基于RS和GIS的上海市植被覆盖变化特征研究

利用1997、2000和2002年的Landsat TM/ETM 遥感数据,计算了归一化差异植被指数(NDVI)并剔除植被伪变化信息,同时结合GIS空间分析功能较为详细地研究了近几年来上海城市植被覆盖的动态演变特征.结果表明:市区植被覆盖变化不大,面积总体呈现增加趋势;与市区相比,郊区的植被覆盖变化较为明显且减少面积较多;植被减少部分主要为耕地,主要对应城镇和工业用地的扩展区,增加部分主要是林地和草地;市区和浦东新区一些工矿用地和未利用地转化为草地在很大程度上增加了植被面积.     

基于遥感的干旱区典型绿洲LUCC研究

以干旱区典型的条带状且末绿洲为例,采用1973年MSS、1991年TM、2001年和2008年ETM+遥感影像为数据源,结合野外考察数据,选择适宜的分类指标体系,对遥感图像进行了监督分类,并获得了研究区土地利用/覆盖转移矩阵。 研究结果表明:近35 a 来耕地面积一直呈现出增加的趋势,增加了105.32 km²,耕地面积的增加量主要是由草地和林地的转化而来,是增加最快的土地利用类型;林地和草地面积一直呈逐渐减少的趋势,其中减少最多的土地类型是林地,减少了69.459 km²,林地面积的减少是由于林地转移草地、水体和耕地的比例超过草地转移林地的比例所致;草地面积减少了63.093 km²,主要是由一部分草地转移耕地、未利用地而引起;水域面积总体上有增加趋势,增加了22.073 km²,主要由草地和未利用地转移水体而引起;未利用地变化幅度不大,有缓慢增加的趋势,增加5.093 km²。     

基于面向对象分类的土地利用信息提取及其时空变化研究

基于面向对象的影像分类技术与土地利用变化模型,选取处于剧烈变化环境下的东江流域为研究对象,对其1980~2008年的土地利用变化特征进行了研究。结果表明:(1)面向对象的遥感分类方法在SPOT5高分辨率遥感影像分类中具有较高的精度(总体精度达87.7%),可以有效避免"椒盐现象"发生;(2)1980~2008年东江流域的土地利用方式和空间格局发生了显著变化。耕地面积急剧减少了2 854.4km2,流失的耕地主要转化为了林地、城镇建设用地;园地面积减少了667km2,流失的园地主要转化为了林地;林地面积增加了1 988.7km2,呈波动变化;草地面积比由4.9%缩减为2.0%;水域面积先减少后增加;城镇用地呈快速增长趋势,年增长率高达186.23%。加强耕地保护和适度限制城镇用地增长对区域可持续发展至关重要。     

利用Landsat影像构建河西绿洲土地利用信息图谱——以张掖市甘州区为例

基于地学信息图谱理论,结合GIS和RS技术,利用河西绿洲甘州区1975年、1987年、1999年和2009年四期Landsat影像作为土地利用信息提取的基础空间数据,构建了一系列土地利用信息图谱,通过图谱来分析研究区的土地利用时空变化规律。结果表明:1975年～2009年河西绿洲甘州区的土地利用发生了显著变化,耕地、建设用地和未利用地呈现出持续的增加态势,其中耕地主要来源于草地、林地和未利用地的转化;林地、草地和水域面积呈减小趋势,主要表现为草地退化、开垦为耕地。     

京津风沙源治理工程区LUCC及土壤风蚀强度动态遥感监测研究

以遥感手段监测京津风沙源治理工程区土地利用/覆盖变化及土壤风蚀强度,分析了工程区LUCC及土壤风蚀时空格局特征及关系。结果表明:工程实施前后,LUCC及土壤风蚀强度差异明显。近30a,LUCC过程主要表现了由耕地开垦向生态退耕还林、草转变,伴随生态恢复和沙化有效抑制态势;耕地总体表现出先增加后减少态势,耕地面积1990～2000年增加面积是2000～2015年减少面积的1.9倍;林地总体呈增加态势;2000～2015年耕地转化为林地和草地面积分别为446.1km2和1 129.3km2,西部最为明显;建设用地面积扩张明显;未利用地呈减少趋势,转换类型以沙地向草地转化为主,面积为1 493.1km2。京津风沙源治理工程区土壤风蚀侵蚀模数整体呈下降趋势,生态工程实施后改善趋势明显(P0.01);总体上,东部、南部地区以高覆盖、中覆盖草地类型为主的地区土壤风蚀量小;浑善达克沙地治理区土壤风蚀量较大,但总体呈减少趋势。不同土地利用/覆盖类型对土壤风蚀强度影响较大,土壤风蚀模数依次为沙地低覆盖度草地中覆盖度草地旱地灌木林水田高覆盖度草地其他林地疏林地有林地;低覆盖度向高覆盖度草地类型转化有效抑制土壤风蚀量(减少66.12%),植被覆盖度的增加有效降低土壤风蚀模数;沙地周边区域,高/中覆盖度向低覆盖度草地类型转换过程中,土壤风蚀量呈增加(58.26%)态势,草地转化为沙地、旱地土壤风蚀量增加。     

张掖市土地利用/覆盖变化模拟

土地利用/覆盖变化是全球变化的主要原因,也是与可持续发展密切相关的课题。土地利用/覆盖变化模拟是预测未来土地利用/覆盖变化的重要方法。将国际上先进的CLUE-S模型应用到位于黑河中上游的张掖市,模拟该地区的土地利用/覆盖变化。模拟时段为2001～2020年。模型中将土地利用类型分为:①耕地;②林地;③草地;④水域;⑤城镇用地;⑥未利用地。用回归分析的方法,选择了对该地区土地利用/覆盖变化有重要贡献的7种驱动因子,分别为:与城市的距离、与河流的距离、与道路的距离、人口密度、海拔、坡度、坡向。模拟结果显示:到2020年,林地、草地、水域和城镇用地面积增加,耕地,未利用地面减少。     

内蒙古浑善达克沙地南部草地盖度探测及其变化分析

陆地生态系统植被覆盖程度是评价区域生态环境变化的重要因子。以内蒙古浑善达克沙地南部(锡林郭勒盟正蓝旗北部地区)为研究区,应用中国环境与灾害监测预报小卫星数据HJ-1A CCD及美国陆地卫星数据Landsat TM,分别基于像元二分模型和三波段梯度差模型、使用NDVI和RDVI等参数,对研究区草地植被覆盖度进行了探测,并对比了不同模型方法和参数所得研究区草地植被盖度成果的分类精度。研究结果表明,基于像元二分模型和RDVI参数探测植被盖度的方法表现最好;以此为基础,进一步分析了研究区2000~2009年区域植被覆盖度动态变化,发现本地区在2000年之后草地覆盖改善区面积超过草地盖度下降区面积,浑善达克沙地南缘植被恢复状况总体较好。     

石羊河流域土地利用变化与景观格局分析

针对我国西部干旱半干旱区典型流域的土地利用与景观格局时空变化特征分析问题,以近35年来的5期Landsat卫星遥感影像为数据源,利用变化监测技术和景观生态学分析算法,对石羊河流域的土地利用和景观格局时空变化特征进行分析,结果表明:1)近35年来,由于人类的活动,石羊河流域居民地和耕地大幅增加,水体、草地、林地面积大幅减少,生态环境日益恶化。2)研究区不同地类之间出现不同程度的转移现象,主要是较大面积的未利用土地和草地转化成了耕地,部分草地转化成未利用土地。3)景观格局在各个研究时段也发生了明显的变化,整个景观的密度是先增后减,说明流域的开发已有所节制。     

开垦对草甸土有机碳的影响

本文利用经典统计学和地统计学相结合的方法,选取科尔沁沙地东南缘草甸土两块10×10m的样地为例,分析了草地开垦8a后的耕地耕作层土壤有机碳含量和空间分布格局的变化,结果表明:草地与耕地表层(0～10cm)土壤有机碳含量差异不显著,草地亚表层(10～20cm)土壤有机碳含量低于耕地(p<0.05);草地与耕地表层和亚表层土壤有机碳空间分布格局具有明显差异,表现为草地的表层和亚表层的结构异质性分别大于耕地,分数维小于耕地,空间依赖性强于耕地,空间分布格局的破碎程度弱于耕地。耕地表层与亚表层土壤有机碳含量差异不显著(p<0.05),但空间结构特征和空间分布格局存在明显的差异;而草地表层与亚表层土壤有机碳含量差异显著(p<0.05),但空间结构特征和空间分布格局比较相似。因此,开垦不仅影响草甸土有机碳含量的高低,而且影响其空间结构特征和分布格局。这对进一步了解草地开垦对土壤有机碳及全球碳循环和气候变化的影响具有重要意义。     

内蒙古东部自然保护区天然湿地动态遥感分析

为有效分析天然湿地动态变化的影响因素,该文提出了利用景观发展强度指数量化人类活动对保护区天然湿地的影响强度。以内蒙古东部2000年和2012年Landsat TM影像为数据源,运用面向对象与决策树相结合的分类方法获得各国家级湿地自然保护区土地覆盖数据,结合动态度与空间分析方法对保护区天然湿地动态变化进行分析,为湿地研究和保护提供参考。结果表明:2000~2012年间,内蒙古东部国家级湿地自然保护区内天然湿地面积呈下降的趋势,其中达赉湖自然保护区天然湿地面积减少最多;减少的天然湿地主要转变为裸地和草地,分别占湿地转化总面积的50.57%和46.22%;图牧吉和达赉湖自然保护区在2000~2012年间,受到人类活动的影响强度增大趋势最为明显;天然湿地减少是自然环境变化和人类活动共同作用的结果,自然环境变化为内因,人类活动影响是外因。     

基于MODIS数据的城市气溶胶光学厚度反演方法

遥感的方法为大面积获取气溶胶光学厚度提供了手段。目前使用MODIS(中分辨率成像光谱仪)数据反演气溶胶光学厚度常用的是暗像素方法以及对比法。由于城市地区符合暗像素标准的像素较少,而且城市地区的气溶胶成分复杂,难以确定其具体成分,所以暗像素方法会产生较大误差。根据MODIS第7、3、1波段对气溶胶的不同响应,以三者的反射率为自变量,结合地面实地观测数据,给出了计算北京地区气溶胶光学厚度的计算公式,误差分析表明该方法更适合城市地区。     

基于元数据和快视图的遥感图像库管理与发布

从遥感多光谱图像数据库的应用角度,讨论了如何构建一个基于元数据和快视图的,能够精确定位和查看光谱的遥感图像数据库管理系统,并详细说明了其设计开发的方法和步骤。     

利用MODIS数据估算西藏高原地表植被覆盖度

根据2004年9月13日至14日在西藏高原中部地面观测的植被覆盖度和同期接收的EOS/MODIS数据,分别建立了250m分辨率归一化植被指数(NDVI)、土壤调节植被指数(SAVI)与地面观测的植被覆盖度之间的相关关系,并以西藏高原中部和整个西藏高原作为两个试验区,选择典型植被类型,验证了Carlson和Ripley植被覆盖度算法的精度。结果表明,地面观测的植被覆盖度与植被指数之间呈线性关系。其中,地面观测值与NDVI的相关系数R2=0.90;与SAVI的相关系数为R2=0.89;Carlson和Ripley算法适合于中等植被覆盖度的草地植被。     

基于Landsat TM数据的潮白河流域植被覆盖变化研究

使用经严格配准的同一时间(1991年和2002年)Landsat TM图像数据，编制归一化植被指数(NDVI)图，进而计算生成植被覆盖度图像。通过掩膜技术和变化检测等提取了北京潮白河流域中上游地区从1991～2002年的植被覆盖变化信息。研究结果表明，北京潮白河流域中上游地区11年间植被退化的总面积为1635．3km^2，占该区域总面积的30．6％；其中植被覆盖度为40％～50％的类型退化的面积最多，为411．74km^2，变化率为66．0％，覆盖度为90％～100％的类型退化的面积最少，为14km^2，变化率为4．4％；覆盖度为30-40％的类型变化率最大，为100％，覆盖度为90％～100％的类型的变化率最小。为4．4％；从植被覆盖度变化的趋势来看，随着植被覆盖度的增加，变化率在逐渐降低；流域中游、密云水库北部和东北部以及上游的河谷地带由于受人类活动干扰的强度较大，植被退化较严重；而上游的山地区域由于人类活动干扰较少，再加上近年来采取封山育林、植树造林等措施，植被覆盖程度有所改善。     

遥感技术在西藏那曲地区草地退化评价中的应用

草地退化作为生态环境恶化的重要因素越来越引起人们的重视。在进行那曲地区草地退化评价中,应用遥感技术取得较好的结果。在调查中应用草地退化重要因子草地盖度与遥感图像植被指数之间较好的相关关系,利用野外调查测得的草地盖度样方资料,与在遥感图像上测出的各样方的植被指数的相关关系,进行监督分类,依据退化草地评价指标体系,对那曲地区草地进行科学评价并编制退化草地图。通过调查和测算,那曲地区草地退化面积占草地面积(不包括难利用草地)的48.8%。     

Mapping of native plant species and noxious weeds to investigate grassland degradation in the Three-River Headwaters region using HJ-1A/HSI imagery

ABSTRACT

Characterized by an alpine meadow, the ecological environment system in the ‘Three-River Headwaters’ region (TRHR) is considered to be a typical fragile ecological system. Numerous observations and research results have indicated that grassland degradation has occurred in the TRHR in recent years. However, research related to utilize the species information of grass communities to monitor grassland degradation remains rare. Therefore, the aim of this study is to produce the distribution maps of native plant species and noxious weeds to investigate grassland degradation for livestock farming perspective. In this study, the fused HJ-1A/HSI data was combined with field investigation samples to define the coverage of native plant species and noxious weeds at different coverage levels. Then, coverage distribution maps of native plant species and noxious weeds were produced by using support vector machine (SVM) classification and random forests (RF) regression methods. Meanwhile, the overall accuracy (OA) and root-mean-square error (RMSE) of each coverage map were assessed. Finally, a grassland degradation map was derived according to the native plant species and noxious weeds cover information. The experimental results show that (1) the spectral feature of native plant species and noxious weeds can be distinguished based on field measurement spectra in the TRHR; (2) the fractional coverage of native plant species and noxious weeds can be relatively accurately estimated when coverage is divided into nine levels; (3) the grass coverage estimation accuracies of SVM classification are similar with these of RF regression method. The OAs of SVM classification are 69.7% at nine grassland coverage levels for native plant species and noxious weeds, and corresponding RMSEs are 8.2% and 8.0%, respectively; and (4) the coverage of native plant species is generally higher than that of the noxious weeds in the study area.     

MODIS积雪产品及研究应用概述

MODIS是新一代图谱合一的光谱成像仪,适合进行雪情监测。概要介绍了MODIS积雪产品及NDSI算法在积雪制图方面的应用,也介绍了MODIS积雪产品在国内外研究应用的现状和今后的发展趋势。并且给出了应用MODIS数据制作内蒙古雪盖图的实例。     

西安城区土地利用/覆被变化及生态效应测评研究

利用两期遥感影像,以ArcGIS9.0和ERDAS8.5为平台分析了西安市2000~2007年间土地利用时空变化过程;并对研究区2000~2007 年间土地利用变化引起的生态效应变化进行了测评;结果表明：7 a间西安城区土地利用/覆被变化显著,综合土地动态度为1.9%,建设用地面积逐年增加,年变化率为3.1%;耕地、未利用地、园地、水体面积有所减少,西安城区的生态系统服务价值从2000年的259.8 ×106元减少到2007年的233.6×106元,共减少了26.2×106元;经证实用遥感与地理信息系统技术研究因土地利用/覆被变化引起的生态响应是一种有效的方法。     

近20多年来赣州地区稀土矿区遥感动态监测

稀土资源是现代科技所需的重要资源,由于其有很高的经济价值,稀土资源的开采活动越来越频繁,过度开采现象严重,对稀土矿区的实时监控成为保护环境资源的重要环节。遥感技术在监测土地利用变化方面已经有了完善的技术方法。相较于普遍使用的Landsat-TM/ETM+数据,我国研发的HJ卫星(中国环境与灾害监测预报小卫星)数据具有更短的重访周期,能够对稀土矿的开采进行更加有效的检测。通过结合Landsat-TM/ETM+与HJ-1/CCD数据,根据矿区植被覆盖度的变化及时监测稀土矿区活动情况,对江西定南地区20a来稀土矿区开采变化情况进行监测,并提出保护建议,为实现矿产资源的可持续发展提供理论依据。     

Investigating the spectral and ecological characteristics of grassland communities across an ecological gradient of the Inner Mongolian grasslands with in situ hyperspectral data

Grassland degradation is serious in the Mongolian plateau, especially in Inner Mongolia, China. Accurate monitoring of grassland types and qualities is increasingly important for the purposes of grassland conservation and restoration. Using in situ hyperspectral reflectance data and ground-based ecological measurements, we explored the potential for large-scale monitoring grassland communities using imaging spectroradiometers. We compared the spectral reflectance of the major types of grasslands and field plots with/without livestock grazing. We also did statistical analysis about the relationship between hyperspectral indices and aboveground biomass (AGB) of the surveyed grassland communities. The results showed that: (1) the dominant plant species varied across meadow, typical, and desert steppe, and they also varied between fenced and grazed plots; (2) in situ hyperspectral data are useful for differentiating grassland communities of meadow, typical, and desert steppe and grassland communities with and without livestock grazing; and (3) the prediction accuracies of vegetation indices for AGB decreased from desert to typical and meadow steppe, and the results were contrary for the prediction accuracies of red edge inflection point (REIP). REIP may not be suitable for estimating AGB of the low-density grassland communities. The above results implied that care must be taken while using statistical models to link spectral and ecological measurements in large geographical scales since there is lack of portability over different types of grassland communities. This study provides foundations for future large-scale efforts of monitoring grassland communities in Inner Mongolia using imaging spectroradiometers.