中国主要陆地生态系统服务功能与生态安全

生态系统服务是国际生态学研究的前沿和热点,表现出向生态系统服务机理和区域集成方法两大方向发展的趋势.开展陆地生态系统服务研究,是生态系统恢复、生态功能区划和建立生态补偿机制、保障国家生态安全的重大战略需求.面向国家重大需求和生态系统服务研究的国际前沿,以主要陆地生态系统为对象,"中国主要陆地生态系统服务功能与生态安全"项目拟解决3个科学问题:①生态系统结构-过程-服务功能的相互作用机理;②生态系统服务功能的尺度特征与多尺度关联;③生态系统服务功能评估的指标与模型.通过上述研究,发展生态系统服务研究的理论与方法,为国家的生态建设和环境保护提供科学支撑.     

地基激光雷达灌丛化草原小叶锦鸡儿生物量估算

小叶锦鸡儿是内蒙古灌丛化草原中最具代表性的景观植物，准确估算小叶锦鸡儿灌丛的地上生物量对研究灌丛化草原生态系统、监测草原灌丛化程度具有重要意义。地基激光雷达TLS(Terrestrial Laser Scanning)可通过获取高密度点云数据准确估算灌木体积，被广泛应用于反演灌木生物量，但在灌丛化草原中尚未得到有效应用。本研究首先在中国科学院灌丛化草地植被恢复试验区获取了5个样方(10 m×10 m)共42株灌丛的TLS点云数据及实测生物量信息；然后分别使用整体凸包法、切片凸包法、切片分割法、体积表面差分法、体素法5种方法计算灌丛体积并与实测生物量进行回归分析；最后，通过留一交叉验证对5种方法建立的生物量估算模型精度进行对比分析。结果表明：TLS可在不破坏植被的情况下实现快速、准确地小叶锦鸡儿灌丛生物量反演，是传统野外调查方法的可靠替代技术。研究中采用的5种方法均能较好地估算灌丛生物量，其中：（1）相比于整体凸包法（R ²=0.87, p<0.001, RMSE=30.50 g），切片凸包法（R ²=0.89, p<0.001, RMSE=28.01 g）与切片分割法（R ²=0.88, p<0.001, RMSE=29.03 g）可有效减弱离群点造成的体积高估，生物量估算精度有所提升；（2）格网大小为3 cm、高度统计变量选取标准差时，体积表面差分法计算的体积与实测生物量拟合度最好(R ²=0.89, p<0.001, RMSE=28.89 g)，表明高度标准差是估算小叶锦鸡儿灌丛生物量的强预测因子；（3）体素法解释了生物量估计值90%的变化(R ²=0.90, p<0.001, RMSE=26.28 g)，是适合小叶锦鸡儿灌丛生物量反演的最优模型。     

基于低空无人机的草原灌丛遥感辨识方法

以位于中国科学院内蒙古草原生态研究定位站灌丛化样地实验平台为研究区，基于低空无人机遥感影像，结合实地调查，开展草原灌丛遥感辨识方法研究。通过对灌丛、草地和裸地归一化植被指数（NDVI）的方差统计分析，确定了裸地与植被的分割阈值为-0.08，并使用该阈值提取植被覆盖区，然后分别利用面向对象的决策树（DT）、贝叶斯（Bayes）、K最邻近（KNN）、支持向量机（SVM）机器学习分类器进行灌丛辨识。研究表明：借助Estimation of Scale Parameter（ESP）最优分割尺度评价工具可以快速确定分割参数，获取灌丛、草地影像对象；利用特征空间优化工具选取了18个的对象特征，可以有效避免盲目选择而导致的计算量增大；通过对不同分类器分类结果的对比和样本数量敏感性实验得出：Bayes分类器精度稳定、无需设置参数，灌丛分类精度最高，总体精度和Kappa系数分别达到92%和0.83，结果与影像地物嵌合最好，能够精确识别单株灌丛；根据Bayes分类器分类结果统计得研究区灌丛盖度为14.74%，平均冠幅为0.6 m²，与样方调查结果基本一致。由于4种分类器的算法特征以及对训练样本数量的敏感性各不相同，因此选择合适的分类器还需根据具体影像的地物特征、空间分辨率和研究区范围来确定。     

2014—2016年拉萨市大气环境质量分析及评价

本文对2014—2016年拉萨市6种空气污染物SO2、NO2、PM10、PM25、CO、O3的浓度变化进行了分析和评估。结果表明：①拉萨市区大气污染物以PM10为主,其次是O3;②拉萨市区大气环境中SO2、CO的含量逐年下降,但是,NO2含量逐年上升;③拉萨市大气环境中的PM25与PM10比值明显偏低,表明拉萨市大气环境质量主要的影响因素为自然因素。