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《复旦大学》 2009年
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基于遥感模型和地面观测的河口湿地碳通量研究

严燕儿  
【摘要】: 陆地生态系统碳循环是全球气候变化研究的核心内容之一。河口湿地是陆地生态系统碳库的重要组成部分,同时作为一种重要的湿地类型,具有其独特的物质循环和能量收支方式,并且对人为或自然的干扰极为敏感。相对于其它陆地生态系统,有关河口湿地碳循环的研究还比较少,对其过程以及驱动因子还了解甚少。涡度协方差技术(eddy covariance)可以提供长期连续的观测数据,但其观测结果本身却只能代表特定生态系统在特定环境中的碳通量特征,不能直接应用在其它区域。遥感是目前进行生态系统变化的大尺度、连续和定量观测的唯一可行的手段,遥感数据为河口湿地碳通量的模拟及尺度推绎提供了可能。本研究基于崇明东滩建立的长期定位野外观测站,采用涡度协方差技术对长江河口湿地的二氧化碳通量进行直接监测,为河口湿地生态系统的碳通量及其变化提供精确估计。本研究尝试融合涡度协方差技术和遥感技术,评估应用遥感模型估算河口湿地碳通量的可行性,并尝试建立一种适合河口湿地生态系统特点的碳通量估算模型,同时揭示河口湿地的潮汐过程对生态系统的碳收支平衡和净生态系统碳交换的影响。主要结论如下: 1)通过基于MODIS计算的光谱指数与微气象因子[如水汽压亏缺(VPD)、土壤含水量(VWC)、土壤温度等]之间关系的分析,研究发现遥感光谱指数能较好地反映研究区内主要微气象因子的时间动态,并准确地捕获了许多微气象因子在通量站点间的空间差异。这些空间差异主要是由站点的植被组成和覆盖不同及离海距离的远近所导致的。在近海站点,地表水分指数(LSWI)和增强植被指数(EVI)被用来解释主要微气象因子季节变化,相对于距离海水较远的站点,LSWI被用来解释主要微气象因子的时间变化。本研究提示,用遥感数据对地表参数的反演需要根据生态系统的空间异质性选用不同的遥感参数。 2)通过对从大坝到近海的沿东—西横断面上6个样地的EVI和LSWI的时间序列分析,研究发现EVI、LSWI以及二者之间的差值(DVEL)均能反映出横断面上的植物群落类型和分布,及地表水分的变化特征,并可判断卫星过境前后各样地受潮水淹没状况。然而,遥感数据监测的难度会随着背景复杂性的增加而增大(如从近海到大坝)。鉴于河口湿地土壤背景变化多样,EVI能用于分析植被,但却难于扣除水分的影响。因此,本文构建一个融合植被信息和水分信息的综合湿地指数,并发现年均综合湿地指数可以更好地反映湿地的植被演替过程,例如当基于EVI的综合湿地指数(EVI/LSWI)小于0.25时,该区域处在演替发展前期,表现为无任何植被覆盖,经常被潮水淹没;当综合湿地指数介于0.25-0.75之间时,该区域则处在演替先锋阶段,表现为稀疏的植被覆盖和大面积的裸地等。 3)受潮汐作用的影响,河口湿地生态系统有着独特的碳循环过程,即横向碳交换以及湿地土壤在厌氧条件下甲烷气体的释放。可见,用于非湿地的经典遥感模型(光能利用效率(LUE)模型)不能直接应用于河口湿地初级生产力(GPP)的估算。本研究结果表明LUE模型估算的GPP和碳通量塔观测的GPP之间存在的差异无法完全用观测误差来进行解释,模型的拟合度也很低(R~2=0.55),这远远低于文献报导的关于该模型在森林、草原等生态系统中估算GPP的准确性(R~2在0.85以上)。由此,我们将潮汐作用所可能导致的横向碳交换及湿地土壤由于厌氧环境下产生的甲烷气体释放的影响加入到模型中,并选择地表水分指数(LSWI)、蒸发蒸腾量(ET)和潮高(TH)作为其解释变量,模型的拟合度得到明显改进。改进后的模型估算的GPP与碳通量塔观测的GPP之间匹配良好(R~2=0.88)。 4)为了分析遥感数据估算NEE及模拟环境梯度上NEE变化特征的可行性,本研究结合通量塔测量的NEE数据和遥感数据,采用分段回归模型估算NEE,其中模型的解释因子为地表反射率(7个波段)和光谱指数[NDVI、EVI、LSWI及LSWI(2100)],这些解释因子均来自MODIS的8d合成数据。结果显示模型估算的NEE与实测的NEE之间匹配良好(R~2=0.78),这说明用MODIS数据来估算NEE是可行的,而且模型估算的NEE值能从整体上反映研究范围内的NEE时空变异性以及受不同驱动因子而呈现的NEE变化特征。高潮带体现了由植被季节性变化而驱动的碳循环过程,而低潮带体现了因潮汐活动等因子驱动的碳循环过程。 5)本研究结合基于涡度协方差技术的通量塔测量的数据,全面探讨了遥感数据在河口湿地碳循环的影响因子分析以及碳通量估算中的可行性及研究方法上的改进。研究表明本研究提出的模型在河口湿地GPP和NEE估算以及其季节性动态的定量评价上具有一定的潜力,这为全球变化背景下的河口湿地碳通量闭合研究提供了借鉴。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:Q14

【引证文献】
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1 陈强;潘英姿;蒋卫国;王文杰;刘孝富;;湿地甲烷排放估算模型的研究进展[J];环境工程技术学报;2012年01期
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1 杨洋;崇明湿地碳源/汇监测和管理系统的设计和实现[D];华东师范大学;2011年
2 林守祎;崇明湿地碳源汇信息共享发布系统设计与实现[D];华东师范大学;2011年
3 杨淑慧;不同管理措施对长江口芦苇群落土壤呼吸及生长、生理的影响[D];华东师范大学;2012年
4 李卓;崇明湿地遥感空间信息管理系统的设计与实现[D];华东师范大学;2012年
【参考文献】
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1 赵东升;李双成;吴绍洪;;青藏高原的气候植被模型研究进展[J];地理科学进展;2006年04期
2 宋长春;湿地生态系统碳循环研究进展[J];地理科学;2003年05期
3 邓伟,胡金明;湿地水文学研究进展及科学前沿问题[J];湿地科学;2003年01期
4 王庚辰;陆地生态系统温室气体排放(吸收)测量方法简评[J];气候与环境研究;1997年03期
5 付强,王志良,梁川;多变量自回归模型在三江平原井灌水稻需水量预测中的应用[J];水利学报;2002年08期
6 赵育民;牛树奎;王军邦;李海涛;李贵才;;植被光能利用率研究进展[J];生态学杂志;2007年09期
7 吴传庆,童庆禧,郑兰芬;基于小波变换的高光谱图像消噪[J];遥感信息;2005年04期
8 郑循华,徐仲均,王跃思,韩圣慧,黄耀,蔡祖聪,朱建国;开放式空气CO_2浓度增高影响稻田大气CO_2净交换的静态暗箱法观测研究[J];应用生态学报;2002年10期
9 孙书存,蔡永立,刘红;长江口盐沼海三棱藨草在高程梯度上的生物量分配(英文)[J];植物学报;2001年02期
【共引文献】
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1 蔡薇;郭洪海;隋学艳;杨丽萍;;基于混合像元分解提取小麦种植面积的技术与方法研究[J];山东农业科学;2009年05期
2 纪启国;;利用小波变换对图像进行像素级融合[J];安徽职业技术学院学报;2008年01期
3 戴晓琴;;浅谈遥感技术在土地利用中的应用[J];安徽农学通报;2008年23期
4 陈会明;;浅谈遥感技术在农业生产中的应用[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年19期
5 陈会明;;浅析遥感技术在我国土地利用调查中的应用[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年21期
6 张莉娜;;土壤表层有机质空间分析的遥感技术应用综述[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年17期
7 邢炜光;;遥感蒸散估算研究进展[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年11期
8 黄树春;李书;薛重生;;基于Quick Bird影像的城市绿地景观信息提取研究[J];安徽农业科学;2007年02期
9 申海建;郭荣中;江艺明;黎雄5;;基于RS和GIS的土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以北京市为例[J];安徽农业科学;2008年11期
10 李京忠;殷学勇;蔡清华;王洪明;;基于TM影像的地表温度遥感反演研究——以兰州市区为例[J];安徽农业科学;2008年18期
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1 饶欢;张智勇;;一种基于ENVI的区域环境分析方法[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
2 许军强;白朝军;孙珂;王明常;;基于TES算法的地表温度反演应用研究[A];河南地球科学通报2009年卷(上册)[C];2009年
3 郭朝辉;龚亚丽;;利用环境减灾卫星进行干旱灾害监测研究[A];全国旱情监测技术与抗旱减灾措施论文集[C];2009年
4 傅新;刘高焕;黄翀;刘庆生;;人工堤坝影响下的黄河三角洲海岸带生态特征分析[A];全国地质制图与GIS学术论坛论文集[C];2011年
5 邓书斌;秦禹;;ENVI/IDL在农业遥感中的技术框架研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
6 郭朝辉;亓雪勇;龚亚丽;;环境减灾卫星监测森林火灾应用研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
7 王卓君;;基于ETM+数据的南京地区土地利用分类制图[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
8 马智宏;王秋平;朱大洲;黄文江;王北洪;周全;;自主研发的成像光谱仪应用及建模初探[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
9 王斐斐;魏建兵;文雅;吴志峰;;遥感湿地信息提取方法研究评述[A];全国国土资源与环境遥感应用技术研讨会论文集[C];2009年
10 邓孺孺;秦雁;;珠江三角洲水库水质遥感监测研究——以梅州水库和流溪河水库为例[A];全国国土资源与环境遥感应用技术研讨会论文集[C];2009年
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1 周兴东;徐州市城区景观格局时空变化遥感监测与分析[D];山东科技大学;2010年
2 汤春瑞;水下目标声图像多分辨率分析及识别研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 陈韶斌;基于知识推理和视觉机理的遥感图像目标识别方法研究[D];华中科技大学;2010年
4 陈雁;可见光遥感图像分割与提取研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 张秀娟;亚热带常绿叶林光能和水分利用效率研究[D];北京林业大学;2011年
6 陈春雷;多尺度林业遥感数据融合技术的应用研究[D];北京林业大学;2011年
7 郑光辉;江苏部分地区土壤属性高光谱定量估算研究[D];南京大学;2011年
8 丁晓东;农田养分流失风险评价及养分平衡管理研究[D];浙江大学;2010年
9 邓睿;多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究[D];浙江大学;2010年
10 曾和平;金沙江支流龙川江流域河流输沙特征及其对气候和地表覆被变化的响应[D];昆明理工大学;2009年
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1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
2 韩筱婕;基于城市热岛减缓的湖泊湿地景观功能连通性研究[D];华中农业大学;2010年
3 李婷;湿地保护利用政策绩效评价[D];华中农业大学;2010年
4 胡红;矿区植物胁迫作用与遥感信息提取[D];山东科技大学;2010年
5 张京钊;基于LUCC与RS/GIS的济南市生态安全评价[D];山东科技大学;2010年
6 邢著荣;基于辐射传输模型和CHRIS数据反演春小麦LAI[D];山东科技大学;2010年
7 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
8 李新芝;基于多源遥感数据的矿区植被信息监测方法研究[D];山东科技大学;2010年
9 周建辉;基于3S技术的土地开发整理规划研究[D];广西师范学院;2010年
10 汤传勇;基于数字流域的左江流域生态环境评价研究[D];广西师范学院;2010年
【同被引文献】
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1 曹云英;稻田甲烷排放的研究进展[J];安徽农业科学;2002年06期
2 许新新;李长慧;张静;;不同收割期紫花苜蓿产草量与粗蛋白质营养动态分析[J];安徽农业科学;2007年18期
3 姚宝林;施炯林;;秸秆覆盖免耕条件下土壤温度动态变化研究[J];安徽农业科学;2008年03期
4 于正亮;缪为文;;秸秆直接还田效应分析[J];现代农业科技;2011年09期
5 屈永华;王锦地;;遥感地表参数反演中的一种不确定性知识处理方法[J];北京师范大学学报(自然科学版);2007年03期
6 佃袁勇;方圣辉;徐永荣;刘沐阳;张育育;鹿岩;;森林叶片叶绿素含量反演的比较与分析[J];测绘信息与工程;2011年01期
7 王文杰,石福臣,祖元刚,杨逢建,毛子军,小池孝良;陆地生态系统二氧化碳通量网的建设和发展[J];东北林业大学学报;2002年04期
8 刘慧,成升魁,张雷;人类经济活动影响碳排放的国际研究动态[J];地理科学进展;2002年05期
9 王绍强,陈育峰;陆地表层碳循环模型研究及其趋势[J];地理科学进展;1998年04期
10 马学慧,刘兴土,吕宪国,李君泉;湿地甲烷排放研究简述[J];地理科学;1995年02期
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1 钱杰;大都市碳源碳汇研究——以上海市为例[D];华东师范大学;2004年
2 史利江;基于遥感和GIS的上海土地利用变化与土壤碳库研究[D];华东师范大学;2009年
3 赵敏;上海碳源碳汇结构变化及其驱动机制研究[D];华东师范大学;2010年
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1 王平;华北低丘山地不同土地利用方式土壤呼吸差异及其影响因素[D];河北农业大学;2011年
2 林守祎;崇明湿地碳源汇信息共享发布系统设计与实现[D];华东师范大学;2011年
3 刘建国;中国沼泽湿地数据库集成和网络系统开发[D];吉林大学;2004年
4 陈明;基于Web Services的异构分布式数据共享技术研究[D];华东师范大学;2006年
5 汪青;崇明东滩湿地生态系统温室气体排放及机制研究[D];华东师范大学;2006年
6 陈兴峰;基于内容的遥感图像数据库检索研究及实现[D];电子科技大学;2008年
7 王志海;崇明岛生态建设决策支持系统模型库设计与实施方案[D];华东师范大学;2008年
8 钱大君;崇明岛生态环境数据共享平台开发研究[D];华东师范大学;2008年
9 杨欣;古气候环境科技资源共享平台研究与开发[D];西安理工大学;2008年
10 李强;基于IDL遥感图像数据库的设计与实现[D];兰州大学;2008年
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1 江晖;数字南昌地理信息公共服务平台的设计与实现[D];东华理工大学;2012年
2 李卓;崇明湿地遥感空间信息管理系统的设计与实现[D];华东师范大学;2012年
【二级参考文献】
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1 张彦东,卢伯松,丁冰;红松人工林能量环境与光能利用率的研究[J];东北林业大学学报;1993年01期
2 张建平,王道杰,王玉宽,文安邦;元谋干热河谷区生态环境变迁探讨[J];地理科学;2000年02期
3 赵魁义,何池全;人类活动对若尔盖高原沼泽的影响与对策[J];地理科学;2000年05期
4 刘红玉,吕宪国,刘振乾,杨青,张柏;辽河三角洲湿地资源与区域持续发展[J];地理科学;2000年06期
5 杨永兴,黄锡畴,王世岩,孔昭宸;西辽河平原东部沼泽发育与中全新世早期以来古环境演变[J];地理科学;2001年03期
6 崔保山,刘兴土;黄河三角洲湿地生态特征变化及可持续性管理对策[J];地理科学;2001年03期
7 张军涛,李哲,郑度;东北农牧交错区水分条件及其对植被分布的影响[J];地理科学;2001年04期
8 张明祥,董瑜;双台河口自然保护区濒海湿地景观变化及其管理对策研究[J];地理科学;2002年01期
9 杨永兴;从魁北克2000-世纪湿地大事件活动看21世纪国际湿地科学研究的热点与前沿[J];地理科学;2002年02期
10 樊自立,穆桂金,马英杰,马映军;天山北麓灌溉绿洲的形成和发展[J];地理科学;2002年02期
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1 付强;三江平原井灌水稻田间生产过程节水技术组装与综合优化研究[D];东北农业大学;2000年
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1 刘白贵;仝川;罗榕婷;;闽江河口湿地3种主要植物冬春季枯落物分解特征[J];福建师范大学学报(自然科学版);2008年02期
2 王华;逄勇;张刚;胡开明;;滨江潮汐型水体水下光场时空分布模拟[J];北京理工大学学报;2009年06期
3 ;太阳与地球日渐疏远[J];大科技(科学之谜);2009年08期
4 王伟;;张屯嘴—丁家嘴沿岸现代沉积和水动力研究[J];海洋地质动态;2010年02期
5 王勤学,渡边正孝,欧阳竹,李彦,李英年,赵新全,王克林;不同类型生态系统水热碳通量的监测与研究[J];地理学报;2004年01期
6 王树功,周永章,黎夏,陈桂珠;干扰对河口湿地生态系统的影响分析[J];中山大学学报(自然科学版);2005年01期
7 唐俊梅,张树文;基于MODIS数据的宏观土地利用/土地覆盖监测研究[J];遥感技术与应用;2002年02期
8 杨小唤,张香平,江东;基于MODIS时序NDVI特征值提取多作物播种面积的方法[J];资源科学;2004年06期
9 王丽荣,赵焕庭;中国河口湿地的一般特点[J];海洋通报;2000年05期
10 李春初;潮汐作用为主的河口三角洲特征[J];海洋科学;1982年01期
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1 李文实;曾从盛;;气候变化对河口湿地生态系统影响研究述评[A];第八届博士生学术年会论文摘要集[C];2010年
2 张贝;张怀;陈绍林;石耀霖;;潮汐作用下月球位移场与应力场的有限元模拟[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
3 郑世武;拾兵;;黄河三角洲生态环境需水量探讨[A];水力学与水利信息学进展 2009[C];2009年
4 林怡然;;闽江河口湿地立法保护的思考[A];生态文明与林业法治--2010全国环境资源法学研讨会(年会)论文集(上册)[C];2010年
5 张春桂;黄朝法;潘卫华;林晶;;MODIS数据在南方森林火灾面积评估中的应用研究[A];中国气象学会2006年年会“卫星遥感技术进展及应用”分会场论文集[C];2006年
6 张红卫;陈怀亮;申双和;孙睿;;基于MODIS数据的农田浅层土壤湿度指数的构造与应用[A];第26届中国气象学会年会农业气象防灾减灾与粮食安全分会场论文集[C];2009年
7 张国敬;杨知行;潘长勇;肖利民;;MODIS数据双星接收机[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十六次学术会议论文集(下)[C];2003年
8 陈建军;张树文;;基于MODIS数据的东北地区土地覆盖分类的精度评价研究[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文选集[C];2003年
9 邓晓东;那顺;杨晓华;;基于MODIS资料的森林草原火灾监测系统开发[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
10 徐斌;陶伟国;杨秀春;高懋芳;袁平;覃志豪;;草原植被长势遥感监测分析研究[A];2006中国草业发展论坛论文集[C];2006年
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1 记者 龚庆萍 通讯员 杨艳琼;昆明最大河口湿地现晋宁[N];昆明日报;2009年
2 记者 李白蕾;闽江河口湿地谁来管?[N];福州日报;2009年
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4 记者 于迎涛 通讯员 王娟;黄河调水调沙吸引东方白鹳河口湿地安家[N];黄河报;2010年
5 本报记者 李华友;闽江河口湿地的守望者[N];福州日报;2010年
6 记者 于迎涛;黄河口湿地生态保护座谈会在东营举行[N];黄河报;2009年
7 薛山;黄河口湿地畅饮“幸福水”[N];东营日报;2006年
8 记者 罗昆娅;白鱼河口湿地引来24种鸟[N];昆明日报;2007年
9 记者 王汝堂;盛夏黄河口湿地剧增风光如画[N];安阳日报;2008年
10 北京达沃斯巅峰旅游规划设计院 张杰 林垒;巅峰:传统景区创新之路[N];中国旅游报;2007年
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1 严燕儿;基于遥感模型和地面观测的河口湿地碳通量研究[D];复旦大学;2009年
2 郭海强;长江河口湿地碳通量的地面监测及遥感模拟研究[D];复旦大学;2010年
3 童春富;河口湿地生态系统结构、功能与服务——以长江口为例[D];华东师范大学;2004年
4 刘荣成;泉州湾河口湿地植物环境适应性研究及其应用[D];江苏大学;2011年
5 赵仲辉;亚热带杉木林生态系统与大气间的碳通量研究[D];中南林业科技大学;2011年
6 吴涛;基于遥感技术的河口三角洲湿地景观生态健康评价[D];上海师范大学;2010年
7 王迎红;陆地生态系统温室气体排放观测方法研究、应用及结果比对分析[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2005年
8 范玉宏;人工免疫系统架构及其在Modis数据分类中的应用研究[D];华中科技大学;2006年
9 骆成凤;中国土地覆盖分类与变化监测遥感研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
10 张衡;长江河口湿地鱼类群落的生态学特征[D];华东师范大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋耿明;MODIS数据基础处理方法研究和软件实现[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
2 邢子强;黄河口典型湿地生态需水及生态水文调控[D];中国海洋大学;2011年
3 张蕊;双台子河口湿地生态水文模拟与调控[D];中国海洋大学;2010年
4 尹宁宁;辽河口湿地微生物生态分布及影响因素研究[D];中国海洋大学;2011年
5 林晓渝;北亚热带次生栎林碳通量及其影响因子研究[D];南京林业大学;2011年
6 张晓晓;黄河下游水体及河口湿地沉积物中重金属的变化特征研究[D];中国海洋大学;2010年
7 尹红珍;应用多参数示踪方法研究黄河口湿地沉积有机质来源和分布[D];中国海洋大学;2011年
8 董晓;辽河口湿地氨氧化菌群群落特征及影响因素的研究[D];中国海洋大学;2011年
9 何磊;基于RS和GIS的松花江流域(吉林省段)三维虚拟地理环境建模技术研究[D];吉林大学;2004年
10 赵君;图像格式分析及其在MODIS系统中的应用[D];华中科技大学;2004年
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