基于主被动遥感技术的地表覆被类型变化检测方法——以新疆西天山国家级自然保护区为例

旨在研究主被动遥感结合的地表覆被变化监测方法，使用高分数据和哨兵1号数据分别代表被动和主动遥感，对新疆西天山国家级自然保护区地表覆被变化情况进行检测，进而对得出的林地、草地、建筑物检测结果进行联合分析，最终得到主被动遥感联合变化检测结果。通过实地精度检验对主被动遥感联合变化检测结果进行验证。结果表明，该方法的变化检测结果精度达到90%以上。说明结合主动遥感和被动遥感既能克服天气的影响，又能在检测中保留光谱和纹理等丰富的信息，变化检测的精度较高；主被动遥感联合变化检测可以较为快速、准确地掌握地表覆被类型的变化，能够在一定程度上减少被动遥感数据的云量困扰。并且该方法在林地和建筑物上有较高的敏感性，适合森林自然保护区的森林变化和建筑监测。     

阿尔泰山森林景观格局的稳定性

[目的]定量分析阿尔泰林场的森林景观稳定性,为科学合理地规划建设阿勒泰林场森林景观提供依据。[方法]以2016年Landsat 8OLI影像作为数据源,运用主成分分析法构建研究区森林景观稳定性评价模型,利用Kriging插值分析整个研究区的森林景观稳定性状况。[结果]灌木林地和乔木林地是研究区的优势森林景观,分布比较广泛,苗圃地和林业辅助用地景观类型面积较小,但分布比较集中;森林景观呈现出较高的景观异质性;森林景观稳定性差异较大,其稳定性大小依次为:灌木林地乔木林地苗圃地宜林地疏林地林业生产辅助用地。[结论]2016年森林景观稳定性整体处于较高水平,分布区域差异比较均衡,西南部山区生态环境良好,森林景观结构完整,东部和东北部山区最差,应加强生态环境保护力度,同时维持西南部的保护力度,从而促进森林景观结构更加合理。     

1999-2016年天山西部植被覆盖的时空变化

[目的]调查天山西部生态环境植被覆盖状况,为科学保护区域生态环境和管理提供科学依据。[方法]以天山西部林区—霍城林场为研究对象,基于1999,2007和2016年3个时期的Landsat TM遥感影像和DEM数据,运用归一化植被指数分析研究区植被覆盖情况和空时变化特征。[结果]时间变化上,1999—2016年期间霍城林场植被覆盖以Ⅱ和Ⅲ级为主,所占比重达到55%以上,总体上是呈现上升趋势;空间分布上,霍城林场因海拔、坡度和坡向等地形因子的不同而出现不同的分布和变化特征,当海拔在1 500~2 000 m和2 000~2 500 m或者坡度30°~45°的区域时,植被覆盖度相对较高;当海拔 < 1 500 m以及 > 2 500 m或坡度 < 30°的区域时,植被覆盖度相对较低;植被覆盖度随着坡向的变化而变化着,呈现出阴坡 > 半阴坡 > 半阳坡 > 阳坡的分布特征;当海拔 < 1 500m和坡度 < 30°的区域时,植被覆盖度变化较为明显,而当海拔 > 2 500 m和坡度 > 45°的区域时,因受人为社会活动影响小,植被覆盖变化不明显。[结论]1999—2016年期间,霍城林场植被覆盖在时间变化上总体呈现上升趋势,在空间分布上因海拔、坡度和坡向等地形因子的不同呈现不同的分布和变化特征。     

准格尔盆地梭梭天然更新幼苗空间格局与影响因子

以吉木萨尔县和玛纳斯县的天然梭梭荒漠林的更新幼苗为研究对象,运用多尺度的点格局分析方法研究了准格尔盆地南缘天然梭梭更新幼苗的格局分布及影响因子。结果表明:吉木萨尔县梭梭幼苗格局聚集强度较大,且在0-10m连续尺度上呈聚集分布,聚集程度随距离增加先增强后减弱;玛纳斯县的梭梭幼苗格局在0-7.2m的连续尺度上都是聚集分布,聚集强度随尺度变大而降低;样地中梭梭幼苗数量吉木萨尔县是玛纳斯县的10倍以上。结合气象数据得知梭梭种子萌发和幼苗的生长的关键因素是11月、12月及来年4月、5月的降水量,且降水量在15mm以上有利于梭梭种子的萌发和幼苗生长。     

天山西部天然乔木林空间分布与地形因子的定量关联

【目的】研究天山西部山区天然乔木林分布规律与地形因子(海拔、坡向、坡度)的定量关联,为森林资源的保护与管理提供科学依据。【方法】选取天然乔木林为对象,通过3S技术对Landsat数据进行分类,基于DEM数据生成地形因子,结合森林资源二类调查数据,定量研究天山西部山区天然乔木林的空间分布规律。【结果】天山西部山区天然乔木林主要分布在海拔1 200~2 500 m的区域,分布指数96.19%;坡向上主要分布在阴坡、半阴坡(包含北坡、西北坡、东北坡全部以及东坡、西坡部分区域),分布指数88.72%;坡度上主要分布在坡度≥15~55°,包括斜坡、陡坡和急坡以及险坡的部分区域(≥45~55°),其中在陡坡的分布指数最大。研究区树种有雪岭云杉(Picea schrenkiana)、欧洲山杨(Populus tremula)、疣枝桦(Betula pendula)、杏(Armeniaca vulgaris)和天山野苹果(Malus sieversii),其中以雪岭云杉分布面积最大,海拔范围最广;其次为欧洲山杨,第三为杏;适宜雪岭云杉生长的海拔区域为1 800~2 400 m,欧洲山杨适宜生长区为1 400~2 000 m,杏适宜生长区为1 000~1 600 m。【结论】天山西部山区天然乔木林树种以雪岭云杉、欧洲山杨和杏为主,主要分布在中山—亚高山的阴坡、半阴坡且坡度为≥15~55°的区域。森林抚育、更新时应根据地形条件选择适宜树种,保证树种幼苗成活率,促进乔木林快速更新。     

阿尔泰山森林景观特征及其适宜粒度分析

在阿勒泰林场,以其2006年和2016年的ETM+/OLI影像为数据源,综合运用RS和GIS技术,并采用景观指数分析法分析阿勒泰林场景观格局变化的特征、景观异质性特征、景观空间分布格局和景观适宜粒度。结果表明:(1)研究区优势景观类型为牧草地和灌木林地,且其面积呈增长趋势;(2)灌木林地斑块间面积大小差异显著,破碎化程度最高,苗圃地和林业辅助用地的破碎化程度最低;(3)乔木林地和灌木林的平均最小距离(ENN)值较高,分别为868.72m和870.87m。在时间纵向上,由于天然林保护工程和人工造林补植工程的实施,使得乔木林地和灌木林地的规模逐渐扩大,具有更好的连接性;(4)阿勒泰林场景观的整体异质景观要素的空间分布呈常规状态,整体景观的斑块分布较为均衡,分布形式变化不大;(5)阿勒泰林场2006年和2016年的适宜景观粒度为60m,该景观粒度不仅能够科学准确反映区域景观信息,还能为今后区域景观格局的稳定性研究和空间优化提供基础支撑。     

喀什市生态系统服务价值对土地利用变化的响应及预测

[目的]通过研究喀什市土地利用变化对生态系统服务价值的影响,为土地科学利用管理决策提供参考。[方法]参考Costanza(1997)和谢高地(2008)等人的研究成果,结合喀什市的实际情况,采用生态系统服务价值计算公式和敏感度分析,通过研究喀什市1997—2010年生态系统服务价值对土地利用变化的响应,并针对喀什市土地利用总体规划(2010—2020年)中土地利用类型的变化,对生态系统服务价值进行预测分析。[结果]按规划发展,1997—2020年,喀什市土地利用结构变化较大。土地利用程度呈加大趋势,生态系统服务总价值则逐年减少,其中耕地、水域的生态服务价值持续下降。敏感性指数分析表明,喀什市生态系统服务价值对生态服务价值系数是缺乏弹性的,研究结果可信。[结论]在喀什市土地利用总体规划实施过程中,应注重提升土地节约和集约利用水平,优化土地利用结构,保持生态系统的平衡和稳定。     

基于无人机遥感的胡杨地上生物量估测模型构建

为了构建胡杨冠幅及地上生物量估测模型,在胡杨分布区设置的样地中选取328株样木,以无人机遥感数据提取的胡杨冠幅为自变量,以胡杨生物量模型获取的地上鲜生物量为因变量,通过相关及回归分析方法,构建不同函数形式的估测模型并进行精度分析。结果显示,墨玉县、巴楚县、轮台县,以无人机遥感估测胡杨生物量的最优模型均为三次曲线函数形式,精度分别为94.93%,95.63%,92.24%。研究确定了处于不同林龄胡杨样地的地上生物量的最优估测模型。可见,运用无人机遥感估测生物量是可行的,可为胡杨林的经营管理和生态价值评估提供技术支撑。     

基于高分遥感数据的阿尔泰山乔木林地上生物量预测

为了在区域尺度上精准和便捷地估测森林生物量,以高分遥感数据和实地调查数据为基础,通过提取植被指数、纹理等遥感特征变量,并运用最近邻算法(k-NN)构建乔木林地上生物量预测模型。结果表明,运用k-NN进行区域尺度上乔木林生物量遥感定量估测,当k值为2,特征为B1(波段1)、SR(简单植被指数)、NDVI(归一化植被指数)、B4(波段4)时,研究区乔木林生物量估测结果最优。通过分析可知：乔木林生物量整体表现不高,地上生物量为803.90万t,单位面积生物量均值为82.15 t/hm²;乔木林主要龄组是成熟林时,其面积和生物量占比均最大;在海拔1 500～2 400 m范围,乔木林单位生物量较高。