基于Google Earth Engine平台的三江源地区生态环境质量动态监测与分析

三江源是中国陆地生态系统最脆弱和敏感的区域之一,一旦遭到破坏则不可逆转。受三江源地区多云等不利气象条件的影响,很难获取大范围尺度上季相一致的、无云的Landsat遥感影像。本文利用Google Earth Engine平台,对1990-2015年的相同季节的3766景Landsat影像进行像元级融合并重构最小云量影像集,借助GEE的并行云端计算,快速得到了能够反映生态环境质量的遥感生态指数（RSEI）,对三江源地区的生态环境质量进行了评价与监测。三江源时空变化与差异分析表明：1990-2000年生态环境质量呈快速下降状态,RSEI平均值从0.588下降到了0.505,生态环境质量变化以轻度恶化为主;2000-2015年生态环境质量下降速度变缓,并于2015年呈现变好态势,生态环境质量变化以不变为主,且轻度恶化面积大幅减少;该地区的生态环境状况呈现出空间分异,自西向东,生态状况变差。基于GEE平台在三江源地区的实验结果表明,GEE可以作为大区域范围的生态环境质量评价与监测的计算平台。     

关中平原城市群生态环境质量时空变化特征及其驱动力

为探究关中平原城市群2000～2020年生态环境质量时空变化及发展趋势,基于Google Earth Engine(GEE)平台对2000～2020年6月至9月关中平原MODIS遥感影像进行优化重构,并利用绿度、湿度、干度、热度4个指标构建遥感生态指数(RSEI),分析该地区生态环境质量时空变化格局,利用地理探测器模型探究了自然环境和人类活动等10个驱动因子对遥感生态指数时空分布的影响,采用地理加权回归(GWR)构建回归模型,分析驱动因子的空间差异性。结果表明：(1)2000～2020年关中平原城市群生态环境质量逐年改善,遥感生态指数均值由0.448增至0.565,空间上呈南高北低的分布特征。(2)关中平原城市群生态环境质量改善区域占70.8%,退化区域占22.9%,改善尤为明显的区域主要分布在庆阳市、平凉市和天水市,退化区域主要分布在城市群中部西安市及其附近区域。(3)植被类型对关中平原生态环境质量的影响最大,影响力高达0.46。研究期间关中平原城市群生态环境质量整体趋于改善,局部恶化,尤其是人类活动密集的城市及其附近区域。     

塔里木河下游生态环境变化时序监测与对比分析

塔里木河下游地区是我国西部干旱区生态环境问题比较突出的区域。本文主要从地表水(湖泊、河流和湿地)、地下水、地表植被覆盖的角度,基于多源遥感和长时间序列数据,监测和分析生态输水前后区域环境变化和生态响应。首先,采用基于知识迁移的专题图斑更新技术,实现了1990、1995、2000、2005、2010和2015年区域湿地遥感制图和植被覆盖度等生态因子指标提取;然后,以2000年为基准（生态输水起始年）,结合地下水位观测数据,对比分析了人工生态输水前后区域生态环境动态变化过程。结果显示：① 生态输水前（1990-2000年）,塔河下游的生态环境持续恶化,流域范围内一半以上的沼泽湿地消失、河道干涸,地下水位下降,区域植被覆盖大幅度下降;② 生态输水后（2000-2017年）,区域生态环境明显好转,改变了下游河道长期断流状态,区域地下水位明显抬升,地表水域（湖泊和沼泽）面积呈现“V”型逆转增加,区域植被覆盖区和覆盖度均呈现显著增加趋势,曾经一度干涸的塔河尾闾台特玛湖水域面积2017年8月达到147.87 km²。以上研究结果综合表明人工生态输水工程对塔河下游生态环境拯救和治理发挥了重要作用,遏制了生态输水前塔河下游生态环境继续恶化局面,流域生态环境正在逐步恢复。     

不同城市规划用地类型的生态效应研究

城市发展过程中不同类型城市规划用地的建设活动会引起明显的生态效应差异,研究这种差异及其形成的原因对建设生态宜居城市具有重要意义。本文利用Landsat系列遥感影像,反演了福州市2009年和2013年的遥感生态指数（RSEI）,并结合国务院新近审批通过的福州市城市总体规划方案,对福州市建设活动较明显的5类城市规划用地的22个地块进行了研究,以揭示它们在建设前后所产生的生态质量变化情况。研究发现,2009-2013年5大类城市规划用地的生态质量均呈下降趋势,RSEI指数总体下降了近12%。其中,尤以工业用地生态退化最为严重,RSEI指数下降了18%。结果表明,植被、水体在建设中被破坏以及建筑不透水面的大量增加是导致这些城市规划用地生态质量下降的主要因素。     

基于长时间序列遥感数据的阿伯德尔国家公园 生态环境质量评价

阿伯德尔国家公园位于号称肯尼亚“水塔”的阿伯德尔山脉上,是肯尼亚重要的旅游景区和珍稀动植物保护区,开展该地生态环境质量评价对肯尼亚水资源保护与可持续发展具有重要的意义。本研究基于1987-2018年的Landsat系列遥感数据,通过计算综合遥感生态指数RSEI,结合趋势线分析法对阿伯德尔国家公园近32年间生态环境质量变化进行客观定量分析。研究结果显示：① 1987-2018年研究区RSEI均值从0.62下降到0.51,生态环境质量退化的区域面积为551.52 km ²,占总面积的71.85%,表明在气候变化和人类活动影响下,1987-2018年研究区的环境状况呈恶化趋势;②环境质量显著恶化的区域主要分布于亚高山植被区和东部低海拔森林覆盖区,亚高山地区植被生态系统结构单一,稳定性差,对气候变化和人类活动更为敏感;而东部区域存在过度开发,非法砍伐森林等现象,且旅游开发强度大,环境恶化与人类活动密切相关。     

不同城市规划的生态质量差异对比研究

为定量分析不同城市规划理念带来的生态质量差异,本文以福州市在不同时期规划建设的2座体育场馆为例,基于Sentinel-2A遥感影像,应用新型遥感生态指数RSEI分析对比了这2座体育场馆的生态效应。在全面分析其主要地表覆盖信息的基础上,探讨了二者之间生态质量差异的原因。研究发现,采用传统理念规划的福建省奥林匹克体育中心的生态指数RSEI均值为0.39,而实行绿色生态规划的海峡奥林匹克体育中心的RSEI均值为0.42,优于福建省奥林匹克体育中心。总的看来,海峡奥体中心在规划中采用透水铺装和不勾缝的铺装形式,加大绿地斑块面积以及预留风道等绿色措施有效地提高了地表湿度、降低了地表温度和干度,从而对该体育中心的生态质量起到积极的作用。     

四川省若尔盖县生态环境质量评价

本文以2007、2009和2012年的5月和9月共6个时期的遥感影像,基于栅格数据和综合评价模型,对若尔盖县的生态环境质量状况进行了评价。首先,从影响生态环境质量的因子出发,选取归一化植被指数（NDVI）、地表温度、坡度、坡向、土地利用、湿度指数6项生态因子作为评价指标;然后,利用主成分分析法确定各评价指标的权重,根据综合指数评价模型计算出研究区的生态环境质量指数,同时,依据计算结果的大小把研究区的生态环境质量划分为优、良、中、差4个等级;最后,对若尔盖县的生态环境状况的空间分布规律进行分析。结果表明,2007-2012年若尔盖县生态环境质量良好,不同时相的生态环境综合指数的均值均在60左右,同时该区域的生态环境质量有变好的趋势;不同季节的评价结果稍有差异,但是同一季节不同年的变化趋势是一致的;不同等级的区域相间分布,较差区域主要集中在植被覆盖较差的区域,西北部居多,中部零星分布。     

基于神经网络模型的干旱区绿洲土壤盐渍化评价分析

土壤盐渍化严重制约了农业可持续发展和生态安全,土壤盐渍化的精确评价分析,对土壤盐渍化的改善和治理具有重要的意义。本文以新疆焉耆盆地为研究对象,Landsat8 OLI遥感影像和实测采样数据相结合,提取地下水埋深（GD）、盐分指数（SI）、地表蒸散量（SET）和改进型温度植被干旱指数（MTVDI）建立了土壤盐渍化评价模型。结果表明：①结合野外实测土壤盐分数据,对BP神经网络模型进行训练。最终以最优的4-4-1结构的3层BP神经网模型对研究区土壤盐渍化进行了预测（R²=0.864,RMSE=0.569）。相比传统多元线性回归模型（R²=0.741,RMSE=0.767）,神经网络模型对土壤盐渍化的预测精度更高;②土壤盐渍化分布与GD、SI、SET和MTVDI等存在较强的关联性,不同等级的土壤盐渍化是不同影响因素不同程度上组合而引起的结果,盐渍化土地主要分布在地下水位较低以及土地开垦之后没有利用的荒地区域;③整个研究区大部分区域受到不同程度的盐渍化影响,耕地退化为盐渍地导致该区域土壤盐渍化以及土壤次生盐渍化进一步加剧。     

黄河三角洲景观格局变化及生态风险评价

黄河三角洲具有极高的生态价值,研究其景观格局及生态风险对促进黄河三角洲高质量发展具有重要意义。本文以黄河三角洲1980年、2000年和2020年土地利用数据为基础,分析土地转移及景观格局特征,同时构建生态风险评价模型揭示生态风险时空演变及空间相关性。结果表明：(1)耕地是黄河三角洲最主要的地类,占比在60%以上,1980—2020年土地转移主要发生在耕地、建设用地、水域和未利用地之间。(2)1980—2020年黄河三角洲景观斑块数、景观斑块密度、景观最大斑块指数、景观形状指数和香农多样性指数均呈下降趋势,区域整体趋向简单化和聚集化。(3)黄河三角洲高风险区和较高风险区主要环渤海分布,1980—2020年各级风险区转出最大面积均为更低级风险区,生态风险有所降低。     

1979—2019年武汉市重点水体多要素协同的时空演变特征

城市发展对水体多方面要素产生了巨大影响,尤其是对水资源丰富的城市,迫切需要开展相关监测研究。研究以武汉市为例,通过梳理国内外相关研究以及武汉水体保护政策,提出融合水体面积、水质、水体景观、滨水区生态环境4个方面要素的分析技术路线以更为全面的反映城市尺度的水体时空演变特征,具体的,利用随机森林模型基于1979—2019年遥感影像获取武汉67个重点水体信息,并以此获取水体面积和水体景观的变化特征;同时,通过梳理多年水质监测数据分析水质变化特征;另外,基于遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index, RSEI）分析滨水区生态环境变化;最后,采用多尺度地理加权回归模型（Multi-scale Geographically Weighted Regression, MGWR）对重点水体面积变化的影响因素研究,希冀为政府制定差异化的水体保护政策提供科学支撑,并为其他地区水体的多要素分析提供有益借鉴。结果表明：① 武汉市水体面积呈下降趋势,水体总面积、重点水体面积分别减少10.75%及13.12%,中心城区及郊区水体变化存在显著差异;② 水体景观呈退化趋势,周长面积分维数、平均斑块面积、聚合指数及结合指数分别减少了6.43%,79.35%,1.55%及10.94%;③ 重点水体水质总体呈恶化趋势,其中江河及水库多数常年为III类及以上水体,中心城区湖泊多为V类及以下水体,郊区湖泊多为IV类及V类水体;④ 中心城区及郊区滨水区遥感生态指数（RSEI）分析表明滨水区生态环境呈恢复态势,其中中心城区滨水区平均RSEI增长了14.29%;⑤ MGWR分析表明,自然气象因素中,相对湿度的增加对江夏区湖泊恢复影响更为显著,降水对水面较小的水体恢复影响更为显著;社会经济因素中,各行政区GDP的增加有助于水体恢复,对中心城区、黄陂及新洲的水体保护影响更为显著;滨水缓冲区内不透水面占比（IS）的增加导致大多数水体面积的减少,然而,对于少数重点修复水体,IS增加是受相关保护政策影响,IS增加有助于这些水体恢复。     

黄河三角洲湿地资源地质环境评价与保护对策研究

黄河三角洲是中国唯一一块保存最完整、最典型、最年轻的湿地生态系统,由于其地理位置优越、自然资源丰富等特点,在国际上备受关注。该文在已有资料分析、现场地质调查、遥感数据分析的基础上,构建了黄河三角洲湿地资源地质环境评价指标体系,采用定量与定性相结合的方法,将黄河三角洲湿地地质环境质量分为5个等级(优、良、一般、较差和差),研究结果表明,该地区19个县(市、区)中湿地地质环境资源质量为良的有8个,质量一般的为11个,总体处于健康-疾病的临界状态。并基于以上研究成果,针对性地提出了黄河三角洲湿地资源保护对策。     

黄河三角洲高效生态经济区土地利用结构优化与调整初探

黄河三角洲具有独特的地理区位,黄河三角洲高效生态经济区规划上升为国家战略后,黄河三角洲高效生态经济区（以下简称黄三角）的开发与建设引起社会广泛的关注,土地利用结构调整与优化也成为新常态下具有重要意义的课题。该文探讨了黄三角地区土地资源利用结构的特点,分析了土地利用中存在的结构性问题,探索了土地利用结构调整、优化、升级趋势和方向,提出了土地利用结构调整中应该注意的问题,为发挥区域土地资源优势,促进黄三角经济社会又好又快发展提供一定的借鉴。     

基于高效生态农业布局导向性的资源环境承载力评价—以黄河三角洲高效生态经济区为例

该文在对研究区资源环境本底基本了解的基础上,建立了包括耕地资源、水资源、社会经济资源、土壤环境、极端气候发生率和地质环境6个二级指标的资源环境承载力评价指标体系,采用定性和定量相结合的方法,利用层次分析法确定相关指标权重,分别对6个要素进行承载力评价。在各单元要素评价基础上,结合黄河三角洲高效生态经济区农业发展要求,划分出了沿海湿地生态系统保护带、北部盐渍化土质特色种植区、南部优质粮食生产区和果蔬集中种植区4个生态农业布局适宜区,并提出发展建议。     

孤东油田植被演化遥感分析

本文利用从1984-2001年多时相的TM和ASTER等遥感数据,对孤东油田近二十年来的植被演化规律进行研究,分析油田开发的不同阶段对植被的影响。结果表明,在油田开发初期,植被遭到毁灭性的破坏,使区域生态环境严重恶化。油井建成后,被破坏的生态环境逐步得到恢复,并向着顺向演替的方向发展,目前孤东油田的生态环境正在向着良性循环方向发展。     

黄河三角洲海岸线遥感动态监测

黄河三角洲是世界上海岸线变迁最快的地区之一。遥感与GIS技术相结合,能准确及时地监测黄河三角洲海岸线的动态演变。本文以1976年以来多时相遥感影像为主要数据源,通过几何精校正与配准,形成统一投影与坐标体系的遥感影像,运用平均高潮线法,对20景时间序列影像经分类处理后提取海岸线;另经GIS叠加分析,剖析了现行黄河河口、钓口河口地区海岸线的演变过程及其规律。     

黄河三角洲高效生态经济区海岸带地貌环境特征及发育模式

黄河三角洲高效生态经济区是具有国家战略地位的重要生态经济区,该地区的海岸带地处海陆交接地带,属于陆缘海海岸带,生态环境脆弱,区域海岸带地形地貌系统性阐述甚少。在开展该区域生态地质环境调查的基础上,结合实际调查情况及以往文献的研读,对该地区海岸带地形地貌、岸滩地貌类型及特征进行了系统性归纳总结。整个黄河三角洲高效生态经济区的海岸带地貌分黄河三角洲粉砂淤泥质海岸、莱州湾南岸潍北平原区粉砂淤泥质海岸、莱州砂质海岸3个部分。岸滩类型分为黄河三角洲岸段冲淤平衡潮滩、侵蚀潮滩、淤积潮滩3种及莱州湾岸段侵蚀潮滩及侵蚀砂质海滩2种。     

黄河三角洲地质资源环境承载力评价

黄河三角洲高效生态经济区的建立,将迎来大规模的基础建设和资源的消耗,从而加剧经济发展—资源消耗—环境污染之间的矛盾。黄河三角洲地区成陆时间较短,地质资源环境比较脆弱,淡水资源相对贫乏,近海地区生态保护及堤防修复压力较大。确定该区地质资源(水资源、土地资源)环境所能承受的人类各种社会经济活动的能力,并预测今后该区大规模人类活动可能对资源环境造成的影响。