鄂尔多斯草地荒漠化程度定量评价

通过对鄂尔多斯草地荒漠化野外调查和分析,研究了植被盖度和生物量与荒漠化程度的相关性及作为中间变量遥感估测荒漠化程度的可行性.研究结果表明:植被盖度和生物量与荒漠化程度密切相关,相关系数分别达到了-0.899和-0.624,线性关系显著,随着植被盖度和生物量的减少,荒漠化程度不断加重;用植被盖度和生物量定量评价土地荒漠化程度获得了较理想的效果,其模型正确预报精度达到了85%,荒漠化程度预报误差不超过1个等级,可较好地满足生产需要.     

基于连续小波变换的蒺藜植被覆盖度预测

植被覆盖度是评价土地是否荒漠化最有效的指标之一,也是植被监测的重要指标。通过高光谱估算植被覆盖度,可以为植被监测提供重要依据。以半干旱区托克托县的固沙植被蒺藜（Tribulus terrestris L.）为研究对象,分析了不同植被覆盖度光谱曲线特征的变化情况;提取两波段原始光谱植被指数并与植被覆盖度之间的相关性,选取最优波段组合;利用连续小波变换（continuous wavelet transform,CWT）对植被光谱反射率进行不同尺度分解,提取出不同分解尺度的最优波段;采用偏最小二乘法（partial least square,PLSR）和支持向量机（support vector machine,SVM）两种方法,以不同自变量建立植被覆盖度估算模型。结果表明：①原始光谱植被指数与植被覆盖度呈显著相关,相关系数均在0.55以上,最优波段组合为DI（2 260 nm,2 210 nm）、RI（1 410 nm,660 nm）、NI（1 470 nm,670 nm）、RDVI（1 770 nm,670 nm）、MSR（1 410 nm,660 nm）;②小波系数也与植被覆盖度之间有良好的相关性,原始光谱中1~10尺度对应的相关系数均在0.72以上,在波段630 nm处第6分解尺度中,相关性最大为0.788 9;一阶微分光谱提取的小波系数与植被覆盖度的最大相关性为0.806 9;二阶微分光谱中1~10尺度小波系数与植被覆盖度的相关性均在0.6以上,其中最大相关性为0.781 8;③以原始光谱植被指数与不同导数变换的CWT提取的小波系数为自变量建立的模型中,输入量为二阶微分小波系数的PLSR模型精度最高,模型最稳定,R²为0.905 9,RMSE为0.035 6,这表明经过CWT算法处理后,可以提高光谱的特征信息,为植被覆盖度的估算反演提供技术方法。     

基于遥感影像的马雷绿洲空间热环境分布特征研究

绿洲空间热环境的研究是深入了解绿洲沙漠化变化机理的重要手段。以土库曼斯坦马雷绿洲为例,将Landsat TM/ETM+作为基础数据源,基于定量遥感分析方法,进行马雷绿洲地表温度以及植被覆盖度的反演,在统计地表温度—植被覆盖度二维散点图的基础上,研究地表温度与植被覆盖度的相关关系。结果表明:土地利用类型是影响地表温度的显著因素,基本决定地表温度的总体分布的是土地利用类型的分布;通过对地表温度以及植被覆盖度相关性的研究,得到2001及2010年的相关系数分别为0.677 8、0.665 0。     

2000—2015年中国土地荒漠化连续遥感监测及其变化

以植被覆盖度作为荒漠化评价的指标,利用2000—2015年序列影像计算的年均植被覆盖度和气温、降水等数据,分析不同地区荒漠多年间荒漠化动态的变化过程、自然因素对土地荒漠化动态的影响以及人类活动对土地荒漠化的贡献。结果表明:我国土地荒漠化呈整体得到初步遏制,荒漠化土地持续减少,但局部地区呈扩大的趋势;全国大部分地区气象因子未发生显著变化,西藏东部和云南山区气温上升和降水下降对土地荒漠化起到了促进作用;国家的政策和人工造林、退耕还林和保护天然林等重大工程对遏制我国土地荒漠化具有重要作用。     

栅格数据空间分析在喀斯特石漠化敏感性评价中的应用——以贵州省开阳县为例

在GIS和RS技术支持下,基于栅格数据的空间叠加分析,以岩性、坡度、植被覆盖度、土地利用、水土流失和人口密度6项指标对贵州省开阳县石漠化敏感性进行综合评价。结果表明：开阳县石漠化敏感区以轻度和中度敏感区为主,对比2004年开阳县石漠化遥感解译图,具有一致性,表明该研究方法具有科学性和适用性,为开阳县石漠化综合防治、生态环境保护建设提供了科学依据.     

科尔沁地区荒漠化状况的遥感监测

以遥感技术为手段，以NOAA-AVHRR为数据源，提取荒漠化信息植被指数（NDVI），利用植被指数（NDVI）与植被盖度有较高的相关性。以植被指教为土地荒漠化评价的定量依据，对科尔沁地区荒漠化程度进行了划分，探讨了科尔沁地区近十年来的荒漠化状况，得出科尔沁地区荒漠化总体上呈减少趋势，其中中度和轻度荒漠化土地面积呈减少趋势，严重、重度荒漠化土地面积有增加的趋势。     

土地利用时空变化对宁夏盐池县沙区人居环境的影响

中国北方地区的沙害严重威胁着当地的生态安全、社会经济发展和人民的生命财产安全。以地处毛乌素沙地南缘的宁夏盐池县北部风沙区为案例,研究其近20 a以来的土地沙化、建设用地、植被变化等土地利用/覆被变化的时空特征,分析了其对人居环境的影响。结果表明:土地沙化加大了该区人居环境改善的难度;路网密度增加为人们出行提供便捷;公共用地布局合理与否很大程度上影响着人居环境改善的进程及成果;植被变化特别是天然植被的变化也是影响人居环境安全不可忽视的重要因子。     

绿洲-沙漠交错带沙漠扩散预测模型——以新疆民丰县为例

近年来,沙漠化问题日益受到关注,虽然各学科有关沙漠化的研究很多,也取得了显著的成果,但是在微分方程领域中有关沙漠化的研究却相对很少,在国内几乎空白.通过讨论绿洲-沙漠交错带中沙漠与绿洲之间的相互作用关系,参考传染病模型,根据数学物理原理建立了沙漠扩散预测模型,最后以民丰县为例验证了模型的正确性.利用龙格-库塔方法对数学模型进行了数值模拟,并与遥感图像处理技术相结合对民丰县绿洲进行了沙漠动态变化分析与预测,得到了较理想的结果,预测得到的结果与实际数据之间的偏差合理.提出的数学模型简单且实用,在预测和治理沙漠扩散工作中具有较大意义.     

河西走廊沙质荒漠化趋势分析及预测

运用非线性回归模型和灰色理论ＧＭ（１．１）模型，对河西走廊沙质荒漠化现状及发展趋 势进行分析预测。结果表明：选用１９４９年为基准年（即取整个时间段变化率）采用非线性回归模 型与采用ＧＭ（１．１）模型预测沙漠化趋势时具有相似的精度，其预测的沙漠化总面积２００５年为５５ ５４０．７ ｋｍ２与 ５５ ５４８．７ ｋｍ２，２０１０年为 ５７ ４１５，２ ｋｍ２与 ５７ ３９８．８ ｋｍ’；河西走廊荒漠化面积年平均增 长率达 ０．３７％，说明该区域荒漠化呈发展趋势。     

干旱半干旱区坡面覆被格局的水土流失效应研究进展

植被恢复与建设是控制水土流失的重要措施.在干旱半干旱地区,植被在空间上的分布呈现离散特征,在坡面上形成的裸地-植被镶嵌和植被条带分布等覆被格局对水土流失过程具有重要影响.覆被格局与水土流失关系研究是景观生态学格局与过程研究的重要内容.从植被斑块、坡面覆被格局对水土流失的影响与耦合覆被格局与水土流失的手段和方法三个方面对国内外相关研究进行总结分析.从中发现,植被类型、层次结构和形态特征是植被斑块尺度上影响径流泥沙的关键因素;不同覆被类型的产流产沙特征与覆被格局的准确描述是研究覆被格局水土流失效应的重要基础;坡面覆被格局对水土流失的影响关键在于其改变了径流泥沙运移和汇集的连续性,应重点关注径流泥沙源汇区的连通性和空间分布在水土流失中的作用;以坡面的精确覆被制图为基础,建立基于水土流失过程的覆被格局指数和耦合格局信息的径流与侵蚀模型是定量研究覆被格局影响的有效手段.今后应加强以下研究:以动态系统的观点研究覆被格局的变化对水土流失的影响,系统理解覆被格局与水土流失之间的相互联系与反馈机制,探讨两者间动态关系随尺度变化的规律性并发展尺度上推方法;构建过程意义明确且简单实用的格局指数,将覆被格局与水土流失过程有机联系起来;发展覆被格局的动态信息与产流产沙过程相结合的水文模型,加强对格局与径流泥沙反馈系统的耦合,建立真正意义上的覆被格局-水土流失过程耦合模型.     

基于MODIS的蒙古国2003-2017年荒漠化动态监测

基于MODIS归一化植被指数(NDVI)产品数据,通过像元二分模型估算了蒙古国2003-2017年植被覆盖度,进行荒漠化监测。结果表明,蒙古国是一个受荒漠化危害极为严重的国家,极重度、重度荒漠化土地占国土面积的50.70%;2003-2017年,极重度和重度荒漠化所占国土总面积的比例从前期的55.99%减少到后期的50.70%,而轻度和非荒漠化土地所占面积比例从前期的26.11%增加到28.13%。土地利用转移矩阵显示,2003-2017年研究区极重度荒漠化和重度荒漠化转出面积均>转入的面积,呈减少趋势。而非荒漠化和轻度荒漠化转入面积要>转出面积,呈增加趋势。近15年蒙古国生态环境整体趋于改善,荒漠化的发展态势不明显。     

Hyperspectral Estimation of Corn Fraction of Photosynthetically Active Radiation

Fraction of absorbed photosynthetically active radiation （FPAR） is one of the important variables in many vegetation productivity and biomass estimation models. Therefore, it is significant to retrieve FPAR accurately for the improvement of model precision. On the basis of the field experiment, this article analyzed the correlations between corn canopy FPAR and spectral reflectance, and reflectance derivative. Discussion about the mechanism of FPAR estimation with different empirical models is based upon corn canopy reflectance, reflectance derivative, NDVI （normalized difference vegetation index） and RVI （ratio vegetation index）. The reflectance of visible bands showed much better correlations with FPAR than near-infrared bands. The correlation between FPAR and reflectance derivative varied more frequently and greatly than that between FPAR and reflectance, and with preferable correlation only around 520, 570, 670, 805, 950, and 1 010 nm. Reflectance and reflectance derivative both had intimate correlation with FPAR at some typical single band, with the maximum R^2 of 0.791 and 0.882, respectively. In a word, reflectance derivative and vegetation index were much effective in the estimation of corn FPAR than reflectance, and the stepwise regression of multibands with reflectance derivative showed the best regression with R^2 of 0.944. Reflectance at 375 and 950 nm with absorption characteristics caused by water showed prodigious potential for FPAR precisely estimating model establishment. On the whole, vegetation index and reflectance derivative had good relationships with FPAR, and could be used for FAPR estimation. It would be effective for choosing right bands and excavating the hyperspectral data to improve FPAR estimating precision.     

都市型现代农业建设对区域生态服务价值变化的影响分析

针对都市型现代农业建设的各个阶段,以多时相TM影像为数据源,以地块为基本单元提取土地利用/覆盖变化信息,选取植被覆盖度作为生态系统质量状况的表征系数,建立基于质量状态分析的生态服务价值定量评估模型,通过生态价值变化分析来表达土地利用变化所造成的生态环境质量改善程度。结果表明:通过都市型现代农业建设,对各个地块的土地利用方式进行合理规划和有效建设,土地利用类型趋于多样化,生态服务功能增强,建设后期的生态服务价值相对于建设之前明显提高,林地、草地和水域面积的增加是该区生态服务功能增强的最主要原因。作为都市现代农业建设示范区,要严格控制耕地面积的减少,合理转化未利用土地,这样才能实现生态环境改善和农业生产双丰收。     

拜城绿洲盆地土地利用/土地覆被动态变化研究

选择生态环境较为脆弱的拜城绿洲盆地为研究对象,以2000年ETM+和2016年GF-1影像为数据源,对研究区进行土地利用/覆盖类型分类,分析绿洲盆地近16年土地利用/土地覆被时空动态变化。结果表明:近16年来,研究区耕地、密林地、坑塘、居民点及工矿用地面积都有不同程度的增加;灌木林地、沼泽湿地、水域、轻度盐渍化土地、戈壁砂砾石裸地面积有所减少,沙漠化土地及基岩面积未发生明显的变化。人工渠系和人工水库的修建造成研究区干旱缺水,地下水位下降,天然生态植被减少,绿洲生态环境恶化。因此,合理地控制人口数量、正确的政府政策导向和合理经济发展需求是干旱区绿洲土地可持续发展的关键。     

Remotely sensed estimation and mapping of soil moisture by eliminating the effect of vegetation cover

Soil moisture (SM), which plays a crucial role in studies of the climate, ecology, agriculture and the environment, can be estimated and mapped by remote sensing technology over a wide region. However, remotely sensed SM is constrained by its estimation accuracy, which mainly stems from the influence of vegetation cover on soil spectra information in mixed pixels. To overcome the low-accuracy defects of existing surface albedo method for estimating SM, in this paper, Qinghai Lake Basin, an important animal husbandry production area in Qinghai Province, China, was chosen as an empirical research area. Using the surface albedo computed from moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) reflectance products and the actual measured SM data, an albedo/vegetation coverage trapezoid feature space was constructed. Bare soil albedo was extracted from the surface albedo mainly containing information of soil, vegetation, and both albedo models for estimating SM were constructed separately. The accuracy of the bare soil albedo model (root mean square error=4.20, mean absolute percent error=22.75%, and theil inequality coefficient=0.67) was higher than that of the existing surface albedo model (root mean square error=4.66, mean absolute percent error=25.46% and theil inequality coefficient=0.74). This result indicated that the bare soil albedo greatly improved the accuracy of SM estimation and mapping. As this method eliminated the effect of vegetation cover and restored the inherent soil spectra, it not only quantitatively estimates and maps SM at regional scales with high accuracy, but also provides a new way of improving the accuracy of soil organic matter estimation and mapping.     

沙漠化对土地生产力的影响——以通辽市为例

内蒙古通辽市科尔沁沙地沙漠化程度越来越严重,在强烈的风蚀作用下,土壤颗粒逐渐变粗,土壤化学性质发生变化,地表裸露,土壤失去肥力,土地生产力下降。研究表明,沙漠化过程中植被减少,生物量损失严重,主要体现在生态系统的退化中。科尔沁沙地不同的植被特征其频率曲线有很大差异,其中高度、盖度、地上生物量和均匀度均为比较陡峭的单峰曲线,密度为C型曲线,这主要是由不同类型的沙漠化决定的。不同程度的沙漠化对土地生产力的影响有很大差别,轻度和中度沙漠化土地土壤层还没有完全破坏,土地生产力水平下降41.1%~50.6%,严重沙漠化土地几乎丧失生产力,土壤层破坏,生产力已是非沙漠化时的3.3%~10.4%。     

昆明中心城区地表温度反演及与土地覆盖关系分析

结合MODIS大气水汽3通道平均反演法与地表温度劈窗反演法,用Landsat 8反演了昆明中心城区的地表温度;应用面向对象法分尺度提取出城市土地覆盖类型,从可规划控制角度出发,选择各类土地覆盖的多种特征,对不同土地覆盖的特征与地表温度之间建立逐步回归模型。结果表明：昆明中心城区的地表温度呈现高温区与低温区两端分布特点,绿地分布不合理、道路和其他不渗水面比例过大是昆明城市高温区多的主要原因;回归模型显示,植被覆盖率、植被覆盖的外形复杂度、水域面积、河流长度、其他不渗水面内的植被绿化率与地表温度呈负相关,除道路之外的不渗水面的斑块面积和周长则与地表温度呈正相关;各类型土地覆盖的部分斑块特征与地表温度之间存在弱关联。进一步明确这些关系将有助于城市热环境调控、城市规划建设研究。     

喀斯特石漠化环境下草地遥感调查与空间关系分析——以三都水族自治县为研究实例

根据影像的色调和纹理特征,获取研究区的草地植被覆盖特征信息与喀斯特石漠化分布信息,并利用定位观测、野外样地调查进行验证,建立喀斯特石漠化环境下草地遥感调查解译标志,进而利用"3S"技术,通过对石漠化环境下草地相关数据分析,实现对喀斯特环境下草地分布的遥感调查及其在石漠化地区分布的空间相关性分析。并根据三都水族自治县喀斯特地区草地空间分布现状,提出了对草地石漠化的防治建议。     

伊犁地区土地覆被变化及其对植被碳储量的影响

以伊犁地区为研究对象,以2005、2010年和2015年的土地覆被类型数据和植被功能型分类方案为依据,并利用植被固碳模型,分析了近10 a伊犁地区土地覆被变化特征及其对植被碳储量的影响。结果表明:1）伊犁地区土地覆被变化主要表现为农业用地、林地和建筑用地呈增加趋势,年变化率分别为0.007%、0.031%和0.001%,草地和灌木呈减少趋势,年变化率分别为0.003%和0.1%。2）10 a增加农业用地的面积为923.9 km²,主要的转化来源为草地,占转化总量的83.9%,同时也有78.8%的农业用地转化为草地。3）由于土地覆被的变化、植被净初级生产力以及不同土地覆被类型之间碳转化系数的影响,导致植被的碳储量总体上减少了2.48×10⁵ t。从整体上来看,伊犁地区的农业用地和草地的变化最为显著,土地覆被的变化导致的植被碳储量整体呈减少的趋势。由此可以得出,近10 a伊犁地区草地和农业用地的变化是影响植被碳储量的重要因素。     

Switchgrass as a bioenergy crop in the Loess Plateau,China:Potential lignocellulosic feedstock production and environmental conservation

A large portion of the Loess Plateau of China is characterized as "marginal" with serious land degradation and desertification problems. Consequently, two policies, Grain for Green and Western Development Action were established by the Chinese government in response to the demand for ecological protection and economic development in the Loess Plateau. These policies are designed to increase forest cover, expand farmlands, and enhance soil and water conservation, while creating sustainable vegetation restoration. Perennial grasses have gained attention as bioenergy feedstocks due to their high biomass yields, low inputs, and greater ecosystem services compared to annual crops. Moreover, perennial grasses limit nutrient runoff and reduce greenhouse gas emissions and soil losses while sequestering carbon. Additionally, perennial grasses can generate economic returns for local farmers through producing bioenergy feedstock or forage on marginal lands. Here, we suggest a United States model energy crop, switchgrass(Panicum virgatum L.) as a model crop to minimize land degradation and desertification and to generate biomass for energy on the Loess Plateau.