基于Landsat遥感卫星影像的南京市植被动态变化研究

为探究南京市绿色植被覆盖时空动态变化规律,基于Landsat影像,借助ENVI、PCI、ArcGIS等软件操作平台构建绿色植被信息提取模型,利用模型提取了南京市2000年、2009年、2017年3期植被覆盖信息,并在此基础上进行了时空动态变化及其驱动因素分析.结果表明:(1)时间上,南京市2000年、2009年、201...     

基于遥感数据的广东植被指数时空变化研究

在GIS和RS工具支持下,利用多时相遥感数据MODIS13数据产品研究了广东省、珠三角以及广州市2000-2005年植被指数NDVI及其时空分布特征。结果表明:无论是广东省,珠三角还是广州市,区域植被指数有一定的时空分布规律和成因机制;广东省植被指数NDVI普遍介于0.4～0.7之间,具有很强的季节规律特征,夏高冬低,且年变化显著,这主要是因为该区气温和水分条件季节变化明显的缘故。广东省NDVI的地区差异显著,反映了广东省地表植被覆盖因受人类开发活动影响而比较破碎的特点。     

基于遥感影像的城市空间三维绿量(绿化三维量)定量研究

三维绿量又称绿化三维量,是指所有生长植物的茎叶所占据的空间体积。城市三维绿量的测量研究是城市绿化环境效益评价的基本前提,也是城市生态系统研究的重要内容之一。以彩红外航空遥感图像为主要信息源,研究了城市空间三维绿量定量计算的方法。在对植被遥感阴影图像分割的前提下,根据航空摄影时太阳、摄影机以及树木三者之间的几何位置关系,建立了空间三维绿量遥感中关键的植被高度模型。应用统计分析方法,建立了研究区主要树种的树高一冠径相关关系模型。根据冠径一冠高关系以及典型树种的树冠立体几何形态与绿量方程,运用G1S分别计算了浙江省宁波市江北区、江东区、海曙区和全市的总三维绿量和平均相对三维绿量,以及平均相对三维绿量的区域分布。宁波市全市及江北区、海曙区和江东区的平均相对三维绿量分别为3284．4m^3／hm^2、3652．4m^3／hm^2、2908．5m^3／hm^2和3229．7m^3／hm^2,总三维绿量分别为1606．6万m^3、659．5万m^3、448．9万m^3和498．2万m^3。研究结果不仅为城市绿化数据库的建立奠定了基础,而且还丰富了城市绿化评价指标,有助于估算城市绿化的生态环境效益,以及为城市绿化系统的设计,特别是为环境要求不同的功能区的绿化系统的设计、城市绿化群落布局的合理性评价和城市绿化规划提供有价值的技术参数。     

基于GIS的北京市城乡景观格局梯度时空变化研究

利用遥感和GIS的技术手段,对1990年和2000年北京市的土地利用数据进行了景观格局指数计算及景观梯度分析和时空变化分析,从而得出了北京市10年间城市化过程中土地利用景观结构变化特征和城乡景观的梯度变化的时空特点.结果表明,1990年和2000年北京市景观以林地和耕地为主,城镇用地总面积大量增加,2000年其总面积和农村居民点景观面积差别很小,北京的城市化水平已经达到较高程度.城镇用地景观沿样带分布呈典型的"凸"字形,城镇用地比例随距离市中心距离的增大而逐渐减小,城市化过程在10年间继续向郊区推进,向北扩张强度大于向南.城区范围不断扩大,中心城区聚集性大幅度增大,城乡交错带的景观斑块密度增大,景观破碎程度加剧,是景观格局变化最剧烈的区域.利用景观格局指数在样带上的梯度分布和其随时间的变化来分析城市发展特点、模式是一种研究城市化过程的重要手段.     

湖南省MODIS遥感植被指数的时空变化

采用最大值合成法,以MODIS 250 m分辨率图像为基础,提取湖南省2005年逐月植被指数值.通过月植被指数对比分析,将湖南省分为6个区描述其空间分布特征.利用5个分布均匀的气象站观测的月降水量和月平均气温数据,分析了湖南省植被指数的时相变化特征.结果表明：湖南省MODIS植被指数空间分布与植被覆盖率呈正相关,且具有一定的地域性;MODIS植被指数随季节变化,其月平均植被指数曲线形似开口向下的二次抛物线,最大值出现在7月份;MODIS月平均EVI值小于MODIS月平均NDVI值;植被指数的季节变化受温度影响较大,并且随着纬度的降低,温度对植被指数的影响力下降;MODIS EVI的变化规律比MODIS NDVI更加明显,其二次曲线更为光滑,月平均值由低逐渐上升到最大值,再逐渐降低,而后者的曲线在最大值两侧有细微波动现象.     

基于遥感和GIS的20世纪90年代后半期四川林地动态变化

利用遥感和GIS技术对四川省20世纪90年代后半期林地的动态变化特征进行了研究。利用遥感和GIS技术获取20世纪90年代中期和2000年的土地利用数字数据以及土壤侵蚀数字数据。利用GIS技术获取坡度分级数据、环境质量等级数据、地貌分区数据和地市州行政单元数据。将所有数据转化和重采样为100m分辨率的栅格数据。再次,将所有数据投影到同一投影同一坐标系上。利用GIS的提取、叠加和统计分析功能对林地动态变化特征及其背景特征和空间分布特征进行了分析。分析表明,林地净增面积主要来源于草地和其它用地,而林地净减少部分的主要去向是耕地和建设居民用地,总体上,林地净减少7972hm^2;净增林地的区域主要是广元市、绵阳市和达州市或盆周山地和丘陵地区。净增林地的区域主要位于生态环境质量较好,坡度等级较低,土壤侵蚀为强度和中度的区域。净减少林地的区域主要位于生态环境质量中等、水土流失较轻、坡度较大的区域。就林地的生态功能而言,局部区域改进,总体下降;退耕还林的效果在20世纪90年代后半期还未能显现。建议加大对川西北高原和川西南山区的森林保护力度,特别是加大对甘孜藏族自治州、乐山市、雅安市和阿坝藏族羌族自治州等处的森林保护力度,加大对脆弱生态和陡坡环境的森林保护力度。     

基于优选遥感干旱指数的华北平原干旱时空变化特征分析

基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)产品和气象资料,对比分析了作物缺水指数(CWSI)、干旱严重度指数(DSI)、归一化植被供水指数(NVSWI)和温度植被干旱指数(TVDI)表征华北平原干旱状况的适用性,并基于优选后的指数研究了2000—2018年干旱的时空变化特征。结果表明：(1)CWSI在反映干旱的效果上明显优于另外三种干旱指数。(2)时间上,2000—2018年春季干旱最严重,其次是秋季和冬季,夏季干旱最轻,但春季干旱强度有所下降,速率为-0.03/10a,而其他三季均呈增加趋势,速率为(0.01—0.08)/10a。(3)空间上,华北平原东部和东南部发生轻旱频率高,西部和北部中旱及以上干旱频率较高。山东省西北部及河南省东部、安徽省北部等地春旱呈显著减弱趋势(P<0.05);夏季华北平原东南部干旱增加趋势显著(P<0.05),而北部减弱趋势显著(P<0.05);秋季华北平原西南一带干旱上升趋势较大;冬季西部、中部及南部干旱增加趋势显著(P<0.05)。     

基于遥感影像的广州市植被覆盖度内部结构与时空变化

以覆盖广州市的4个时相（1990、1995、2000和2005年）的TN遥感影像为数据源,经大气辐射校正,获得植被指数的计算模型,估算广州市域范围内的植被覆盖度,分5个等级研究植被覆盖度等级结构特征及其时空分异。结果表明：1990年至1995年间,广州市植被覆盖度下降幅度较大;植被覆盖等级结构也表明植被状态明显向不利于城市生态环境的方向变化。2000年至2005年间,植被覆盖度有所增加,等级结构也显示植被覆盖度有逆转的趋势。植被覆盖度变化幅度相对较大的是中心城区以外的新区,表明城市向郊区不断扩展。     

基于遥感和GIS的巢湖流域生态功能分区研究

生态功能分区是区域自然资源科学管理及可持续发展利用的基础。基于生态功能分区原则,考虑流域——子流域完整性进行巢湖流域生态功能分区。在综合分析巢湖流域生态环境基本特征的基础上,确定生态功能分区原则、依据、方法及命名,基于遥感与GIS在数据采集方面及多层面叠加功能的优势,通过遥感数据对研究区土地利用信息的提取以及利用DEM空间分析进行子流域划分等技术手段,探讨了遥感和GIS技术支持下的研究区子流域生态功能划分方法,形成了巢湖流域生态功能分区方案,将全流域分为5个生态功能区和12个生态功能亚区,并阐明了不同生态功能区的生态保护重点与经济社会发展约束。对于新调整行政区划的巢湖流域生态环境综合治理具有重要的现实意义,可为流域产业布局、生态防灾减灾、环境保护与建设规划等提供科学依据。     

雪被去除对川西高山森林冬季土壤温度及碳、氮、磷动态的影响

气候变暖导致的雪被动态格局变化可能深刻影响高山森林生态过程.为了解气候变暖背景下雪被的减少对川西高山森林土壤生态过程的影响,2009年10月19日-2010年5月18日,采用遮雪方法,研究了雪被去除对该区冷杉原始林土壤温度和碳、氮、磷的影响.结果表明:雪被去除加大了土温日变化幅度和冻融循环频次,使土壤冻结和融化时间提前.雪被去除使土壤可溶性碳和可溶性氮、有效磷、铵态氮和硝态氮冬季含量高峰提前到雪被覆盖期;雪被覆盖期至融化期的可溶性碳和氮及硝态氮含量增加,但有效磷和铵态氮含量降低,改变了其组分比例.气候变暖引起的川西高山森林雪被减少将改变土壤外部环境条件,进而影响土壤碳、氮和磷过程.     

基于大气辐射校正的广州市植被覆盖度遥感估算

植被覆盖度是描述生态系统的基本参数,也是进行生态系统健康与安全评价的重要生态参数.基于1990、1995、2000和2005年4个时相的TM遥感数据源,以广州市为研究区域,运用减少大气辐射影响的植被指数计算模型,通过非监督分类及图像空间模型运算,修正了大气辐射校正参数,建立了植被覆盖度与校正植被指数的模型,估算了不同时期内广州市的植被覆盖度.结果显示,广州市植被覆盖度在1990—2000年的10年内持续下降,从2000年开始呈上升趋势,符合广州市的经济发展与环境建设实际.所建立的模型适合于区域植被覆盖度动态变化研究,且在植被覆盖度的动态变化特征研究方面有较大优势,其结果适于进行城市生态环境质量与动态评价.     

青海省湟水地区森林灌丛植被遥感分析及其主要特征

湟水地区地处黄土高原和青藏高原过渡带 ,界于北纬 36°0 2′～ 37°2 8′,东经 1 0 0°41′～1 0 3°0 4′之间。海拔 1 650～ 4395m,总面积为 1 61 2 0 km2。本研究根据卫星遥感影像资料 (以TM为主 ) ,结合以往野外调查工作 ,研究并综合分析了湟水地区的森林、灌丛植被及其主要特征。森林灌丛植被的遥感解译采用综合分析法。研究表明湟水地区森林灌丛植被具有明显的生态地理分布特征 ,其分布多集中于黄土低山丘陵与中高山地形结合地带 ,即黄土覆盖的边缘交错区域。这一空间分布特征可能与本区的黄土覆盖边缘地区的多样化生态地理特点存在一定的联系。生境的干湿状况直接影响本地区天然林的分布特征、森林灌丛植被覆盖率的高低、森林的类型结构和种类组成 ,并成为人工造林效果的重要环境因素。本区森林灌丛植被长期受到人类活动的深刻影响 ,具有人类活动的明显痕迹。人类活动的规模范围、作用方式、影响强度等因素成为本区森林灌丛植被及其生境变化与差异的重要原因之一。     

基于MODIS EVI时间序列的鄱阳湖湿地植被覆盖和生产力的动态变化

鄱阳湖是我国最大的淡水湖, 是与长江保持自由连通的两个湖泊之一, 也是最为重要的候鸟越冬地之一, 其生境质量对全球的生物多样性保护至关重要。枯水期的鄱阳湖由众多子湖构成, 不同子湖具有不同的水文控制与管理模式, 尤其是位于长江上游的三峡大坝2006年正式运行之后, 不同水文控制模式下的子湖展现出不同的退水机制, 对退水期洲滩出露的时间与湿生植被覆盖和生产力产生了不同的影响。近年来, 遥感和生态模型在研究植被变化中应用广泛。本文以MODIS增强植被指数(enhanced vegetation index, EVI)时间序列表示地表属性, 并利用EVI时间序列模型, 建立了2000-2014年植被覆盖和生产力的时空变化趋势。在研究区内建立的网格中, 随机提取了107个斑块, 采集其每16天间隔的MODIS EVI时间序列(2000年2月至2015年4月), 将自适应Savitzky-Golay平滑算法应用于EVI时间序列分析, 提取了4个关键的植被生长指标, 即生长季开始的日期、生长季长度、生长季EVI峰值和生产力。研究结果表明: (1)具有不同水文控制模式下的湿地植被生长特征表现出显著的差异, 尤其位于自由连通子湖的植被与其他模式的子湖相比: 生长季开始的时间更晚, 生长季较短, EVI峰值较低, 并且生长季节的初级生产力较低; (2)由于水文情势的改变, 自由连通子湖2006年前后的双生长周期湿地植被的生长特征差异明显, 秋季生长季提前, 导致了生物量的过度积累, 降低了越冬雁类食源的适口性; 但位于局部水文控制子湖的湿地植被不存在这种差异。(3)自由连通与局部水文控制的子湖对鄱阳湖越冬候鸟的保护均具有十分重要的意义, 需要保证这两种类型子湖的面积, 为越冬候鸟提供更广阔的食源; 当水文情势发生改变时, 局部的水文人为控制可在一定程度上减缓鄱阳湖水情变化对湿地植被生长带来的影响。     

基于卫星遥感数据的黄淮海地区植被覆盖时空变化特征

利用1982—2003年GIMMS NDVI遥感数据,在进行合成、重采样和时间序列滤波处理的基础上,采用线性趋势分析、经验正交函数分解等方法,对中国黄淮海地区植被覆盖的时空特征进行了研究。结果表明:22年来黄淮海地区植被覆盖总体上呈略微增加的趋势,且该区域生长季有提前和延长的趋势;黄淮海大部分地区植被活动在增强的同时,局部地区出现了植被退化现象;从季节变化上看,春季上升和夏季下降趋势明显;林地为主的自然植被、草甸类自然植被和所有农业植被未变化类别占主导地位,而草原植被则以增加趋势为主。主要生长季的NDVI距平EOF分析表明,第1模态的主要特征是区域中间、北部和南端为正,四周为负变化;第2模态的主要特征是从东南向西北由正到负变化且正值区明显偏多;第3模态从东南向西北呈现"正-负-正"的空间分布,其中负值区大部分为以林地为主的自然植被区和一年一熟农业植被,正值区大部分为农耕区和草原牧区,该模态大致反映了农牧区和林区的NDVI分布型。     

青海省东部农业区植被覆盖时空演变遥感监测与分析

基于象元二分模型,利用MODIS植被指数产品定量估算研究区2000—2009年生长季(4—9月)植被覆盖度,采用相关系数法和有序聚类分析方法对植被覆盖度时空变化趋势及突变进行了分析,并结合DEM分析其对地形因子的响应。结果显示:1)研究区2000—2009年整体植被覆盖度在波动中呈不显著增加趋势,其中2001年是显著突变年份,表明研究区植被覆盖度发生比较显著的变化;2)通过对地形因子的响应分析,植被覆盖度在高程2500m和4100m,坡度4°和26°发生突变;对各高程带、坡度带植被覆盖度年际变化趋势及突变年份进行分析,获得了各带的变化趋势及其突变年份。对研究获得的结果进行讨论,结果表明:研究区降水量的变化及退耕还林措施是植被覆盖度变化的重要影响因素,其中退耕还林措施对植被覆盖度变化的影响较大。     

基于不同光谱指数的植被物候期遥感监测差异

植被物候是陆地生态系统响应气候和环境变化的一项综合性指标.遥感光谱已经被广泛用于提取植被物候期,但遥感提取的物候期与站点观测差别很大,其物理意义尚不明确.本文选取中国东北部的一景MODIS数据(2000—2014年),分析了基于红波段和近红外波段的归一化差值植被指数(NDVI)和简单比植被指数(SR)提取的植被生长季起始期(SOS)和结束期(EOS)的差异.结果表明:两者的物候期存在显著差别,基于NDVI提取的SOS比SR提取的SOS平均早18.9 d,基于NDVI提取的EOS比SR提取的EOS平均晚19.0 d,NDVI得到的生长季长度更长.基于NDVI和SR提取的物候期的年际变化也存在显著差别,超过20%的像元SOS和EOS甚至表现出相反的年际变化趋势.上述差异与两种植被指数自身的季节曲线特征和抗噪性差异有关.NDVI与SR观测数据来源完全一致,仅数学表达形式不同,提取的物候期结果却存在显著差异.说明遥感监测的植被物候期高度依赖于植被指数的数学表达形式,如何建立可靠的植被物候期遥感提取方法仍需进一步研究.     

基于植被信息季节变换的植被覆盖度变化——以福建省连江县为例

基于植被覆盖度的植被信息遥感变化检测已成为研究植被及其相关生态系统变化的主要途径,但由于云覆盖等天气条件的影响,很难获得不同年份同一季节覆盖整个研究区的光学遥感影像来进行植被变化检测,而采用季节差异的影像必然会影响植被变化检测的结果.为此,本研究利用中高分辨率遥感数据的空间分辨率优势和MODIS遥感数据的时间分辨率优势,基于二者关系的拟合,提出一种植被信息季节变换的方法,将不同季节影像的植被覆盖度变换到研究所需的季节上.结果表明: 将该方法应用到福建敖江流域连江片区发现,植被信息变换的效果较好,经过将覆盖研究区的2007年冬季和2013年春季的中高分辨率影像的植被信息统一变换到夏季后,2007年的植被覆盖度由66.5%上升到79.7%,2013年由58.6%上升到77.9%,有效消除了因季节差异而对植被覆盖度估算产生的误差,提高了结果的准确性.     

时间信息熵及其在植被覆盖时空变化遥感检测中的应用

基于遥感影像的变化检测是当前的研究热点,可为区域生态环境保育、资源管理与发展规划等提供决策支撑。目前遥感影像的变化检测多基于两个时相,不能充分地反映植被在时间维的连续变化特征。通过引入信息论,提出了利用时间信息熵来综合表征植被长时间序列的变化特征。研究以延河流域为试验区,基于MODIS/NDVI数据,应用时间信息熵方法来计算了2000—2010年该区域的植被覆盖变化信息,厘清了时空变化特征。研究结果表明,近10年延河流域的植被覆盖的变化以增加为主,占流域面积的80.7%;植被覆盖明显增加的区域占流域面积13.9%,主要分布在流域的东北部和东南部;植被覆盖减少的区域占比2.4%,主要分布在流域的西部和西北部;严重减少的区域占比1.1%,主要分布在流域的中部和西南部,是需要重点的生态恢复与治理区域。时间信息熵方法与回归分析法相比,能够更为客观地表征长时间序列植被覆盖的连续变化强度和变化趋势,可为区域生态环境的保护和管理提供更为科学的理论依据。     

1988—2001年重庆市主城区植被的时空变化

利用Landsat遥感影像,分析了重庆市主城区1988、1993和2001年共3期植被的时空动态变化。结果表明:1988—2001年主城区的植被面积呈加速下降趋势,植被斑块的破碎程度逐渐增大,空间分布越来越分散,其中1993—2001年的变化比1988—1993年的变化更明显;对3期影像进行叠加,得到了8类变化轨迹的斑块;通过分析不同变化轨迹的斑块的空间格局和空间作用,揭示出植被的时空动态变化特征;3期中均为植被和非植被的轨迹所对应的斑块自相关程度较高;其余6类变化轨迹所包含的斑块自相关程度低,并在1988—2001年经历了植被与非植被的转变。     

基于TM影像的白云岩与石灰岩上喀斯特植被时空变化差异研究

喀斯特土壤主要由白云岩和石灰岩风化而来,植被生长及其分布究竟怎样响应这一特殊地质背景?以人为干扰影响较小的喀斯特自然保护区为研究对象,采用监督分类法对1990年和2011年两期TM影像进行植被分类,并利用景观格局分析方法研究两种岩性上植被变化差异。结果表明,1990年和2011年研究区内两种母岩上均以乔木林和乔灌为主,草灌和草丛分布少,白云岩上乔木林的面积比例大于石灰岩上的比例,而草灌和草丛小于石灰岩上的比例;近20年来白云岩与石灰岩上草丛、草灌、灌丛和乔灌均以正向演替为主,但白云岩上正向演替比例大于石灰岩上的比例;两种岩性上植被斑块连接性均增强、破碎程度均降低,白云岩上植被斑块的破碎化程度和多样性指数较石灰岩上低,内部连接性强。由此可见,喀斯特白云岩较石灰岩有利于草丛、草灌的自然恢复,岩性引起的水土资源配置和养分地球化学循环过程差异制约着喀斯特地区植被的时空格局。