基于3S技术的甘南草地覆盖度动态变化研究

以像元二分法模型为基础,构建了基于改进归一化植被指数(NDVI)的植被覆盖度定量估算模型,并利用MODIS卫星遥感数据,基于3S技术(GIS,RS,GPS)空间分析功能,分级计算得到了甘南2002,2004,2006,2008年的草地植被覆盖度,分析了甘南2002-2008年植被覆盖度变化的空间动态演变过程和趋势。结果表明,2002-2008年,甘南植被覆盖度质量总体呈下降趋势,一级盖度植被的退化比较严重,草地植被的演变情况主要由优等植被覆盖(一、二级)向低等植被覆盖(四、五级)演变。研究结果揭示了甘南州草地退化状况日趋严重的事实,为相关研究和政府草地管理提供了有效依据。     

２００１－２０１１年甘南草地植被覆盖度动态变化分析

 植被覆盖度是衡量草地植被生长状况的重要指标,对评价分析植被恢复状况具有重要意义。利用２００１－２０１１年每年５－１０月的Ｔｅｒｒａ／ＭＯＤＩＳ月植被指数数据,结合２００６－２００９年甘南草地调查资料建立了甘南州草地生长季的植被覆盖度遥感反演模型,对比研究了不同草地植被覆盖度模型的精度,模拟分析了甘南州２００１－２０１１年草地生长季期间不同等级的草地植被盖度时空分布特征及面积变化动态。研究结果表明,ＭＯＤＩＳ－ＥＶＩ可以 最大限度地减少环境因子的影响,在植被覆盖度高的地区使用更具优势,能很好地反映各类植被覆盖度的空间和时间差异性。ＭＯＤＩＳ增强型植被指数ＥＶＩ的对数函数（y ＝３３．６５８ｌｎx＋１１２．６５）可以较好地模拟甘南州草地植被盖度分布状况,总精度可达９３．３１％。近１１年甘南州的草地植被盖度总体呈波动上升趋势,其中２００１年、２００３年和２００８年草地植被覆盖明显偏低,２００５年植被覆盖度最高,平均达７８．４３％。甘南州中西部及西南部地区的草地植被覆盖度较东部更好。甘南州近１１年以来草地植被均以高和较高植被覆盖度为主,其余等级的草地植被覆盖度所占比例相对较小（６．９８％）且稳定。总体上,甘南草地具有由高植被盖度向较高植被盖度转换的趋势。     

基于小型无人机与MODIS数据的草地植被覆盖度研究——以甘南州为例

以甘南州为研究区,采用Canon数码相机和小型无人机搭载相机在不同大小样方上获取草地植被覆盖度数码照片,结合2015年5月-10月的Terra/MODIS植被指数产品MOD13Q1,分析了增强型植被指数(EVI)和归一化植被指数(NDVI)与草地植被覆盖度之间的相关性,建立了研究区草地植被覆盖度的回归模型,并对模型进行了精度评价,筛选出甘南州草地植被覆盖度最优遥感反演模型,并对草地生长季时期覆盖度时空上的动态特征进行分析。结果表明,1)利用小型无人机搭载相机获取草地大样方植被数码照片的方法能用于地面草地覆盖度数据的获取;2)与NDVI相比,用EVI估算草地覆盖度更优,因此确定基于EVI构建的对数模型为甘南州草地植被覆盖度最优反演模型,模型精度可达88.00%;3)研究区2015年生长季草地植被覆盖度除了低平地草甸在8月达到最大值外,其它草地类型均在7月达到最大值;4)甘南州以中高植被覆盖度为主,主要分布在玛曲、碌曲、夏河以及合作四县市。整体而言,中西部和西南部区域草地覆盖度高于东部。通过精确草地植被覆盖度模型的建立,不仅有利于及时准确的了解草地植被覆盖度的时空分布状况和季节性动态变化,也有利于维护甘南州草地生态系统的持续稳定发展。     

中国新疆及中亚五国干旱区草地覆盖度反演与分析

干旱区的草地覆盖度较低,在光谱信息中表现较弱,增加了反演的难度。本研究在中国新疆及中亚五国干旱区对比4种植被覆盖度反演模型发现,像元二分模型能够较好地提取大范围内的植被覆盖度信息。在此基础上,反演2000―2013年中国新疆及中亚五国干旱区草地覆盖度并分析草地状况。研究发现,中国新疆及中亚五国草地覆盖度区域性差异较大,整体呈现退化趋势,退化区域主要分布在哈萨克斯坦的北部和西北部地区以及部分流域地区。不同等级草地覆盖度变化趋势为中等、中高和高植被覆盖度的草地有向低、中低植被覆盖度的草地转换。从国家及地区角度分析,哈萨克斯坦草地显著退化,而中国中国新疆的草地覆盖度均值在平稳中显著增长。     

甘南州高寒天然草地生长状况遥感监测

以甘南州高寒天然草地为研究对象,利用2016-2019年草地地上生物量实测数据和MOD13Q1植被指数产品,构建了甘南州草地地上生物量遥感反演模型,分析了近20年(2000-2019年)甘南州高寒天然草地地上生物量的时空分布特征.结果表明:1)MODIS EVI植被指数适宜于甘南州高寒天然草地地上生物量变化监测研究,模型决定系数R2=0.5249,均方根误差RMSE=527.9 kg·hm-2;2)20年间甘南州高寒草甸和山地草甸的地上生物量均呈增加趋势,而沼泽类草地地上生物量呈减少趋势;3)近20年来甘南州草地呈现出整体恢复、局部恶化的趋势,全州66.04％的草地呈稳定或恢复趋势,33.96％的草地地上生物量呈减少趋势,其中18.08％的草地呈持续性恶化趋势.研究结果为甘南州草地植被动态监测和高寒草地退化修复提供了数据支持.     

基于遥感技术的甘南牧区草地植被状况多年动态

结合遥感技术的草地植被监测是区域植被变化研究的重要组成部分和研究热点,为了能够更好地监测甘南牧区多年的草地动态变化,本研究以甘南牧区的草地为研究对象,引入了垂直植被指数(Perpendicular Vegetation Index,PVI),探讨了其在甘南草地遥感监测中的适用性及其精度,并以草地植被盖度、草地面积和草地地上生物量为主要监测指标,对2001-2012年间甘南草地的变化做全面连续的研究,从草地的生态和资源属性两方面说明甘南草地的变化状况,期望为甘南牧区生态保护和畜牧生产提供帮助。结果表明,1)在运用MODIS数据对地表植被覆盖度进行估算时,使用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)的像元二分模型对植被覆盖度的模拟较垂直植被指数PVI更准确,其精度可达88.14%。2)盖度分级结果显示,植被盖度最大和最小分别为2010年的76.63%和2002年的73.21%,12年间的变异系数(Coefficient of Variability,CV)为1.25%,年际变化很小;3)对草地面积动态变化的研究结果表明,近12年平均草地面积占甘南州土地总面积的85.47%左右,且草地面积的年际变化较小。4)在高寒地区,垂直植被指数PVI的指数模型较NDVI能够更好地估算甘南州草地地上生物量,总体估产精度可达70.48%,且能很好地模拟整个生长季的生物量变化。     

西藏班戈县草地退化动态变化及其驱动力分析

为了监测班戈县近20年(1990-2009年)草地退化状况,利用3个时相的TM和ETM数据,以及CEBERS数据,分别提取了班戈县的植被指数,并通过植被指数转化模型计算出植被覆盖度。按植被覆盖度将草地划分为4个不同退化等级,比较了班戈县近20年草地退化情况,分析了草地退化的原因。结果表明:草地退化面积前10年(1990-1999年)呈增加趋势,后10年(2000-2009年)呈减少趋势,从总体变化趋势看,草地退化面积在不断增加。造成草地退化的原因包括自然原因如气候高寒、干旱,土壤贫瘠、鼠虫害,以及人为因素如超载、不合理的开采活动以及滥挖药材等。     

近15年新疆伊犁河谷草地退化时空变化特征

以伊犁河谷为研究区,利用MODIS NDVI数据及像元二分模型,反演草地植被覆盖度,以草地植被覆盖度为评价标准,结合数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据及Getis-Ord Gi*冷/热点分析方法,对伊犁河谷2001-2015年草地退化的时空特征进行了分析。结果表明,1)受持续过度放牧及气候条件影响,2001-2015年伊犁河谷草地整体持续退化,15年内退化草地比例达46.18%,但退化以轻度为主;2)空间上退化草地的分布范围逐步向高海拔区域扩展,海拔1 500-3 000 m的中山和中高山区退化草地扩张最明显;3)草地生态保护政策的实施减缓了草地退化速度,草地退化与改善的空间差异逐渐明显,以退化为主的单一变化趋势有所改变;4)利用NDVI反演植被覆盖度对草地退化进行评价的方法存在对高植被覆盖区域草地退化敏感性相对较弱的缺陷。     

基于NDVI的植被覆盖度的变化分析——以甘肃省张掖市甘州区为例

为了分析张掖市甘州区自1987-2006年19年间的植被覆盖的变化,以归一化植被指数(NDVI)和植被覆盖度遥感定量模型为基础,以1987年、2006年2期的TM影像和张掖市1∶10万地形图为数据基础,提取两期的植被覆盖等级图,定量的分析该地区植被覆盖度的变化情况。结果表明：近19年来,该区的植被盖度总体略呈下降趋势,荒漠化草地等植被覆盖状况较差的地区植被退化较为严重,绿洲地区的植被覆盖较为稳定,部分地区植被盖度呈上升趋势。     

河西干旱区植被覆盖度时空格局分析

以河西地区草地植被为研究对象,基于长时间序列的MODIS和野外实测数据,探讨了现有的3种植被覆盖度反演模型在研究区的适用性,并以此为基础分析了2001–2015年河西地区草地植被覆盖度时空分布特征。研究结果表明,基于TVI的经验模型能够在大范围内较好地估算植被覆盖度;河西地区草地生长季植被最大覆盖度空间分布差异明显,植被覆盖度由东南向西北逐渐降低;2001–2015年间研究区植被覆盖度总体上呈现出极显著增加的趋势(P 0.01),但在空间分布上存在一定的异质性;植被恢复的区域主要集中在中、西部地区;退化草地零星分布在马鬃山北部、石羊河流域西部以及祁连山东段地区。     

甘南州高寒天然草地生长状况遥感监测

以甘南州高寒天然草地为研究对象,利用2016−2019年草地地上生物量实测数据和MOD13Q1植被指数产品,构建了甘南州草地地上生物量遥感反演模型,分析了近20年(2000−2019年)甘南州高寒天然草地地上生物量的时空分布特征。结果表明：1) MODIS EVI植被指数适宜于甘南州高寒天然草地地上生物量变化监测研究,...     

基于CASA模型和MODIS数据的甘南草地NPP时空动态变化研究

植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)在全球气候变化及碳循环研究中扮演着重要的角色,精准快速的估算NPP对评估区域生态系统承载力以及合理利用自然资源具有重要的意义。利用2011-2014年甘南地面实测草地地上生物量(aboveground biomass, AGB)数据和根冠比系数计算的草地NPP数据,分别验证了MOD17A3 NPP产品和基于CASA(Carnegie-Ames-Stanford approach)模型估算的草地NPP的精度,分析了2000-2016年甘南地区草地NPP的时空动态变化。结果表明:基于CASA模型模拟的草地NPP精度整体上高于MOD17A3 NPP产品的精度,其均方根误差(root mean square error, RMSE)较MOD17A3 NPP小9.94 g C·m^-2;CASA模型分析的甘南地区草地NPP总体上呈现由西南向东北逐渐减少的趋势;对不同草地类型而言,沼泽类的平均NPP最高(469.07 g C·m^-2),温性草原类最低(324.18 g C·m^-2),而占研究区草地总面积比例较大的高寒草甸类和高寒灌丛草甸类草地的平均NPP分别为449.22和465.27 g C·m^-2;2000-2016年间,甘南地区大部分草地NPP稳定不变,其面积占研究区草地总面积的75.31%,NPP呈增加趋势的区域占草地面积的22.63%,而NPP呈减少趋势的区域占比最小,仅为2.06%。以上研究结果表明CASA模型在高寒地区草地NPP评估、草地资源合理利用与管理方面具有重要的应用价值。     

基于航空高光谱影像的青海省玛多县高寒草原景观格局特征分析

景观生态学在草地资源管理、生态安全评价方面已得到广泛应用,开展不同尺度的景观格局特征分析对景观生态过程研究十分重要。获取不同覆盖度草地的景观格局特征是青藏高原草地退化等生态系统演变研究的基础工作之一。从高分辨率遥感的角度提取中小尺度上草地景观格局特征,是开展景观格局尺度分析的有益尝试。本研究通过高空间分辨率的PIS航空高光谱影像,分析不同草地类型的光谱特征差异,开展玛多实验区草地类型精细分类,并从景观异质性、景观优势度和景观破碎度3个景观层次,分析米级分辨率下不同覆盖度高寒草原样地的景观格局特征差异,发现高寒草原样地的景观优势度、景观异质性与草地覆盖度分别呈正、负相关,而破碎度指标则随着高寒草原草地覆盖度的降低出现先升高后降低的现象。     

甘南高寒草地畜牧业的可持续发展

对甘南高寒草地的退化、超载严重、生态环境恶化及气候变化等进行分析;提出建立人工草地、修建牲畜暖棚并进行牛羊舍饲育肥、退化草地恢复与重建、优化畜群结构和放牧强度等措施,是实现甘南高寒草地畜牧业的可持续发展,草地经济、生态和社会效应协调的重要保证.     

甘南草原不同退化草地植被和土壤微生物特性

为研究草地退化对植被和土壤微生物的影响,本试验以甘南州碌曲县高寒草地为研究对象,调查研究不同退化程度草地植被特征,并测定土壤微生物呼吸、土壤微生物量碳、土壤微生物代谢熵及土壤微生物群落结构变化。结果表明：随着草地退化程度的加重,高寒草地植物种类减少,优势植物种类发生变化,植被高度、盖度、植株数、鲜草产量下降;土壤基础呼吸和诱导呼吸、土壤微生物量碳及土壤代谢熵等指标均有不同程度的下降;土壤总磷脂脂肪酸（Phospholipid fatty acid,PLFA）、土壤细菌、放线菌含量减少,真菌含量增多,土壤微生物群落结构发生变化,压力指数增高;植被与土壤微生物各指数呈一定的相关性。本研究说明高寒草地退化过程中植被演替与土壤微生物变化密切相关。     

短期围栏封育对藏北3类退化高寒草地群落特征的影响

为了解藏北地区退化高寒草地植物群落对短期围栏的响应,本研究以当地的3类高寒草地植被为研究对象,分析了围栏封育对草地群落的影响.结果表明,围栏封育措施能显著提高3类草地群落高度、盖度和地上生物量,物种数也有不同程度的增加.高寒荒漠植被群落盖度、高度变化对围封措施响应较快,但物种数变化的响应较慢;高寒草原和高寒草甸群落盖度...     

基于生态安全的高寒牧区生态承载力评价

生态承载力指在一定社会经济条件下,自然生态系统维持其服务功能和自身健康的潜在能力。本研究以甘南藏族自治州（以下简称甘南州）ETM（Enhanced Thematic Mapper Plus）和TM（Thematic Mapper）遥感影像及统计年鉴数据为依据,应用生态安全评价模型PSR（压力一状态一响应）选取平均植被覆...