The value of vegetation cover for ecosystem services in the suburban context

Latin-American cities can be characterized by dynamic processes of urbanization that encroach upon the natural and semi-natural surrounding landscapes. Our study presents the effects of landscape development, transformed from semi-natural conditions into a mostly disperse suburban settlement. We explore the impact that this transformation has had on this context by three ecosystem services that regulate rainwater runoff, enhance microclimate conditions and help to improve air quality by monitoring vegetation cover. We have designed a spatio-temporal hierarchical analysis which employs remote sensing techniques to capture the structural changes of this landscape over long, medium and short term scales on two spatial levels. This methodological approach was tested in the Metropolitan Area of Santiago (MAS) as case study area. Despite of the increase in impervious surfaces due to urban processes, there has also been an increase in vegetation cover, which has led to an improvement in the provision of the above-mentioned ecosystem services. Hence, if diverse urbanization processes continue and they are coupled with an increase in vegetation cover, the provision of ecosystem services could also expand. This phenomenon can be observed in some areas, where public and private green spaces are created and maintained. Our data analyses give evidence that certain types of suburban areas which increase the share of vegetation cover can provide daily ecological benefits for urban neighborhoods, and beyond, for adjacent areas. Moreover, suburban development can successfully provide ecological benefits to citizens. Such processes can only be ecologically sustainable if the composition of vegetation is well-adapted to the regional climatic conditions.     

猕猴桃叶片叶绿素含量高光谱估算模型研究

【目的】研究猕猴桃叶片叶绿素含量的高光谱估算方法,为猕猴桃长势的遥感监测提供理论依据。【方法】以陕西杨凌蒋家寨村2018年不同生育期(初花期、幼果期、膨果期、壮果期、果实成熟期)的猕猴桃叶片为研究对象,分别测定其高光谱反射率和叶绿素含量(SPAD值),分析原始光谱和5个常见的植被指数(归一化植被指数、归一化叶绿素指数、改进的叶绿素吸收反射率指数、MERIS地面叶绿素指数、土壤调整指数)与叶绿素含量之间的相关关系,提取各生育期的特征波段,分别建立基于特征波段和植被指数的单波段叶绿素含量一元线性估算模型。利用主成分分析对原始光谱数据进行降维,将得到的主成分得分作为随机森林模型的输入变量,建立基于多波段信息的叶绿素含量多元估算模型,并对模型进行精度验证和分析。【结果】不同生育期猕猴桃叶片光谱反射率变化趋势基本一致,整体趋势为可见光波段反射率低,近红外波段反射率高;在可见光波段,光谱反射率随着叶绿素含量的升高而降低;在近红外波段,光谱反射率则随着叶绿素含量的增加而升高。通过相关性分析可知,初花期、幼果期、膨果期、壮果期、果实成熟期原始光谱的特征波段分别为729,548,707,707和712 nm,估算模型决定系数(R~2)分别为0.18,0.85,0.54,0.85和0.82,其中初花期估算模型未通过显著性检验,其余生育期均通过极显著性检验。在5个常用植被指数中,初花期与叶绿素含量相关性最高的是归一化叶绿素指数(NPCI),但是估算模型决定系数R~2只有0.1,未通过显著性检验;其他生育期与叶绿素含量相关性最高的是MERIS地面叶绿素指数(MTCI),所建立的估算模型拟合效果好,预测精度高。基于主成分分析和随机森林回归建立的不同生育期猕猴桃叶片叶绿素含量估算模型的R~2在0.91～0.98,均通过极显著性检验,其拟合效果和预测精度远高于单波段一元线性回归和基于植被指数的一元线性回归模型,是估算猕猴桃叶片叶绿素含量的最优模型。【结论】基于主成分分析的随机森林模型包含了更完整的波段信息,对不同生育期猕猴桃叶片叶绿素含量具有较好的预测能力。     

升金湖湿地生态系统健康评价与越冬候鸟的响应

湿地生态环境及越冬水禽是升金湖自然保护区主要保护对象,其生态系统健康评价对生态系统修复及越冬水禽数量的恢复具有重要意义。利用ERDAS软件将1986、1990、1995、2000、2004、2008、2011及2015年共计8个年份冬季的TM影像数据解译划分为8种景观类型,用FRAGSTATS软件计算出各个年份的景观指标。根据升金湖湿地压力、状态、响应3方面选取10个指标,构建了升金湖湿地生态系统健康评价指标体系,利用逻辑斯蒂增长曲线模式(Logisticgrowthmodel)对这些单项指标进行评价,然后运用层次分析(AHP)的方法确定各个单项因子在指标体系中的权重,最后对1986到2015年升金湖湿地生态系统运用综合评价模型进行综合的评价分析。2015年升金湖生态系统健康综合评价值为0.430,属于亚健康的状态,应及时加强升金湖湿地生态保护措施。通过1995年与2015年对比得知人口密度增长10%以上,人类干扰指数增长了6.685,人类的干扰压力是导致湿地功能下降的主要因素;从状态分析与响应分析可以看出升金湖湿地修复功能处于不稳定的状态。通过越冬候鸟数量与湿地生态系统健康的关系可以看出越冬侯鸟数量的变化是随着湿地的生态系统健康评价状况变化而变化。     

芦苇和白刺空间格局对青土湖生态输水的响应

石羊河尾闾湖——青土湖位于腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠边缘,是阻隔两大沙漠合围的生态屏障。自2010年开始连续5年向青土湖进行生态输水并形成一定规模的水面,对促进区域植被恢复和保护民勤湖区绿洲具有重要的生态意义。本研究选用2008年、2010年、2011年、2012年、2013年、2014年的高分辨率遥感影像资料同时结合研究区的实地调查资料,对形成人工水面的面积和输水前后的芦苇(Phragmites australis)、白刺(Nitraria tangutorum)群落面积进行了统计分析和对比。结果表明,5年连续输水形成叠加效应,水面面积成倍增加,芦苇相对频度逐年增加和白刺相对频度逐年减少,芦苇群落(Form.P.australis)面积增加了8.43倍,临接水域和水域中的白刺群落(Form.N.tangutorum)消失,白刺面积减少了68.00%。人工输水促进了芦苇群落依水蔓延,镶嵌于水域成片分布;距水面50 m范围的白刺群落由连续成片成点状。输水促进了湿生植物生长,导致荒漠植物种退化。     

吉林省西部新开发水田遥感动态监测研究

为了响应土地整理开发项目的政策,吉林省西部地区开发了大面积的水田。为掌握新开发水田的动态变化,有必要对吉林省地区进行土地利用分类。以吉林省前郭县为例,利用2010年环境卫星数据进行不同土地利用分类方法的比较,进而对另外3景图像进行信息提取,分析4个年份新开发水田的分布及变化情况。结果表明,支持向量机法比最大似然法的耕地分类精度高约5%,其产品和用户精度分别为95%和84%。加入纹理信息没有显著提高分类精度。2009~2012年水田面积分别增加-67.7 km2,111.7 km2和265.01 km2。     

中国东北漫川漫岗典型黑土区沟道侵蚀特征

[目的] 通过对450 km²黑土区进行实测调查，旨在评估研究区沟道侵蚀现状。[方法] 选取沟道侵蚀严重的450 km²的漫川漫岗黑土区为调查区域，首先在谷歌卫星影像上进行侵蚀沟识别和定位，再对侵蚀沟立体形态进行实地测量。[结果] ①研究区土地利用以耕地为主，耕地、建设用地、林地、草地分别占研究区总面积的85%，8%，6%，1%。②研究区坡耕地占86%，坡度0.25°~3.0°占64%，大于5°的占12%。③共有侵蚀沟1 049条，其中耕地中侵蚀沟577条，占总侵蚀沟条数的55%；沟壑密度1.2 km/km²，按沟壑密度衡量沟蚀强度为中度；沟壑面积比例为2.89%，以此界定沟蚀强度为剧烈。④研究区侵蚀沟平均长度、宽度、深度和面积分别为996，13.1，2.7 m和2.4 hm²。[结论] 漫川漫岗黑土区沟道侵蚀严重，主要危害坡耕地，但侵蚀沟相对较小，易于治理。     

砂田抑制蒸发功能随覆砂年限的演变规律

【目的】研究压砂覆盖(砂田)保温及抑制蒸发功能随砂田退化程度的演变规律。【方法】基于多年Landsat卫星数据,使用辐射传输方程法反演香山地区砂田地表温度(LST),结合田间地表温度监测,对比砂田与裸地的地表温度变化,分析了砂田抑制土壤蒸发的机理,并探讨了砂田的功效与砂田使用年限的关系。【结果】砂田在LST-NDVI梯形空间中贴近于暖边,其土壤水分比耕地少,接近于干土层。因此,砂田可以隔离辐射与土壤表层,从而减小潜热通量,抑制土壤蒸发。砂田昼夜温差明显比裸地大,且对于西瓜等作物,砂田的有效地表积温也比裸地提高了10%。【结论】砂田退化过程可分为纯砾石阶段、砂土混合阶段和砂土连通阶段,从砂田的保温及抑制蒸发功能来看,砂田的有效使用年限为25～30 a。     

基于镧系金属有机框架材料检测水体中酰胺类除草剂残留的可视化技术研究

研发水体中酰胺类农药残留简便快捷的检测技术，对评估农药造成的水体污染和提出相应的治理对策具有重要意义。以共掺杂镧系金属离子 (Eu3+ 和Tb3+) 作为配位金属离子，分别利用水热法和微波法制备了镧系金属有机框架材料 (lanthanide metal-organic frameworks, Ln-MOF)，对其结构和性质进行了表征，并采用所制备的Ln-MOF对水体中残留的5种常见酰胺类除草剂 (乙草胺、异丙草胺、丙草胺、敌草胺和异丙甲草胺) 进行了定性和定量分析。结果表明:与水热法相比，采用微波法制备的Ln-MOF样品呈蓬松的簇状、结晶度好，且具有更高的发光效率，故选择微波法制备Ln-MOF。农药残留检测试验结果表明，不同除草剂对Tb3+和Eu3+的发光会产生差别性猝灭，并使整体发射光发生变化，进而实现水体中农药的可视化检测。进一步研究发现，荧光强度比值I (Tb3+)/I (Eu3+) 与丙草胺浓度在0.1~1 mmoL/L范围时呈线性相关，线性相关系数R2 = 0.998，检测限 (LOD) 为0.08 mmoL/L。另外，该材料对于用湖水配制的除草剂溶液也具有一定的定性检测能力。本研究结果展现了Ln-MOF用于水体中酰胺类除草剂的定性、定量分析具有良好应用前景。     

广西县级林地变更调查试点技术方法

为探索广西县级林地年度变更调查技术方法,以鹿寨县为例,运用遥感自动检测技术、森林资源管理信息平台等,对地类及管理属性变化图斑进行变更,形成本期林地数据库和林地变化数据库。文章分析了林地变更调查的关键技术方法,指出了存在的问题,并提出相应的建议。     

基于农业物联网的改进型双门限频谱检测算法研究

农业物联网的出现,对信息化与农业现代化融合具有积极推动的作用。在农业物联网中信息传输是一个至关重要的环节,到目前为止,普通的3G和4G通信网络已经不能提供农业物联网中进行信息传递所需要的频谱资源,而认知无线电网络恰恰可以满足农业物联网的需求。它显著的特点就是可以发现未被授权用户利用的频谱,来供给未授权用户使用,提高了频谱资源的利用率。在认知无线电中,最重要的步骤就是进行频谱检测,笔者就是在双门限频谱检测算法的基础上提出一种新型算法。该算法适当地选取条件好的认知用户进行数据融合,并不是采纳所有认知用户的本地检测信息。仿真结果表明:本文提出的算法可有效提高认知无线电系统中频谱感知的性能,降低虚警概率,以更好地为农业物联网提供可用的频谱资源。