Study on baseline vegetation coverage of desertification grassland in northern sand-fixing region based on remote sensing

为推动北方防风固沙生态功能区稳定维持生态健康安全,满足草地资源适度利用协调发展,该文选择北方防风固沙生态功能区的正蓝旗为典型研究区,利用TM遥感影像的NDVI,结合大量的野外地面调查数据,建立植被盖度遥感反演模型,提取区域植被盖度,并按照沙地类型划分标准划分沙地类型,提取半固定沙地和固定沙地过渡带处的平均植被盖度,开展防风固沙功能基线盖度评估研究。以基线盖度为基准,划分非利用区和可适度放牧利用。结果显示,提取正蓝旗草地资源利用基线盖度为30.47%,并通过基线盖度地面调查验证,与基线盖度地面调查结果一致。确定了可适度利用的草原范围及面积为396 927.3 hm2,占正蓝旗草原面积的39%,建立了生态保护约束下的草地资源利用格局。该研究可为沙化草地合理利用提供参考。     

遥感植被盖度研究

简述了植被盖度研究中提出的几种概念,介绍了地表实测植被盖度的几种方法,比较和分析了遥感图像解译植被盖度的植被指数法、亚像元分解法、混合光谱模型法和光谱梯度差法,对以后的研究方向作了一些展望。     

1981-2006年藏西北地区草地植被盖度动态变化分析

基于长期遥感数据和地面实测数据,以植被盖度为例,监测了藏西北地区牧草长势及其变化趋势。结果表明:藏西北地区草地植被盖度不高,多年平均值仅为27.2%。1981-2006年,藏西北地区大部分区域(约占草地总面积的60.7%)高寒草地植被盖度年际变化属于正常波动范围;显著降低区域约占总面积的3.6%,主要分布于植被盖度相对较高的东南部地区;植被盖度显著增高区域约占35.7%,主要分布于植被盖度相对较低的中部和北部地区。在整体上,藏西北地区草地植被平均盖度略有增高趋势。     

甘南玛曲县草地沙化遥感监测研究

通过对黄河上游玛曲县不同时期的航片、卫片影像的解译判读,结合地形图、土地利用图以及前期草地沙化监测资料,论述了玛曲县草地沙化的调查研究方法,地表景观特征与遥感解译标志,草地沙化的分布规律及其动态分析评价。     

基于像元二分模型的昌都县植被盖度遥感估算

以Landsat TM遥感影像为数据源,利用归一化植被指数(NDVI)建立适用于昌都县的像元二分模型,并进行植被盖度估算。根据实测植被盖度数据对估算结果进行精度验证,实测值与估算值的相关系数为0.862 4,平均精度为82.5%。研究结果表明,基于NDVI的像元二分法适用于西藏自治区昌都县植被盖度的估算且精度较高。     

基于NOAA/AVHRR遥感资料的锡林郭勒草地植被变化特征

通过对2005-2008年历年8月份归一化植被指数（NDVI）差值变化和5月上旬-7月中旬历旬降水量与牧草产量关系的综合分析,探讨了锡林郭勒草地植被变化特征及其形成的主要原因。结果表明：锡林郭勒草地大部地区各年度同期植被指数变化明显,植被指数差值增大的面积逐年增加,植被长势均好于前1年;3a草地植被指数差值减少的区域主要分布在中、东部地区,表明该地区草地植被退化明显。草地地表植被变化和牧草产量波动与6月下旬降水量显著相关。定期监测草地地表植被变化特征,可为科学决策提供依据。     

土壤厚度对天然草地植被盖度和生物量的影响

土壤厚度是土壤肥力存在和植物生长的重要物质基础.本文调查了内蒙古东部地区多伦、锡林浩特和巴林左旗3个长期保护天然草地的土壤厚度和植被盖度等植物生长状况.结果表明,天然草地植被盖度、地上生物量和高度随土壤厚度的增加而增大.当土壤厚度小于20 cm时,植被盖度和地上生物量随土壤厚度的降低急剧减小,当土壤厚度小于10 cm时,植被类型为非地带性植被,盖度小于30%,地上生物量小于150 g/m2;当土壤厚度大于20 cm后,植被盖度一般大于80%,地上生物量接近或大于200 g/m2,而且土壤厚度大于20 cm后植被盖度和地上生物量随土壤厚度的继续增大变化平缓.研究区地带性天然草地植被正常生长的最低土壤厚度为20 cm左右.     

黄土高原不同土地利用方式分层植被的盖度差异

[目的] 分析不同土地利用方式黄土高原植被的覆盖状况,为监测该区植被特别是非绿色植被盖度的变化提供数据支持,为遥感估算植被覆盖度(FVC)在土壤侵蚀预测中的应用提供可靠依据。[方法] 选择黄土高原不同土地利用类型的7块植被样地,采用样带法进行逐半月的分层植被盖度调查,分析了绿色植被盖度(f_PV)和非绿色植被盖度(f_NPV)在不同类型以及不同层次结构下的年内变化,为侵蚀过程模型中植被因素的获取提供参数。[结果] ①沙地、草地、人工柠条林地、人工油松林地、黄陵和秦岭的天然林地等6个样地中,植被的年内投影总盖度变化不大。投影f_PV和其所占投影总盖度的比例年内均随时间先逐渐增加,7—9月达到最大值,其后迅速减小。而投影f_NPV随时间的变化趋势与f_PV相反。受耕作制度影响,耕地投影f_PV和f_NPV年内变化剧烈。②7—9月,在黄陵和秦岭的天然林样地,投影f_PV比例可达100%,其他4种样地分别可达60.6%,70.5%,58.8%和84.9%,意味着仅考虑投影f_PV,将忽略占总盖度39.4%,29.5%,41.2%和15.1%的f_NPV的生态效益。③人工柠条、人工油松林地,黄陵、秦岭的天然林地等4种具有明显植被垂直结构的样地中,乔木层、灌木层和地表层的f_PV与f_NPV的年内变化与投影f_PV与f_NPV的变化趋势基本一致;4种样地植被的投影总盖度与地表层总盖度呈线性关系,其相关性可达0.85(R²)。[结论] 黄土高原不同土地利用方式耕地投影f_PV和f_NPV年内变化剧烈,其他样地年内投影f_PV先增加后减小,投影f_NPV与其相反。占总投影盖度的15.1%～41.2%的投影f_NPV,在该区是不可忽略的地被组成。不同层次的f_PV和f_NPV年内变化趋势与投影f_PV和f_NPV一致,地表层总盖度与投影总盖度也存在显著的线性相关性。在区域监测时应重点关注耕地植被盖度的提取季节与地表总盖度。     

基于GPS与无人机遥感反演草地生物量的放牧场利用强度评估

天然草地是放牧畜牧业生产赖以生存的物质基础。为了评估天然草地利用情况,该文通过GPS获取牧群采食轨迹数据来估算采食强度,利用无人机遥感估算模型反演草地生物量的时空分布,将畜群采食强度与天然草地生物量进行融合,探索不同区域畜群的采食强度与草地生物量;分别将采食强度与生物量分类进行对比,根据两者的取值情况,获得各区域草地的利用情况,采食强度与天然草地生物量分类满足以下关系可得草地利用情况:若两者等级相等,则草地利用适中;若前者等级大于后者,则草地过度利用;若前者等级小于后者,则草地轻度利用。以新疆生产建设兵团第八师一五一团紫泥泉牧场为例,对研究区进行监测评估。结果表明,研究区中区域3被合理利用的草地面积最大,为612 m2,其他区域草地被不合理利用的面积占所在区域面积的50%以上。该方法对合理利用草地,实行划区轮牧,促进畜牧业健康发展具有重要意义。     

川西北土地沙化区生态环境质量遥感动态监测

为了分析防沙治沙工程的实施对区域生态环境质量的影响,以川西北沙化土地为研究对象,选取沙化土地治理前(2004年)和治理后(2014年)的Landsat影像,基于ENVI平台,从绿度、湿度、干度、热度4方面分别提取归一化植被指数(NDVI)、湿度指数(WET)、建筑物—裸土指数(NDBSI)和地表温度(LST),并对这4个指数进行主成分分析,选择信息量较多的主成分贡献率为权重,建立遥感生态指数(RSEI)评价模型,对研究区的生态环境质量进行了评价。结果表明：2004—2014年,研究区的RSEI均值由-0.059 8下降为-0.068 6,降幅为14.72%,生态环境质量总体下降;较2004年,2014年优和良等级比例分别增加0.70%和1.77%,增加区域位于川西北防沙治沙工程的实施区;10年间共有1.25%的区域生态得到改善,1.96%的区域生态发生了退化,生态环境改善区域主要分布于石渠县的防沙治沙工程实施区。因此,川西北防沙治沙工程的实施对改善区域生态环境质量起到了重要的作用。     

基于线性光谱混合模型的荒漠草地覆盖度估测

为了解决草地混合像元对草地植被覆盖度监测的影响,该研究以Landsat TM为数据源,探讨线性光谱混合模型进行混合像元分解的关键问题,分析混合光谱模型获得的不同组分分量与植被覆盖度之间的关系,以期建立适合天山北坡荒漠草地覆盖度监测模型。结果表明:通过光谱混合模型获得植被、沙丘以及盐碱化土壤3个基本组分,其中植被组分与覆盖度拟合效果较好(R2=0.62),与植被指数法估测草地覆盖度相比,决定系数R2均高于比值植被指数、归一化植被指数、土壤调节植被指数及修正土壤调整植被指数MSAVI。通过对所获模型精度检验,均方根误差RMSE为1.28,结果较为理想。因此,利用线性光谱混合模型解析混合像元估测天山北坡荒漠草地覆盖度具有可行性。     

呼伦贝尔天然打草场分布及生物量遥感估算

天然打草场在中国草地畜牧业中具有非常重要的功能,是保障草畜季节平衡、确保家畜安全过冬,灾后应急救援的饲草储备资源。目前关于天然打草场的资源分布与生物量高低等信息的研究欠缺,限制了区域性饲草储备资源的有效利用。该研究利用遥感技术和实地调查相结合的方法对陈巴尔虎旗天然打草场的资源分布及生物量估算进行了全面调查。结果表明:陈巴尔虎旗天然打草场面积达80.28×104 hm~2,其中鄂温克民族苏木打草场面积居首位,为22.69×104 hm~2,巴彦哈达苏木、东乌珠尔苏木、呼和诺尔镇及西乌珠尔苏木的打草场面积次之,面积均大于9.00×104 hm~2,宝日希勒镇面积最小,为0.64×10~4 hm~2。基于MODIS-NDVI与打草场实测量建立的反演模型相对误差为20.56%,能够比较准确地估算牧草产量;陈巴尔虎旗天然打草场平均生物量为1.24×10~3 kg/hm~2,总生物量为992.90×106 kg,生物量空间分布呈东高西低,鄂温克苏木打草场总生物量较高,为304.21×10~6 kg,巴彦哈达苏木次之,为221.01×10~6 kg,其他苏木占47.10%;研究区天然打草场面积和生物量主要分布在温性草原和温性草甸草原,少量分布在低地草甸草原、山地草甸草原及沙地草原。该研究结果可为将来分析典型牧区陈巴尔虎旗天然打草场变化提供数据支撑。     

基于低空无人机遥感的冬小麦覆盖度变化监测

无人机遥感作为卫星遥感的有益补充,具有高时效、高分辨率、低成本、低损耗、低风险及可重复等优点。为了利用无人机遥感系统进行快速机动地监测大面积农作物覆盖度变化,更好地服务和指导农业生产,该文设计了一套以低空无人直升机为平台的多光谱载荷观测系统,并以冬小麦为研究对象,对冬小麦生长过程中的5个主要生育期进行监测,提出一种从时间序列影像的植被指数直方图曲线中获取植被指数阈值的方法,并利用植被指数阈值法提取研究区域内冬小麦覆盖度时序变化曲线,分析了空间尺度对提取植被覆盖度的影响。研究结果表明,利用低空无人机遥感监测冬小麦覆盖度变化的方法可行,分析结果可靠,在大面积农作物覆盖度的测量有很好的应用前景。     

基于遥感影像的黄土高原沟壑区生态效应评价

水土流失和生态退化是当今黄土高原面临的主要生态问题,已严重制约区域经济发展。该文基于Landsat TM和OLI数据,估算了黄土高原沟壑区的遥感生态指数(remote sensing ecological index, RSEI),定量分析了2002、2009、2017年甘肃、陕西、山西3个主要塬区的生态安全特征,并指出了需要重点治理的区域。研究结果表明:与2002年相比,2017年甘肃塬区的遥感生态指数呈微弱增长(增加0.04),陕西塬区总体呈现改善的趋势,遥感生态指数由0.45(2002)增加至0.56(2017),山西塬区遥感生态指数由0.54(2002)减少至0.46(2017)。与2002年相比,2017年甘肃塬区中生态条件差、较差区域减少,良好、优秀的区域增加;陕西塬区中生态条件差、较差区域减少,中等、良好的区域增加,优秀的区域保持稳定;山西塬区中生态条件差、较差和中等的区域增加,良好、优秀的区域减少。甘肃塬区的蒲河和洪河流域,陕西塬区的沮河、三水河、泔河和漆水河流域以及山西塬区的州川河和鄂河流域目前的生态环境仍呈现退化趋势。3个塬区中,甘肃、陕西塬区生态条件得到不同程度的改善,山西塬区生态条件虽有下降,但生态条件改善趋势已初现端倪,随着各项水土保持和生态恢复措施不断实施深入,3个塬区生态环境将会有效改善。该研究结果对黄土高原塬面地区生态恢复、水土流失综合治理具有重要指导意义。     

基于遥感的中国草地生产力初步计算

草地生产力研究对于评估草地生态系统食物供给具有重要意义.在基于MODIS的2001年l km中国陆地生态系统土地覆盖类型产品和植被净初级生产力(NPP)产品,运用各种草地生产力计算模型,初步计算了当年中国各草地生产力指标.计算得到:2001年,中国草地生态系统产干草1.44亿t,理论载畜量为1.08亿个羊单位,潜在食物供给为羊肉308.92万t.结果表明,基于遥感的草地生产力计算方法机理性较强,现势性好,可在较短时间内获取大范围年度草地生产力指标,其计算结果较为符合中国草地生产力的实际分布情况.     

草原植被盖度与物候智能监测系统研制

针对目前草原植被盖度和物候期监测中存在的连续工作能力差、自动监测能力弱和精确度较低问题,将固定监测、移动监测和云平台结合,研制了一种草原植被盖度与物候智能监测系统。该系统主要由固定监测子系统、移动监测子系统以及草原物候智能监测云平台组成。固定监测子系统主要由物候相机、供电模块、通信模块、边缘计算控制器和支撑立杆等组成,移动监测子系统主要包括手持机和应用程序。草原物候智能监测云平台基于浏览器/服务器模式架构设计,具有信息查询、数据分析、数据显示和数据共享等功能。固定监测子系统和移动监测子系统可实现草原植被图像数据的采集和上传,然后通过云服务器部署的图像处理程序自动提取草原植被指数和植被盖度并存入数据库。在此基础上,通过拟合植被指数的时间序列获得植被生长曲线,并利用TIMESAT软件提取物候参数。经测试,提出的利用过绿指数（excess green index,EXG）结合最大类间方差法分割草原植被图像进而实现草原植被盖度识别的方法获得了90%的精确度,满足草原植被盖度自动化和批量化提取需求。并且,本研究在提取相对绿度指数（green chromatic coordinate,GCC）、EXG与归一化红绿差分指数（normalized green red difference index,NGRDI）植被指数的基础上,采用Double Logistic函数拟合的植被生长曲线可以准确反映植被生长周期。试验结果表明,该系统为草原植被数智化监测和管理提供了可靠的技术和数据支撑。     

北京郊区植被覆盖变化动态遥感监测——以怀柔区为例

植被覆盖度是一个十分重要的生态学参数,对于全球变化和监测研究具有重要意义。本文基于像元二分模型,利用归一化植被指数NDVI,对怀柔区1992年和2004年植被覆盖度进行了监测,并对十几年来的植被覆盖变化情况进行了统计分析。结果表明,全区植被覆盖整体呈上升趋势,但存在区域间的不平衡现象。     

基于植被降水利用效率的荒漠化遥感评价方法

 在考虑荒漠化评价的空间尺度和基准以及潜在评价指标的尺度特征的基础上,以国内外对土地荒漠化过程中植被降水利用效率(RUE)变化的研究为依据,提出一种以植被的降水利用效率为主要评价指标、适合于荒漠化遥感监测应用的荒漠化评价方法。该方法可很大程度上克服以植被指标为主的评价方法受降水波动影响大的缺点。这种方法重视不同荒漠化类型的共性特征,适合在多种类型荒漠化遥感评价中应用。