基于Landsat TM数据的长白山西部NPP估算

[目的]对1999和2001年长白山西部NPP进行估算。[方法]基于Landsat TM数据,运用遥感模型,对长白山西部1999和2001年同一时相的植被进行NPP估算。[结果]1999年,长白山西部NPP最大值是134.408 3 t(DW)/(hm2·a),最小值是7.885 2t(DW)/(hm2·a);2001年,NPP最大值是86.372 3 t(DW)/(hm2·a),最小值是17.566 3 t(DW)/(hm2·a)。长白山西部NPP的最大值主要集中在图们市、延吉市、龙井市、和龙市山区。1999年的NPP分布范围明显比2001年大,同时,1999年的NPP值普遍比2001年高。[结论]大尺度陆地生态系统NPP的测定研究需要加强。     

区域尺度下气候因子的插值优化及其与草地NPP的相关性

利用甘肃省及周边42个气象站点的气象数据和154个草地样地地上生物量（风干质量）实测数据,在AMMRR插值方法的基础上,加入坡度、坡向两个变量,对甘肃省1996－2005年的年均温和年降水量、不同季节温度和降水量进行空间模拟,并分析了甘肃省年均温和年降水量的空间分布格局,以及草地净初级生产力(NPP)对年均温、年降水量和不同季节温度、降水量的响应。结果表明,1）相对其他插值方法,引入了坡度、坡向等微观地理因子的AMMRR插值方法,可充分体现甘肃省的年均温、年降水量受地形影响的微观变化,更符合实际情况。2）除冬季外,草地NPP与不同时期的温度之间均呈显著负相关（P<0.01）,与不同时期的降水量均呈显著正相关（P<0.01）,而且与降水量的相关性明显高于温度。     

基于长时间序列遥感数据反演NPP的耕地质量评价

为客观获得省域耕地质量分布状况,减少时间断点引起的评价误差,构建了一种基于长时间序列遥感数据反演NPP的耕地质量评价方法。首先,在耕地图斑约束下,采用时序LSWI和EVI数据识别水稻和玉米;然后,采用2000—2010年MODIS的MOD09A1数据,结合气象站点数据,利用VPM模型分别计算水稻和玉米的净初级生产力(NPP),并得到多年NPP均值,可反映耕地种植作物的常年长势,使用距平分析法消除作物类型差异,得到表征耕地质量的评价结果;最后,以吉林省为研究区,对本文提出的方法进行了实证与分析。实验结果表明,长时间序列NPP耕地质量反演结果与耕地质量利用等别整体空间分布一致。其中,吉林省中部与北部由于耕地集中连片,反演结果准确。南部山区耕地斑块破碎,耕地与林地混合,导致反演结果偏高。本文构建的长时间序列NPP耕地质量评价方法对省域范围、集中连片耕地质量评价具有可行性,可为我国耕地质量评价提供科学依据。     

基于NPP/VIIRS夜光遥感影像的作业灯光围网渔船识别

为对远洋灯光渔船作业信息进行实时动态监测,该研究基于可见光红外辐射仪(visible infrared imaging radiometer suite,VIIRS)夜光遥感影像,根据远洋灯光渔船作业时其集鱼灯灯光在VIIRS白天/夜晚波段(day/night band,DNB)影像上的辐射特征,采用峰值中值指数(spike median index,SMI)对灯光渔船与背景像元间的辐射差异进行拉伸,在此基础上设计了基于最大熵法(maximum entropy method,Max Ent)阈值分割以及局部峰值检测(local spike detection,LSD)的作业远洋灯光渔船识别算法,并采用2015年西北太平洋公海灯光围网渔场内作业渔船船位监控系统(vessel monitoring system,VMS)数据对该算法的识别精度进行检验。验证结果显示,该文提出的作业远洋灯光渔船自动识别算法对实际作业灯光渔船的识别精度在92%以上,可以满足远洋灯光渔船日常监测的需求,可为进一步评估远洋光诱渔业捕捞努力量、推进远洋光诱渔业信息化管理以及打击非法、未申报和无管制的(illegal,unregulated,unreported,IUU)捕捞活动提供技术支持。     

2000～2013年三江平原北部NPP变化特征分析

应用最小二乘法和逐像元相关分析方法,结合三江平原土地利用变化数据,分析2000～2013年三江平原北部地区年均植被NPP变化情况,获得研究区NPP趋势变化数据及水田扩张与NPP空间相关数据.结果表明,三江平原北部在水田快速扩张驱动下,NPP值先缓慢减少后波动上升,整体为线性增加趋势.NPP具有明显年际增加趋势,基本规律为年均NPP值相对较低区域,增加趋势较弱,反之亦然.水田扩张与NPP值相关性分析表明,由旱地转为水田区域,水田扩张与NPP值变化具有正向相关性;由沼泽湿地和林地转为水田区域,水田扩张与NPP值变化具有负向相关性.研究表明,农田耕作方式是NPP变化重要影响因素之一.     

重庆市植被净初级生产力的遥感估算及分析

[目的]遥感估算和分析2007年重庆市植被净初级生产力(NPP)。[方法]基于CASA模型,结合SPOT/VEGETATION NDVI S10数据、植被覆盖分类图、气象数据等,对2007年重庆市NPP进行遥感估算,在GIS及RS的支持下,进行数据的前期处理,对2007年重庆市NPP分布状况及年内变化情况进行分析。[结果]NPP平均值为112.343~799.391 g C/m~2,研究区植被净初级生产力区域变化明显,季相差异显著,其中高值主要出现在渝东南、东北区域,低值主要存在于渝西北区域;NPP值夏季(6~8月)﹥春季(3~5月)﹥秋季(9~11月)﹥冬季(12~2月),年内阔叶林植被NPP最高,水生植被NPP生产量最低。[结论]该NPP估算方法能较好地模拟重庆市的NPP及其时空格局,估算结果比较符合实际,能应用于NPP估算项目中。     

银川盆地净初级生产力估算和趋势分析

【目的】基于2000-2010年间的遥感数据、气象数据,利用净初级生产力(NPP)估算模型模拟银川盆地NPP,分别从逐月、逐年对其时空变化过程进行分析,并进行预测分析,阐述11年期间银川盆地植被NPP的时空格局与变化特征,探讨NPP与植被健康指数(VHI)之间的耦合关系。【方法】选取2000-2010年间的SPOT VEGETATION数据、归一化植被指数（NDVI）、遥感数据、考虑了研究地区内及其周边气象站点数据等,利用CASA 模型,一元线性回归、奇异值分解等方法对银川盆地NPP空间分布进行估算与分析。【结果】2000-2010年,银川盆地逐月NPP平均值呈现小幅度增长,月均增加0.51 gC·m^-2,以7月、10月NPP值增长最为显著;2000-2010年,银川盆地逐年NPP平均值也呈小幅度增长,年均增加0.24 gC·m^-2,NPP 年平均值总体呈波动趋势,以2007、2009年NPP增长最为显著,降水直接导致了2005、2006年的NPP值出现低值;2000-2010年,从银川盆地NPP空间变化来看,行政区域年平均NPP物质量大小依次为：大武口区＞永宁县＞灵武市＞西夏区＞青铜峡市＞利通区＞平罗县＞贺兰县＞惠农区＞兴庆区＞金凤区。银川盆地NPP 平均值表现出“南北高中间低、东高西低”的空间格局,其中NPP低值集中在西夏区、兴庆区、金凤区等区域;NPP趋势的好坏与村镇点数量大小、人口数量呈异步变化关系;银川盆地的VHI变高（低）时,NPP随之变低（高）,第一模态左右场的相关系数为-0.69,呈现异步耦合关系。【结论】采用光能利用模型对银川盆地的NPP进行估算模拟和实测验证,发现其模拟结果与实测数据接近,该模型测算银川盆地的NPP较为合理;银川盆地NPP总体趋于良好,但局部区域出现恶化情况;银川盆地NPP波动明显,主要受土壤湿度的影响,因此NPP对干旱具有一定的指示作用。     

基于生态系统服务价值和生态安全格局的土地利用格局模拟

河北省沿海经济的快速发展导致滨海土地利用格局快速转变,威胁土地生态安全。针对性核算区域生态系统服务价值,探寻生态安全格局进而优化土地利用格局可为土地利用规划与整治提供决策支持,是保障区域生态安全的必然选择。该文以河北省黄骅市为研究区,利用遥感、气象数据和外业调查数据,采用植被净第一生产力核算生态系统服务价值,借助该价值构建生态安全格局,以生态安全格局为影响因素利用元胞自动机和马尔科夫模型进行不同情境土地利用格局模拟。结果表明:2011年单位面积生态系统服务价值湿地最大,为14.95元/(m2·a),建设用地最小,为2.44元/(m2·a);养分循环功能贡献率最大,为26.89%,净化环境功能贡献率最小,为0.22%;研究区分为生态核心保护区、生态缓冲区、生态恢复区和人类活动核心区,生态核心保护区面积最小,为168.58 km2,生态缓冲区面积最大,为1 400.33 km2;无生态保护情景与生态安全格局保护情景相比较,生态系统服务价值由94.11亿元上升到95.70亿元,生态核心保护区在生态安全格局保护情景下得到完全保护,新增建设用地为0。该研究方法和结果可为区域土地利用总体规划、城市规划和生态环境保护提供技术支撑和决策参考。     

基于GIS的关中-天水经济区土地生态系统固碳释氧价值评价

气体调节服务功能是生态服务功能的重要的一部分,生态系统的固碳释氧功能,对于人类社会和整个动物界以及全球气候平衡,都具有重要意义.采用光合作用方程式,利用遥感估算模型,基于植被NPP(第一性生产力)物质量测算结果,测算关中-天水天经济区绿色植物固碳释氧物质量,以此为基础,分别采用造林成本法和工业制氧法测算其价值量,探讨关天经济区生态系统固碳释氧价值的时间变化、空间分布.结果表明:1)1998-2007年关天水经济区年固定CO2的价值量为226.35亿元/a.10a间2005年固定CO2的价值量最高,为301.73亿元/a,2002年最低,为159.06元/a.释放O2价值量取两种测评方法的平均值,年平均价值量为240.45亿元/a,比固定CO2的年均值多14.1亿元/a.2)从各土地利用类型来看,1998年和2007年平均固碳释氧价值排序为:林地＞草地＞耕地＞其他类型.耕地向林地、草地转变时,平均固碳释氧价值分别增加了1614.29、1960.67元·hm-2·a-1,林地、草地向耕地转变时平均固碳释氧价值分别减少了1081.37、1706.60元·hm-2·a-1.3)从空间分布上来看,南部各县的单位面积固定CO2和释放O2价值普遍高于北部各县,总体上分布沿南部向北部逐渐降低.     

2000-2015年黄土高原生态系统水源涵养、土壤保持和NPP服务的时空分布与权衡/协同关系

生态系统服务评估决定区域可持续发展,对人类福祉至关重要。以黄土高原为研究区域,基于CASA、InVEST和RUSLE模型,结合土地利用类型、归一化植被指数、气象等数据,分析了2000年、2005年、2010年和2015年的NPP、土壤保持和水源涵养3项关键生态系统服务的时空分布特征,识别了3种生态系统服务的热点区,并基于相关系数法分析了黄土高原地区和不同气候区(干旱气候区、半干旱气候区、高原气候区、半湿润气候区)不同生态系统服务间的权衡/协同关系。结果表明:(1)2000—2015年,黄土高原地区的土地利用类型变化剧烈,其中林地(2.8%)和建设用地(43.1%)显著增加,耕地(-2.7%)明显减少;(2)2000—2015年,净初级生产力(NPP)、产水量和土壤保持均呈现增长趋势,分别增加14.1%,5.3%和101.3%;(3)黄土高原的4类热点区(非热点区、一类热点区、二类热点区、三类热点区)所占面积变化不显著,分布具有明显的地带性,从西北到东南依次为非热点区、一类热点区、二类热点区和三类热点区;(4)在整个黄土高原地区,土壤保持与NPP、水源涵养之间为协同关系,NPP与水源涵养为权衡关系;在4个气候区,NPP与土壤保持之间的权衡/协同关系与黄土高原地区一致,但土壤保持和水源涵养在半干旱气候区和半湿润气候区呈权衡关系,NPP与水源涵养在高原气候区和半湿润气候区为协同关系。为促进区域生态系统可持续管理,应在土地规划过程中考虑生态系统服务之间的相互关系,尽可能减少权衡,增加协同。