长白山区植被覆盖度时空变化及地形分异研究

[目的] 探究长白山区植被动态变化及其与地形的响应关系,为山区生态环境保护与治理提供科学支撑。[方法] 基于MODIS NDVI与DEM数据,采用像元二分模型估算长白山区2000—2020年植被覆盖度,运用Sen+Mann-Kendall趋势分析、空间自相关分析及重心迁移模型,结合地形面积差异修正系数,深入解析植被覆盖度时空演变特征,并定量揭示植被覆盖变化在高程、坡度、坡向因子上的分异效应。[结果] ①时空分布上,2000—2020年长白山区植被覆盖度以0.023 7/(10 a)(p＜0.001)的速率增长并于2010年发生明显的上升突变,呈“四周高,中间低”的分布格局,整体处于较高水平。②时空变化上,2000—2020年长白山区植被改善区域面积远大于退化区域面积,呈以“高—高”模式为主的显著聚集状态,但聚集程度波动下降;21 a间植被覆盖重心整体向西南迁移。③地形分异上,长白山区植被覆盖度随海拔、坡度升高均表现为先增加后减少趋势,不同时段下海拔＜600 m,≥1 200 m及坡度＜2°,≥25°区域植被普遍呈退化趋势,海拔600~1 200 m及坡度2°~25°范围内以改善或稳定趋势为主;平地区域植被退化趋势明显,其他坡向上各变化类型差异较小。[结论] 近21 a来长白山区植被状况总体向好发展,不同高程和坡度条件下植被变化空间分异明显,而坡向对植被变化的影响并不显著。     

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。     

太原市城区植被覆盖变化地形分异效应

[目的] 分析山西省太原市城区植被覆盖变化在高程、坡向、坡度、坡度变率、地形位和地形起伏度上的分异效应,为该市生态环境保护提供基础信息。[方法] 基于2004年8月、2007年8月、2011年8月、2014年9月、2016年9月的Landsat系列影像和ASTER GDEM数据,采用像元二分模型法估算太原市城区5个时期的植被覆盖度,对其时空动态变化特征进行分析,并结合地形面积差异修正系数分析植被覆盖变化在不同地形因子上的分异性及变化趋势。[结果] ①2004—2016年植被覆盖度以中高度覆盖度和高度覆盖度为主,二者占总面积的65%以上,总体呈显著上升趋势,植被覆盖度显著下降区主要分布在小店区和尖草坪区,而中东部和西部植被覆盖度上升较快;2007—2011年植被覆盖度减少面积为852.70 km²,增加面积为601.62 km²,总体呈退化趋势,而2004—2007,2011—2014,2014—2016年植被覆盖度增加面积超过研究区面积的1/2,植被恢复效果较好;②不同坡向上,在平地区域不同植被覆盖变化类型的分布差异较显著,其余坡向上的差异不明显;不同植被覆盖变化类型在不同高程、坡度、坡度变率、地形位和地形起伏度上的空间分布差异明显。[结论] 坡向对植被生长变化的影响不明显,而高程、坡度、坡度变率、地形位和地形起伏度对植被覆盖变化的地形效应较明显。     

汶川地震灾区植被覆盖度变化与地形因子的关系

[目的]分析植被覆盖度变化与高程、坡度、坡向3种地形因子关系,为汶川地震灾区环境监测及修复、水土保持、灾害评估与防治等工作提供一定依据。[方法]通过构建汶川地震灾区像元二分模型估算植被覆盖度,分析植被覆盖度与地形因子之间的关系。[结果]高程小于3 000m的各高程带、各坡度带中平均植被覆盖度、高植被覆盖度减少,低植被覆盖度增加的比例均与高程、坡度呈负相关。高程低于500m,500~1 000m区域和坡度小于5°的区域其植被受地震影响大,恢复周期更长,截至2015年5月,尚未达到震前水平。各坡向区平均植被覆盖度,高、中、低植被覆盖度比例变化趋势较为一致,无明显差异,东、南、东南、北方向各等级植被覆盖度比例已达到震前水平。[结论]植被覆盖度与地形因子之间关系密切,植被覆盖的动态监测可以从地形变化出发。     

岷江上游流域植被覆盖度及其与地形因子的相关性

[目的]研究岷江上游流域植被覆盖度随不同高程带、坡度带、坡向分布变化的特征及相关性,为该地区利用有利地形加强生态环境建设和防治水土流失提供依据。[方法]在GIS和RS技术支持下,利用Landsat-8OLI遥感影像和DEM数据提取植被覆盖度和地形因子进行叠加分析,构建统计样本定量分析植被覆盖度与地形因子间的相关关系。[结果]研究区总体植被覆盖情况良好,中度以上植被覆盖区占研究区面积75.0%,低植被覆盖区仅占15.2%。植被覆盖度随海拔高度和坡度的增加呈先增加后降低的趋势,在海拔2 500~3 000m和坡度25°~45°达到最大值;阳坡的植被覆盖度略大于阴坡。各地形因子对不同植被覆盖度的影响程度不同,低植被覆盖区受坡度影响较显著,极高度植被覆盖区受海拔高度影响较显著,其他植被覆盖区与地形因子的相关性无明显规律。[结论]岷江上游流域植被覆盖度与地形因子关系紧密,地形因子变化对生态环境有重要影响。     

玛纳斯河流域植被覆盖度随地形因子的变化特征

基于2000-2016年MODIS NDVI数据,利用像元二分模型和ArcGIS空间分析功能对玛纳斯河流域植被覆盖度分布格局及动态变化特征进行研究,并分析植被覆盖度变化在高程、坡度和坡向上的空间分布差异。结果表明：（1）玛纳斯河流域以低等级植被覆盖为主,高等级植被覆盖面积显著增加,其它各等级面积波动较小,研究期内植被覆盖改善的面积比例（31.17%）远大于退化的面积比例（16.1%）,研究区总体植被覆盖度增加,生态环境有所好转。（2）在海拔<800m,坡度<8°区域内,植被覆盖度明显改善,植被显著退化区主要分布在海拔1300-3400m,坡度>25°区域内,植被覆盖度未发生变化的区域主要集中在海拔>3600m范围内。（3）当海拔>2100m时,植被覆盖度随海拔增加呈现持续减少的趋势,海拔低于2100m的地带,植被覆盖度随海拔增加波动较大。（4）随着坡度的增加,植被覆盖度呈逐渐减小的趋势,全流域0?5°坡度范围内植被覆盖度最大（42.69%）。（5）在各坡向上,植被覆盖度差异不明显。流域内平地上的植被覆盖度最大（44.21%）;阴坡的植被覆盖度优于阳坡,植被变化趋势除在平地区域较显著外,其余坡向间差异不大。     

官渡河流域植被覆盖变化与地形因子相关性

以南水北调中线水源区源头之一的官渡河流域为研究区域,区域内以山地为主,生态环境脆弱。基于GIS和RS技术,利用1990年、1999年、2004年、2007年、2010年Landsat TM遥感影像,基于像元二分模型和变化斜率法,从数理统计角度定量估算了研究区各时期植被覆盖度及其时空分布特征。结果表明:（1）植被覆盖度在不同河段呈现明显的规律性,上、中、下游植被覆盖度5期平均值分别为94.52%,87%,81.69%。（2）植被覆盖变化受地形因子影响比较明显,植被覆盖度与不同地形因子响应程度不同,对不同时期植被覆盖度,高程和坡度对其影响明显高于坡向。随着坡度的不断增加,植被覆盖度也随着增大;整体上向阳区植被覆盖度要大于同区域的背阳区;官渡河流域不同时期植被覆盖度随着高程的增加均出现先增加后减少的趋势。（3）不同地质单元组植被覆盖变化各不相同。     

安徽省植被覆盖度动态变化及其对地形的响应

[目的] 探究安徽省植被覆盖度的时空变化特征与地形的相互关系，为当地资源开发中加强生态环境建设提供理论依据。[方法] 在GIS与RS技术支持下，使用安徽省2001—2019年逐月MODIS/NDVI数据，2001—2019年土地分类数据和安徽省DEM海拔、坡向地形数据，分析植被覆盖度时空变化特征及其与地形因子相互关系。[结果] 安徽省植被覆盖度季节变化特征明显。1月、10—12月，全省植被覆盖度呈现低值，且山区高于平原；2—5月，淮北平原地区植被覆盖度呈现高值，6月迅速减小；7—9月全省范围植被覆盖呈现高值，大部地区植被覆盖度高于0.8，山区平原空间差异最小。全省植被覆盖度年变化率为0.003 9/a，与时间相关性显著（R²=0.814 8）。不同海拔区间内，植被覆盖度四季差异明显。受下垫面地表类型影响，200 m以下植被覆盖度呈现低值，200～350 m植被覆盖度陡然升高，1 250 m以上植被覆盖度呈下降趋势。各坡向四季植被覆盖度夏季>秋季>春季>冬季。北坡、南坡分别为峰值、谷值。南、北向山区植被覆盖度差异呈逐年波动下降趋势，其差异值多年平均值夏季最低（0.009 3），秋季最高（0.014 2），春冬季分别为0.013 9，0.012 5。[结论] 安徽省海拔、坡向显著影响植被覆盖度动态变化特征，需结合地形特点合理开发利用地表资源，并做好生态环境保护工作。     

植被覆盖度时空变化特征与地形因子关系分析

采用MODIS NDVI遥感影像数据和像元二分模型估算大凌河流域5个时期植被覆盖度,通过线性趋势分析和DEM数据揭示植被覆盖度的时空变化特征及其与地形因子的关系。结果表明：大凌河流域2006—2021年植被覆盖度整体呈上升趋势,并以高、中高和中覆盖度为主,流域下游植被覆盖度良好;大凌河流域植被覆盖度随高程的增加而提高,随坡度的增大而逐渐增高,植被覆盖度与坡向的关系较小,不同坡向的变化较为平缓;大凌河流域植被生长状况和覆盖状况逐渐变好,植被生长受地形因子影响显著。     

山区植被覆盖度变化的地形分异特征——以贵州开阳县为例

植被覆盖度是生态恢复的重要指示器,研究其变化特征可为资源合理利用、生态恢复提供科学参考。以贵州省开阳县为研究区,基于landsat4-5 TM,Landsat8 OLI遥感影像,获取2002年、2019年30 m分辨率植被覆盖度数据,从阴坡与阳坡视角研究山区植被覆盖度变化和地形分异特征。结果表明:(1)2002—2019年阴坡与阳坡植被覆盖度总体呈南高北低分布,期间阴坡与阳坡植被总体处于恢复趋势。(2)研究时段内阴坡与阳坡植被覆盖度随海拔上升表现为增加趋势; 海拔小于600 m的地区阳坡和阴坡植被覆盖度差距最大; 2019年二者植被覆盖度在海拔小于600 m的地区下降明显,高于800 m的地区均有较大提升。(3)阴坡和阳坡植被覆盖度随坡度增加总体呈上升趋势,坡度大于35°后二者差异增强; 植被覆盖度增量随坡度增加总体表现为上升—下降特点。(4)阴坡和阳坡植被覆盖度随地形起伏度增加呈上升趋势。2002年阳坡各等级地形起伏度的植被覆盖度总体高于阴坡,2019年二者植被覆盖度差异性随地形起伏度上升而增强。综上,阴坡和阳坡植被覆盖度与海拔、坡度、地形起伏度呈正相关关系,二者在不同等级地形梯度上具有较大差异性。地形因子对山区阴坡、阳坡植被覆盖度的影响是多方面的,不仅从海拔和坡向上影响水热组合条件,也从坡度和地形起伏度上影响人类对山区林地资源的开发利用。     

基于GIS的黄土高塬沟壑区砚瓦川流域地形特征提取与分析

以GIS技术为依托,研究了典型高塬沟壑区砚瓦川流域的地形分布特征.以1:5万地形图作为信息源,矢量化等高线,并用Hutchinson方法建立DEM(ANUDEM).从DEM中提取了坡度、剖面曲率和坡长三个地形因子,并对其特征进行了分析,同时与丘陵沟壑区相应地形因子特征进行了对比.结果显示:流域50%的面积坡度在9°以下、剖面曲率小于7,这反映出高塬沟壑区地面比较平坦的地形特点.坡长分布主要集中在10～150 m,其中10 m坡长分布最广.这些地形特征信息为砚瓦川流域及同类地区的生态建设与农业生产提供了有力的技术和基础数据支撑.     

泾河上游固原县景观变化地形梯度特征分析

以泾河上游固原县为研究区,采用1986年和2000年景观格局数据,利用地形位梯度指数和景观类型转移概率矩阵,对该县20世纪末景观格局的地形梯度特征及其变化规律进行了定量分析和探讨.结果表明,研究期内景观类型在地形位梯度上整体分布格局保持高低二段式结构,草地和林地景观以高地形位为优势区域,其它景观类型主要占据低地形位.由于该期间景观类型相互转化,各种景观类型在不同地形位区间上分布指数呈现出规律性变化,主要表现在低地形位上建设用地优势程度上升而耕地相对下降,高地形位上草地优势程度增加而林地相对降低,反映了人类活动主要限于低地形位地段上,对景观改造和影响程度较低,且该区不合理的景观结构状况得到一定程度的改观.     

基于DEM的辽宁省兴城市耕地地形条件评价

[目的]评价辽宁省兴城市耕地地形条件,为指导兴城市的农作物耕作,耕地质量评价,水土流失及泥石流灾害防治,耕地生态环境保护等提供依据。[方法]利用遥感和地理信息空间分析技术,以数字高程模型为基础,选取坡度、坡向、地表起伏度、平面曲率、地形粗糙度为评价因子,对研究区的耕地地形条件进行多因子综合加权评价。[结果]兴城市耕地地形条件为:Ⅰ和Ⅱ级的良好耕地占总耕地面积的85.57%,地形条件为Ⅲ和Ⅳ级的一般耕地比例为14.17%,只有0.26%的耕地地形条件为Ⅴ级,需要适当调整。[结论]兴城市耕地地形条件整体较为良好,极少数耕地地形条件差,不宜开垦耕地,需退耕。     

DEM地形复杂度指数及提取方法研究

在充分阐述各种地形信息表达方式的基础上,提出了基于栅格DEM的地形复杂度指数的概念与计算方法。研究结果认为,DEM的地形复杂度指数是描述地形变化程度的综合指标。可以在一个3×3窗口中,通过提取栅格中心点与其邻域栅格所组成的相邻的空间平面之间的夹角来表示。根据在陕北黄土丘陵沟壑区1∶5万DEM的试验结果显示,该方法所提取的地形复杂度指数,可有效地描述该类DEM信息源的地面形态变化情况。该研究结果为进一步深入探讨DEM地形信息量的概念体系,以及地形信息量的空间分异规律及其随空间尺度(比例尺、栅格分辨率)变化的规律创造了重要的条件。     

基于地形因子的鄱阳湖地区土地利用格局变化分析

为研究土地利用空间格局变化地形特征,采用1990年、2000年、2010年、2013年4期鄱阳湖地区Landsat TM解译数据及DEM数据,借助地形位、分布指数、地学信息图谱方法,深入探讨了1990—2013年鄱阳湖地区不同地形下土地利用格局的变化特征。结果表明:(1)1990—2013年,鄱阳湖地区土地利用类型以耕地、林地、水域为主,三种类型面积占比均在90%以上,建设用地快速增长,由1990年的1 387.42km~2增加到2013年的2 413.98km~2,增加了1 026.56km~2,耕地、未利用土地、林地面积分别减少513.39km~2,399.04km2,123.75km~2;(2)1990—2013年,土地利用格局变化具有地形效应,低地形范围优势分布耕地、建设用地、水域,高地形范围林地优势分布,未利用土地、草地零散分布对地形变化适宜性较强;(3)1990—2013年,研究区土地利图谱以稳定型和中期型为主,面积分别为48 457.44km~2,2 014.56km~2,稳定型图谱的优势区域位于高、低地形范围,耕地、林地、建设用地变化稳定;低、中高地形范围是中期变换型的优势分布区,主要表现为未利用土地—未利用土地—水域—水域、耕地—耕地—建设用地—建设用地。     

基于地形梯度的高山峡谷区土地利用时空格局及功能分区

[目的] 分析高山峡谷区土地利用情况及其地形梯度分布格局,并进行功能分区,为类似区域土地资源的可持续利用提供参考。[方法] 以云南省泸水市为例,采用地形位指数和分布指数系统分析高山峡谷区土地利用在地形梯度上的分布变化特征。[结果] ①泸水市土地利用具有显著的优势分布特征,2000-2018年,林地作为主导地类,其比例从77.50%增长至84.49%。建设用地也快速增长,由2 804.49 hm²增加到4 785.65 hm²。未利用地、耕地、草地逐渐向林地转变,面积分别减少了14 368.38,5 171.68和4 049.54 hm²,水域面积稳定在900 hm²左右。②泸水市土地利用格局在地形梯度上的层级差异十分显著,林地在整个地形梯度上具有统治地位,水域、建设用地、耕地广泛分布于中、低地形位,草地的优势区间位于坡度高但高程较低的中地形位,未利用地则在高地形位占据主导优势。③基于地形分异规律,泸水市可分为4大功能区：河谷集约发展区、陡坡综合治理区、中高山生态提升区、山顶生态封禁区。[结论] 高山峡谷区在地形梯度上形成了多层级独特的土地利用分布格局,具有分区发展的潜力,不同分区对应着不同的土地利用发展策略。     

重庆山地都市区1985-2010年土地利用变化地形特征分异研究

随着城市化的不断推进,在低强度土地利用类型逐步向高强度土地利用类型转移的过程中,土地利用受地形因子的制约性越显突出。以重庆山地都市区为例,利用TM数据和DEM数据,综合研究分析1985—2010年间重庆都市区的各类用地在高程、坡度以及地形位不同地形因子中的分布变化过程。研究表明:重庆都市区各用地类型在不同地形因子等级下分异性特征显著,各地形因子等级中土地利用随时间变化的规律性特征明显。近25 a来,重庆都市区高强度土地利用类型主要分布在500 m高程以下的平地和400 m高程以下的低缓坡,结构相对稳定;在500～1 200 m的平地、400～600 m的低缓坡以及500 m以下的高缓坡区域内耕地、林地、建设用地、草地等土地利用类型空间竞争态势明显,人地矛盾突出,是协调人地关系的核心区域;重庆都市区内的陡坡、500 m以上的高缓坡以及600 m以上的低缓坡内的草地、林地面积减少,土地利用将对生态环境产生严重影响,应作为重庆都市区土地利用的重点监测对象。文章旨在为重庆都市区土地利用的合理规划提供参考。     

基于地形梯度的高原山地区土地利用格局时空特征——以贵州省盘县为例

地形因子在一定程度上制约着土地利用空间格局的形成及变化,高原山地区更为明显。该文选取贵州省盘县作为研究区,运用地学信息图谱理论、地形分布优势指数、地形位指数和土地利用综合程度指数分析了2000—2010年研究区土地利用在地形梯度上的空间分布和内在演变特征。结果表明:研究期间,盘县耕地大幅度减少,林地、草地、建设用地和水域大幅度增加,未利用地不甚明显.不同土地利用时空分布及其变化受地形因子的影响呈现一定的垂直分布特征。低级别区耕地优势位增强,水体优势位出现显著萎缩,中级别区林地和草地优势位基本保持稳定。高级别区林地和草地优势分布范围拉宽,建设用地和水体优势位出现退缩。土地利用图谱以稳定型和前期变化型为主,不同图谱变化类型均是不同级别区耕地向林地、草地及建设用地转化为主要特征。土地利用综合程度指数随地形级别区的增加呈现先下降后趋缓特征。高原山地区土地利用结构调整应充分统筹区域地形结构及土地利用格局垂直梯度特征,对不同土地利用类型优化布局进行因地制宜的安排与协调,实现区域土地资源在空间结构上的合理配置与可持续利用。     

基于气候变化和地形湿度指数的锡林浩特市水土流失趋势分析

气候因子和土壤水分是影响水土流失的重要因素,将气候因子与地形湿度指数相结合进行分析,对于预测研究区的水土流失趋势具有指导性的作用。以锡林浩特市为研究对象,利用Excel分析近10a来锡林浩特市气候变化趋势,结果表明:平均气温上升,降水量减少,平均风速增加,气候条件的变化使得草地生产力下降。以锡林浩特市数字高程图为基础,利用GIS的分析功能计算地形湿度指数。根据行政区划找出研究区域内地形湿度指数较小的区域,基于气候变化和地形指数进行综合分析得出:毛登牧场、白音希勒牧场、宝力根苏木3个地区土壤含水率较低,气候变化背景下,这3个地区风力侵蚀更易发生,因此应采取相应保护措施减少不必要的人类活动造成的水土流失。     

基于元胞自动机的黄土小流域地形演变模拟

黄土高原以沟沿线为基准分为正地形和负地形2种基本的地貌形态,黄土小流域正负地形演变是黄土高原地貌形态发育的缩影。该文采用元胞自动机建模方法,对人工降雨条件下室内黄土小流域正负地形的动态演变过程进行建模与模拟。试验使用近景摄影测量方法监测小流域发育过程,处理获得10mm分辨率的数字高程模型。模拟迭代过程逼真地刻画了黄土负地形区向正地形区不断蚕食的动态演化过程,并能反映出非常重要的黄土陷穴现象的发生。模拟结果在数量上和空间分布上都取得了较好的模拟效果。研究认为元胞自动机建模方法可以用来模拟黄土小流域的正负地形演变,有助于揭示黄土地形演化机制。