基于MODIS TVDI和模糊数学方法的藏北地区旱情等级遥感监测

为了实现对藏北区域范围内春夏旱情的动态连续监测,基于温度植被干旱指数(TVDI)和模糊数学方法建立了遥感干旱的划分标准,研究时段为1980-2017年。首先利用MODIS产品数据计算TVDI,然后根据气象干旱等级监测结果,采用模糊数学法建立基于MODIS TVDI的干旱等级划分标准,并对监测结果进行精度验证,最后分析了近年来藏北地区旱情的时空变化特征。得到的主要结论:①基于归一化植被指数(NDVI)和增强植被指数(EVI)计算得到的温度植被干旱指数TVDIN和TVDIE,均与20 cm实测土壤水分含量在0.05的水平达到显著相关,TVDIE的决定系数更高;②基于TVDIE将旱情划分为无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱5个等级,其中,据此标准获得的藏北地区旱情等级与气象干旱等级监测结果大体一致;③近年来藏北地区旱情整体不太严重,且总体趋缓,其中,2009年最严重,发生中旱及以上旱情的区域面积达24%,年内旱情在6月最严重。就旱情的空间分布特征而言,研究区西南部和中部干旱比较严重,北部和东南部相对较轻。研究成果可为藏北地区干旱监测提供数据支撑,遥感干旱等级的划分方法可为其他地区的干旱研究提供参考。     

近50年岷江上游潜在蒸散量的时空变化特征

潜在蒸散量的变化对水分循环与能量平衡均具有重要的意义。文中利用1961-2010年岷江上游及周边20个气象站的逐日气象资料,采用地形矫正的Hargreaves模型计算了潜在蒸散量,并结合小波分析和M-K突变检测方法分析了其时间序列变化特征。结果表明:岷江上游潜在蒸散量呈现由西北向东南逐渐上升的趋势;年潜在蒸散量以12a为准周期变化,潜在蒸散量呈现出波动中上升的趋势,尤其是90年代以来,上升趋势更为明显;而区域内年降水量呈现明显的下降趋势。岷江上游暖干化趋势明显,尤其是近20年,暖干化趋势加剧,生态环境受到严重威胁。     

四川省植被变化及其与气象因子的相关性分析

[目的]分析四川省植被的变化特征及其与气象因子的相关性,为该区域的可持续发展提供理论依据。[方法]采用一元线性回归方法,利用MODIS NDVI数据按不同植被类型对GIMMS NDVI数据进行模拟拓展,并采用变异系数、趋势分析和偏相关等方法进行变化分析和相关性分析。[结果](1)近30a四川省植被NDVI以基本无变化和减小为主,减小的区域主要位于盆周山地、川东北的中海拔山地和川西北高原湿地,增长变化的区域较小,主要位于四川盆地中北部和川西高原西部;(2)植被受气温影响较大的区域主要分布在以灌丛和高山植被覆盖为主的甘孜西南部、西北部以及四川盆地的西南部,以针叶林和水稻种植为主的成都平原、四川盆地中部以及川东北的广元则对降水更敏感。[结论]过去32a间四川省年最大NDVI变化具有明显的阶段性特征,整体上呈现下降趋势;植被NDVI的变化与降水和气温具有显著的线性相关关系,且气温和降水对植被变化的影响具有明显的区域差异。     

基于适宜概率模型的柑橘生产空间模拟变化

土地利用/土地覆被变化模拟是土地科学的重要内容。随着全球变化研究的不断深入,LUCC变化模拟已逐步深入到农作物空间。开展长时序农作物空间变化模拟有助于揭示农业生产过程中“人类-自然”综合体的复杂关系。然而目前农作物空间模拟研究较少,已有模型在空间映射关系,对象识别等尚存技术局限,模型应用也主要集中在粮食作物。本文构建了基于适宜概率的柑橘生产空间分配模型,对四川省柑橘生产空间分布进行了模拟研究。结果显示：该模型较好地反映了1980—2015年柑橘统计特征,各时期统计面积和模拟面积的相对误差均＜25%。在县域尺度上,统计面积和模拟面积的相关系数在0.987 6~0.999 9,呈现明显的线性相关,达到了极显著相关。1980—2015年间,四川省柑橘空间快速扩张,柑橘模拟面积的时序变化与统计面积一致。柑橘空间集中在川中丘陵区和成都平原区。空间格局从分散零星向区域集聚转变,大致形成了成都平原、川南、川东北3个柑橘集中区。SPAM-Citrus模型误差受空间分辨率、空间分配规则、土地覆被、作物分布点的共同影响。在应用中应尽量选择种植年限较长的采样点,同时面向研究对象和区域,选择合适分辨率和空间分配规则,提高预测结果的准确性。     

基于AHP-PCA熵权模型的大渡河流域中上游地区生态环境脆弱性评价

大渡河流域中上游地区是长江上游重要的生态屏障和功能区,及时掌握其生态环境脆弱性真实状况,有助于实现区域生态环境的保护。研究从地形、气候、植被等方面选择9个指标,同时将GIS技术与AHP-PCA熵组合权重模型相结合,完成了大渡河中上游地区2000—2015年不同时期的生态环境脆弱性评价与分析。结果表明:(1)研究区生态环境脆弱性呈现出明显的垂直梯度变化,由南向北脆弱度逐渐降低。(2)将脆弱性指数分5个等级,各等级间面积比例差异明显,表现为微度轻度潜在中度重度,轻度及以下脆弱区面积比例达到全区的80%以上,其整体处于中等脆弱水平。(3)研究时期内该地区各时段的生态环境脆弱性综合指数分别为2.552 1,2.541 0,2.517 0,2.494 9,其整体呈现明显好转的发展趋势。(4)流域中上游地区生态环境的好转,主要得益于国家系列生态环境保护与重建工程的实施,同时水电资源的大量开发也对其脆弱性的加剧产生一定影响。(5)研究针对该地区生态环境恢复重建,结合区域实际将其分为3个治理区并分别提出相应建议。     

四川盆地水稻不同生育期干旱频率的空间分布特征

将四川盆地按地理地貌类型及水稻种植区划分为5个区域即盆南、盆中、盆西、盆周和盆东,基于区内102个县(市)气象台站1980-2014年的逐日气象资料及32个农业气象观测站的水稻生育期资料,利用干旱评估指标分析四川盆地水稻各生育期干旱发生频率的空间分布特征。结果表明：水稻移栽-分蘖期干旱频率在盆中及盆南部分区域高达90%以上;分蘖-拔节期及拔节-孕穗期干旱频率也相对较高,大部地区集中在50%～90%;水稻孕穗-抽穗期和抽穗-成熟期的干旱发生频率与其它生育期相比较低,孕穗-抽穗期干旱发生频率除盆西部分区域、盆中及盆东北局部在70%～84%以外,其余大部在50%左右;抽穗-成熟期干旱发生频率大部分在50%～70%。     

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。     

基于MaxEnt模型的四川省红豆杉潜在分布区分析及适宜性评价

以全国第二次重点保护野生植物资源调查中201个红豆杉分布点为基础数据源,筛选31个影响红豆杉分布的环境变量,应用MaxEnt最大熵模型,结合ArcGIS地理信息系统,划定四川省红豆杉潜在分布区并进行适宜性评价。结果表明,红豆杉在四川省的最适生区域面积为11 508.75km~2,占全省面积的2.37%;适生区域面积为13 340.49 km~2,占全省面积的2.75%;较适生区域面积为12 099.53 km~2,占全省面积的2.49%;不适生区域面积为448 368.74 km~2,占全省面积的92.39%;最适生、适生及较适生区域主要位于茶坪山、龙门山、大巴山、华蓥山、大娄山、大相岭及邛崃山等盆周山地边缘。31个影响红豆杉分布的环境变量中,海拔、年均温、7月降水量、昼夜温差月均值、最冷季均温、降水量变异系数、最冷月最低温、坡度、3月光照强度、7月均温、最干季均温及11月均温是对红豆杉分布有主要影响的12个环境变量。红豆杉最适生环境为气候较为温暖,年均温7.5～15℃,昼夜温差月均值为7～10℃,海拔1 000～2 400 m,降水量充沛,7月降水量50～160 mm,降水量变异系数为50～75,光照充足,3月光照强度为11 000～12 200 KJ/m~2·d的亚热带地区且植被覆盖率较高的山沟或山林中。     

离散Landsat归一化植被指数的时间序列融合构建

结合滑动窗的使用,提出了一种基于傅里叶逼近和线性融合降尺度的时间序列构建方法。在时间序列上逐像元对离散的Landsat数据进行傅里叶逼近,并同分辨率较低的AVHRR传感器数据进行融合,实现了试验区Landsat植被指数的时间序列构建,结合作为实际观测数据的Landsat数据对模型结果的精度进行验证。结果表明,模型结果在色调与纹理等图像特征方面与实际观测数据一致,构建了白色冰雪覆盖区域的NDVI,构建结果与周边地表具有非常好的空间连续性,且整幅影像不存在明显的块状效应;模型结果与实际观测数据具有较高的相关性(平均0.869 2)和较低的均方根误差(平均0.043 5),平均高达75.04%的像元误差在±0.05之间,高达97.64%的像元误差在±0.1之间,并且误差呈良好的正态分布。模型精度对输入数据量存在一定依赖,同时对混合像元的处理方面尚存在一定的改进空间。     

基于遥感影像的黄河三角洲湿地景观演变及驱动因素分析

为揭示1973-2013年黄河三角洲湿地景观演变情况及其驱动因素,更好地服务于区域湿地生态保护和恢复,利用1973-2013年9期Landsat卫星影像,构建了黄河三角洲湿地景观数据库。阐述了黄河三角洲湿地景观组成现状、分布规律和阶段特征,并结合黄河入海水沙及社会经济数据,探讨了其驱动力。研究表明:1)黄河三角洲湿地以自然湿地为主,近40 a来湿地总面积呈下降趋势,且以自然湿地向人工湿地和非湿地的转换为主要特征,湿地景观破碎化趋势严重;2)黄河三角洲湿地景观面积的整体下降趋势与黄河入海水沙的整体减少有较好的函数关系,且以输沙量对自然湿地景观,尤其是咸水湿地景观变化趋势的影响更强,径流量则对淡水湿地景观的影响更为突出。3)黄河三角洲湿地景观面积变化亦具有阶段性特征,这是由于黄河来水来沙量的显著周期性变化,叠加上持续扩大的人类活动影响所致。该研究分析了黄河三角洲湿地景观格局演变规律,并定性探讨了主要驱动因素,相关结论对区域湿地保护和恢复具有一定参考意义。