红树林生态系统遥感监测研究进展

随着现代遥感技术的迅速发展,遥感监测已经成为红树林生态系统变化监测的重要手段和方法。从遥感技术在生态系统变化监测应用领域入手,综述了国内外红树林遥感监测的发展历程,系统总结了遥感技术在红树林湿地动态、种间分类、群落结构(叶面积指数、冠幅、树高等)、生物量、灾害灾情(病虫害、风暴潮等)、景观格局动态、驱动力、红树林湿地保护与管理等领域应用现状,归纳了不同应用领域遥感监测的理论、方法及研究现状。指出我国在红树林遥感监测中存在的不足。提出红树林遥感监测应在分类标准体系规范化、分类精度提升、红树林生态学特征参数(物种多样性、优势度等)、生态系统环境空间演变过程及遥感监测的尺度效应方面加大研究力度。充分发挥区域综合监测模型在红树林生态系统变化遥感监测中的作用。     

基于RS和GIS技术的湿地景观格局变化研究进展

湿地是自然界最富生物多样性的生态景观,具有独特的生态结构与功能,蕴含的丰富资源为人类生存与发展提供了物质保证.湿地景观格局是各种生态过程综合作用的结果,湿地景观格局研究是湿地生态学领域研究的热点问题,目前RS和GIS技术的结合已成为湿地景观格局变化研究的重要途径和手段.本文从RS和GIS技术支持下的湿地景观格局研究方法、湿地景观格局指数和湿地景观格局演变驱动力等方面综述了国内外湿地景观格局变化的研究进展,探讨了RS和GIS技术相结合在湿地景观格局变化监测研究、湿地景观格局指数选取与应用以及自然和人为共同作用的驱动机制问题中的应用,指出目前研究中存在的不足,并对未来的研究进行了展望.     

南四湖湿地景观空间格局动态演变

以山东省南四湖湿地为例,选取1987、2002、2014年3期遥感影像,应用景观格局指数、动态度、景观梯度和格网化模型等方法,对南四湖湿地景观格局的动态变化进行研究.结果表明: 1987—2014年,研究区景观蔓延度指数和聚集度指数逐渐减小,景观多样性指数和均匀度指数逐渐增大,景观类型面积趋于均匀且分布格局间断零散,人类活动对南四湖湿地景观的干扰度呈现增强趋势.研究期间,南四湖湿地总面积逐渐增加,其中,湖泊面积先减少后增加,2014年面积达到最大;湖滨池塘面积也呈现持续增加趋势,但增速减缓;河流面积基本保持稳定;沼泽面积持续减少.南四湖地区的农业活动、南四湖自然保护区的成立及南水北调工程在南四湖湿地景观格局的变化中起着重要作用.     

基于高分辨率遥感影像的大洋河河口湿地景观格局变化

综合考虑遥感数据源的高分辨率特性以及大洋河河口湿地土地覆被与土地利用现状,建立了适合不同分辨率的河口湿地景观分类体系,并通过高分辨率遥感数据计算了研究区景观格局指数和景观格局转移矩阵,分析了1984-2008年研究区景观格局动态.结果表明：1984-2008年,研究区湿地景观组分变化剧烈,湿地景观由天然湿地向人工湿地转化,湿地核心区域面积缩减,天然湿地最大斑块面积指数下降,破碎化程度加剧;人工湿地分布面积扩大,斑块数下降,聚合度增大,且最大斑块面积指数的增大趋势明显.研究期间,人类活动对湿地影响的加大以及河堤的修筑和围海养殖面积的增加是大洋河河口湿地面积减少的主要原因,也是该地区湿地功能退化的主要原因之一.制定科学合理的长期发展规划、建立湿地自然保护区、保护河道、制定严格的围海养殖用地监管制度和大力发展资源型旅游产业是河口湿地保护的主要措施.     

湿地景观生态分类研究进展

湿地景观生态分类是湿地景观生态学研究的前提与基础,直接影响湿地研究结果的精度和有效性.基于国内外湿地景观生态分类在分类理论、分类指标、分类方法等方面的研究历史、现状与最新进展,本文系统介绍并评价了NWI、Ramsar、HGM等湿地分类体系,指出基于HGM分类思想以及综合考量湿地空间结构、生态功能、生态过程、地形、土壤、植被、水文、人类活动干扰强度等多种因素的混合分类方法是该研究领域未来发展的主要方向.集成运用3S技术、数学定量、景观模型、知识工程、人工智能、神经网络等多种方法以提高分类的自动化水平与精度,将是今后湿地景观生态分类研究的重点与难点.     

莱州湾南岸滨海湿地的景观格局变化及累积环境效应

在湿地景观类型分类基础上,利用遥感技术及GIS技术提取了1987和2002年莱州湾南岸滨海湿地Landsat 5、Landsat 7 卫星假彩色合成影像的空间属性数据,利用斑块动态度、斑块密度指数、景观多样性指数、斑块破碎化指数研究了湿地景观格局变化及其累积环境效应.结果表明,15年间莱州湾南岸滨海湿地景观总面积基本不变,但自然湿地总面积减少了49.1%,减少的自然湿地主要转化为养殖池、盐田等人工湿地.湿地景观格局的变化还表现为景观多样性指数下降、斑块破碎化指数升高.湿地景观格局变化引起自然湿地的总净初级生产量下降,环境净化功能、抗御自然灾害功能降低,陆地中生植物、旱生植物外来及有害植物侵入湿地,湿地生态系统服务价值下降等累积环境效应.     

厦门湾海岸带景观格局时空动态演变研究

以厦门湾海岸带为研究区, 基于1989 年与1997 年Landsat TM、2010 年SPOT5 遥感影像, 在遥感和GIS 技术支持下, 建立了厦门湾海岸带景观类型空间数据库。运用景观类型变化表征模型与景观格局指数方法, 对近22 年来研究区景观格局变化时空动态特征进行了定量分析。研究结果表明: 厦门湾海岸带景观格局发生了较大的变化。农用地面积持续减少且降幅最显著, 而城镇用地与建设用地则快速扩展; 其中前者由占总面积的72.75%下降到30.67%,后者由占总面积的4.60%上升到38.97%。土地利用类型之间、以及各土地利用类型与滨海湿地之间的动态转化频繁,土地利用类型之间的转化以农用地和滨海湿地向城镇用地与建设用地转化为主。在1989-1997 年农用地净转出面积为13862.55 hm2, 滨海湿地转出面积为4268.82 hm2; 在1997-2010 年农用地转出达到20910.24 hm2, 典型滨海则转出 5931.64 hm2。在景观水平尺度上, 景观格局向着多样化方向发展, 景观的异质性增强, 景观破碎化程度加深。景观格局变化的驱动因素主要为社会经济发展与政策调整。     

基于多种方法的景观格局动态变化综合分析——以辽宁省铁岭市为例

景观格局变化一直是景观生态学研究的核心问题之一,也是相关生态和环境过程研究的基础.本文应用3S技术,综合传统的空间统计分析、转移矩阵、景观指数和景观动态指数、Kappa指数系列,并引入模糊Kappa指数方法,以铁岭市2002-2011年间景观格局变化为例进行了综合研究.结果表明:铁岭市景观空间格局在研究时段内发生一定程度的变化.旱地面积大幅增加,水田面积明显减少,各景观类型之间均有相互转化.景观格局总体的变化趋势是形状趋于复杂、异质性增加、破碎化加剧,人为干扰的影响较明显.研究区域2002-2007年综合景观动态度指数明显高于2007-2011年,景观动态总体呈现放缓趋势.通过Kappa指数系列可知,研究时段内研究区景观变化由景观类型之间变化为主逐渐转变为各类斑块位置上的变化为主.应用多种方法进行综合分析更能全面有效地反映景观格局变化.     

基于3S技术的珠江三角洲景观格局动态变化述评

珠三角是一个景观格局与过程变化极为复杂的区域,近30年来,高速的经济增长与快速的城市化过程使珠三角的景观发生了剧烈的变化,随着全世界对生态环境发展的重视,该区域的景观变化研究也引起了众多专家和学者的关注。另外,随着遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)技术的发展和成熟,基于3S技术联合来监测和研究景观格局及其变化也成为研究的主流。因此,基于3S技术对珠江三角洲景观格局动态变化进行了大量的研究,并取得了一些成果。本文首先总结了基于3S技术监测景观格局动态变化;其次分析了这些方法在珠江三角洲地区中的应用;并提出几点展望,旨在为珠三角今后的景观格局变化监测研究提供一些必要的借鉴和支持。     

厦门滨海湿地景观格局变化研究

选取了厦门市1986年,1993年和2003年三个时期遥感影像解译数据作为基本信息源.在ArcGIS支持下,应用GIS技术获取滨海湿地基本数据,通过对景观格局指数的计算和分析,对过去17年间厦门滨海湿地的景观格局变化特征进行了研究.结果表明:湿地总面积呈下降趋势,由1986年的419.764km²下降至2003年的394.237km²,湿地斑块数量由1986年的810块增加至2003年的1092块.湿地景观破碎度不断增加,而研究区域湿地景观多样性指数和均匀度指数则下降.     

高分辨率影像支持的群落尺度沼泽湿地分类制图

湿地作为众多野生动物和植物的栖息地,具有稳定环境及物种基因保护等重要功能.但是,湿地复杂的水陆交界生境特征及难以进入等客观条件限制给湿地研究造成了很大的困难.因此,遥感技术作为地表生态环境过程参量获取的重要工具,在当今湿地科学领域发挥着重要作用,特别是,当前高空间分辨率影像的性能与应用水平不断得到提高.以自然状态下的黑龙江三江平原洪河国家级自然保护区为研究对象,应用飞艇搭载的空间高分辨率摄像系统获取影像地面分辨率为0.13m的影像数据,主要结合面向对象分类方法,开展了基于湿地植物群落尺度的分类制图研究.结果表明:①因飞艇影像对植物形态、纹理等细致特征的刻画非常充分,沼泽植被型、草甸植被型和各种乔木、灌木植被型,都可以在合适的遥感分类方法下提取出来,总体分类精度能达到91.77％;②通过采用针对高分辨率影像面向对象的分类方法与传统的最大似然比遥感分类方法对比,前者达到很高的精度,而后者效果不理想,说明遥感分类方法的选择对于群落尺度湿地植物分类制图结果非常重要;③遥感分类制图的结果显示出研究区湿地植物群落分布格局受到水分环境梯度和微地貌的共同控制,呈现交替环带状分布规律.     

3S技术及其在生态学研究中的应用

随着国民经济的迅速发展,人类对资源环境的需求越来越高,及时、准确、动态地获取资源现状及其变化信息对资源、生态环境的保护及可持续发展具有重要意义。本文综述了3S技术即遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)的概念、特点及其研究进展,探讨了3S技术在景观生态学及景观异质性研究、空间格局分析与模拟的应用;并对3S技术在群落生态学、植被调查、生物多样性研究、植被制图以及其它生态学领域中的应用作了展望。     

景观指数分类、应用及构建研究

在景观生态学研究中,理解与把握景观格局变化的生态学原则至关重要,用景观指数描述景观格局及变化,建立格局与景观过程之间的联系,是景观生态学最常用的定量化研究方法,本文在综合前人对景观指数的基础上,对景观指数研究从景观指数的分类研究,指数对景观格局的描述研究,指数之间的相关性研究及指数构建研究等4方面进行了总结,并从单个景观指数与指数体系两个层次上提出了判定景观指数优劣及景观指数应用的一般性原则。     

中国景观生态学发展历程与未来研究重点

景观生态学从其诞生到现在,已经历了70余年。中国景观生态学的发展从其引入,到发展、壮大、逐渐成熟,也经历了30余年。在这个发展过程中,中国景观生态学在跟踪国际前沿研究基础上,结合中国实际情况开展了大量研究,在许多研究领域取得了重要进展。简述了国际景观生态学会成立与发展过程,通过系统综述中国景观生态学文献,重点分析了中国景观生态学的发展历程;根据中国景观生态学研究特点,将中国景观生态学发展划分为五个阶段:摸索与酝酿阶段(20世纪80年代以前)、吸收与消化阶段(1980—1988年)、实践与迅速发展阶段(1989—2000)、发展与思索阶段(2001—2010)、思考与创新阶段(2011—?)。在此基础上,重点从土地利用格局与生态过程及尺度效应、城市生态用地与景观安全格局构建、景观生态规划与自然保护区网络优化、森林景观动态模拟与生态系统管理、绿洲景观演变与生态水文过程、景观破碎化与遗传多样性保护、多水塘系统与湿地景观格局设计、稻-鸭/鱼农田景观与生态系统健康、梯田文化景观与多功能维持、源汇景观格局分析与水土流失危险评价等方面系统分析了中国景观生态学研究的特点。最后从学科发展与理论研究、重点研究地区和应用实践三个方面分析了中国景观生态学未来发展的重点方向。     

景观分类的研究进展与发展趋势

景观分类既是景观结构、过程和功能研究的基础,又是开展景观评价、规划、保护和管理的前提条件,直接影响景观研究结果的精度和实用性.本文综述了国内外景观分类系统、理论、方法体系等,总结了目前研究中存在的主要问题和不足.同时系统介绍了LANMAP、MUFIC等景观分类体系.最后指出基于功能结构形态分类思想以及综合考虑景观分类实用目的、景观功能、景观结构、自然地理因子、人类活动的干扰强度等多种因素的定性和定量综合分类方法是未来该研究领域的发展方向;综合运用地学图件、3S技术、数学定量模型、计算机人工智能、专业学科知识等多种方法以提高景观分类体系的科学性和分类结果的精度水平,将是未来景观分类研究的重点和发展趋势.     

山西高原草地景观的数量分类与排序

草地植被空间格局研究是草地景观研究中一项重要的基础工作。空间格局研究不仅限于描述景观的空间特征,而是要深入分析空间格局的分布规律及影响格局形成的原因及机制。以1∶50万《山西省草地类型图》、《山西省行政区域图》及《山西省地形图》为主要信息源,借助GIS技术,应用TWINSPAN和DCA对山西高原草地景观的1127个样方进行研究。结果表明:(1)在TWINSPAN分类结果中,31个群丛组从左到右的排列顺序很好地揭示了山西高原草地景观的纬向地带性分布规律。即从40°43'N向34°34'N依次分布着北部草原、中部灌草丛和草丛及南部的暖温带草丛。(2)1127个样方DCA排序图纵轴揭示了明显的海拔梯度,即由上至下海拔逐渐降低,相应地草地景观变化为亚高山草甸、灌草丛、草原及河漫滩草甸;DCA排序图的横轴揭示了明显的水分梯度,即从左到右水分逐渐增加。两大优势群丛组样方及44个优势群丛组物种DCA的排序图都很好地刻画了山西高原水热组合的变化,即从西北向东南由于地形地貌引起的水热组合由冷干向暖湿逐渐变化,水热组合的梯度变化进一步影响了草地景观整体的空间分布格局。(3)GIS技术与数量生态学方法相结合有助于丰富景观生态学研究的技术体系。     

景观格局优化研究进展

随着景观格局、功能和过程研究的深入,格局优化作为景观生态学新的研究领域被提出,但其理论和方法的研究仍然是景观生态学研究的一个难点问题.本文通过分析国内外的学者的研究工作和发表论文,对景观格局优化重要问题进行了总结.景观格局优化是对景观格局、功能和过程综合理解的基础上,通过建立优化目标和标准,对各种景观类型在空间和数量上进行优化设计,使其产生最大景观生态效益（生态、经济和社会效益）和实现生态安全.研究的主要内容包括：景观格局优化的理论和方法研究,优化标准的研究和景观管理的研究.通过案例分析可以发现,多种研究手段的结合、定量化研究和景观格局优化评价标准将是格局优化实现的研究方向.