2000—2020年湖北省土地利用变化对植被覆盖度的影响

[目的] 土地利用及其对陆地生态系统的影响是当前全球变化研究的重要内容。科学分析土地利用变化对植被覆盖度的影响,促进社会经济与生态环境质量的协调发展及地区经济的平衡发展,为政府部门对区域生态保护和恢复管理提供借鉴和参考。[方法] 以湖北省为研究对象,利用2000,2020年2期Landsat遥感影像、土地利用遥感数据,利用遥感数据的空间处理、像元二分模型、土地利用转移矩阵等方法,分析研究湖北省植被覆盖的时空变化、土地利用类型变化特征及其对植被覆盖度的影响。[结果] ①2000-2020年,湖北省耕地、草地和未利用地面积减少,水域以及建设用地面积增加,林地面积基本保持不变,其面积大小顺序为:林地>耕地>水域>建设用地>草地>未利用地。②湖北省植被覆盖度平均值上升了6.50 %。林地、耕地、草地和未利用地的平均植被覆盖度均有所增加,建设用地的平均植被覆盖度有所降低。③湖北省植被覆盖度总体呈现增加的趋势。植被覆盖度增大的区域主要集中在湖北省的西部和东南部地区,局部地区也存在植被退化的区域,主要集中在湖北省中南部及襄阳北方部分区域。④不同土地利用类型FVC转移过程中,耕地较高植被覆盖与高植被覆盖之间的转移过程最为剧烈,林地不同等级植被覆盖的转移量占转移总量的47.87 %,草地不同水平植被覆盖度的转移量占转移总量比例较小,仅为3.40 %。[结论] 2000-2020年湖北省土地利用变化较大,不同土地利用类型的植被覆盖度相互转移,尤其是林地、耕地及草地的平均植被覆盖度均有所增加,使得湖北省近20 a来整体植被覆盖度呈现出上升趋势。     

基于GF-1影像NDVI年度间相关分析的冬小麦面积变化监测

为实现区域冬小麦种植面积变化的快速监测,减少监测难度,提高监测效率和精度,该文提出一种基于年际NDVI相关关系的监测方法(relationship analysis of normal difference vegetation index,rNDVI)。选择河北省黄骅市、孟村县、海兴县3个县市为研究区,基于2014年4月14日、2017年4月26日两个时期的GF-1/WFV数据,基于rNDVI方法,通过将样本点两年度的NDVI值构建二维空间,采用最小二乘法拟合的方法获得不变地物点的上下包络线方程,进而得到冬小麦变化区域的监测阈值,提取冬小麦种植增加和减少区域,实现对研究区域的变化监测。结果表明,采用rNDVI算法总体精度分别为90.60%,Kappa系数为0.84,相比传统的先最大似然分类后再提取冬小麦种植变化区域的方法,总体精度与Kappa系数分别提高了6.6个百分点和16.7%。对冬小麦增加区域、冬小麦减少区域的变化监测结果进行分析,发现基于rNDVI的变化监测方法可以有效提高裸地、线状道路、破碎的冬小麦地块等区域的变化识别能力,提高监测精度。同时分别利用2014年3月1日和2017年3月12日、2014年5月17日与2017年5月20日两对GF-1/WFV数据进行基于rNDVI的冬小麦变化区域监测,结果表明3月份的监测精度较低,主要是由于3月份冬小麦长势尚不明显,5月份与4月份的总体精度相近,主要是由于5月份冬小麦NDVI已较高,易于识别。上述研究结果表明,基于rNDVI的冬小麦变化快速监测方法可以有效监测区域冬小麦种植面积的变化情况,算法简单高效,且能够在种植结构相对单一的冬小麦分布区域保持较高精度,能够满足农情遥感监测信息快速获取的需要。     

基于时序NDVI图谱库提高土地覆盖分类精度的方法

为提高MODIS土地覆盖产品的分类精度,该文以河南省为试验区,首先将MODIS土地覆盖产品(MCD12Q1)分为高精度区域和低精度区域,然后通过构建时序NDVI图谱库并利用图谱曲线相似性测定方法,改进MCD12Q1低精度区域的分类精度。结果表明:1)时序NDVI是土地覆盖的重要分类特征,二者之间具有较强的关联性。2)利用时序NDVI图谱库能够明显提高MODIS土地覆盖产品的分类精度,改进后的MCD12Q1的总体分类精度分别由72.76%(比较评价)、64.52%(样本评价)提高到83.05%和81.72%。3)不同土地覆盖类别精度提高的程度不同,林地、草地、耕地、人工地表以及水体的生产者精度分别提高35.36%、29.51%、2.98%、6.96%和6.11%。4)对于判定时序NDVI曲线相似度的2种具体方法而言,最小距离法(minimum distance,MD)总体上优于光谱角度匹配法(spectral angle mapper,SAM)。综上,保留现有土地覆盖产品中分类精度较高的部分,基于时序NDVI图谱库改进分类精度较低的部分,是提高现有土地覆盖产品分类精度的有效方法。     

基于高分辨率遥感影像的农作物灾损评估研究

【目的】2016年湖北省部分地区遭受洪涝灾害,导致该省农作物产量下降。利用遥感手段进行灾损评估研究可快速、准确获取灾后农作物的受灾程度与减产量,给农民提供实时、准确的参考数据,以减少农民的经济损失。【方法】基于2015年7月与2016年7月的灾前灾后Landsat-8影像,利用面向对象分类方法和分层抽样方法对湖北省荆州市与荆门市部分地区的农作物进行受灾面积提取,统计农作物受灾面积总量;对灾前灾后农作物的NDVI值进行对比,根据灾前灾后的NDVI差值进行受灾等级划分,以此得到农作物的受灾等级。【结果】(1)由连续暴雨引起的洪涝灾害导致研究区农作物都有不同程度的受损,采用了面向对象分类方法精度指标的Kappa系数为0.849 5,以此分类统计出的受灾农作物总面积为635.838 km~2;(2)受灾严重的区域主要是依傍河岸和地势低洼处。荆州市的弥市镇虎渡河附近的农作物受灾等级最高,受灾最为严重,几乎完全被洪水淹没;而荆州市马良镇的杨家湾因为地势低以及对农作物的灾害预防措施做得不够,也造成大量的农作物被淹没,甚至出现了绝收现象。【结论】对于农作物灾后监测,有关部门要借助遥感手段及时向农民提供数据支持,将农民的经济损失降到最低,最大程度地保障农民的生活。     

Integrating space and time: a case for phenological context in grazing studies and management

In water-limited landscapes, patterns in primary production are highly variable across space and time. Livestock grazing is a common agricultural practice worldwide and a concern is localized overuse of specific pasture resources that can exacerbate grass losses and soil erosion. On a research ranch in New Mexico with average annual rainfall of 217 mm, we demonstrate with a quantitative approach that annual seasons vary greatly and examine foraging patterns in Angus-Hereford (Bos taurus) cows. We define five seasonal stages based on MODIS NDVI: pre-greenup, greenup, peak green, drydown and dormant, and examine livestock movements in 2008. Daily distance traveled by cows was greater and foraging area expanded during periods with higher precipitation. A regression model including minimum NDVI, rainfall and their interaction explained 81% of the seasonal variation in distance traveled by cows (P<0.01). Cows explored about 81 ha·d⁻¹ while foraging, but tended to explore smaller areas as the pasture became greener (greenup and peak green stages). Cows foraged an average of 9.7 h daily and spent more time foraging with more concentrated search patterns as pastures became greener. Our findings suggest that phenological context can expand the capacity to compare and integrate findings, and facilitate meta-analyses of grazing studies conducted at different locations and times of year.     

基于遥感影像的县域冬小麦种植信息提取

冬小麦是陕西省关中地区重要的粮食作物。本研究以陕西省武功县为例,使用Landsat8 OLI影像作为数据源,综合使用NDVI阈值分割和决策树分类技术提取了武功县2017年冬小麦种植区域,并对各乡镇冬小麦种植面积和空间分布信息进行统计分析。结果表明：（1）在本研究区,冬小麦越冬期结合油菜开花期是利用遥感影像提取冬小麦种植信息的最佳时期组合;（2）运用NDVI阈值分割法结合决策树分类从OLI影像提取冬小麦种植面积的精度达到93%以上;（3）武功县2017年冬小麦种植面积为21 181.97 hm²,下辖各乡镇中长宁和贞元两镇冬小麦种植面积较大,分别占总面积的24%和19%;在县域尺度上,使用遥感技术提取的冬小麦种植面积和空间分布信息是准确可靠的。     

基于MODIS数据的山东省农作物旱情遥感监测报告

干旱胁迫能影响作物生长发育,给农业生产带来巨大危害.为了及时准确地掌握农作物旱情,本研究以山东省夏季农作物为研究对象,采用高等时间分辨率MODIS影像,建立了普适性较高的归一化差值植被指数,并通过观测分析其时间与空间维的变化情况判断农作物长势及旱情,从而建立了一种简便、高效的利用遥感技术监测旱情的方法.该方法适用于营养生长阶段的农作物,原理简单,操作方便,易于进行技术推广.     

Maternal salinity environment affects salt tolerance during germination in Anabasis setifera: A facultative desert halophyte

The effects of maternal salinity and light incubation on the salinity tolerance of the facultative halophyte Anabasis setifera during their germination stages were assessed. Seeds were collected from non-saline habitats in Egypt and saline habitats in the United Arab Emirates(UAE). The seeds of the two populations were germinated in 0, 100, 200, 400, 600 and 800 m M Na Cl, and incubated at 25°C/15°C in both 12-h light and 12-h darkness regimes and continuous darkness. Significantly more seeds germinated in the Egyptian population than in the UAE population. Salinity tolerance was significantly greater with the Egyptian population than with the UAE population, especially under the conditions of higher salinities. The difference in salinity tolerance between the seeds of two populations was attributed to their seed mass. In addition, germination was significantly faster for the Egyptian population than for the UAE population. Most of the saline treated seeds were able to recover their germination when transferred to distilled water, but this depended on their maternal salinity and light incubation. Recovery from higher salinities was significantly better for the seeds under darkness than for those under light in the UAE population, but the reverse was true for the seeds in the Egyptian population. The higher salinity tolerance for the A. setifera seeds from the non-saline Egyptian population and the lower salinity tolerance for the seeds from the saline UAE population cannot explain their natural distribution. Further studies about other possible roles, such as levels of different promoting and inhibiting phytohormones, are needed to understand the importance of salinity as an environmentally induced maternal effect.     

基于MODIS和NOAA数据尺度转换的若尔盖植被变化研究

为获得若尔盖地区较长时间序列的遥感植被指数,采用重采样技术和一元线性回归方法实现了GIMMS NDVI和MODIS NDVI的空间尺度转换和时间尺度外推。结果表明:（1）不同重采样方法对MODIS NDVI数据的影响与空间尺度有关,对GIMMS NDVI数据的影响则与空间尺度关系不大;（2）空间分辨率2.5 km,对不同植被类型可建立GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据的一元线性转换关系,利用GIMMS NDVI拟合的结果与MODIS数据的差值统计符合正态分布;（3）1982—2013年,以1998年为节点若尔盖地区的植被先退化后逐渐恢复,尽管近几年植被指数平均水平高于研究初期,但局部地区的植被退化形势仍然比较严峻。     

滇东南喀斯特地区植被覆盖变化及其影响因素

利用MODIS NDVI数据资料集、标准气象站点的气候数据及社会经济统计数据,辅以叠置分析、空间统计分析和相关分析等方法,探讨了滇东南喀斯特地区植被覆盖的时空变化特征及其与气候因子、人类活动的关系。结果表明:滇东南喀斯特地区植被4月上旬进入生长季而9月中旬结束,2001—2010年植被覆盖呈现出上升的趋势,NDVI增加速率为0.03/10 a;滇东南喀斯特地区植被覆盖呈增加和减少趋势的面积分别占总面积的70.03%和29.97%,植被NDVI减少最为突出的区域主要集中在人口聚集的城镇周围及河流沿线,而增加的区域主要集中在高海拔山区;气候影响因素中的水分类因素即平均相对湿度、最小相对湿度和降水是滇东南喀斯特地区植被NDVI年内变化主要的影响因素,其影响有2个月左右的滞后期,温度类气候因子的滞后期为3个月左右,其他类型的气候因子滞后期约为2个月;滇东南喀斯特地区实施的退耕还林工程,极大地提升了植被覆盖度,而城镇化过程则使得城镇周边的极低、低植被覆盖度区面积增加。