45a,南坡具有准16-23a、准45a的周期振荡。南北坡气温具有类似尺度的周期变化,但起止年份及振幅在不同时间尺度上存在差异。趋势项表现出近60年秦岭气温具有先降后升的变化趋势,非线性的上升趋势是秦岭地区气温波动的主要表现形式。秦岭气温对气候指数的响应在不同时间尺度上存在差异,且南北坡表现出差异性。空间变化上秦岭气温整体呈上升趋势,升温区域自西北向东部南部扩散。秦岭地区各区域气温变化的趋势不同,变化的过渡时间也不同,整个研究区域的温度变化并不完全同步。(2)过去60年间,秦岭地区降水整体呈不显著的非线性下降趋势,且北坡下降速率快于南坡。秦岭南北坡降水量均具有年际、年代际多个时间尺度上的周期振荡。年际尺度上,北坡降水具有准3a、准7a,南坡具有准3a、准6-7a的周期振荡;年代际尺度上北坡具有准12a、准25a,南坡具有准20a、准20-40a的周期振荡。趋势项表现出北坡降水在整个研究期内呈下降趋势,南坡降水则呈先下降后略有上升的趋势。降水的准3a尺度波动是秦岭地区降水的主要变化形式。秦岭南北坡降水在不同时间尺度上对气候指数的响应表现不同。空间变化体现出近60年来大部分地区降水呈下降趋势。本世纪以来降水下降趋势范围不断向西部及南部扩张,但下降速率逐渐降低。研究期末期与前期相比,总体表现出北坡下降范围略微减少;南坡下降范围略微扩大。EEMD表现出的瞬时速率以及其空间分布格局与传统的降水倾向率相比,更为明显的体现出降水的下降趋势以及降水模式的演变。(3)在过去179年间,秦岭南北坡初春气温均呈现非线性增加趋势,北坡气温波动幅度普遍较南坡大。南北坡气温具有显著的不同时间尺度特征,北坡具有准3a、准6a、准18a、准42a、准80-100a,南坡具有准3a、准7a、准19a、准37a、准70-100a的平均周期。秦岭北坡初春气温变暖中年际尺度变化起决定性作用,年代际次之,准世纪最弱;南坡年际尺度最为显著,准世纪变化次之,年代际变化最低。秦岭初春气温与同期AMO存在显著相关性,与5月SOI、NINO3.4、NP、12月NAO存在滞后一年的显著相关性,且秦岭初春气温与气候指数在不同时间尺度上响应不同。年际尺度上与NINO3.4区5月海温响应最为显著;年代际尺度上与AMO的响应最为显著;准世纪尺度上气温对各指数响应均显著。(4)太白山7月NDVI时间变化特征表现为在近172年南北坡均呈现微弱的非线性上升趋势,且无突变点。北坡与南坡7月NDVI在年际尺度上分别具有3.3a、8.1a的平均周期和3.5a、8.8a的平均周期;在年代际尺度上分别具有18a、36a、64.8a的平均周期和19.1a、34.4a、68.8a的平均周期。年际尺度上与NDVI响应较好的主要因素是降水,年代际尺度上与NDV响应较好的主要因素是气温。此外,NDVI与春季云量呈显著负相关,与春季水汽压呈显著负相关且在南北坡表现不同。表明太白山7月NDVI受气温、云量等热量因素和降水、水汽压等水分因素综合影响且呈现南北坡的分异。

滇中引水工程受水区降水—植被时空分布及相关性研究

这是一篇关于TRMM 3B43,NDVI,小波分析,像元二分模型,相关性的论文, 主要内容为滇中引水工程是解决滇中地区严重缺水问题的特大型跨流域调水工程,也是我国西南地区投资最多、规模最大的水资源配置工程。滇中引水工程受水区分布在昆明、玉溪、楚雄、大理、红河以及丽江6个州(市)。研究滇中引水工程受水区降水、植被时空分布及相关性,为滇中引水工程跨区域水资源配置提供科学指导,具有重要的科学价值和迫切的工程实际需求。本文基于2000-2017年TRMM 3B43降水数据、同期MODIS植被数据、DEM地理空间数据,通过散点斜率法、相关系数、相对误差研究TRMM 3B43精度适用性分析,利用Mann-Kendall检验、小波分析、MVC、像元二分模型、趋势分析、空间相关性分析等技术方法,研究了2000-2017年滇中引水工程受水区降水、植被时空分布以及二者之间的相关性。主要研究内容和结论如下:(1)TRMM 3B43降水数据精度适用性分析。年、季、月尺度中,TRMM 3B43降水量在整个滇中引水工程受水区及单个站点偏差较小、精度较高,在滇中引水工程受水区具有较好的适用性,可为地面降水数据提供有效补充。(2)18a来滇中引水工程受水区降水的时空分布及变化。受水区年内降水量分布不均匀,分布趋势呈单峰型,夏季降水量占全年降水量比重最大,冬季降水量占比低;各个站点年内分布总体水平及各月降水量波动幅度均有差异;年降水量按5.7mm/a减少,春季和夏季降水量呈明显下降趋势,秋季和冬季降水量处于略微上升趋势;滇中引水工程受水区降水量下降突变年份为2003年,多个站点年降水量下降突变点大多在2002-2003年;滇中引水工程受水区大体经历了2个周期的丰枯变化降水;降水在空间分布存在异质性和不均匀性,空间分布整体呈现出“西多东少,南多北少”的现象,局部出现降水量较多的情况,出现在两个位置,分别是大理市洱海和昆明滇池流域,降水量减少趋势在空间上不断扩张。(3)18a来滇中引水工程受水区植被的时空分布及变化。滇中引水工程受水区NDVI年内分布变化明显,月平均NDVI在0.45～0.75,变化趋势呈cos函数型,8月NDVI达到最大值;各站点NDVI年内分布及总体水平也略有差异;2000-2017年滇中引水工程受水区年最大NDVI空间均值在0.74～0.80之间,在研究时域内呈上升趋势;春季NDVI空间均值在0.50～0.61,夏季NDVI空间均值在0.71～0.78之间,秋季NDVI空间均值在0.71～0.77之间,冬季NDVI空间均值在0.565～0.65之间,均成上升趋势;NDVI空间分布存在异质性,其中红河州绿春县西南角植被NDVI数值大,植被覆盖情况较好;18a来滇中引水受水区各等级植被覆盖度面积有所增减,整体植被覆盖度处于较好的水平,在昆明滇池流域周围以及大理市周围等低海拔地区植被覆盖程度出现明显下降。(4)滇中引水工程受水区的年最大NDVI与年降水在相关性方面负相关略多于正相关,总体负相关占到受水区面积的比例为52.1%;春季降水量与植被NDVI在相关性方面总体现实为正相关关系,占受水区面积的64.79%;夏季降水量与植被NDVI在相关性方面正相关占比略多于负相关,占受水区面积的52.56%;秋季降水量与植被NDVI在相关性方面正相关占比略多于负相关,占受水区面积的60.95%;冬季降水量与植被NDVI在相关性方面总体现实为正相关关系,占受水区面积的99.75%;弱正相关和弱负相关的区域占比较大,受水区大部分区域NDVI对降水响应变化不明显。

2000-2017年澜沧江-湄公河流域植被NDVI指数与降水的关系研究

这是一篇关于MODIS,NDVI,植被变化,降水,澜沧江-湄公河流域的论文, 主要内容为澜沧江-湄公河流域流经中国、越南、缅甸、泰国、柬埔寨、老挝,对六国的农业、能源生产、制造业、粮食安全和生态系统有重要影响。研究澜沧江-湄公河流域植被和降水的相关关系,有利于把握流域生态环境变化特征及其对降水变化的响应程度,对监测流域生态系统稳定性、预警灾害发生、减缓退化过程具有重要意义。本文基于2000-2017年的MOD13A3-NDVI数据、同期ERA-Interim日降水量资料等地理空间数据,采用空间分析、最大值合成法、均值法、趋势线分析等技术方法,分析了2000-2017年澜沧江-湄公河流域植被覆盖度和降水的时空格局,并进一步研究了植被与降水的相关性及植被对降水变化响应的时滞效应。研究主要结论如下:(1)18a来流域植被NDVI时空演变特征。澜沧江-湄公河流域植被覆盖总体状况非常好,中等及以上水平(NDVI>0.4)的植被覆盖度占比96.58%;上游NDVI分布表现出典型的纬度地带性特征,下游则具有地形地貌的分布特征;18a间超过90%的区域植被覆盖度基本不变,植被退化区和改善区主要出现在下游;流域植被的生长具有显著的季节性特征,夏、秋季节植被覆盖率较高,春、冬季节植被覆盖较低;上游NDVI峰值出现在8月,而下游NDVI峰值出现在10月,比上游延迟近2个月;18a来研究区生长季NDVI在7、8、9月增幅最大。(2)18a来流域降水的时空变化特征。流域降水呈下降趋势,年降水分布为从中部向南北两端逐渐递减,强降水中心位于滇、缅、老、泰交界处;从南到北,流域PCI逐渐增大,年降水的月间分配差异逐渐缩小;流域降水重心沿西北东南方向交替提前和推迟;上游的丰雨期在59月,下游的丰雨期则集中在410月;流域内春、夏季节降水呈减少趋势,秋、冬季节降水呈增加趋势;18a来流域降水的年内分配逐渐趋于均衡,丰雨期有不同程度的推迟。(3)流域植被与降水变化的相关性及其时滞效应。18a来澜沧江-湄公河流域NDVImax与年降水量正相关的区域占比为57.16%;NDVImax与PCI呈负相关的区域占比较大;61.91%的区域植被与PC呈正相关;草地、林地与年降水量呈显著正相关,热带草原和耕地与年降水量呈显著负相关;林地和旱地地区降水重心推迟有利于NDVImax增加,而草地、热带草原地区降水重心提前比较有利于NDVImax的增长;18a来流域NDVImax与降水量的相关系数为0.504,二者呈显著正相关关系;草地NDVI对季节间降水变化的响应敏感度高,林地、湿地和耕地的NDVI对降水变化响应的敏感度较低;流域春、夏季节的NDVI与同期降水相关程度最高,秋季NDVI对前推2个月降水变化较为敏感,冬季NDVI与同期降水和前推3个月降水的相关性都比较高。

重庆市植被指数时空变化研究

这是一篇关于NDVI,气象因子,地形因子,人为因子,时间序列的论文, 主要内容为植被的生长一般受到多方面因素的影响,即相对固定的地形因子,长时间累计变化的温度、降水等气候因子,人口分布、GDP增加及城市化过程等的人为因子。其中地形因子和气候因子可称为自然因子,它们奠定了植被空间分布的总体格局。人为因子则引起植被的局部变化。从长期来看,自然因子和人为因子都驱动着植被分布格局及其变化,但是在短期内,人类活动则是主要的驱动因素。本文主要研究地形因子、气候因子和人为因子与植被覆盖之间的关系,从而更好的解释植被变化情况,为重庆市生态环境的调节改善提供一定的依据。本研究运用1998-2007年1 km空间分辨率的SPOT-VGTS10数据,提取重庆市归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)影像,共计351景。采用Savitzky-Golay滤波平滑处理、最大值合成法、线性回归分析、时间序列分析等方法研究重庆市NDVI、降水量、温度、人口、GDP等的动态变化情况,构建重庆市的NDVI、气象因子、人为因子的时序数据集；分析重庆市NDVI及各因子的空间分布格局；探讨重庆市NDVI与气象因子,地形因子,人为因子之间的关系。主要研究成果包括： (1)运用Savitzky-Golay滤波技术,可有效地去除NDVI数据中的云、气溶胶及异常值的影响,NDVI时序数据经过滤波平滑后,能更好地反映植被覆盖情况,为研究重庆市植被覆盖变化奠定了基础。 (2)重庆市NDVI的年平均值和各年NDVI值都表现出较强的稳定性。从1999年到2007年NDVI总体呈上升趋势,说明重庆市植被量逐年增加。空间分布特征表明,在四个种植业分区(渝东北、渝南、渝中和渝西)各年份NDVI值大小趋势基本保持一致。根据NDVI值排序表现为：渝东北>渝南>渝中>渝西。而各年NDVI则表现出明显的季节性,在1月份和8月份分别为谷值和峰值。另外NDVl年际变化率也表明重庆市近十年植被覆盖量增加,且西部除主城外最为明显。 (3)以区县为单位研究各区域旬NDVI与同期降水量、平均气温的相关性发现,NDVI与二者均有较好的相关性,但是NDVI与平均气温相关性远远大于与降水量的相关性。季节NDVI与同期降水量及温度相关性的空间分布结果表明,春季降水量与NDVI在空间上呈正相关；气温对NDVI的影响较为显著,正相关面积占总面积的比例达到72%。夏季NDVl与降水量仅在西北部及中北部个别地区为正相关,其余各地均呈负相关；NDVI与温度总体以正相关为主,在西部地区尤其是主城地区呈现较显著的负相关性；东南部地区及西南部相关性较小。秋季东北部大巴山区NDVI与降水量相关系数较大,其余地区呈负相关；NDVI与温度的相关性则明显呈现出东部地区为正相关,西部地区为负相关的现象。在冬季,东北及东南部各地NDVI受到降水量的影响较大,长江以北大部分地区与降水量呈负相关;与其他季节相比,东北部及东南部地区冬季NDVI受温度的影响相对有所减小,部分地区的植被情况受温度的影响并不大,而西部则呈现很强的正相关性,相关系数达到0.8左右。 (4)NDVI与高程有一定的相关性,其中渝东北地区相关性最为明显。而坡度、坡向与NDVI的相关性不明显。 (5)重庆市最大化NDVI与人口及GDP均呈负相关,负相关的面积分别达到51.59%和54.39%；通过研究1999年到2006年积分NDVI与城市化的关系表明,城市化对重庆市的植被也有一定的影响,与城市化率呈负相关关系。

基于大数据技术的内蒙古草原草情监测系统的研究与实现

基于被动光源的作物植被指数测量方法研究

这是一篇关于被动光源,植被指数,NDVI,反射光谱仪,测量方法的论文, 主要内容为精准农业的发展推动了光谱仪在农业生产过程中的应用,利用光谱仪有效监测农作物的生长营养状况信息,已经成为指导农机变量施肥过程的主要手段之一。依据光谱仪是否自带光源,作物冠层光谱仪主要分为主动光源式和被动光源式两大类。对于主动光源式光谱仪而言,光源的均匀性是评价光谱仪质量的重要参数,会对主动光源式光谱仪的测量性能产生影响;对于被动光源式光谱仪(基于自然光或是太阳光)来说,虽然光源分布均匀且检测区域较大,但由于光强、入射角等光照条件的不断变化,往往需要频繁的校正过程,限制了其在实际中的应用。本文利用太阳光各波段辐射能量占比相对稳定的特性,提出了一种利用太阳光作为测量光源的新型植被指数(比值型)的计算方法。该方法既能充分利用被动光源辐照区域均匀,测量范围广的优势,同时又能拥有主动光源测量结果不受环境光强和高度变化影响的特点,这或将为植被指数的测量提供一种新的思路。本文的主要研究内容和研究成果如下:(1)国内外研究现状分析及研究内容和目标的确定。总结了近几年国内外研究人员在光谱仪研制方面取得的成果,分析了主动光源式和被动光源式光谱仪在检测植被指数方面各自存在的优缺点及影响测量性能的因素,由此确定了本文的研究目标是:结合两者的优势,利用太阳光自身的幅值特性,研究一种新的作物植被指数测量方法。(2)基于被动光源的作物植被指数测量新方法的构建。本文利用太阳光各波段占比相对稳定的特性,引入标准白板响应比例系数CW,由传统的NDVI计算公式构建了一种新的植被指数测量方法。该测量方法可以免现场白板校正实现作物冠层NDVI的测量,并且其测量结果不受太阳光强和测量高度变化的影响。另外,本文提出了对于任意一个固定的测试对象,其太阳光下两个波段的响应值之比CW也具有定值特性。(3)基于窄带相机的作物植被指数测量方法验证。为了快速验证本文提出的作物植被指数测量方法,本文利用窄带相机搭建了相应的验证测试平台,完成了相机工作参数的选择并提出了基于图像处理的被测对象反射响应值的确定方法。测定了该装置的标准白板响应比例系数CW,进行了试验区小麦冠层NDVI值的测量实验,并将NDVI测量结果与Green Seeker(?)RT200进行了对比分析。该测量装置的CW平均值为0.525,变异系数为3.72%;测量的NDVI平均值和变异系数分别为0.794、1.95%,与Green Seeker(?)RT200的最大绝对偏差率为5.56%。(4)基于光敏传感器的作物植被指数测量装置开发。根据前期验证实验取得的成果,提出了测量装置的功能需求,对接收光路及整体结构进行了相关的理论分析,完成了其光路系统、测控电路和机械结构的设计。光路系统的设计包括光路系统的建模、光学参数的确定和光学器件的选型;测控电路的设计实现反射响应值的放大、采集和存储;机械结构设计主要指测量装置各种安装结构的设计。并最终开发出基于光敏传感器的作物植被指数测量装置。(5)基于光敏传感器的测量装置性能测试。应用提出的作物植被指数测量方法,利用自主开发的测量装置开展了相关的性能测试实验。实验主要包括了标准白板响应比例系数CW的测定实验和田间小麦的NDVI测量实验,并与Green Seeker(?)RT200的NDVI测量结果进行了对比分析。不同的测试日期内,测量装置的CW平均值和变异系数分别为0.819、2.62%;应用方差分析法分析了不同测量高度、测量时段和光强区间对CW的影响,分析结果表明测量高度、测量时段及光强区间对CW的影响不显著;测得的NDVI平均值和变异系数分别为0.900、1.96%,与Green Seeker(?)RT200的最大绝对偏差率为6.56%。总体研究结果表明:应用本文提出的基于被动光源的植被指数测量方法研发的测量装置,整体具备了与主动光源式植被指数测量仪类似的测量特性,解决了传统被动光源式测量装置需要频繁校正的问题,可以为被动光源式植被指数测量提供一种新的解决方案。