基于Landsat TM的重庆都市区地表热环境时空变化研究

随着城市化进程的加快、经济的高速发展,城市结构相应发生了一系列的改变,对城市的生态环境也产生了巨大的影响,城市热岛效应问题尤为突出。文章选取重庆都市区为研究对象,以Landsat-TM1988,2000和2011年三期夏季遥感影像为数据源,基于RS和GIS,采用单窗口算法对地表温度进行反演,并对城市地表温度的时空变化、热中心以及城市建设用地重心迁移进行分析,探讨城市地表热环境与城市扩张及下垫面的响应关系。研究结果表明:1988—2011年,研究区地表温度在空间上的分布存在明显差异性,区域温度整体有所上升,热环境问题日益严重;热中心与建设用地重心两者地迁移具有高度一致性;热环境效应强度与建设用地的分布情况大致呈正相关,与植被或水域的分布情况呈负相关。研究结果可为采取合理措施改善城市地表热环境效应、优化城市生态环境提供参考。     

基于TM的重庆都市区土壤湿度时空变化研究

随着城市快速化发展,土地利用结构的变化,土壤湿度也随之发生变化,其作为生态环境研究的重要指标以及对农业发展有着重要作用,因此对其进行研究意义重大。文章选取1988 a、2000 a和2010 a的3期Landsat TM遥感数据和重庆都市区1:5万DEM数据,提取土壤湿度并对其在1988~2010 a间的数量、时间、空间上的变化进行分析。研究结果表明:1988~2010 a间,重庆都市区土壤湿度发生明显变化,其主要表现为低土壤湿度级区域面积增加,高土壤湿度级面积减少的趋势;其土壤湿度的变化特征体现出明显的规律性、阶段性以及地域性,而且其变化受建设用地扩展、土地利用结构的变化以及人为活动影响极其突出。研究结果旨在为城市的发展、生态环境保护以及农业的发展布局提供科学依据及参考。     

基于TM影像的重庆市都市区NDVI时空变化特征

随着城市化进程的不断加快,城市生态环境问题越来越突出,使得对城市NDVI的时空变化研究显得十分迫切。以重庆市都市区作为研究对象,采用1988年、2000年、2002年、2012年的4期LandsatTM遥感数据以及重庆市都市区1∶5万DEM数据,通过人机交互、定量遥感技术以及GIS技术相结合的方法,获取了1988—2012年间研究区NDVI的分布数据。研究表明:在1988—2012年间,重庆市都市区NDVI在时间、空间以及结构上都发生了较大变化。NDVI的变化趋势呈现出一定的规律性,在城市建设用地扩张的区域NDVI指数呈现出下降趋势,而在城市已建成区又具有相对稳定性。研究成果旨在为促进城市可持续发展、优化城市生态环境提供科学依据与参考。     

基于GIS的浙江省土地利用/覆盖与地表温度的关系

利用MODIS数据的分裂窗算法,获取了浙江省各地2008年一整年的地表温度数据,综合利用遥感、地理信息系统(GIS)技术,研究了地表温度的时空分布特征、地表温度与不同土地覆盖类型间的关系以及地表温度与归一化差值植被指数(NDVI)的定量关系。结果表明:①地表温度在空间分布的高度异质性,一方面是由区域内海拔高度差异较大造成的,另一方面与下垫面类型有关;②不同土地覆盖类型间地表温度的月季变化趋势基本一致,但各类别间的地表温度高低存在显著差异,年平均地表温度总体表现为建设用地耕地林地水体;③植被对地表温度的影响受下垫面类型的制约,分析夏季NDVI与地表温度的关系可见,林地、耕地和建设用地的NDVI与地表温度呈显著负相关;水体的NDVI与地表温度呈正相关。研究结果可为当地高温热浪、低温冻害等灾害的动态监测提供新的途径,具有重要的应用价值,对政府土地合理规划和利用及防灾减灾具有重要指导意义。     

城市扩展下的重庆都市区NDMI响应特征研究

城市扩展伴随着生态系统的变化,归一化水汽指数(NDMI)是监测区域旱情程度的重要指标之一,研究城市扩展进程中NDMI的响应特征具重要价值和意义。采用重庆都市区1988~2010年多光谱TM遥感数据,利用分布指数、转移矩阵、重心迁移模型等研究方法,将图谱分析与城市扩展规模影响程度相结合,研究城市扩展与NDMI响应关系。研究结果表明:城市扩展与NDMI空间分布特征呈现出明显相关性;随着城市建设用地扩展,1级、2级、3级NDMI时空响应最为活跃;重庆都市区环境治理理念已从事后修复逐步提升到事前防御;对于建成区域内的环境修复应从1级NDMI分布区域入手。研究结论旨在为重庆环境监测相关部门和城市规划建设选址提供参考和依据。     

重庆山地都市区1985-2010年土地利用变化地形特征分异研究

随着城市化的不断推进,在低强度土地利用类型逐步向高强度土地利用类型转移的过程中,土地利用受地形因子的制约性越显突出。以重庆山地都市区为例,利用TM数据和DEM数据,综合研究分析1985—2010年间重庆都市区的各类用地在高程、坡度以及地形位不同地形因子中的分布变化过程。研究表明:重庆都市区各用地类型在不同地形因子等级下分异性特征显著,各地形因子等级中土地利用随时间变化的规律性特征明显。近25 a来,重庆都市区高强度土地利用类型主要分布在500 m高程以下的平地和400 m高程以下的低缓坡,结构相对稳定;在500～1 200 m的平地、400～600 m的低缓坡以及500 m以下的高缓坡区域内耕地、林地、建设用地、草地等土地利用类型空间竞争态势明显,人地矛盾突出,是协调人地关系的核心区域;重庆都市区内的陡坡、500 m以上的高缓坡以及600 m以上的低缓坡内的草地、林地面积减少,土地利用将对生态环境产生严重影响,应作为重庆都市区土地利用的重点监测对象。文章旨在为重庆都市区土地利用的合理规划提供参考。     

重庆山地都市区土地利用地形特征分异研究

在我国快速城市化的背景下,随着城市建设用地的不断扩张,地形因子对土地利用的制约性更加凸显。以地形特征明显的重庆都市区为例,以DEM数据和TM数据为基础数据源,提取2010年区域土地利用现状数据和坡度数据,研究区域的土地利用在不同高程等级、坡度等级以及地形位等级中的分布指数,分析重庆都市区2010年的土地利用在地形上的分布特征。结果表明:重庆都市区各土地利用类型在不同地形因子等级下分布指数的分异特征明显;在各地形因子等级区域中,优势土地利用类型分布差异突出;随着城市用地扩张,各种类型的土地利用在高程为500~1 200 m的平地、400~600 m的低缓坡以及500 m以下的高缓坡区域,呈现出明显的竞争趋势,是人地关系协调的重点区域;伴随城市扩展,建设用地侵占耕地和陡坡耕地大量存在的现象需要进一步关注。     

重庆市都市区NDMI时空分异特征研究

NDMI是研究城市化进程中城市生态环境的一个重要指标和过程参数,研究NDMI时空分异特征重在把握人为干扰环境的力度。利用重庆市都市区TM遥感数据,综合运用地形位指数、分布指数、平面重心模型以及重心迁移速率等方法,研究分析NDMI时空数量结构分布特征。研究结果表明:随着建设用地面积扩展和城市发展,地表水汽含量总体减少;各等级NDMI之间以相邻转换最为突出;低水汽指数区域集中分布在300～500 m的平地和100～400 m的低缓坡区域,高水汽指数在1,2级地形位的分布指数最优。研究旨在为重庆市都市区维持区域生态系统的稳定性和改善人居环境质量提供参考和依据。     

重庆市主城区地表温度与植被覆盖指数关系研究

为充分了解城市地表温度与植被覆盖之间的关系,便于城市管理相关部门针对城市规划中所存在的问题及时采取相应的解决措施,合理规划城市发展。以重庆市为研究区,以主城区2000年、2016年两期LandSat遥感影像作为数据源研究2000~2016年期间地表温度与植被覆盖的关系。研究通过ERDAS9.2提取主城区NDVI,运用ENVI反演地表温度,并利用回归方程分析主城区地表温度与植被覆盖的相关性变化情况;选择火凤山、花卉园、云篆山水、双山晋愉公园、高滩岩生态湿地为样点通过ArcGIS10.1空间分析工具建立缓冲区,深入分析地表温度与植被覆盖的关系。结果表明:在2000~2016年期间,重庆市主城区地表温度平均值由2000年7月22日的23.75℃增加到2016年8月11日的29.47℃,增加了5.72℃;受城市规划、经济发展以及太阳活动的影响,16年期间主城区地表温度高温区面积以主城区西南部为中心向四周扩展,到2016年高温区面积增加了227.75 km~2;主城区各地表温度分区面积转移主要发生在相邻地表温度分区之间;地表温度与NDVI呈现出明显的负相关性,且相关性随着时间变化逐渐增强;通过建立缓冲区对两者关系的进行深入分析,验证地表温度与NDVI的负相关关系。结果可信,研究结果以期为重庆市以及其它城市的规划管理提供理论支撑。     

1990-2010年青岛地区热环境与土地利用变化的时空关系

[目的]揭示青岛地区热环境与土地利用变化的时空关系,为青岛市环境规划与管理提供依据。[方法]利用Landsat TM/ETM+数据反演青岛地区的地表温度,解译出土地利用类型,比较不同土地利用类型的温度均值及标准差,计算热环境影响指数,分析GIS重心轨迹。[结果]1990—2010年,城乡、工矿、居民用地和未利用土地的地表温度最高,水域最低;耕地的热效应贡献度最大;未利用土地和城乡、工矿、居民用地温度超过平均温度的地块较多;耕地类型中高于平均温度的地块占区域总面积的比重较大;城乡、工矿、居民用地中高于平均温度的地块占区域总面积的比重随时间明显增大;1990—2010年热岛重心一直向东北方向迁移,其中2000—2010年热岛重心迁移方向与城市重心迁移方向一致。[结论]青岛地区热环境与土地利用变化具有密切的关系,城市扩展逐渐成为热岛效应形成的主要原因。     

基于GIS和RS的重庆市主城区NDBI分布特征研究

利用RS技术快速、精确地获取监测城镇用地信息,有助于城市的合理规划及生态环境的保护。采用2002年、2007年、2010年Landsat TM遥感数据提取重庆主城区建筑指数（NDBI）,获取重庆主城区建筑指数的数量结构与空间分布特征,并结合分形理论,对NDBI的分维数与稳定性进行研究。结果表明:2002—2010年低建筑区减少,高建筑区增加;在空间分布上,巴南区的建筑指数明显低于其他区域,九龙坡区以及渝北区的建筑指数相对较高;低建筑区的斑块复杂程度明显高于高建筑区,而高建筑区域的稳定性则高于低建筑区,主要是建设用地相对集中,斑块形状较为规整,从而受外界的干扰较小。研究结果为重庆市城市土地利用管理与城市生态保护提供参考。     

徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应

[目的]研究徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应,为土地的合理规划以及区域经济与生态环境的平衡提供理论支持和参考依据。[方法]以土地利用转移矩阵和叠加分析为工具,分析徐州市中心城区的土地利用类型的动态变化特征和空间格局演变规律,并通过NDVI和区域生态环境质量指数分析土地利用变化的生态环境效应。[结果]基于多源遥感数据的分类回归树(CART)分类结果,其Kappa系数均大于0.90;整个研究区耕地面积大幅减少,建筑用地迅速增加。郊区较多土地类型转变为建筑用地,在2004—2016年期间,研究区NDVI低值区域逐步扩大,但生态环境质量先由0.323增加为0.360,后下降至0.320。[结论]2004—2016年徐州城市扩张导致耕地大面积较少,景观破碎化加剧,但城市建设过程中绿地面积增加,整体生态环境质量稍有提升。建议进一步加强徐州城区景观格局的合理规划,降低城市化进程给生态环境带来的负面影响。     

秦岭北麓城市新兴开发区生态系统服务价值变化

[目的]选取秦岭北麓典型城市区域陕西省西安市浐灞生态区为研究对象,从景观格局变化、生态服务价值两方面分析城市新区建设及可持续性,以期为城市生态建设提供决策参考。[方法]以遥感数据为基础,对研究区土地利用类型和景观格局进行定量分析,研究城市新区尺度下的景观生态系统和生态服务价值变化特征。[结果](1)2004—2014年,浐灞生态区城乡转换特征明显,农业景观比重显著降低,建设用地景观增幅达88.2%,生态景观增幅高达201.5%以上,区域"生态含量"明显提高。(2)生态服务价值以农田、绿地和水体景观变化较为明显,其中农田生态服务价值损失近65%,到2014年全区85%以上的生态服务价值来自于绿地和水体景观。[结论]浐灞生态区10a间生态用地动态变化强烈且持续,城市生态服务价值增加明显,反映该区在保障城市化建设的同时,有效且显著提高了环境质量,其生态建设政策有利于区域生态系统的建设和发展。     

光学与微波遥感协同反演藏北表层土壤水分研究

表层土壤水分是定量干旱监测的重要参量,对干旱区生态环境具有十分重要的意义。在采用归一化植被指数阈值法划分地表覆盖类型的基础上,利用MODIS数据选择适用的光学遥感算法估算土壤水分基准值,以及利用风云三号B星搭载的微波成像仪(Fengyun-3B/MicrowareRadiationImagery,FY3B/MWRI)数据采用微波遥感算法反演土壤水分日变化量,最后构建藏北表层土壤水分协同反演的遥感模型并应用于区域土壤水分的估算。结果表明:光学遥感与微波遥感协同反演的土壤水分含量与实测数据呈显著相关,决定系数达到0.89,均方根误差为0.97,协同反演模型具有较高的反演精度,并且协同反演的结果优于单一遥感源的反演结果。该模型可以较好地适用于藏北地区表层土壤水分的动态监测。     

基于遥感生态指数模型的杨凌农业高新技术产业示范区生态环境评价

[目的]定量揭示杨凌农业高新技术产业示范区(简称"杨凌区")生态环境质量的空间分布与变化特征,为该区及类似地区生态环境建设的规划和管理提供科学依据。[方法]本文基于Landsat8卫星影像,利用主成分分析的遥感生态模型进行分析。[结果]2013—2018年,杨凌区生态环境质量总体呈上升趋势,遥感生态指数均值由0.45升至0.50,呈上升趋势的面积为50.77km~2,占全区总面积的38%;杨凌区生态环境状况的空间分布具有向西北优而东南城区差两极扩散的趋势;干度分量对生态指数模型整体影响最大。[结论]杨凌区生态环境质量较差的区域主要集中在城区人为活动密集区和大型工业园区,体现出高度聚集的特点。在杨凌区未来规划和发展中,应控制并有效减小裸地和建设用地面积,重视生态景观和城区绿化。     

2000-2010年辽河流域生态系统功能变化评估

生态系统功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用,与人类的生产生活密切相关。以RS和GIS技术为基础,利用TM遥感影像、植被NDVI以及气象等数据,计算2000—2010年辽河流域土地利用、景观格局、植被覆盖、水源涵养能力、土壤侵蚀强度以及生物多样性保护能力等指标的变化,从而分析近10 a来辽河流域生态系统基本状况以及变化趋势。结果表明:近10 a间,辽河流域城镇在一定程度上有所扩张,但并未破坏生态用地;植被覆盖度、水源涵养能力、生物多样性保护能力都有提高;土壤侵蚀强度有所增加,一定程度受2010年降水量的影响。总体来说,2000—2010年,辽河流域生态系统功能基本处于稳定且有转好的的趋势;但仍需注意城镇的扩张对耕地以及生态用地的影响。     

基于Sentinel多源数据的农田地表土壤水分反演模型构建与验证

土壤水分是影响水文、生态和气候等环境过程的重要参数,而微波遥感是农田地表土壤水分测量的重要手段之一。针对微波遥感反演农田地表土壤水分受植被覆盖影响较大的问题,该文基于Sentinel-1和Sentinel-2多源遥感数据,利用Oh模型、支持向量回归(support vector regression,SVR)和广义神经网络(generalized regression neural Network,GRNN)模型对土壤水分进行定量反演,以减小植被影响,提高反演精度。结果表明:通过水云模型去除植被影响后的Oh模型反演精度有所提高。加入不同植被指数的SVR和GRNN模型的反演效果总体优于Oh模型,基于SVR模型的多特征参数组合(双极化雷达后向散射系数、海拔高度、局部入射角、修改型土壤调整植被指数)反演效果最优,其测试集相关系数和均方根误差分别达到了0.903和0.015 cm~3/cm~3,为利用多源遥感数据反演农田地表土壤水分提供了参考。