多源遥感影像林火信息检测和植被恢复动态监测

以Landsat 5 TM和GF–1 WFV影像为主要数据源,利用归一化植被指数和像元二分模型,结合0.2 m分辨率的航空CCD数据和全球30 m精细地表覆盖产品,建立植被覆盖度的估算模型,利用火烧前后NDVI差值提取了2001—2020年间大兴安岭地区的火灾信息;通过FVC定量分析了林区整体覆盖度变化和影响因素,并利用热点区域植被覆盖度变化对不同林火后植被恢复力进行了分析和研究。结果表明：以NDVI值为参数,运用基于像元二分模型的植被覆盖度遥感估算方法技术路线简单、可操作性强,适用于不同分辨率的遥感数据;dNDVI可以对过火区信息进行有效分离;研究区整体FVC较高,但频发的火灾是影响研究区FVC分布状况及其动态变化的主要因素;不同程度过火区的FVC恢复效果不同,小范围过火区的FVC可以恢复到原始状态,中等范围过火区的FVC经过长时间的自然恢复与原始FVC仍有一定差距,而对于大范围,尤其是特大范围的过火区经过长时间恢复虽然FVC会增加,但和原始FVC相比相差甚远。因此,火灾干扰对森林生态系统破坏性较强,受火灾干扰后森林恢复时间较长且其林分组成与物种难以恢复至原型。     

陕北地区GIMMS、SPOT--VGT和MODIS归一化植被指数的差异分析

为了选择适合监测陕北黄土高原地区植被的最佳遥感序列数据,精确监测陕北黄土高原退耕前后的植被变化,选取GIMMS、SPOT-VGT和MODIS3种常用的遥感数据,运用相关分析和均方根误差分析方法,比较3种遥感数据在陕北黄土高原植被空间分布、归一化差异植被指数(NDVI)季节变化和年际变化3个方面的异同。结果表明:1)在植被空间分布方面,GIMMS/NDVI、SPOT-VGT/NDVI和MODIS/NDVI在大范围上的空间分布格局基本一致,但通过分布图分析可以看出,MODIS遥感数据由于其地物分辨率高及NDVI动态范围大的优点,比SPOT-VGT和GIMMS数据更适合于反映植被类型多样的陕北黄土高原地区植被的空间分布。2)在季节变化方面,3种遥感数据NDVI季节变化之间存在极显著的相关关系。其中,均方根误差分析结果表明,MODIS/NDVI与GIMMS/NDVI之间的差异明显大于MODIS/NDVI与SPOT-VGT/NDVI之间的差异;不同季节3种遥感数据NDVI差异也不同,夏季由于云雨较多,3种遥感数据NDVI之间差异最大。3)在年际变化方面,MODIS和SPOT-VGT数据反映出陕北黄土高原地区NDVI在1999—2007年间呈显著增加趋势,而GIMMS/NDVI却未呈现显著变化,说明GIMMS/NDVI在反映陕北高原地区植被年际变化方面存在显著缺陷。通过相关分析可以看出,GIMMS/NDVI和MODIS/NDVI年际变化之间的相关系数随植被覆盖度的升高而降低,尤其在针阔混交林区,其NDVI相关系数甚至为负值,表明GIMMS传感器对高覆盖度植被变化的响应不太敏感,与其他两者相比更易受水气和云的干扰。因此,GIMMS/NDVI不能作为历史均值NDVI直接应用到MODIS应用模型中,尤其在反映高覆盖度植被年际变化方面。     

新巴尔虎草原火时空分布特征及对气象因子响应

目的草原火是草原生态系统重要的干扰因子,严重影响着系统的结构与功能。新巴尔虎草原草是我国重要的草原生态系统,随着极端气候事件的频发,加剧了该地区发生重特大草原火灾的可能性。本研究可为草原火的火险区划和管理提供科学依据。方法本研究基于遥感影像,借助地理信息系统和ENVI等软件,分析了2001—2016年新巴尔虎草原火时空特征,并结合气象数据,探讨草原过火面积对气象因子的响应特性。结果新巴尔虎草原火在时间和空间上呈现规律性分布。在时间上,过火面积年变化存周期性变化规律,2003年和2013年分别出现过火面积峰值,周期间隔10年;过火面积月变化差异明显,过火面积集中在4、5月和9、10月,时间对应研究区域火灾频发的春秋两季;在空间上,高频度火灾发生区域全部分布于国境线附近,越境火灾风险比较大。草原火过火面积与气象因子有着密切关系。在月平均气温为0~10 ℃、月总降水量在0~20 mm、月平均相对湿度40%以下及月平均风速大于5 m/s的区域最利于草原火灾的发生和蔓延。结论新巴尔虎草原火预防工作在区域上应集中在新巴尔虎草原西部、东南部和东北部地区,加强边境地区草原火的监测和管理。在时间上应关注每年4、5月和9、10月,特别是月平均气温0~10 ℃、月总降水量0~20 mm、月平均相对湿度40%以下及月平均风速大于5 m/s的地区。未来可从更长的时间和更广的空间尺度来对草原火的发生周期进行模拟和预测,更有效地探究野火的长期动态变化规律及其影响因素。      

东北地区地表NVDI的时空变化规律

为了分析天然林保护工程等人类活动和气候变化对东北地区地表植被的影响,依据天然林保护工程一期期间东北地区高分辨率NDVI数据,采用统计和相关分析等数学方法,计算得到1999—2008年间东北地区地表NDVI的空间分布及其随时间的变化。结果表明:东北地区年均NDVI的分布具有明显的地域性差异,人类活动的扰动是影响植被稳定性的主要原因;在天然林保护工程与气候变化的综合作用下,东北地区年均NDVI呈显著增加趋势,其中森林NDVI的增加占主导地位;东北地区不同季节NDVI的空间分布与年均NDVI的空间分布基本相似,NDVI的季节变化与植被的生物学特征和物候变化一致,夏季NDVI在1999—2008年间呈极显著增加趋势。研究表明天然林保护工程促进了东北地区地表植被的恢复性增长。      

东北地区地表NVDI的时空变化规律

为了分析天然林保护工程等人类活动和气候变化对东北地区地表植被的影响,依据天然林保护工程一期期间东北地区高分辨率NDVI数据,采用统计和相关分析等数学方法,计算得到1999—2008年间东北地区地表NDVI的空间分布及其随时间的变化。结果表明：东北地区年均NDVI的分布具有明显的地域性差异,人类活动的扰动是影响植被稳定性的主要原因;在天然林保护工程与气候变化的综合作用下,东北地区年均NDVI呈显著增加趋势,其中森林NDVI的增加占主导地位;东北地区不同季节NDVI的空间分布与年均NDVI的空间分布基本相似,NDVI的季节变化与植被的生物学特征和物候变化一致,夏季NDVI在1999—2008年间呈极显著增加趋势。研究表明天然林保护工程促进了东北地区地表植被的恢复性增长。     

河南省植被覆盖指数变化及其对气候的响应

利用遥感数据分析河南省2000—2015年归一化植被指数(NDVI)时空变化及变化趋势,并分析NDVI与气候因子的空间相关性,探讨不同植被类型变化对气候因子的滞后性。结果表明:由于河南省东西部地形差异较大,NDVI分布呈现出西部和东部高,中部较低的空间分布特征;通过退耕还林还草政策的实施,促进了河南省植被生长条件的改善,2000—2015年河南省植被改善明显,植被改善区域占全省面积的88.08%,减少区域占6.61%,稳定不变区域占5.51%;不同植被类型的NDVI均值会存在差异性,河南省2000—2015年8种植被类型NDVI均值大小依次为阔叶林>针叶林>栽培植被>草丛>灌丛>沼泽>草甸>其他;河南省植被NDVI的变化与气温和降水具有显著相关性(P<0.05),并且16 a间河南省的植被大面积处于改善的趋势;不同的植被类型对气温和降水的相关系数是不同的,8种植被类型与降水和气温的最大响应期都在当月;从空间相关性看出降水的相关系数要高于气温,表明河南省年平均NDVI受降水的影响比气温的影响要显著。     

利用2种植被指数监测中国6种典型森林生长期的比较研究

针对大区域森林植被生长变化规律的应用需求,采用统计分析的方法,利用选取的EVI和NDVI两种植被指对中国6种典型森林2000-2011年的生长期变化进行监测,并对监测结果进行了比较。结果表明,从提取的生长期拐点的出现时间及生长期的变化趋势可知,2种植被指数提取的6种典型森林的生长变化时间范围基本相同,都能较好地反映森林生长期的变化过程,说明利用植被指数进行森林生长期监测的方法是可行的;但对高森林植被覆盖区域的森林植被变化及对云等干扰因素的敏感性来看,EVI比NDVI更适合用于大区域空间范围、多种类型的森林植被变化的监测。     

黄土高原地区2001-2015年植被覆盖变化及气候影响因子

为研究国家"退耕还林还草"工程实施以来黄土高原植被覆盖动态变化,以2001-2015年的MODIS NDVI为数据源,结合2001-2015年的气象数据(温度/降水),分析黄土高原地区植被NDVI、气温和降水量的空间分布特征,以及植被NDVI对气温和降水量的响应关系。结果表明,近15a黄土高原地区植被NDVI总体呈现增长趋势。黄土高原地区植被NDVI的空间分布差异显著,大体趋势是植被覆盖从西北部向东南部逐渐递增。研究区植被的空间变化也具有明显的差异特征,研究区的西安市、渭南市及豫西山地的洛阳市等地的植被退化严重,但是随着国家"退耕还林还草"计划的实施,黄土高原地区中部的植被覆盖有了明显的改善。黄土高原地区的温度年际间变化不大,而降水量起伏变化较大。降水量对植被NDVI的影响大于温度对植被NDVI的影响。     

辽河干流流域植被盖度变化及其与气候因子的关系

为揭示辽河干流流域植被覆盖度时空变化规律及其对气候因子的响应特征,以1999~2013年为时间尺度,结合ArcGIS空间分析模块与数理统计,分析归一化植被指数(NDVI)与温度及降水量的年际动态、年内各月变化及空间区域变化特征。结果表明:1999~2013年间辽河干流流域NDVI整体呈上升趋势,分别在2000,2004,2008年达到极值0.339,0.405和0.409;辽河干流流域生态环境改善面积占流域总面积的26.91%,彰武、康平、阜新等地具有较好的代表性;年均NDVI受温度、降水量的影响均较显著,且NDVI对温度的响应程度高于降水量,对降水量的响应程度由东北向西南递减;1999~2013年间流域NDVI增速分别为夏季7.7%、秋季3.4%、春季1.5%和冬季1.4%,且夏、秋两季NDVI变化与全年NDVI变化具有较好的一致性。相关分析表明,流域范围内72.01%的区域NDVI与温度显著相关,表明温度是影响辽河干流流域年际植被覆盖度变化的主导气候因子;而年内植被盖度对降水量的响应存在一定滞后性,主要以冬季融雪与春季降水为表现形式。     

基于NDVI的黄土丘陵沟壑区退耕还林还草监测及效果评价——以定西市安定区为例

植被盖度是评估生态环境的一个重要参数,为了对黄土丘陵地区退耕还林还草效果进行监测与评价,研究通过归一化植被指数(NDVI)遥感估算安定区2001年和2004年植被盖度变化.通过分析得出:2001～2004年安定区整体植被盖度有所增加,尤其是退耕还林还草的区域,低盖度植被类型面积大大减少,植被盖度＜60﹪的类型面积共减小了967.5 hm2,而高植被盖度面积增加.通过坡度与植被指数空间叠加分析发现,坡度对植被盖度较高区域的影响较小,对于植被盖度较低的区域影响较大.对于低植被盖度区域来说,坡度小则植被恢复快,坡度大则恢复较慢.     

基于非参数检验方法吉林省重特大森林火灾影响因素分析

根据吉林省1969—1980年的重特大森林火灾的统计数据,借助SPSS17.0统计软件,运用非参数检验的方法,分析了不同地区、起火月份、起火时间、林型、林龄、疏密度、气温、风速等因素对受害森林面积和过火总面积的影响。结果表明:不同地区的过火总面积之间存在极其显著性差异,延边地区的起火次数最多(127次),过火总面积的均值最大(528.878 9 hm2);不同起火月份的受害森林面积之间存在显著性差异,3月份受害森林面积的均值最大(572.021 4 hm2),而起火次数较多的月份主要集中在4、5、9、10月份,应注意春、秋两季的重特大森林火灾预防。     

基于遥感技术的西藏那曲县植被时空变化分析

利用MODIS13Q1的NDVI数据对2000~2015年西藏那曲县植被时空变化进行分析,结果表明该地区植被覆盖区面积占94%,且植被覆盖高(NDVI0.3)的面积占82%;生长季NDVI是随海拔高度的增加而降低;生长季NDVI平均值的年际变化呈下降趋势。     

2001-2017年西南地区森林火灾数据特征分析

根据中国林业信息网提供的2001-2017年西南地区森林火灾数据,计算森林火灾发生次数、火灾面积、受害森林面积、人员伤亡和火源类型等森林火灾指标的年际和空间变化,得到各指标之间的相关性,分析西南5省市森林火灾特点和规律,并根据火源引起森林火灾次数和方差分析,确定西南地区主要火源和不同省市之间的差异。结果表明:1）2001-2017年,西南地区年均森林火灾次数1 977次,年均过火面积2.43万hm²,年均过火森林面积0.50万hm²,年均成林蓄积损失15.68万m³,年均人员伤亡29人,年均投入扑火车辆2.24万辆,均呈逐年下降趋势;2）火灾次数、火灾面积和受害森林面积等在不同省市和空间差异显著,火灾面积对伤亡人数、扑火经费、出动车辆和飞机数量等都有显著影响;3）人为火源占已查明火源的96%以上,其中烧荒烧炭（38.98%）和上坟烧纸（15.39%）分别是最主要的生产性火源和非生产性火源;4）近几年,烧荒烧炭、炼山造林、上坟烧纸、野外吸烟和电线引火是西南地区主要火源,不同省市间人为火起因差异显著。研究结果表明:西南地区森林火灾绝大多数都是人为,与人类活动密切相关,建议在掌握研究区各省市森林火灾时空分布和火源特征基础上,加强基层防火宣传与教育,加大烧荒烧炭及上坟烧纸等火源的管控力度,是减少该地区森林火灾的重要措施。研究能够为西南地区各省市林火预测和林火管理防治提供科学依据。     

大兴安岭地区森林火灾发生的原因和扑救特征

对1966—2005年大兴安岭地区森林火灾发生原因和扑救特征进行分析,结果表明:40年间,大兴安岭地区森林火灾类型主体为人为火和雷击火,分别占总次数的38.9%和37.1%;随着年份的增加,人为火和不明火源发生的次数逐渐降低,雷击火比例有所增加。对于出动的扑救人员、交通工具,随着年份的变化均有所增加;从数量上看,群众队伍是扑救森林火灾的主要力量。森林火灾发生过程中,不同因素均会显著地影响扑救费用,森林火灾过火面积是扑救费用产生的主要因素。     

广西近15a植被覆盖变化及其对气候因子的响应

基于1998-2012年SPOT VEGETATION逐旬NDVI数据、气象站点的降水量和温度数据,采用趋势分析法、标准差、Hurst指数和相关系数法,研究了广西NDVI时空变化特征及未来趋势,并分析了NDVI与前0-3个月降水量和温度相关系数的最大值及其对应的滞后期。研究表明:1)近15 a来,研究区NDVI年际变化呈增加趋势,且岩溶区NDVI的增加速率稍快于非岩溶区;2)NDVI均值表现出四周高、中间低,非岩溶区高于岩溶区的总体特征,NDVI总体以中等-低波动为主;3)NDVI改善的区域面积占96.62%,岩溶区改善的面积比例略低于非岩溶区;Hurst指数为持续性的区域面积占95.26%,岩溶区持续性区域面积小于非岩溶区;未来植被覆盖总体呈现持续性改善趋势;4)NDVI与前2个月降水量和前1个月温度的相关系数最大,NDVI对降水量和温度最大响应的滞后期分别为2-3个月和1-2个月;岩溶区植被生长对降水量和温度变化更敏感;不同植被类型受降水量和温度的影响程度及其响应时间具有差异性,而同一植被类型对温度变化的响应时间比降雨量短。     

基于GEE平台的钱江源国家公园森林火灾动态变化研究

以钱江源国家公园试点区及其周围10 km缓冲区为研究区域,基于GEE云平台、Landsat卫星影像以及卫星林火监测数据,结合目视解译与光谱指数法快速提取过火区域,并统计火灾发生时间、频率和过火面积的变化规律,使用景观指数描述过火区域的空间模式。结果表明：1999—2019年,研究区共发生19起森林火灾,其中春季和冬季森林火灾高发,分别占火灾总数的47.37%和42.11%;2013年平均单次森林火灾覆盖范围最广（83.54 hm²）,2011年发生森林火灾次数最多（6次）,过火区域的面积差异较大,而2014年和2019年仅各发生1次火灾;研究区过火区域面积共计约为766.55 hm²,在研究期间呈现先增加后减少的趋势。钱江源国家公园范围内过火面积仅为9.05 hm²（2011年和2014年分别为9.04 hm²和0.01 hm²）。本研究方法适用于借助免费历史Landsat数据快速获取30 m分辨率尺度的火灾信息,建立空间明确的灾情历史数据档案,及时、客观地评估国家公园灾害管理成效。     

内蒙古生态屏障区植被覆盖变化及降水、气温对其的影响

为研究内蒙古生态屏障区植被覆盖变化及降水、气温对其的影响,采用2010—2019年的SPOT-VGT归一化植被指数(NDVI)数据集、CRU TS气候数据集、GlobeLand30地表覆盖数据,利用一元线性回归趋势方法,对研究区10 a来植被覆盖的年际变化进行分析;同时应用相关分析法,研究了不同土地利用类型植被覆盖与降水量、气温的相关性。结果表明：2010—2019年研究区归一化植被指数呈现上升趋势,但空间差异明显,呈现东高西低的区域分布特征。植被覆盖明显改善(S_lope>0.03)面积最大的年份为2011—2012年,像元数占内蒙古总像元数的44.44%;植被覆盖明显退化(S_lope<0.03)面积最大的年份为2013—2014年,像元数占总像元数的40.59%。不同土地利用类型时,降水量、气温对植被覆盖产生不同的影响,气温对森林植被覆盖的影响最为显著,降水量对草地植被覆盖的影响最为显著。     

NDVI和EVI的云南省植被覆盖变化比较分析

云南省被誉为天然的"植物王国",植被种类和植被覆盖度居全国之首,是我国乃至世界生物多样性集聚区和物种遗传基因库,森林覆盖率等指标长期处于前列。文章选取云南省2006～2010年的5、7、9月三期的NDVI与EVI数据进行分析比较,发现NDVI对高植被地区的值趋于饱和;并且NDVI的值始终大于EVI的值。EVI能减少大气或者植被生长地表所造成的误差,作为一个优化的植被指数,提高了对高生物量区域的敏感性,增强改进了植被监测能力,不容易达到饱和,能真实反映植被生长变化,所以EVI对植被覆盖的敏感度比NDVI要更好一些。     

呼图壁县NDVI变化与气候因子的响应

利用2010~2014年Landsat 8数据,通过差值和相关性分析法,对呼图壁县植被指数(NDVI)的时空演变进行分析,并对NDVI与气候因子相应的敏感性进行分析。结果表明,呼图壁县植被覆盖变化呈现明显的空间差异,植被指数有明显的地域特征,中部平原地区的NDVI最大,植被覆盖度明显较高,主要分布在林地、农田;南部的高山、丘陵及北部荒漠地区的NDVI较低,植被覆盖度也较低;呼图壁县具有明显的季节性NDVI变化,NDVI增加最快在夏季和秋季,而冬季增长缓慢,且NDVI对气候因子(降水、气温)响应存在时滞性;呼图壁县植被覆盖NDVI与降水和气温呈极显著相关关系,相关系数分别为0.843 1、0.870 2;复杂地形对植被指数有影响,农田耕作区的NDVI变化更大程度上体现了人类活动对植被指数的影响。随着人口增加、城市化进程加快、城乡建设侵占大量土地,会减少植被覆盖的面积,影响植被指数的分布。     

广西植被时空变化及其对气候响应

植被是生态系统中的主要组成部分,是连接土壤圈、大气圈和生物圈的纽带,植被的时空变化及分布影响着地球的水、碳等物质循环和光、热等能量循环。以遥感数据为基础,应用遥感图像处理平台和Arc GIS软件,提取广西壮族自治区2007—2016年的归一化植被指数(NDVI)值。通过一元线性回归方法、偏相关方法,对比分析不同地质类型、植被类型的NDVI值变化特征及其对气候的响应。结果表明,2007—2016年广西NDVI值在0.78~0.82之间波动变化,呈上升趋势,高植被覆盖区面积最大,低植被覆盖区面积最小;岩溶区植被覆盖得到改善,植被覆盖改善的面积大于退化的面积,其中NDVI轻度增加的比重最大;岩溶区和非岩溶区的NDVI变异程度以稳定为主;NDVI与降水、气温的正偏相关性与负偏相关性并存,呈负偏相关的面积大于正偏相关的面积。