基于遥感生态指数的阿克苏地区生态质量时空变化及其驱动力

为及时全面地监测阿克苏地区生态环境质量的时空变化,基于谷歌地球引擎(GEE)平台,利用MODIS多光谱传感器2005年、2010年、2015年、2020年的遥感数据构建遥感生态指数(RSEI),运用Moran指数、地理探测器等方法探究阿克苏地区生态环境质量时空演变及影响因素检测。结果表明：(1)2005—2020年阿克苏地区RSEI由0.24增至0.27,生态环境质量呈波动上升趋势,RSEI高值区主要分布于阿克苏地区北缘以及中部绿洲区,低值区主要分布于沙漠、戈壁等地。(2)2005—2020年,RSEI全局Moran指数为0.80～0.87,表明阿克苏地区RSEI呈较强的正相关;其聚集分布以高—高(H—H)和低—低(L—L)分布为主。(3)各因子对空间异质解释力(q值)在2005—2020年存在不同程度变化,土地利用和降水为关键影响因素。同时,相比单因子,交互探测的影响力均大于单一因子的作用强度。研究结果可为当地生态环境保护提供数据支撑及方法借鉴。     

陕西省耕地质量时空变化特征及其分异规律

为从省域层面、地理区域、市域层面等3个空间尺度系统分析陕西省耕地数量和质量时空变化特征及其分异规律,以期为保护耕地资源、划定基本农田区、制定耕地质量管护对策等提供科学依据。该文基于陕西省2005—2015年长时间序列的耕地分等评价数据,采用GIS的空间分析、数理统计分析、地统计学分析等方法,结果表明:1)陕西省耕地数量在2005—2015年间整体呈下降趋势,近些年通过占补平衡及高标准农田建设,减少趋势已得到遏制,基本达到耕地数量动态平衡;2)陕西省耕地质量整体不高,平均利用等11.33;近十年来全省耕地质量总体上变化不大,但呈下降趋势;3)陕北地区作为陕西省耕地后备资源,积极开展土地整治工程,同时进行生态建设,耕地数量和质量均有所提升。该项研究成果为土地整治等耕地质量建设提供科学依据,为基本农田划定、占补平衡等耕地质量管理提供了基础支撑。     

2000—2021年锡林郭勒草原生态环境质量变化及其驱动因素

[目的] 对内蒙古自治区锡林郭勒盟草原生境质量动态变化及其影响因素进行研究,为该地区生态环境保护政策的制定和高质量发展提供科学理论依据。[方法] 利用Google Earth Engine(GEE)平台和MODIS数据构建生态遥感指数(RSEI)评价研究区的生境质量,并运用Moran指数和地理探测器分析遥感生态指数(RSEI)的空间异质性和影响因素。[结果] ①2000-2021年研究区的生境质量经历了先恶化后改善的过程。生态环境得到了较大程度的改善,中部的典型草原和东部的草甸草原生境质量较好,而西部的荒漠草原区生境质量较差。② 5个年份的全局莫兰指数(global Moran''s I)均大于0.935,表明研究区内RSEI的空间分布呈高度正相关,主要呈现高高和低低聚类分布。③地理探测器结果显示,绿度是影响RSEI的主要因素,模型因子与自然因子之间的交互作用最为显著,其次是模型因子与社会经济因子的耦合。[结论] 锡林郭勒盟东部的生境质量高值区应继续加强对生态环境的保护力度,西部的生境质量低值区要注重对荒漠草原的修复与治理,遏制沙漠向东扩张。     

基于STIRPAT模型的陕西省耕地面积变化社会经济驱动力分析

近年来,耕地面积变化的人文驱动力研究成为土地利用与土地覆盖变化(LUCC)领域研究的热点.以陕西省1978-2010年耕地面积数据及其相关社会经济影响因素时间序列数据为例,通过主成分分析法、逐步回归法筛选出影响陕西省耕地面积变化的主要影响因素.然后运用STIRPAT模型,分析经以上方法筛选出的主要影响因素即城镇化率、人均生产总值、公路里程、社会消费品总额对于陕西省耕地面积变化的影响.结果表明:人均生产总值的提高是导致陕西省耕地面积减少的主要原因,社会消费品总额的增加对于陕西省耕地面积的减少也发挥着重要的作用.而交通条件的完善是促进陕西省耕地面积增加的主要驱动力.同时,城市化率的提高对抑制耕地面积的减少起到了一定的促进作用.据此,研究认为缓解陕西省耕地面积减少的压力可以从进一步提高城镇化率、完善交通设施,调整优化产业结构,转变经济增长方式等方面入手.     

2010—2020年陕西省神木市生态环境质量时空演变及其驱动因素

[目的] 陕西省神木市是黄河流域生态保护建设的重要地区。分析该地区生态环境质量变化,为资源型城市神木市的生态环境治理、修复及绿色发展提供科学依据。[方法] 选取2010,2015与2020年共3期Landsat遥感影像,利用主成分分析方法构建遥感生态指数(RSEI)作为生态环境评价指标,分析神木市生态环境质量时空演变格局,并通过地理探测器探究该地区生态环境驱动机制。[结果] ①神木市生态环境质量持续恶化,RSEI指数下降幅度达到12.47 %,在2010-2015年间下降最快;神木市生态环境质量很差与较差的面积增加幅度达到15.29 %。②神木市生态环境质量恶化以西北部的风沙区率先增强,随后转向地势较低的东南部和东北部。同时,神木市生态环境质量以较差和一般为主,两者总和占据神木市总面积的67.09 %。③植被覆盖度与绿度、湿度、干度及热度4个指标因素均表现出显著的驱动性,其中植被覆盖度解释力最高(达到62.4 %),是神木市生态环境质量的主要驱动力;多因子交互也均表示出协同增强的作用,夜间灯光、人口密度、热度与植被覆盖度交互作用最强。[结论] 神木市生态环境质量总体仍在进一步恶化,尽管前期退化得到遏制,但恶化区域在逐渐扩大,提高植被覆盖度可以有效增强神木市生态环境质量。为此应进一步落实植被绿化等生态保护措施,提升神木市高品质生态环境质量。     

太原市近15年城市景观格局时空变化及其驱动力

[目的]探讨不同尺度下太原市城市景观格局的时空变化特征,以期为解释城市化进程中景观格局演变的时空规律、评估社会经济发展对其的影响提供重要的科学依据。[方法]基于2000—2015年3期时间序列的Landsat TM遥感影像获得一级景观类型的太原市土地利用覆盖空间数据,利用Fragstats 3.4软件计算景观格局特征指数,研究太原市全市域和主城区的城市景观格局时空变化特征,并利用SPSS软件系统剖析了影响太原市景观格局的驱动作用。[结果](1)15a间,林地、耕地和草地始终是全市域的主要景观类型,分别占总面积的比例由33.60%,31.80%和27.47%变化为35.18%,27.97%和25.49%。城乡、工矿、居民用地的面积明显增加,占总面积的比例由5.86%增长为10.27%,其中耕地和草地是城市化用地扩张的主要来源;主城区土地利用的强度呈逐年增加的趋势,城乡、工矿、居民用地占总面积的比例由21.65%增长为33.82%,成为主城区的主要景观类型,而城乡、工矿、居民用地占用耕地的数量比全市域更加明显。(2)在全市域尺度上,景观格局指数变化表现为耕地、林地的斑块破碎化程度高,景观蔓延度下降,景观多样性增加;而主城区尺度上城乡、工矿、居民用地斑块破碎化程度显著升高,景观蔓延度呈先下降后上升的趋势,但景观多样性却呈先上升后下降的趋势。[结论]太原市全市域和主城区尺度上的城市景观格局特征存在一定的差异性,社会经济的发展、政策因素以及城市规划与发展理论的阶段性调控作用是影响其演变的主要驱动力。     

基于MODIS数据的内蒙古野火时空变化特征

野火是陆地生态系统的重要干扰因子,影响生态系统的演替和更新。研究基于MCD45A1火烧迹地和MCD12Q1土地利用数据,提取2002—2014年内蒙古不同生态分区、土地利用类型的过火面积及火点分布,分析该区域野火的时空分布格局,同时结合降水数据,探讨野火年际变化对降水的响应特性。结果表明:1)2002—2014年内蒙古野火火点空间分布格局表现为由东北向西南逐渐减少,高密度火点主要分布在中蒙边境区域、森林-草原区以及平原典型农耕区。2)内蒙古野火过火面积2003年最大,2006年次之,2010年最小,分析表明过火面积的年际变动与火灾高发月降水异常有关。过火面积的季节变化表现为春秋多,冬夏少,尤其是3月、4月、5月和9月灾情严重。在7大生态分区中,90%的过火面积集中在兴安岭山地丘陵区、呼伦贝尔高平原丘陵区和锡林郭勒高平原区,过火面积占比分别为52%、28%和10%。3)野火干扰最严重的土地利用类型为草地,火点主要集中分布于草甸草原和典型草原,其次为农业用地和林地,对其他类型干扰程度最小。充分认识野火时空分布格局有利于深入了解其发生规律,为区域火灾预警监测提供科学依据。     

太行山区植被NPP时空变化特征及其驱动力分析

本文基于2000—2014年MODIS NPP数据,结合同期土地利用变化、气温、降水和DEM数据,运用趋势分析法、相关系数法及分区统计法等方法,研究了太行山区2000—2014年植被NPP时空变化特征,分析了气温、降水等气候因素和人为因素对植被NPP变化的影响,为太行山区植被资源管理及生态环境调控提供参考。研究结果表明:(1)太行山区植被NPP多年平均值为284.0 g(C)·m~(-2)·a~(-1),耕地、林地和草地的NPP均值分别为302.5 g(C)·m~(-2)·a~(-1)、258.1 g(C)·m~(-2)·a~(-1)、286.5 g(C)·m~(-2)·a~(-1)。(2)2000—2014年太行山区植被NPP整体呈上升趋势,但大部分植被NPP变化未达到显著水平;16.17%的植被NPP显著或极显著升高,主要分布在太行山区西侧;0.88%的植被NPP显著或极显著降低,零散分布在研究区内。(3)不同植被类型NPP变化速率为草地耕地林地。(4)基于区域平均计算,太行山区植被NPP与降水显著正相关(P0.05),与气温负相关(P0.05)。基于像元计算,植被NPP与降水显著或极显著正相关区面积比例为23.82%,主要分布在太行山区北段,几乎没有显著负相关区;植被NPP与气温显著或极显著负相关区面积比例为8.42%,主要分布在太行山区西侧,显著或极显著正相关区面积比例为0.81%,主要分布在太行山区最北端。(5)研究期内气候因子对植被NPP的升高整体上表现为促进作用,而人为因素主要表现为抑制作用。太行山区生态环境保护仍应以减少人为干扰为主。     

陕西关中地区NDVI的时空变化特征及其驱动力分析

随着全球气候变化与城市化进程加速,城市生态建设受到越来越多的关注。为揭示多因素变化背景下关中地区的植被变化规律,基于MOD13A1遥感影像,运用定性与定量相结合的方法研究了陕西关中2005—2020年归一化植被指数(NDVI)的时空演变特征及其驱动力,结果表明：(1)16年间,陕西关中的NDVI值以每年0.004 9的速率波动上升,2020年最高,达到0.68;(2)陕西关中南部NDVI值水平明显优于北部,西南部NDVI值表现最好,均处于0.7以上;(3)陕西关中植被改善区面积占总面积的52.28%,植被退化区面积占28.73%;(4)影响陕西关中NDVI分布的主要地理、气候、人为因子分别为地貌类型、降水、土地利用。     

2009—2022年甘肃省永靖县智慧矿山生态质量时空变化及影响因素

[目的]矿山开采促进地方经济的同时,也深刻影响着其周边的生态环境质量。基于多源长时序遥感数据,监测并定量评估矿山及周边区域的生态状况,为绿色矿山建设与可持续发展服务,也为矿山区域的生态恢复治理起积极的示范作用。[方法]以甘肃省永靖县智慧矿山及周边5 km范围区域为研究区,基于矿山2009—2022年间5期Landsat系列卫星多光谱遥感影像,以及同期多幅高分系列卫星、Planet系列卫星等高分辨率遥感影像,监测识别矿区及其周边的重要地表变化和时间节点,并对该区域2009—2022年间生态质量时空分布格局、变化特征、影响因素等进行系统研究。[结果](1)甘肃省永靖县智慧矿山矿区的生态质量2009—2019年呈现持续降低,2019年后保持平稳的变化态势,矿区对周边区域生态质量的影响程度较小。(2)在永靖县矿区遥感生态指数的时序分析中,绿度、热度指标相较干度与湿度指标变化更为显著。(3)对废弃矿坑进行回填、平地、修整边坡等土地复垦的前期工作,可显著提高该区域的遥感生态指数值。[结论]遥感生态指数可以较为客观地反映矿区生态质量的实际状态,废弃矿坑的土地复垦、矿区地表作业向地下作业的转变等行动,...     

基于MODIS时序植被指数的陕西植被季相变化分析

分析了MODIS在植被生长变化监测中的优势,讨论了省级MODIS植被指数序列的建立方法。根据陕西主要植被覆盖类型,在风沙草原区、农作物区、林区共选取了5个样本县,利用2004-2005年MODIS-NDVI序列数据,通过提取NDVI曲线特征参数,结合地面气象观测资料,总结上述植被类型的季相变化特征,提出了关中农作物的物候变化规律和长势评价指标,探索了利用遥感手段对陕西省植被进行宏观、动态监测的方法。结果表明:风沙草原区植被对降水的依赖性很强,林区植被与温度的相关性较好,对降水的响应不明显。时序NDVI曲线是农作物生长的动态迹线,结合农作物的物候节律,可实时监测其生长状况并进行量化评价分析。     

基于MODIS数据的陕西省植被净初级生产力与实际蒸散的变化关系分析

[目的]分析陕西省植被净初级生产力(NPP)及实际蒸散量(ET),为生态环境中碳循环、水循环特征提供理论支持。[方法]基于美国航天局(NASA)提供的净初级生产力产品(MOD17A3)及蒸散产品(MOD16)数据,利用GIS与数理统计等方法,对陕西省2000—2014年植被NPP与ET的时空分布特征及其关系进行分析。[结果]陕西省植被NPP与ET的分布特征均为南高北低;2000—2014年陕西省植被NPP在波动中呈现上升趋势,其中陕北地区增加最大,陕南地区增加最不显著;陕西省ET年际变化呈波动状态。植被NPP与ET空间相关性较显著,陕北地区相关系数极高,而陕南地区相关性并不显著。[结论]在较为干旱区域植被NPP与ET的关系更为密切。     

陕西省人均生态足迹动态变化及驱动模型研究

以熊德龙等改进的生态足迹理论为基础,分析了陕西省1990-2007年人均生态足迹的动态变化,并利用主成分分析和多元性线性回归方法,分析了人均生态足迹驱动力并建立驱动模型。结果表明,陕西省人均生态足迹从1990年的0.818hm²上升到2007年的2.854hm²,人均生态承载力略有下降,说明陕西省始终处于生态赤字状态。2003年以后陕西省生产性生态足迹大于消费性生态足迹,区域生态资源呈输出状态,社会经济发展对能源产业依赖性更加明显。陕西省人均生态足迹动态变化是人口、经济、环境、技术、土地利用程度等多方面因素综合作用的结果,经济增长与重工业率提高是生态足迹动态变化的主要驱动因素。     

陕西省2000-2018年土地利用时空演变及驱动因素

[目的] 分析陕西省土地利用变化及驱动因素,为促进该省土地资源综合优化配置和社会经济可持续发展提供科学依据。[方法] 基于2000,2010和2018年陕西省的土地利用遥感监测数据,通过土地利用动态度、土地利用转移矩阵、空间自相关等方法定量分析陕西省土地利用的时空演变特征,并利用主成分分析法对其土地利用变化的驱动力进行分析。[结果] 各土地利用类型面积均有不同程度的变化。其中,耕地面积下降最多,工矿建设用地面积增速最快,水域面积变化最小。土地利用类型受自然条件的影响,空间差异性显著。农村居民用地、未利用地、耕地、林地、草地的空间聚集性强,水域、城镇居民用地和工矿生产用地的空间集聚性性相对较弱,草地、工矿建设用地形成新的集聚区。陕北高原和关中平原土地利用转移相对频繁,陕南山区土地利用转换相对较小。榆林市和延安市主要表现为耕地向林地和草地转移以及未利用地和草地向工矿建设用地转移,西安市主要表现为耕地和农村居民用地向城镇居民用地转移。土地利用变化的主要因素是城市化发展过程中社会经济的发展以及产业结构的调整。[结论] 陕西省土地利用变化区域差异较大,应因地制宜制定土地利用规划,促进人口—经济—生态之间的协调发展。     

基于MODIS的河南省遥感干旱监测研究

基于遥感的大面积干旱监测发挥着重要作用,但多种不同的遥感干旱指数在不同区域的空间适应性研究相对较少。利用MODIS数据分别计算归一化植被指数、距平植被指数、植被状态指数和温度状态指数等,并结合传统气象干旱指数分析近10a来河南省的干旱情况。结果表明,2000—2009年有6a发生了不同程度的干旱,其中豫北和豫西地区的干旱程度严重,遥感干旱监测的结果与气象干旱指数基本一致;分析了河南省不同区域和时段内基于遥感的干旱指数与气象干旱指数的相关性,总结出4种基于遥感的干旱指数在时空格局中的适用性,为干旱监测提供技术支持。     

陕西省植被覆盖时空变异及其恢复潜力

[目的] 系统分析退耕还林以来植被覆盖时空变异特征,评估植被恢复的潜力,为陕西省生态环境建设的可持续发展提供科学的理论依据和实施建议。[方法] 以MODIS NDVI数据为基础,采用Sen+Mann-Kendall模型和Hurst指数探究了2000-2020年陕西省及秦巴山区、关中平原和黄土高原3个亚区植被覆盖度(fractional vegetation cover,FVC)的时空变化特征,并运用相似生境法测算了不同区域的植被恢复潜力。[结果] ①2000-2020年陕西省FVC增长率为0.002 9/a,74.58 %的区域有所改善。其中:黄土高原区FVC改善面积达84.46 %,且以显著改善为主;秦巴山区FVC改善面积为74.40 %,以轻微改善为主;而关中平原区FVC具有退化趋势,退化区域占64.56 %。②全省FVC持续性改善面积占19.80 %,黄土高原区和秦巴山区以持续性改善为主,面积比例分别为27.83 %和13.68 %,而关中平原区以持续性退化为主。③黄土高原区西北部及其与关中平原接壤地带的植被恢复空间较大,而子午岭林区植被恢复空间较小;秦巴山区森林覆盖率较高,几乎没有恢复空间;关中平原受城市化的影响,植被恢复空间小。[结论] 近几十年来,陕西省植被覆盖度显著提高,但受气候、地形、植被类型和人类活动等因素的影响,植被覆盖变化具有明显的空间异质性。陕西省植被恢复的增长速度趋于放缓,持续改善能力已经较低,植被覆盖趋于平稳,但是黄土高原西北部地区及其与关中平原的接壤处植被覆盖恢复潜力仍较大。     

陕西省水资源生态风险评价及驱动因素分析

利用陕西省水资源和社会经济环境资料,结合GIS技术,依据区域生态风险评价的方法理论,采用层次分析法和综合指数法,建立了水资源压力-状态-响应的生态风险指标体系,分析了水资源经济和人口承载力,并对陕西省水资源生态风险的时空演化进行了综合评价。评价结果表明,水资源承载的经济和人口规模呈增加趋势,水资源压力不断增大,水资源综合风险也呈增加趋势。水资源区域风险表现为关中地区风险最大,其次为陕北地区,陕南地区水资源风险相对较小。水资源综合风险中,以状态风险最大,其次是压力风险,响应风险相对较小。不同地区水资源综合风险大小顺序依次为:西安地区>咸阳地区>榆林地区>渭南地区>宝鸡地区>延安地区>汉中地区>铜川地区>安康地区>商洛地区。水资源时空分布不均,开发利用程度大,经济快速发展,水生态失衡及污染源治理和环境保护措施力度等方面不能满足遏制水生态环境恶化等自然环境本底脆弱性的要求,经济系统不稳定性已成为陕西省水资源风险的主要驱动因素。     

近30a陕西省气象干旱灾害时空分布特征

干旱灾害是陕西省主要的自然灾害之一,素有"十年九旱"之称,给人民生活和社会生产造成了不同程度的影响。因此,对干旱灾害进行科学分析及风险评估,为各级政府制定防灾减灾的措施具有重要意义。利用陕西省96个气象台站1981—2010年的降水量等气象资料,采用降水量距平百分率干旱指标,对陕西省干旱灾害的发生特征进行了详细分析。(1)陕西省的干旱灾害分布极不均匀,其总体特征是北多南少。(2)陕西省干旱灾害出现既有全省性的大范围干旱,也有区域性的局部干旱,陕北、关中发生区域性干旱频率高于陕南。(3)陕西省的干旱灾害发生季节在陕北、关中、陕南有显著差别,陕北干旱灾害季节性差异最大,关中次之,陕南最小。(4)持续性干旱灾害有的出现在同一季节,有的要跨2个季节。陕西省的干旱灾害总体上是春旱、秋旱、秋冬连旱或冬春连旱较多,陕南连续性干旱较少。     

基于土地利用的陕西省生态风险分析

土地利用变化对陆地生态系统产生了很大的影响。利用陕西省土地和社会经济环境资料,分析了土地利用变化趋势。采用层次分析法与综合指数法,建立了自然压力、社会环境压力、经济压力生态风险指标体系,估算了耕地、林地、牧草地、水域等土地利用结构生态风险以及综合风险。结果表明,绝对数量变化幅度最大的是耕地和林地,而且耕地生态风险最大,水域变化生态风险最小,不同土地利用类型生态风险指数大小顺序为：耕地〉林地〉居民点及工矿用地〉牧草地〉未利用地〉交通用地〉水利设施用地。土地生态压力风险中,以经济压力生态风险最大,其次是自然压力生态风险,社会环境压力生风险相对较小,土地生态综合风险呈增加趋势。生态风险变化与土地利用结构的不合理,人口增加,水资源量减少以及自然灾害增加密切相关。