基于GF-1影像的东江流域面向对象土地利用分类

针对东江流域地物斑块破碎、湖泊河流众多等因素影响其地物分类精度的问题,该文以GF-1遥感影像为数据源,采用面向对象的分类方法,结合模糊分类和CART决策树分类法获取研究区土地利用分类信息。根据近红外波段均值的模糊范围(480~2 200)选择模糊小于隶属函数对水体与非水体进行区分,近红外波段均值小于480确定为水体,大于2 200确定为非水体;在水体类别中,采用长宽比指数模糊范围(1.53~4.32)调用模糊大于函数对河流与水库进行了区分,长宽比指数小于1.53确定为水库,大于4.32确定为河流;在非水体类别中,采用归一化植被指数NDVI(normalized difference vegetation index)特征值模糊范围(0.21~0.62)调用模糊大于函数区分植被与非植被,NDVI指数小于0.21确定为非植被,大于0.62确定为植被,最后采用面向对象的CART决策树分类法分出河流、水库、园地、林地、耕地、灌草地、未利用地、建设用地。与极大似然分类法、非监督分类法应用到GF-1遥感影像相比,基于面向对象的CART决策树分类方法的效果最好,总体分类精度高达93.27%,Kappa系数高达0.92。该方法可以作为东江流域获取较高土地利用信息的有效方法,为研究流域生态环境变化提供更准确的数据支持。     

基于SPAN与NDVI的全极化SAR数据喀斯特地区土地类型划分

地貌复杂性、地物多样性等特征使得全极化SAR（Synthetic Aperture Radar,SAR）数据的散射机制和散射强度相互交织,从而导致基于传统Wishart-H/α的全极化SAR数据难以实现喀斯特地区土地类型的有效划分。针对此问题,本文先用复Wishart距离测度对研究区土地类型样本进行聚类,同时利用H/α平面对研究区进行超盒聚类,然后根据超盒聚类结果平均相干矩阵与样本聚类结果平均相干矩阵间的复Wishart距离进行半监督分类,获得研究区土地类型划分的初步结果。在此基础上利用对建筑物与裸岩地敏感的极化总功率（Polarimetric-Total-Power,SPAN）和对林地、草地与耕地敏感的归一化植被指数（Normalized Differential Vegetation Index,NDVI）对初步结果继续进行划分,最终将研究区土地类型划分为水体、林地、草地、耕地、建筑地和裸岩地,总体分类精度为81.45%;采用另一地势相对平缓、地形相对单一的典型喀斯特地区全极化SAR数据进行验证,在实现该地区土地类型划分的同时总体分类精度为85.66%。说明gai该研究方法能够实现喀斯特地区土地类型的准确划分。     

2000—2020年湖北省土地利用变化对植被覆盖度的影响

[目的] 土地利用及其对陆地生态系统的影响是当前全球变化研究的重要内容。科学分析土地利用变化对植被覆盖度的影响,促进社会经济与生态环境质量的协调发展及地区经济的平衡发展,为政府部门对区域生态保护和恢复管理提供借鉴和参考。[方法] 以湖北省为研究对象,利用2000,2020年2期Landsat遥感影像、土地利用遥感数据,利用遥感数据的空间处理、像元二分模型、土地利用转移矩阵等方法,分析研究湖北省植被覆盖的时空变化、土地利用类型变化特征及其对植被覆盖度的影响。[结果] ①2000-2020年,湖北省耕地、草地和未利用地面积减少,水域以及建设用地面积增加,林地面积基本保持不变,其面积大小顺序为:林地>耕地>水域>建设用地>草地>未利用地。②湖北省植被覆盖度平均值上升了6.50 %。林地、耕地、草地和未利用地的平均植被覆盖度均有所增加,建设用地的平均植被覆盖度有所降低。③湖北省植被覆盖度总体呈现增加的趋势。植被覆盖度增大的区域主要集中在湖北省的西部和东南部地区,局部地区也存在植被退化的区域,主要集中在湖北省中南部及襄阳北方部分区域。④不同土地利用类型FVC转移过程中,耕地较高植被覆盖与高植被覆盖之间的转移过程最为剧烈,林地不同等级植被覆盖的转移量占转移总量的47.87 %,草地不同水平植被覆盖度的转移量占转移总量比例较小,仅为3.40 %。[结论] 2000-2020年湖北省土地利用变化较大,不同土地利用类型的植被覆盖度相互转移,尤其是林地、耕地及草地的平均植被覆盖度均有所增加,使得湖北省近20 a来整体植被覆盖度呈现出上升趋势。     

升金湖国家自然保护区土地利用生态风险评价

[目的]为了有效保护升金湖国家自然保护区生态环境。[方法]根据安徽省升金湖国家自然保护区1986,2002和2011年3期TM遥感影像,运用ERDAS,ArcGIS等软件,结合升金湖自然保护区土地利用现状,将升金湖自然保护区试验区、核心区、缓冲区3个功能区的影像进行监督分类,划分成建设用地、草地、耕地、林地、水域、未利用地、交通用地和园地8个地类,并统计各土地利用类型面积。采用层次分析法和模糊数学法建立土地利用生态风险评价模型,计算土地利用生态风险指数。[结果]保护区整体的土地利用生态风险等级为中级,1986—2011年,土地利用生态风险逐渐增强。其中,核心区的土地利用生态风险指数相对较低,但也呈逐渐增强趋势;试验区的土地利用生态风险指数较大,缓冲区的土地利用生态风险指数变化明显,土地利用生态风险较严重。[结论]升金湖自然保护区生态风险呈上升趋势,需要采取措施,建立预警机制,有效控制升金湖的生态风险。     

基于Landsat8卫星影像的厦门市水土流失动态变化分析

基于2014-2016年三期Landsat8影像数据,通过土地利用转移矩阵、像元二分模型、DEM数据,分别分析厦门市区土地利用变化机制,以及植被覆盖度和坡度分布情况。基于ArcGIS平台,将土地利用分类图、植被覆盖度分级图、地形坡度分级图进行叠加分析,获得厦门市2014-2016年水土流失数据。监测结果表明,2014-2016年厦门市建筑用地持续增加,林地、耕地持续减少;低植被覆盖区面积逐年减小,而高植被覆盖区面积明显增加;轻度及其以上侵蚀面积逐年减少,尤其是强烈及其以上侵蚀面积减少明显;各行政区中,水土流失最严重的是同安区,其次是翔安区,相对来讲,思明区和湖里区水土流失较轻。     

基于TM影像的崇明东滩湿地植被分类研究

湿地植被遥感分类对于湿地生态环境的保护与管理具有重要意义,遥感湿地植被分类的难点是湿地环境复杂,植被光谱相似.以崇明东滩湿地为研究对象,利用FieldSpec 3 Hi-Res光谱仪和Landsat 5卫星影像,分析了湿地植被实测和遥感影像反射光谱曲线.在分析的基础上,采用基于知识发现的信息提取方法对湿地植被进行分类.首先将潮滩植被从遥感影像中提取出来;然后计算NDVI、DVI等植被指数,并进行典型植被可区分性植被指数评价;最后将最优植被指数(KT1,TRVI和DVI)作为辅助信息,对潮滩植被进行神经网络监督分类.研究结果显示,该方法的分类总精度较高达86.5％,具有一定的适用性.研究结果可为实现自动、半自动化植被分类与识别提供理论依据和技术支持.     

基于特征波段的SPOT-5卫星影像耕地信息自动提取的方法研究

首先分析了SPOT-5卫星影像中植被和其它主要背景地物的光谱特征，发现利用原有波段难以提取复杂的植被信息，同时植被信息中的耕地(水田和旱地)和园地在所有波段上都有重叠很难区分。因此考虑到植被信息的复杂性和波段信息的不足以及研究区内地势平坦，该文提出了利用植被特征波段：加和比值植被指数(PRVI)和归一化植被指数(NDVI)作为新的波段融入原始影像中，在增加有效信息量的同时运用简单决策树模型提取耕地信息，并参照最新的航测数据进行了精度评价。结果表明，该方法的总体提取效果较好，能够在快速、准确提取植被信息的基础上，进一步区分旱地和水田，并且去除容易混淆的园地。与常规的监督分类方法相比都有很大的提高，只是在耕地和园地交界处有误判现象。     

高分遥感在黄河流域水土流失动态监测中的应用

[目的]总结和分析黄河流域水土流失动态监测项目所采用的遥感监测技术,为流域水土流失动态监测探索和推广一种崭新、高效的方法。[方法]基于资源3号高分辨率卫星影像,采用面向对象的影像分类方法对准格尔旗2014年的土地利用信息进行半自动分类,并构建植被覆盖度回归模型,对项目区植被覆盖度进行反演研究。[结果]面向对象的土地利用半自动分类结果和植被覆盖度回归模型反演结果,其野外验证精度达到90%以上,满足水土流失动态监测高解析度和高精确度基础数据获取的需求。[结论]面向对象的土地利用分类方法和植被覆盖度回归模型计算,能够有效避免传统人工目视解译导致的成果误差,节约人力成本和时间成本,提高数据获取的精度和效率。     

重庆石漠化和非石漠化区植被绿度时空变化特征

[目的] 为研究重庆岩溶石漠化和非石漠化地区植被绿度时空变化特征及其对土地利用类型的响应,有利于指导岩溶地区植被生态恢复的影响。[方法] 基于植被叶面积指数(LAI)及土地利用类型数据,采用趋势分析和Hurst指数分析石漠化和非石漠化地区植被绿度的时空演变特征,利用土地利用转移矩阵定量分析土地利用变化对植被绿度的影响。[结果] (1)石漠化和非石漠化地区的植被绿度整体呈增加趋势,分别在2007年和2012年达到最大绿度,绿度值为1.36和1.69,年平均增速为0.014和0.012。(2)石漠化和非石漠化地区植被绿度动态变化趋向良好,改善趋势面积占比分别为86.84%,87.04%,反持续改善趋势面积占比分别为52.82%,80.29%,是未来植被绿度主要变化趋势。(3)石漠化和非石漠化地区主要的土地利用类型是林地和耕地,且林地转化的耕地是植被绿度退化的主要发生区,耕地、灌木和草地转化的林地是植被绿度改善的主要发生区。(4)高LAI的土地利用类型转化为较低LAI土地利用类型导致LAI减小,降低植被绿度,较低LAI土地利用类型转化为高LAI土地利用类型,导致LAI增加。石漠化和非石漠化地区林地LAI转出总量减少最多,分别为11 902.01和4 442.18,转入总量增加最多分别为14 983.78和17 109.46;建设用地、水域和裸地面积较小,对LAI总量的影响不明显。[结论] 研究结果有助于揭示生态脆弱区植被绿度的变化特征及对土地利用变化的响应机制,为重庆市岩溶地区石漠化治理、生态安全和经济可持续发展提供科学依据。     

基于GlobeLand 30数据和CA_Markov模型的郑州市2000-2020年地表覆盖变化特征及预测分析

[目的]针对不同分类算法对地物识别结果的差异性导致地表覆盖变化分析难以为城市变化提供参考信息和决策依据问题.[方法]研究以GlobeLand 30标准产品为数据源,结合CA_Markov模型,对郑州地区2000 2020年土地利用变化速度、幅度、程度,以及熵值演变方向等时空变化特征进行分析与模拟预测.[结果] (1) 2000-2010年,郑州地区人造地表显著增加,湿地、耕地、草地有一定程度的减少,其中人造地表和湿地的变化速度相对较快;(2) 2000-2010年,郑州地区土地利用程度变化量为8.04,土地利用信息熵和均衡度都有所提升,优势度相应降低;(3)预测2020年郑州地区地表覆盖状态同2010年相比,人造地表和草地分别增加68.88％和49.99％,水体、湿地增加幅度均在30％以上,耕地、林地有一定程度的减少.[结论] 2000-2020年,郑州地区土地利用总体分布格局具有显著性差异,土地利用的复杂性增加,环境问题日益凸显.     

基于证据理论的多源遥感产品土地覆被分类精度优化

针对现有土地覆被遥感产品及融合方法存在的不足,该文提出了一种新的分类体系转换方法,实现了证据理论(Dempster-Shafer)框架下多源产品的集成,并以GEOWIKI、林业调查数据为参考,通过绝对及交叉验证方法对融合结果精度进行了评价。研究结果表明:无论总体精度还是类别精度,融合结果与原始数据相比均有一定提高,说明在融合过程中,吸收了多源数据的类别分布特征,做到了多源数据间的互补。通过融合结果的不确定性分析,总体上融合结果的不确定性较小,但在景观异质性较强区域,融合结果的不确定性显著,不确定性值集中于0.4~0.7之间,这说明如何提高景观异质性区域的土地覆被类别精度,实现该区域数据重构是未来亟需解决的问题。该文所得成果为未来全球或区域尺度土地覆被遥感产品的研制及产品精度验证提供了参考。     

高山区村域尺度农村居民点整理潜力测算研究

科学估算高山地区村域尺度农村居民点整理潜力并构建可行性较强的转化路径,有助于提高山区农村居民点整理的优质耕地转化率,对于提高农村居民点用地集约利用水平具有重要意义。研究以提出的农村居民点整理潜力测算研究思路为指导,选取十堰市郧阳区作为研究区域,以抽样行政村地籍调查成果为支撑,通过Pearson相关系数、偏最小二乘回归模型和实地调查的方法逐步验证本文的研究思路,并基于宜拆建筑结构形式房屋及附属设施修正土地闲置率法测算的农村居民点整理潜力,从而得到农村居民点整理综合潜力。结果表明,依据土地闲置率法测算的整个郧阳区的潜力面积为616.956 hm~2,修正后的综合潜力为1661.248 hm~2,其面积相较于人均居民点用地标准法测算的潜力面积仍较小,但是相较于传统土地闲置率法测算结果已经提升明显,且存在切实可行的潜力转化路径。研究测算的农村居民点整理潜力充分考虑了政策支撑和农民支持,从而提供了依托国家重大政策的切实可行的整理潜力转化为优质耕地路径,也能够有效避免高山区复垦耕地撂荒;提出的潜力测算方法对不同尺度间潜力测算的联动具有重要的参考价值。     

基于植被指数的开都河第一分水枢纽工程生态效应分析

水利工程建设在生态环境较恶劣,水资源严重短缺的干旱区其表现更为突出.科学的分析水利工程的生态效应可为区域水利工程与生态环境协调发展提供重要的理论依据.本文以Landsat遥感影像和水文数据为主要数据源,分析开都河流域第一分水枢纽工程建成前后的土地利用/土地覆被、径流量与生物量变化趋势,进一步讨论水利工程建设对开都河流域植被覆盖变化的影响.结果显示:1)第一分水枢纽工程建成以后,研究区土地利用动态度增加,其中耕地面积直线增加;2)通过对水利工程建设前后的水资源利用效率与流域生态环境质量进行对比分析,得知水利工程可以调节开都河水量在时间和空间上的分配,适应人类对水资源利用的要求;3)水利工程运行后,研究区植被覆盖度与生物量逐渐增加,裸地面积逐渐减少,说明水利工程的建设对生态环境有修复作用.     

高分辨率遥感卫星影像在土地利用分类及其变化监测的应用研究

研究了IKNOS米级高分辨率遥感影像在大比例尺土地利用图件更新中的应用技术,提出采用基于知识的土地利用覆盖分类以及变化监测系统方法,首先利用NDVI植被指数和半方差纹理特征的知识进行影像大类区域分割;其次结合光谱知识对各影像区域进行详细分类,同时利用区域生长技术与地类空间知识进行区域分类;第三步是分类后处理与变化信息提取,利用基础图件提供的知识与各区域分类进行比较以发现变化的区域。北京房山良乡试验区的试验表明,Kappa系数为0.912,总精度为0.938;变化信息错误率为13.69%,基于知识的分类与变化信息自动提取可以为在GIS/RS环境下的目视数字化提供目标,加速土地利用基础图件的更新作业过程     

乌江流域土地利用变化的自然因子

自然因素是引起典型山地流域土地利用变化的主要原因,乌江流域作为典型山地流域,明确各自然因子在乌江流域土地利用类型转变中的贡献率,找到关键性驱动因子,从而为合理调整土地利用布局提供借鉴作用。以乌江流域为研究对象,基于时空性和整体性,采用2000年、2010年和2020年三期土地利用数据,综合各自然要素,利用增强回归树模型来分析土地利用变化的自然因子。结果表明:(1)2000—2020年乌江流域土地利用类型变化表现在,林地、灌木地、水体和人造地表面积比重明显增加,耕地、湿地面积显著减少,草地面积变化呈稳定趋势。(2)2000年和2020年对比发现乌江流域中部水体面积扩大,北部林地面积有所增加,东部耕地面积大幅度缩减。草地和灌木地空间变化不明显,呈嵌入式分布。人造地表以东南、西南、东北和西北部增加最为明显。(3)从贡献率方面考虑,降水对草地变化的贡献率最大,坡度对耕地的影响最大,植被类型对林地影响最大,影响湿地最大的自然驱动因子是坡度,气温是制约灌木地发展的最大自然因子,土壤类型对水体变化的贡献率最大,坡度是人造地表变化最大的自然驱动因子。草地变化的特征因子主要是降水、植被类型和气温; 耕地变化特征因子分别是坡度、高程和气温; 林地变化的特征因子是植被类型、高程和气温; 湿地变化的特征因子是坡度; 灌木地变化的特征因子是气温、土壤类型和植被类型; 水体变化的特征因子是土壤类型和植被类型; 人造地表变化的特征因子是坡度和植被类型。     

Blowout dynamics on Lake Huron sand dunes: analysis of digital multispectral data from colour air photos

We adapted a digital image analysis procedure to extract multispectral data from sequential colour air photos of a Lake Huron sand dune system and then classify land cover into water, sand, and vegetation. We isolated portions containing individual blowouts from georeferenced land cover maps of the dune system in 1973 and 1998 and overlaid the sequential images using geographic information systems (GIS). This allowed us to quantify changes in blowouts over the 25-year period. Net change in land cover (m²) within each blowout was expressed as the difference between retrogression (bare areas created by erosion or burial of existing vegetation) and colonization (vegetation patches created by plant establishment on bare areas). The analysis procedure produced maps with an overall accuracy of ≥90% for land cover classification within blowouts. The individual blowouts fell along a continuum of activity, varying from significant retrogression (+748 m²) to significant colonization (−1148 m²). Overall, sand movement in all sampled blowouts produced 3991 m² (17.9% of the blowout area in 1998) of bare sand patches that replaced formerly existing patches of vegetation. Colonization of bare areas over the 25-year period was 4127 m² or 18.5% of the 1998 blowout area. Retrogression and colonization are natural cooccurring processes in coastal dune systems, and the technique described here represents a new tool for the study of temporal and spatial vegetation dynamics in blowouts.     

紫色土坡面植被覆盖度对水土流失影响研究

植被是防止地面水土流失的积极因素,但在三峡库区紫色土关于植被对水土流失的影响还相对比较薄弱。本研究通过人工模拟降雨试验,分析不同草地覆盖度对紫色土坡地径流产沙的影响,定量研究不同草地覆盖度的减水减沙效益。结果表明:流量随草地植被覆盖度的增加而减小,小雨强时表现特别显著。特别是当植被覆盖度 > 60%后,径流量明显低于裸地及20%,40%植被覆盖度;植被覆盖度越高,植被降低径流含沙率的作用也就越明显,径流含沙量就越低;与草地的减沙功能相比,其削减径流作用明显弱于减沙效应,且盖度对坡面的减水特征值影响不太明显;植被覆盖的减流减沙效益在中小雨强时随雨强的增加而增加,在大雨强时,其减流减沙效益反而降低。     

滨海盐土区NPP时空分异特征研究——以河北省黄骅市为例

随着黄骅地区城市化进程速度的加快,自然植被所产生的生产力下降现象也愈演愈烈。本文以光能利用率模型为基础,对黄骅范围内的植被净初级生产力进行测算,并分析植被净生产力模拟结果的时空分异特征。结论如下:1黄骅市2001~2010年均NPP大部分集中在200~500 g C m~(-2)a~(-1)之间。2黄骅市NPP在2001年到2010年总体呈波动变化,但可以看出有一定上升趋势,在2006年NPP达到顶峰,为512 g C m~(-2)a~(-1),在2002年达到波谷,为202 g C m~(-2)a~(-1)。3研究期间,黄骅市植被NPP分布符合地理分布规律,年均NPP值呈现从西向东递减的变化趋势。从平原农耕地区到盐碱地区,再到东部平原城市地区,NPP呈现下降状态,且存在高值和低值的地域。4不同土地类型间NPP数值也存在差异:其中耕地盐碱地水域湿地盐田园地草地工矿建设用地。     

基于HJ-CCD数据和决策树法的干旱半干旱灌区土地利用分类

为了实现干旱半干旱灌区地表信息低成本、高效率的动态监测,利用HJ-CCD数据的多时相和多光谱信息,探讨了平罗县土地利用遥感分类方法。首先建立研究区内典型地物的NDVI时间序列曲线,提取反映该区物候模式的时序特征参数;然后对土壤信息丰富的3月份多光谱影像进行主成分变换,选取第1主成分(PC1)作为光谱特征参数,最后基于分类回归树(classification and regression tree,CART)算法进行决策树监督分类。总体分类精度达到92.26%,Kappa系数为0.91,比最大似然法分类结果精度提高了2.58%。研究表明:构建的NDVI时间序列曲线对研究区内的地类具有较强的代表性,提取的时间维和光谱维的分类参数对各地类均有很好地区分性,CART决策树算法分类结果清晰准确且精度较高。该方法为HJ小卫星在干旱半干旱区等区域的深入应用提供科学依据和实证基础。     

黄三角濒海区土壤水盐时空分异特征及耦合关系分析

选择黄河三角洲代表区域垦利区和无棣县，将野外调查与室内分析得到的土壤表层水盐数据，按照季节、植被类型、与渤海距离进行归类，利用经典统计分析、耦合度模型、缓冲区分析、Origin三维关系分析等方法，分析研究区土壤表层（0—15 cm）水盐时空分异特征及其耦合关系。结果表明：研究区土壤水盐含量总体较高，含盐量以中度盐渍化为主，垦利土壤表层水盐含量整体高于无棣；不同季节土壤含水量排序为夏季>春季>秋季>冬季，土壤含盐量排序为春季>秋季>冬季>夏季，耦合度关系比较为春季>秋季>冬季>夏季；不同植被类型土壤含水量排序为荒草地>光板地>耕地>林地，土壤含盐量排序为光板地>荒草地>耕地>林地，耦合度关系比较为光板地>荒草地>耕地>林地；由近海到内陆，研究区土壤表层含水量、含盐量以及水盐耦合度呈现逐步递减的趋势，其中无棣变化趋势较为平缓，垦利土壤含盐量在距海40~50 km处上升，土壤含水量在距海30~40 km处明显上升，表层水盐耦合度也有所提高。研究结果为黄三角濒海区土壤资源的合理规划利用提供理论依据。