基于植被覆盖度和遥感生态指数的成都市锦江区生态质量评估

快速准确评估城市生态质量及变化对于我国中西部地区高速发展城市的生态建设和环境保护具有重要参考作用.研究选择成都市锦江区2002、2009和2018年Landsat 5/8遥感影像,使用植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI)对其2002-2018年间的生态质量及变化进行评估,结果发现:(1)锦江区2002、200...     

基于改进遥感生态指数的宁夏生态环境质量时空变化

在遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)的基础上引入PM₁₀作为大气环境质量指标,提出了改进的遥感生态指数(Improved remote sensing ecological index,IRSEI),并基于IRSEI分析了宁夏2000-2020年的生态环境质量时空分布格局与演变,以及宁夏生态环境质量的变化趋势,此外还深入讨论了不同的指标归一化方式对IRSEI结果的影响。结果表明,1)2000-2020年,宁夏生态环境质量呈现“先上升,后下降,又上升”的趋势,21年间IRSEI从0.329上升至0.426,总体上升了约29.48%;空间分布上,生态环境质量等级为“优”和“良”的地区主要分布在宁夏北部、南部以及黄河流域沿岸,生态环境质量等级为“差”和“较差”的区域主要分布在宁夏中部。2)宁夏生态环境质量改善面积远大于退化面积,21年间改善面积占比达到54.42%,且极强改善区域集中在宁夏南部,中部以较强改善为主,退化面积占比为14.98%,主要分布在北部城市区域。3)趋势分析结果表明,宁夏生态环境质量呈改善趋势的区...     

中外超大城市生态质量遥感评价

超大城市生态系统和地表生物物理组分之间存在复杂的潜在非线性关系,且其产生的生态效应大于中小城市和乡村地区,这使得超大城市生态质量客观评估遇到了技术挑战。该文针对性选取空气质量指数、路网密度、生态连接度、热度、绿度、干度和湿度7个超大城市生态重要影响因子,利用主成分分析方法实现指标集成和阈值自动设定,建立城市生态评价遥感指数(URSEI),对比快速城市化背景下中国超大城市(北京、上海和广州)与进入城市化后期的发达国家超大城市(伦敦、纽约和东京)的城市生态状况差异。URSEI指数评价结果表明,6个城市URSEI均值分布在0.445～0.542之间,伦敦生态质量最好(URSEI为0.542),其后依次为广州(0.533)、北京(0.517)、纽约(0.511)和上海(0.495),东京最差(0.445)。对比URSEI指数的7个指标分量,伦敦与广州URSEI分量中,对生态质量起正向作用的生态连接度和绿度值较高,对生态质量起负向作用的空气质量指数、路网密度、干度和热度值较低,使得这2个城市的生态质量较好。从空间分布来看,城市中心不透水面覆盖率高,植被覆盖少,生态用地的生态效益较低,热岛效应严重,空气质量差,导致其生态质量差;城市大块绿地覆盖区,绿度和湿度高,干度和热度低,空气质量较好,完整连续的生态用地发挥的生态效益也更高,因而生态质量较好。URSEI指数既能作为一个量化指标来刻画区域生态质量,还可以反映城市空间的生态差异性。     

西北典型生态脆弱区植被覆盖度时空变化及其生态安全评价：以宁夏贺兰山为例

人类生存质量与生态环境密切相关,利用遥感技术可以快速、定量地评价生态环境变化,为区域生态环境治理、改善以及发展规划提供重要参考。以宁夏贺兰山为研究区域,基于1987—2020年5景Landsat 5/8遥感影像,采用植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI),探究其生态环境时空变化规律,分析2017年贺兰山生态保卫战实施后该区域植被状况和生态恢复效果。结果表明：(1)1987—2020年宁夏贺兰山生态环境得到持续改善,植被覆盖整体提高,年均FVC从保卫战实施前(1987年)的31.03%增长至保卫战实施后(2020年)的43.35%,RSEI指数由32.71%上升至50.45%,生态恢复治理效果显著。(2)研究区FVC和RSEI指数总体偏低,生态质量一般。研究区西部海拔较高地区和中南部旅游密集区FVC和RSEI指数明显退化,退化面积占比分别为12.11%和8.30%,其生态恢复治理仍需高度重视。(3)FVC与RSEI指数的空间分布和变化趋于一致,两者相关系数大于0.80,且绿度指标在主成分分析中所占权重最高,表明FVC指数增加对贺兰山生态环境产生积极影响。研究结果对于贺兰山生态脆弱...     

陕西秦岭山区留坝县生态质量时空特征及影响因素分析

基于多时相Landsat 5和Landsat 8影像,构建遥感生态指数(RSEI),综合分析秦岭南麓腹地留坝县1990—2020年生态环境质量时空特征,并采用地理探测器模型(GDM)对生态环境质量空间分异进行归因。结果表明:(1)时间上,1990—2003年留坝县生态环境质量呈现大面积的小幅退化,生态环境质量等级下降1级的面积占退化总面积的96.47%;2003—2020年则呈现大面积的小幅改善,生态环境质量等级增加1级的面积占改善总面积的89.73%。(2)空间上,留坝县生态环境质量等级空间分布整体呈中等及以上,呈差和较差等级的区域较少,且主要分布于留侯镇西部裸地处和低山丘陵地区的居民地。(3)高程、年均温和农业生产是留坝县生态环境质量的主要影响因素,年降水和道路为次要影响因素。(4)自然因素和人为因素共同作用于留坝县的生态环境,农业生产、道路和人口压力等人为因素仍是未来留坝县生态建设需要协调的重点。     

基于改进型遥感生态指数(MRSEI)模型的滇中地区生态环境质量研究

以云南省滇中地区为研究区,以MODIS、DEM、社会经济数据等为数据源,构建改进型遥感生态指数(MRSEI)模型探究滇中地区生态环境质量变化情况,采用变异系数、Theil-Sen Median趋势度、空间自相关等方法分析生态环境质量的时空变化特征,利用地理探测器分析生态环境质量差异的主导因素。结果表明:(1)整体上,2000—2018年滇中生态环境质量有所改善,但程度不明显,生态环境质量变化稳定,楚雄州生态环境质量状况最佳;(2)滇中县域生态环境质量呈现正相关性空间聚集特征。从滇中地区西部到东部表现出高高聚集—低低聚集—无显著性的经度地带性空间格局,西部生态环境质量优于东部地区;(3)在地形分布上,海拔3 000 m以上、坡度20°～30°的区域生态环境质量较佳,生态环境质量较差的区域与人口聚集区分布特征一致;(4)绿度(NDVI)、湿度(WET)与生态环境质量之间呈正相关,而干度(NDBSI)、热度(LST)、人口、GDP等与生态环境质量之间呈负相关。多因子间的交互作用对生态环境质量影响明显,其中NDVI等受人类活动影响较大的自然因子与社会经济因子间的交互作用对生态环境质量造成的影响较大。     

基于改进遥感生态指数的矿区生态环境监测及驱动因素分析

针对研究区大气环境状况,在遥感生态指数(RSEI,I_RSE)绿度、湿度、干度和热度指标的基础上加入了PM_2.5浓度,构建新型遥感生态指数(I_RSE,new),对2001—2020年矿区生态环境进行监测及驱动因素分析。结果表明：(1)新型遥感生态指数模型能较为真实地反映研究区生态环境状况,20 a间研究区生态环境质量呈现波动变化。2009年前生态环境质量略有下降,之后呈现总体变好趋势,I_RSE,new等级以中等和较优为主,生态环境趋于平稳。(2)生态环境退化的区域大多分布在研究区中部和东部,主要归因于城镇的扩张;改善区域主要分布在西部,受益于人类活动干扰较少及政府的生态优先政策等,该地区的生态环境状况有了显著改善。(3)单独分析研究区水体环境质量状况发现,水体与陆地变化区域生态环境等级为中等偏优,整体生态环境良好。(4)矿区生态环境质量受降雨、气温、坡度和人类活动等驱动因素的共同作用,政府对生态环境的治理与保护措施取得了积极成效。     

基于遥感生态指数的龙溪—虹口国家级自然保护区生态环境状况评估

大熊猫自然保护区对于维护周边生物多样性有重要作用,2008年汶川地震使附近众多大熊猫栖息地出现严重的生态退化。基于龙溪—虹口国家级自然保护区1998、2007、2008和2017年4个时相的Landsat影像,运用主成分分析法,集成绿度(NDVI)、湿度(WET)、干度(NDSI)和热度(LST)4项指标构建遥感生态指数(RSEI)综合评估模型,对研究区的生态环境状况进行综合评估。结果表明,龙溪—虹口自然保护区1998、2007、2008和2017年的RSEI值分别为0.748 1、0.752 1、0.411 0和0.599 1,说明研究区生态环境状况先转好后变差再转好,但从整体来看出现了一定的退化。地震前后生态环境变化明显,海拔1 400～2 600 m的中山和亚高山地区生态环境状况呈明显恶化趋势,主要原因是地震造成大量植被破坏、水域面积缩小以及出现大量裸露土地。绿度和湿度是生态环境状况的关键影响因素,对其具有正向作用,而干度和热度对生态环境状况起负向作用。     

基于景观指数聚类的粤北典型区景观生态区划

通过选取不同层次的景观指数,对粤北典型区域的景观生态子区进行分区研究,探讨了景观指数在景观生态区划方面的应用,为景观生态区划提供了一种新的思路和方法。采用2009年广东省南雄市DOM数字正射影像为数据源,应用ENVI 4.3和ARCGIS 9.3对遥感影像进行解译和分类,把研究区景观类型分为耕地、林地、疏林地、城镇建设用地、水体、未利用地6大类;根据镇级行政界线把研究区分为18个景观生态子区;选取不同层次的景观指数,应用Fragstats 3.3计算研究区的景观指数;以经过筛选后的景观指数为变量因子,18个景观生态子区为聚类对象,在SPSS 17.0中选择Q型聚类欧式距离平方法进行聚类分析,在聚类图谱中选择水平距离7.5为标准线,对景观子区进行分类,把18个景观生态子区分为4个区域。聚类结果显示,各分区内子区的景观结构特征高度一致。把景观指数应用到景观生态区划,通过聚类分析,分区结果能够较好的反映景观生态结构的显著特征与空间分异状况。     

基于价值评估的川滇生态屏障区生境质量时空演变及其影响因素

重要生态功能区肩负着维持生态系统循环和保护生物多样性的重任,揭示重要生态功能区生境质量的时空演变特征及影响因素对维护区域生态安全、促进人与自然和谐发展具有重要意义。综合生态系统服务价值、生境活力和生境威胁构建生境质量评估模型,对2000—2018年川滇生态屏障区生境质量进行分析,并运用地理探测器模型揭示其影响因素。结果表明：(1)2000—2018年川滇生态屏障区生境质量整体水平持续上升,上升区域主要分布在研究区南部;生境质量等级以中等、较高和较低为主,生境质量等级转移变化以较低转为中等和中等转为较高为主。(2)2000—2018年川滇生态屏障区生境质量稳定发展区域面积占比(45.97%)>生境质量向好发展区域面积占比(43.46%)>生境质量向差发展区域面积占比(10.57%),建议重视生境质量向差发展区域,避免生境质量进一步恶化。(3)2000—2018年川滇生态屏障区生境质量演变过程主要受高程、气温、地形起伏度和距水域距离等自然因子的影响,但人口密度、GDP、距城镇距离和夜间灯光强度等人为因子的影响程度也在不断增强。与此同时,自然因子与人为因子的交互影响程度大于单因子...     

湖南省生态足迹与生态承载力的动态变化分析

生态足迹是定量研究区域可持续发展的一种重要方法。为了定量评价湖南省可持续发展程度的动态变化,利用生态足迹理论,计算分析了湖南省1998--2006年间的生态足迹变化过程。结果表明,湖南省人均生态足迹由1998年的1．2441hm。上升至2006年的1．6377hm^2;人均生态承载力由1998年的0．4819hm^2减少为2006年的0．4556hm^2,人均生态赤字由1998年的0．7622hm0上升到2006年的1．1821hm0。生态赤字逐年提高,生态足迹与生态承载力之间的矛盾加剧,区域生态环境处于不安全状态。生态足迹供需结构分析表明,湖南省人均生态足迹供需存在严重的不平衡,其需求以草地、耕地是构成湖南省人均生态足迹的主要组成部分,分别占人均生态足迹的30．11％～37．34％以及29．83％-33．53％,其次是化石能源地（17．60％～22．85％）。而供给以耕地为主,占人均生态承载力的51．02％～53．23％。研究期间万元GDP生态足迹总体上呈下降趋势,表明湖南省的资源利用率不断提高。同时根据生态盈亏的影响因素,并结合湖南省经济发展现状和资源分布特点,探讨了降低和消除区域生态赤字的措施建议。     

基于指标规范变换的生态环境质量评价普适指数公式

为了建立科学合理、计算简便和实用性强的生态环境质量评价普适指数公式,在确定典型区域的生态环境评价指标体系及其分级标准的基础上,适当设定各项生态环境指标的参照值和指标值的(规范)变换式,使不同指标同级标准值的变换值差异较小,而变换值的对数值差异更小,从而可以认为用变换值表示的不同指标皆等效于某个指标。因此,用变换值表示的不同指标的某种类型的生态环境质量评价指数公式都可以用该等效指标的生态环境质量评价指数公式代替。在满足一定优化目标准则的条件下,用免疫进化粒子群混洗蛙跳算法对公式中的普适参数进行优化,分别得到优化后对23项生态环境指标皆适用的对数型幂函数、韦伯-费希纳定律、Γ型分布函数、污染危害S型函数和加权加和型幂函数5种形式的生态环质量评价普适指数公式,并对公式的可靠性进行了理论分析,对其实用效果进行了检验。     

生态足迹与生态承载力动态变化研究——以辽宁省为例

利用生态足迹理论和计算方法、生态承载力分析方法分析了辽宁省1998--2007年十年期间的人均生态足迹和人均生态承载力变化过程。结果表明：辽宁省人均生态足迹由1998年的2．9187上升到2007年的4．3578,人均生态承载力由1998年的0．6676下降到2007年的0．6520,生态赤字逐年增加,生态系统处于人类过度开发利用状态之中;万元GDP生态足迹始终处于下降的趋势,表明辽宁省对区域生物生产面积利用效率逐年提高,但与全国平均水平相比还有提高的空间;从供需结构分析,辽宁省土地供给以耕地为主,但是从消费结构来看以化石燃料土地为主。     

基于重金属污染的耕地生态承载力改进模型研究

将耕地重金属污染引入耕地生态足迹研究中,对传统耕地生态承载力模型进行了改进,并以江苏省为例进行实证研究.结果表明,运用改进的生态承载力模型计算所得2005年江苏省人均耕地生态承载力为0.127 hm2,比传统模型计算结果0.134 hm2小;人均耕地生态赤字为0.067 hm2,比传统模型计算结果0.060 hm2大;耕地生态可持续指数为0.39,比传统模型计算结果0.41小,但2种模型计算方式下耕地利用均属于弱不可持续状态.与传统模型计算结果相比,改进模型所得结果能够反映江苏省耕地利用的实际情况,以及重金属污染对江苏耕地可持续利用所产生的负面影响.     

基于遥感和GIS的青藏铁路生态累积效应研究

采用遥感和GIS技术,通过生态系统功能偏离累积指数、景观格局干扰累积指数、植被退化指数、生态阻隔累积指数和区域生态累积效应指数研究青藏铁路建设和运营对沿线生态系统的累积影响.结果表明,铁路建设和运营对沿线0～1 km直接影响区的生态服务功能、景观格局、植被覆盖和生态流均造成一定的累积影响,但以景观格局和生态流受到的影响最大,且对拉萨至唐古拉段的影响大于唐古拉至格尔木段,主要表现为对农田、草地、河流湿地和荒漠生态系统的影响.从铁路沿线＞1～5和＞5～10 km范围的间接或协同累积影响来看,拉萨至唐古拉段明显高于唐古拉至格尔木段.铁路建设运营对＞1～5 km范围的农田、荒漠和河流湿地生态系统仍存在一定负面影响,且以农田生态系统受到的负面累积影响最大,主要表现为拉萨和格尔木城市扩张对农田生态系统的干扰和占用.     

生态安全:基于多尺度的考察

生态安全是内涵丰富的概念,包含生态系统、区域、全球等多重尺度,理解生态安全的尺度,是有效进行生态安全研究,进而构建全面的生态安全体系的基础。生态安全具有空间地域性、空间差异性和空间外溢性,每个尺度生态安全都有自身特征,同时尺度间又相互关联。全球尺度生态安全关系人类整体生存发展,区域尺度生态安全较容易在相应管治单元得到政策或工程的支持,生态系统尺度生态安全是理解生态安全机制最重要的尺度。不同尺度的生态安全均受自然和社会因素共同影响,根据尺度差异,全球尺度及区域尺度更关注社会因素影响,生态系统尺度更关注自然因素影响。不同生态介质的变化及影响特征,形成不同尺度生态安全问题。由于尺度不同,全球尺度生态安全评估主要采用模型法,区域尺度生态安全主要采用综合评价法、生态模型法和景观生态学方法等,生态系统生态安全尺度主要采用生态指标法和生态系统模型法。     

基于SPEI和SPI指数的太原多尺度干旱特征与气候指数的关系

干旱是太原地区发生最频繁的自然灾害之一,出现的次数多、持续的时间长,对国民经济特别是农业生产造成了严重的影响.随着全球气候变暖、极端天气出现得越发频繁,太原干旱发生的频率和危害程度均呈上升趋势.基于1951-2012年月平均降水和气温资料,引入新的干旱指标：标准化降水蒸散指数（SPEI）,应用SPEI和SPI（标准化降水指数,简称：SPI）定量描述太原地区的62年来的干湿状况;基于月尺度SPEI和SPI指数,对太原月季尺度干旱变化做了分析,并利用交叉小波变换（XWT）探讨了干旱与大尺度气候因子之间的关系.结果表明：基于降水和蒸散的SPEI可以更灵活地反映月季干旱变化特征;交叉小波变换分析表明,太原地区的干旱与4个大尺度因子都具有6-12 a年代际主共振周期,在1980s都存在较好的相关性.SPEI和SPI与NAO通过显著性检验的6-12 a共振周期主要表在1985-2000年,序列在此频段上表现出一定的正位相共振关系;SPEI和SPI与WP在1955-1960年和1990-2000年分别表现出2-3 a和4-8 a显著的共振周期,存在明显的滞后相关,在1970-1990年具有10-16 a正位相显著共振关系.SPEI与PDO在1986-2000年之间存在4-6、8-14 a两个显著的共振周期,各自表现出负、正位相共振关系,在1955-1960年存在2-3 a共振周期,在此频段上SPEI显著滞后于PDO.与SPEI相比,SPI与PDO的相关性较弱,仅在1955-1960、1986-2000年出现了弱的共振关系.SPEI和SPI与PNA在1983-1995年表现出4-7 a的显著共振关系,反映了SPEI和SPI显著滞后于PNA.     

快速监测评估废弃采石场生态恢复的研究

以北京门头沟区典型废弃石灰石矿山为例,通过野外调查、采样和实验室分析,计算得到废弃采石场植被与土壤自然演替之间关系.研究发现,TM影像中废弃采石矿场b3/b4波段比均值与废弃采石场综合恢复指数Irq之间具有较强的相关性,据其回归方程利用遥感手段快速评估计算得到研究区其他废弃采石矿场的综合恢复指数.可见,实地植被 - 土壤调查分析与空间遥感监测技术能够相互验证对采石场生态恢复状态的评估.