实施退耕还林政策对遏止喀斯特区域石漠化作用的遥感监测

通过比较广西都安、大化喀斯特区域近10年来逐月NOAA系列气象卫星的AVHRR可见光通道和近红外通道组合成的归一化植被指数NDVI变化,结果发现实施退耕还林政策对遏止喀斯特区域石漠化进程有积极作用。     

内蒙古地区干旱时空变化特征及其对植被的影响

基于MODIS实际蒸散量(ET)和潜在蒸散量(PET)产品反演作物缺水指数(CWSI),采用多种统计方法研究干旱时空变化特征及其对植被生长的影响。结果表明:多年平均干旱程度由西南向东北逐渐递减,农作物主要以轻旱和中旱为主,草原主要以中旱和重旱为主,荒漠主要以重旱为主;除针叶林和沼泽外,其他植被类型旱情缓解;干旱年内变化特征呈双峰型曲线,且在Day113~Day144干旱最为严重,表现为重旱;各植被类型年内变化特征与全区变化趋势相一致,均呈双峰型曲线;夏旱对植被生长的胁迫作用最强,而年平均干旱强度对植被生长的胁迫作用主要由夏旱主导;春季灌丛、夏季和秋季农作物对干旱的响应较为敏感。研究结果可为内蒙古植物群落的生态预警和生态修复提供理论参考。     

2000—2019年西南高山峡谷区植被变化对气候变化和人类活动的响应

为了探究中国典型生态环境脆弱区——西南高山峡谷区植被变化对气候变化和人类活动的响应规律,量化气候变化和人类活动的相对贡献。该研究基于2000—2019年归一化差异植被指（normalized difference vegetation index,NDVI）数据集,采用Theil-Sen趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和Hurst指数分析了NDVI时空变化特征及未来变化趋势;在此基础上结合气象因子数据集,采用相关性分析和残差分析探讨了NDVI对气候变化和人类活动的响应。结果表明：1）时间尺度上,2000—2019年NDVI总体表现为波动上升趋势,增长速率为0.0046/a。空间尺度上,NDVI呈上升趋势区域面积占研究区总面积85.59%,植被恢复效果明显,且未来NDVI变化还将以上升趋势为主。2）在区域气候暖干化的背景下,NDVI对不同气候因子的响应有所差异,总体上NDVI与气温和太阳辐射呈正相关,而与降雨量呈负相关,气温对NDVI变化的影响力要强于太阳辐射和降雨量,是影响NDVI变化的主要气候因子。3）85.10%区域面积的植被变化受人类活动和气候变化的共同影响,其中人类活动是植被变化的主要驱动因素,气候变化为次要驱动因素,相对贡献率分别为68.67%和31.33%。该研究结果可为西南高山峡谷区未来生态环境建设提供科学依据,助力区域绿色可持续发展目标的实现。     

基于GEE的1982—2021年内蒙古地区植被覆盖度时空动态及气候响应特征

科学揭示植被覆盖度（fractional vegetation cover,FVC）的时空变化过程及其与气候变化的相关关系,对推进生态文明建设和农牧业可持续发展具有重要意义。以内蒙古自治区为研究区,基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）利用AVHRR NDVI数据和像元二分模型构建研究区1982—2021年FVC年尺度时间序列,并采用Sen斜率估计和Mann-Kendall检验以及相关性分析方法全面探析研究区近40 a不同土地覆被类型中FVC的时空分布、演变趋势及其与气候变化的耦合机制。结果表明：1）内蒙古地区多年平均FVC在空间分布上呈显著的条带性规律,由西部向东北部逐步递增,不同土地覆被类型中FVC差异较大。2）西部荒漠地区FVC呈极显著降低趋势,面积占比13.1%;中部山地和草地FVC无显著变化趋势,面积占比38.2%;南部、东部和东北部的农田、林地及部分草地FVC呈极显著升高趋势,面积占比38.3%。3）不同土地覆被类型的FVC变化与气象因子的相关关系具有显著差异,草地FVC变化与年降水量呈显著或极显著正相关,农田FVC变化与年均气温呈显著或极显著正相关,林地的部分区域FVC与年降水量呈显著负相关,部分裸地FVC与年均气温呈显著负相关。研究结果可为内蒙古地区生态环境保护和可持续发展提供科学依据。     

基于NDVI-Albedo特征空间的沙漠化动态变化研究——以准格尔盆地南缘为例

土地沙漠化是干旱区主要生态环境问题之一,也是干旱区农业发展的重要制约因子。以新疆农八师石河子垦区150团为研究区域,基于TM遥感影像,计算了归一化植被指数(NDVI)、地表反照率(Albedo)等指标,通过建立NDVI—Albedo特征空间,对研究区沙漠化的等级进行划分。将研究区的沙化土地分为极重度、重度、中度、轻度沙漠化土地,并通过地面调查验证,对其精度进行了评价。对2000,2005和2010年3期数据进行分类处理,并对这3期的沙漠化信息进行了分析。结果表明,利用该方法的分析精度满足研究要求;研究区通过10a的发展变化,其沙漠化状况得到了有效改善。     

丝绸之路经济带沿线典型地区荒漠化动态变化遥感监测

在高强度人类活动影响下,“丝绸之路经济带”的资源环境面临严峻问题与挑战,而对研究区的荒漠化动态变化进行遥感监测可为荒漠化的防治和治理提供理论基础和数据支持.以2000-2014年的250 m分辨率MOD13Q1为数据源,利用归一化植被指数和决策树分类进行荒漠化程度划分,得到丝绸之路经济带荒漠化土地动态变化和转移面积矩阵.结果表明:2000-2014年研究区荒漠化土地面积增加,其荒漠化土地增长量为98 912.26km2和增长率为0.11％.其中,非荒漠化向荒漠化共转移308 289.73 km2,大于荒漠化向非荒漠化的转移面积266 497.67 km2.在空间分布上,中亚荒漠化土地由西南的严重荒漠化向东北的轻度荒漠化逐渐减轻,且向哈萨克斯坦北部地区不断推移;中国的荒漠化土地多集中分布在塔里木、吐鲁番和柴达木三大盆地中,且以宁夏陕西甘肃北部地区的减少为主.总体上,丝绸之路经济带沿线地区总荒漠化面积增加,程度趋于严重,荒漠化问题日益突出.     

基于遥感数据的陕西省荒漠化土地动态变化研究

采用1975年MSS数据,2000年TM数据,2007年TM数据为遥感信息源,通过建立科学的荒漠化分类体系与遥感解译标志,并结合地理信息系统方法,对陕西省荒漠化现状与1975—2007年近32a来的动态变化特征进行了研究。结果表明,截止2007年,陕西省荒漠化土地面积8.23×104 km2,占全省面积的40.15%。荒漠化类型多,包括沙质荒漠化、水蚀荒漠化与盐碱质荒漠化3类,以水蚀荒漠化为主,3种荒漠化类型分别占陕西省面积的7.48%,32.37%和0.3%;近32a来,荒漠化土地面积持续逆转,2000—2007年的逆转幅度大于1975—2000年。陕北长城沿线的沙质荒漠化与黄土高原的水蚀荒漠化出现明显逆转,陕南秦巴山地的水蚀荒漠化在总体逆转的同时,部分地区出现发展的态势。     

条件植被温度指数在云南干旱监测中的应用

对干旱进行监测,有助于各级政府及时了解旱情,采取积极有效的防旱、抗旱措施,促进水利设施建设与合理布局,确保农业生产发展与粮食安全。该文采用MODIS多时相归一化植被指数与地表温度遥感影像产品,分析研究区归一化植被指数—地表温度特征空间,应用条件植被温度指数对云南省2009年9月－2010年3月干旱的时间、空间特性进行监测。监测结果表明云南省旱情随时间有所波动,但整体旱情呈发展趋势;监测期内云南省旱情分布较广,受灾面积超过70%,仅西北角小片地区受干旱影响较小,特旱区主要分布于云南省中部、东部和南部地区。应用相关研究成果对干旱监测结果进行验证,结果表明监测结果可信,能够为防灾减灾相关部门提供有力的信息支持。     

应用概率细胞自动机-马尔科夫模型模拟评价中国区域土地利用/土地覆盖的时空动态

Using the fuzzy rule-based classification method, normalized difference vegetation index (NDVI) images acquired from 1982 to 1998 were classified into seventeen phases. Based on these classification images, a probabilistic cellular automata-Markov Chain model was developed and used to simulate a land cover scenario of China for the year 2014. Spatiotemporal dynamics of land use/cover in China from 1982 to 2014 were then analyzed and evaluated. The results showed that the change trends of land cover type from 1998 to 2014 would be contrary to those from 1982 to 1998. In particular, forestland and grassland areas decreased by 1.56% and 1.46%, respectively, from 1982 to 1998, and should increase by 1.5% and 2.3% from 1998 to 2014, respectively.     

新疆皮山地区土地沙漠化动态遥感监测分析

根据南1989,2000和2005年3期TM卫星遥感影像生成的沙漠化土地类型数据,应用GIS空间分析方法和数理统计方法,分析了这3个时期皮山地区的沙漠化土地状况以及1989-2000年间和2000-2005年间两个时段沙漠化土地的变化,揭示了研究区两个时段内沙漠化土地变化幅度、速度及空间转化方向,阐明了该区沙漠化土地的变化特点.研究表明,该区域严重沙漠化土地和非沙漠化土地均呈增加趋势,前者增幅大于后者增幅,沙漠化土地总体上在向劣变方向发展.     

基于GIS的喀斯特高原山区石漠化景观格局变化分析

石漠化是广泛存在于中国西南地区的一种生态-地质灾害,目前已成为备受关注的研究热点和难点。为了解喀斯特高原山区石漠化景观的时空变化,以贵州省普定县南部的典型喀斯特高原山区后寨河流域为例,以3期遥感影像（1987年和1995年的TM影像与2004年的SPOT-5影像）作为数据源,借助于ArcGIS9.0等软件和数理统计分析方法,从石漠化强度分级的角度对近18 a来石漠化的动态变化进行了研究。结果表明：从整体上来看,整个流域的石漠化出现扩展的趋势,其中前期（1987－1995年）的扩展速度为6.55 hm2/a,后期（1995－2004年）的扩展速度为29.64 hm2/a,扩展速度呈现增加的趋势。其中,轻度石漠化的面积呈现出先减少后增加的趋势;而中度石漠化和强度石漠化的面积均呈现出逐渐增加的趋势。     

利用NDVI资料估算中国北方草原区牧草产量

该文利用NOAA/AVHRR归一化植被指数（NDVI）资料和牧草地面观测资料,分5种草地类型建立了牧草产量遥感模型,所有模型的相关系数均大于0.7,说明这些模型可以较好地估算中国北方草原区牧草产量。由于牧草产量地面观测资料来自于北方主要草原省,数据具有较好的代表性,利用牧草产量遥感估算模型能够将过去小区域牧草产量估算扩展到整个北方草原。通过对模型结果的空间分析表明,中国北方高产草原位于内蒙古东部、甘肃祁连山区、新疆天山和阿尔泰山地区、青藏高原东部,同时也表明遥感模型对草地资源清查也是一种很好的手段。通过对模型结果的时间分析表明,牧草产量遥感模型可以表现出牧草产量随气象条件变化的波动性,这个性质表明牧草产量遥感模型可以用于气象灾害造成的损失评估。     

基于小波变换的华北平原耕地复种指数提取

该文以中国华北平原为研究区域,提出了基于小波变换的耕地复种指数遥感提取方法。首先,利用小波变换对2007年36景SPOT VGT/NDVI（SPOT VEGETATIONVGT数据归一化植被指数）遥感数据进行去噪处理,重建耕地农作物生长NDVI（归一化植被指数）曲线;然后,结合地面样点数据、农时数据和农业统计数据,采用二次差分法提取了华北平原2007年耕地复种指数和空间分布特征。研究结果表明,华北平原5省市耕地复种空间分布存在明显的地域特性,河南省耕地复种指数最大,达到179.4%,山东省次之,北京市最小。该研究结果与统计数据和其他遥感监测比较结果表明,基于小波变换去噪时序遥感数据提取耕地复种指数的技术方法与统计数据和其他遥感监测结果总体上具有较好的一致性,复种指数空间分布变化趋同。     

一个用于分析土地覆被变化对径流机制影响的分布式月水量平衡模型

The Miyun Reservoir is the most important water source for Beijing Municipality, the capital of China with a population of more than 12 million. In recent decades, the inflow to the reservoir has shown a decreasing trend, which has seriously threatened water use in Beijing. In order to analyze the influents of land use and cover change （LUCC） upon inflow to Miyun Reservoir, terrain and land use information from remote sensing were utilized with a revised evapotranspiration estimation formula; a water loss model under conditions of human impacts was introduced; and a distributed monthly water balance model was established and applied to the Chaobai River Basin controlled by the Miyun Reservoir. The model simulation suggested that not only the impact of land cover change on evapotranspiration, but also the extra water loss caused by human activities, such as the water and soil conservation development projects should be considered. Although these development projects were of great benefit to human and ecological protection, they could reallocate water resources in time and space, and in a sense thereby influence the stream flow.     

基于GPS-IR的美国中西部地区NDVI时间序列反演

基于AVHRR(advanced very high resolution radiometer)、MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)等卫星遥感影像获取的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)存在大气噪声、土壤背景、饱和度等固有问题。GPS(global positioning system)卫星播发的L波段信号对土壤和植被水分含量变化较为敏感,GPS-IR(GPS-interferometric reflectometry)利用测地型接收机和天线记录GPS反射信号的变化,进而反演测站环境参数。该文研究了利用GPS-IR反演区域NDVI时间序列的方法。采用4个GPS参考站2007-2015年近9 a的连续观测数据,由伪距和相位观测值计算了归一化微波反射指数(normalized microwave reflection index,NMRI),傅立叶变换显示NMRI具有明显的周期特性,其中年周期和半年周期分量普遍较为突出。利用三角多项式拟合剔除NMRI中由积雪和降雨引起的粗差点后,其波动与同时间段内MODIS NDVI的趋势一致。一元线性回归结果显示NMRI与NDVI之间存在显著线性相关,相关系数在0.697~0.818(P0.001),NDVI反演误差的均方根误差在0.059~0.079,表明GPS-IR反演区域NDVI时间序列是可行的,该研究为获取准实时、低成本和高时间分辨率的NDVI提供了新的思路。     

基于Landsat影像的石漠化区植被动态监测及治理效益研究

生态恢复工程是缓解石漠化、保持土壤、提高植被覆盖率的有效措施之一,是区域经济和生态可持续发展的关键。为了研究近30 a泸西县植被的时空变化特征、驱动因素以及石漠化综合治理生态工程实施的生态效益。本文基于1986—2016 Landsat TM数据,借助Mann-Kendall突变分析、Thei-Sei Median趋势分析等方法进行了研究,结果表明:1)30 a间,泸西县植被覆盖整体呈增加趋势,平均增速为0.43%/10 a,2001年是重要的转折点,增速由之前的0.35%/10 a增加到0.63%/10 a;2)在变化趋势上,泸西县植被覆盖呈增加和减少趋势的面积分别占85.21%和14.79%。1986—2000年期间,植被覆盖呈极显著上升的面积为7.71%,零星分布在北部地区;2001—2016年,植被覆盖呈现极显著性上升的面积占21.62%,主要分布在石漠化综合治理工程集中分布的东部山区;3)气温和降水的增加都对植被起到正向作用,气温对植被的影响明显大于降水。2000年之后,人类活动对植被的提升起到了重要的作用,其中对植被覆盖起积极作用的面积占79.6%,起消极作用的占20.4%;在贡献大小上,气候变化对NDVI的影响大小为39.1%,人类活动对NDVI的影响作用为60.9%。植被改善过程中人类活动的作用大于气候变化,石漠化综合治理生态工程是2001—2016年植被增加的重要驱动力之一。     

2000－2008年内蒙古草原MODIS NDVI时空特征变化

该文选用2000－2008年的MODIS NDVI数据,采用统计学的分析方法,研究了内蒙古草原中温性草原、温性荒漠、低地草甸、温性荒漠草原、温性草甸草原、温性草原化荒漠、山地草甸7类主要植被类型9 a来年度NDVImax空间变化趋势、波动程度、出现时间等植被指数时空特征。结果显示,2000－2008年间,内蒙古草原植被总体趋于恢复。各类型草原年度NDVImax平均值趋于增加,NDVImax介于(0,0.4]之间的低盖度草原植被面积趋于减少,NDVImax介于(0.4,1]之间的高盖度草原植被面积趋于增加。在空间上,67.15%的草原面积植被状况趋于好转,32.85%的草原面积植被状况趋于恶化,2008年植被状况是9年来最好的一年。除温性荒漠外,内蒙古草原各植被类型NDVImax从6月底开始集中出现,至9月底结束,其中8月是温性草原和草甸类草原NDVImax集中出现的重要时期。     

基于NDVI-SI特征空间的土壤盐渍化遥感模型

同时考虑植被和土壤信息,构建盐渍化遥感信息提取模型。选取具有长期研究基础的塔里木南缘于田绿洲为研究靶区,综合分析归一化差值植被指数（NDVI）、盐分指数（SI）二者之间的关系,在此基础之上提出NDVI-SI特征空间概念,并构建土壤盐渍化遥感监测指数模型（SDI）,结果表明：土壤表层含盐量与SDI相关性较高,其R2=0.8596。非盐渍地、轻度盐渍地、中度盐渍地、重度盐渍地的SDI平均值分别为0.399,0.763,0.974和1.201,差异较大;经差异性矩阵分析,亦表明SDI能够很好的区分研究区内不同盐渍化程度地类的分布范围。SDI能反映盐渍化土壤地表盐量组合及其变化,具有明确的生物物理意义,并且指标简单、易于获取、有利于盐渍化定量分析与监测,对今后干旱区盐渍地信息提取以及动态监测研究具有重要意义。     

基于遥感的黄土高原植被物候监测及其对气候变化的响应

为了分析黄土高原地区植被物候特征,该文基于AVHRR传感器获取的陆地长期数据记录(land long term data record,LTDR)V4 NDVI数据,对黄土高原1982-2011年间植被物候的时空变化进行分析,并借助偏相关分析方法对物候与气温和降雨的关系进行量化分析。结果表明:黄土高原近30 a间春季物候提前显著(0.54 d/a,P0.001),主要集中在北部草地和灌木植被;秋季物候推迟显著(0.74 d/a,P0.001),主要分布在甘肃、陕北、内蒙古和山西北部等地。不同植被的春秋物候稍有差异,稀疏灌木林春季物候提前趋势最多(1.31 d/a),常绿针叶林最小(0.19 d/a);秋季物候推迟最多的为乔木园地(1.18 d/a),最少的是水田(0.17 d/a)。黄土高原植被物候主要受气温影响,降雨的变化也会对物候产生一定影响。冬季和前年秋季气温上升是春季物候提前的主要驱动因子;夏季和秋季降雨则对秋季物候休眠期延迟起着重要作用。该研究可为黄土高原生态环境评价及气候变化预测模型提供一定依据。     

基于NDVI的汶川大地震前后北川县次生地质灾害区植被破坏评估

选取北川县"5.12"大地震前后2个时相的遥感数据,利用归一化植被指数(NDVI)提取2期影像的植被信息,以此为基础,反演植被覆盖度,采用破坏指数DDI(the damage degree index)表示3种灾害类型区域震后植被破坏情况。结果表明:1)研究区内共解译滑坡103处,崩塌122处,泥石流10处,灾害面积共计17.5 km2,震前85%以上区域处于中植被覆盖度以上级别,震后中植被覆盖度以上级别土地面积减少8.01 km2,占灾害区域总面积的45.77%;2)滑坡区域植被破坏程度相对较低,中度及重度破坏的面积占总灾害面积的68.66%,崩塌区域植被破坏程度次之,中度及重度破坏的面积占总灾害面积的88.15%,泥石流区域的植被破坏最彻底,中度及重度破坏的面积占总灾害面积的99.74%;3)植被破坏与海拔、坡度有一定关系,破坏较严重的地区主要集中在海拔611～1 543 m、坡度25°～45°范围内,植被破坏主要集中在重度破坏这一级别,并随海拔、坡度增加而增加,植被破坏与坡向关系不大。