极旱荒漠区湿地植被动态变化监测——以甘肃敦煌阳关国家级自然保护区为例

利用1988—2016年共541幅Landsat 5 TM和Landsat 8 OLI影像,计算了极旱荒漠区中西土沟和渥洼池湿地植被（以芦苇为主）的归一化植被指数(NDVI),分别从NDVI,湿地植被面积和平均NDVI这3个方面对湿地植被特征进行分析,对敦煌阳关国家级自然保护区（以下称阳关保护区）内的渥洼池和西土沟湿地植被进行植被覆盖度估算,判断其变化。根据谷歌影像和现地调查,确定NDVI >0.1是识别西土沟和渥洼池湿地植被的最佳阈值,通过对保护区湿地植被的统计计算,研究其变化趋势。研究发现,渥洼池和西土沟的湿地植被都有明显的增加趋势。     

An ultrasonic humidification fluorescent tracing method for detecting unsaturated atmospheric water absorption by the aerial parts of desert plants

Atmospheric water absorption by plants has been explored for more than two centuries, and the aerial parts of plants, particularly the leaves of certain species, have been demonstrated to have an ability to absorb and utilize saturated atmospheric water such as fog, dew and condensed water. So far, however, there have been few studies on the aerial parts of desert plants in their absorption of unsaturated water from the atmosphere. This study presents an ultrasonic humidification fluorescent tracing method of detecting unsaturated atmospheric water absorption by the aerial parts of desert plants. We constructed an organic glass room based on the sizes of field plants. Then, the aboveground parts of the plants were humidified in the sealed glasshouse using an ultrasonic humidifier containing fluorescent reagents. The humidity and wetting time were controlled by turning on or off the humidifier according to the reading of a thermo-hygrometer suspended in the glasshouse. Fluorescence microscopy was employed to observe these plant samples. This method can generate unsaturated atmospheric water vapor and incorporate other fluorescent reagents or water-soluble chemical reagents for gasified humidification. In addition, it can identify plant parts that absorb unsaturated atmospheric water from the air, detect water absorption sites on the surface of leaves or tender stems, and determine the ability of tissues or microstructure of aerial parts to absorb water. This method provides a direct visual evidence for the inspection of leaf or tender stem microstructure in response to unsaturated atmospheric water absorption. Moreover, this method shows that aqueous pores in the cuticles of leaves or tender stems of desert plants are large enough to allow the passage of ionic fluorescent brightener with a molecular weight of up to 917 g/mol. Thus, this paper provides an important approach that explores the mechanism by which desert plants utilize unsaturated atmospheric water.     

呼和浩特市不同植被指数与地表温度的定量遥感关系

利用Landsat 8影像数据,提取呼和浩特市地表温度（LST）、4种典型植被参数:归一化植被指数（NDVI）、修正土壤植被指数（MSAVI）、比值植被指数（RVI）及植被覆盖度（FV）,并结合研究区土地覆被信息,探讨了LST与4种典型植被参数的定量遥感关系,不同下垫面类型对地表温度—植被参数的影响及其二者之间的空间尺度效应。结果表明:地表温度—植被参数呈现出显著负相关关系,NDVI,RVI,MSAVI,FV每增加0.1,对应的LST分别下降:0.99℃,0.83℃,1.02℃,0.64℃;不同土地覆被类型中二者相关性差异显著,其中林地LST与4种植被参数相关性最强,RVI与LST相关性最稳定;在不同的空间尺度下（30～1 920 m）,地表温度—植被参数空间相关性呈现出先增大后减小的趋势,NDVI,FV,MSAVI,RVI与LST的空间相关性分别在120 m,240 m,60 m,120 m达到最高。     

近23年来青藏高原东北部香日德地区高寒草甸上界变化及其与气候变化关系研究

利用1990年、1999年、2013年的Landsat卫星遥感影像数据,通过遥感和GIS技术,运用非监督分类和目视解译相结合的方法,提取香日德地区的高寒草甸上界,分析其变化特征及其与该地区气候变化的关系。结果显示:（1）1990—1999年升温趋势显著,降水量基本保持不变;1999—2013年气温基本不变而降水呈显著增加的趋势。（2）香日德地区高寒草甸上界呈现向更高海拔即原高寒荒漠的范围扩张的趋势,其上界的扩张受气温和降水变化的共同作用。其中以气温变化为主导的1990—1999年期间,高寒草甸面积扩张迅速;以降水变化为主导的1999—2013年期间,高寒草甸上界扩张减慢。并且海拔越高的地区高寒草甸面积增加越迅速。（3）高寒草甸上界在不同坡向上均有扩张。其中,以升温为主导的1990—1999年主要集中在北坡与西坡;以降水量增加为主导的1999—2013年期间则主要集中在南向坡。（4）从坡度分布来看,1990—1999年高寒草甸上界的扩张主要发生在15°～25°,而1999—2013年为20°～35°。     

基于LandsatTM/OLI数据的吐鲁番绿洲土地利用/覆被变化研究

[目的]运用3S技术研究1990~2015年吐鲁番地区土地利用/覆被变化情况。[方法]以吐鲁番地区1990年landsat5 TM影像及2015年landsat8 OLI影像数据为基础,运用3S技术,基于光谱特征的最大似然监督分类法和人机交互式目视解译方法,获取1990、2015年吐鲁番绿洲土地利用类型数据。最后运用土地利用格局变化指标分析方法及空间转移矩阵方法,探讨了1990~2015年吐鲁番绿洲土地资源的结构特点和变化规律。[结果]吐鲁番绿洲呈扩大趋势,绿洲面积增加,未利用地减少。其中,耕地、草地、园林地面积增加显著,裸地和盐碱地面积减少,沙地面积小幅增加。绿洲区域内建设用地和水域面积增加,但绿洲外围的尾闾湖—艾丁湖却呈萎缩趋势。[结论]该研究为吐鲁番地区生态环境保护提供了基础数据与科学依据。     

呼图壁县NDVI变化与气候因子的响应

利用2010~2014年Landsat 8数据,通过差值和相关性分析法,对呼图壁县植被指数(NDVI)的时空演变进行分析,并对NDVI与气候因子相应的敏感性进行分析。结果表明,呼图壁县植被覆盖变化呈现明显的空间差异,植被指数有明显的地域特征,中部平原地区的NDVI最大,植被覆盖度明显较高,主要分布在林地、农田;南部的高山、丘陵及北部荒漠地区的NDVI较低,植被覆盖度也较低;呼图壁县具有明显的季节性NDVI变化,NDVI增加最快在夏季和秋季,而冬季增长缓慢,且NDVI对气候因子(降水、气温)响应存在时滞性;呼图壁县植被覆盖NDVI与降水和气温呈极显著相关关系,相关系数分别为0.843 1、0.870 2;复杂地形对植被指数有影响,农田耕作区的NDVI变化更大程度上体现了人类活动对植被指数的影响。随着人口增加、城市化进程加快、城乡建设侵占大量土地,会减少植被覆盖的面积,影响植被指数的分布。     

Landsat8数据与GF-1数据提取铁染蚀变信息的对比分析

分别使用Landsat8数据与GF-1数据提取研究区的蚀变信息,利用波段比值法对2种数据的提取结果进行对比分析。结果表明,虽然Landsat8数据与GF-1数据都能够提取出铁染蚀变信息,然而对一些微弱的铁染蚀变信息,GF-1数据却表现出更佳的提取效果。     

基于SCS模型的新疆博尔塔拉河流域径流模拟

为探索SCS(soil conservation service)模型在干旱区地表径流模拟中的适用性,以新疆博尔塔拉河上游温泉流域为例,利用2013年融雪期18场次降雨量、日径流量及卫星同步观测基础数据,基于度日模型、土壤水分吸收平衡原理及地表温度-植被指数特征空间反演土壤水分等方法,探索适用于流域尺度耦合降雨、积雪融水混合补给径流的SCS模型参数改进算法,采用国产"高分一号"16m分辨率遥感影像和landsat8 OLI 30m多光谱遥影像为模型提供面状数据。分别利用参数算法改进后SCS模型与原SCS模型进行径流模拟,前者模拟值较后者更接近实测值,二者模型验证期Nash效率系数分别为0.66和0.38,相对误差系数分别17%,27%;研究结果表明,利用遥感反演地表参数,结合土壤饱和含水量计算SCS模型参数的方法在面积大且数据缺乏的温泉流域具有可行性和实用性。     

基于Landsat影像的NDVI对植被与影响因子交互耦合的响应

植被是陆地最重要的生态系统,在全球气候变化中发挥了重要的调节作用,研究植被时空动态变化具有重要的科学意义和现实价值。基于2007年、2012年和2016年Landsat卫星遥感影像提取的归一化植被指数(NDVI)以及三明市区二类调查矢量数据,研究了闽江上游区域近10年的植被NDVI指数的时空变化特征及其影响因子。结果表明:研究区2007年、2012年和2016年的NDVI指数值逐渐提高,分别为0.72、0.75和0.79,植被覆盖度高,总体生态质量较好;NDVI低值区位于沙溪两侧带状的市辖区所在地、各乡镇居民集中点以及道路网络周边;不同植被类型的NDVI指数由大到小依次为:阔叶树林、灌木林、马尾松林、竹林、杉木林、杂木林、桉树林、其他林地、经济林、檫树林、非林地;NDVI指数值随着林龄、郁闭度和坡度的增加逐渐增加,随着立地等级的提高而下降。进一步对NDVI指数对植被与影响因子交互耦合的响应进行分析,得到结果:依据不同植被类型的NDVI指数随着林龄变化规律的不同,将植被划分为:稳步上升型,如阔叶树林和马尾松林;前期上升快而后期慢型,如桉树林;先升后降型,如杉木林和其他林地。马尾松林的NDVI指数呈现随着坡度的增加而增加的趋势;而其他森林植被类型的NDVI指数呈现随着坡度的增加先升后降,在坡度为30°~40°处达到最高值;不同植被类型的NDVI指数对郁闭度的响应机制不同。     

基于灵活的时空融合模型的植被覆盖度与植被指数关系

时空数据融合模型被广泛地应用于获取高时间、高空间分辨率的植被指数与植被覆盖度,但是其反演的精度常常受输入的低空间分辨率影像(如MODIS影像)的影响。本研究基于灵活的时空数据融合方法(FSDAF),深入分析了赛里木湖流域与石河子地区两种不同情景的MODIS影像组合对FSDAF模型植被覆盖度提取精度的影响,并研究了6种植被指数与植被覆盖度的线性与非线性关系。研究结果表明,FSDAF模拟影像的植被覆盖度精度取决于2个时期MODIS影像的变化率,影像变化小时取得的精度明显好于影像差异大的情况。而采用植被指数对植被覆盖度模拟时,NDVI与OSAVI的线性拟合效果较好,可以获取较理想的结果。试验表明,采用时空模型用于研究区植被覆盖反演能取得较好的效果,具有一定的应用推广价值。