基于景观格局的锦州湾沿海经济开发区生态风险分析

以辽宁省锦州湾沿海经济开发区为研究区,利用1992、2000和2007年3个时期的TM遥感影像为数据源,通过计算各景观格局指数,引入生态风险指数,利用GIS和地统计学,对生态风险指数进行采样和空间插值,得到基于景观格局的生态风险分布图。运用相对指标法对生态风险指数进行分级,将研究区域划分为低生态风险区、较低生态风险区、中等生态风险区、较高生态风险区和高生态风险区5个等级,在此基础上通过将不同时期的生态风险图层的叠加运算,分析了研究区景观生态风险的时空变化情况。结果表明：近15年来研究区生态风险主要以中等程度为主;处于低、较低生态风险程度的区域面积变化不大,空间分布也一直位于西部低山丘陵地区;较高生态风险区域面积增加较为显著,主要发生在兴城市和绥中县东南沿海地区;高生态风险区面积随着未利用地和芦苇湿地等高生态脆弱性景观类型面积的减少而略有下降。     

基于生境等价分析法的胶州湾围填海造地生态损害评估

围填海造地的生态损害是指围填海造地所引致的海洋生态系统服务功能的下降,包括生物资源消失、生态调节功能减弱以及生物栖息地破坏等。针对胶州湾围填海造地规模及其生态影响,使用生境等价分析法,对围填海造地的资源和生态服务功能的受损程度和补偿规模进行了评估。结果表明,1988-2005年胶州湾填海造地的资源生态受损程度为41.33%,以退田还海作为修复工程,修复期为8a,在5%的折现率水平下,修复工程的规模应为22.47 km²,才能使被填海域的生态服务功能恢复到初始水平。这一结论可作为地方政府对胶州湾围填海造地实施生态修复建设和生态补偿管理的技术依据。     

基于优选遥感干旱指数的华北平原干旱时空变化特征分析

基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)产品和气象资料,对比分析了作物缺水指数(CWSI)、干旱严重度指数(DSI)、归一化植被供水指数(NVSWI)和温度植被干旱指数(TVDI)表征华北平原干旱状况的适用性,并基于优选后的指数研究了2000—2018年干旱的时空变化特征。结果表明：(1)CWSI在反映干旱的效果上明显优于另外三种干旱指数。(2)时间上,2000—2018年春季干旱最严重,其次是秋季和冬季,夏季干旱最轻,但春季干旱强度有所下降,速率为-0.03/10a,而其他三季均呈增加趋势,速率为(0.01—0.08)/10a。(3)空间上,华北平原东部和东南部发生轻旱频率高,西部和北部中旱及以上干旱频率较高。山东省西北部及河南省东部、安徽省北部等地春旱呈显著减弱趋势(P<0.05);夏季华北平原东南部干旱增加趋势显著(P<0.05),而北部减弱趋势显著(P<0.05);秋季华北平原西南一带干旱上升趋势较大;冬季西部、中部及南部干旱增加趋势显著(P<0.05)。     

基于小波分析的大豆叶面积高光谱反演

实测了不同水肥耦合、经营制度及有效营养面积条件下的大豆(Glycinemax)冠层高光谱反射率与叶面积指数(LAI),并对光谱反射率、微分光谱与LAI的关系进行了分析;采用比值植被指数(RVI)与归一化植被指数(NDVI)建立了大豆LAI反演模型;采用小波分析对采集的光谱反射率数据进行了能量系数提取,并以小波能量系数作为自变量进行了单变量与多变量回归分析,对大豆LAI进行估算。结果表明:大豆LAI与光谱反射率在可见光波段呈负相关;在近红外波段呈正相关;微分光谱在红边处与大豆LAI密切相关(R2=0.92);RVI与NDVI可以提高大豆LAI的估算精度(R2分别达0.79、0.84);各植被指数各有优缺点,应根据需要进行选择;小波能量系数回归模型可以进一步提高大豆叶面积的估算水平,以一个特定小波能量系数作为自变量的回归模型,大豆LAI回归确定系数R2高达0.884;以4个和6个小波能量系数建立LAI回归分析模型(R2分别达0.92、0.93),2个模型LAI预测值与大豆LAI实测值线性回归确定性系数R2分别为0.90、0.92。比较可知,小波分析可以对高光谱进行特征变量提取,进而反演大豆生理参数,并且反演的LAI精度较光谱反射率、微分光谱及植被指数都有明显提高,小波分析在植被生理参数的高光谱提取方面有着广阔的应用前景。     

基于Google Earth Engine平台的1984—2018年太湖水域变化特征

湖泊是重要的淡水资源,准确了解湖泊水体动态变化有利于水资源可持续利用和社会经济发展。本研究基于Google Earth Engine(GEE)平台,以Joint Research Centre(JRC)全球地表水数据集和Landsat遥感影像为数据源,分析了1984—2018年大型湖泊——太湖水体的动态变化,并利用改进的归一化差异水体指数(MNDWI)研究了太湖面积变化趋势。结果表明:1984—2018年,太湖湖泊面积呈增加趋势,共增加45.31 km²,湖泊面积呈夏季低、春冬季高的特点,东太湖是太湖面积发生变化的主要区域。与1984年相比,2018年太湖88.9%的水体未发生任何变化,0.3%的水体永久性消失。湖泊面积变化受自然和人为因素的共同影响,农业灌溉、渔业养殖、围湖垦殖、水利工程设施和土地利用类型转移等导致湖泊面积减少;年降水量增加和环境保护政策的实施是湖泊面积增加的主要原因。本研究结果可为实施水资源可持续管理提供参考,亦验证了基于GEE平台开展水体长期变化监测的可行性。     

城市黑臭水体遥感监测与筛查研究进展

持续改善城市水环境,加强黑臭水体整治,不仅是“水污染防治行动计划(水十条)”的国家战略需求,也是人民群众的关注热点.国内外以往的研究侧重于黑臭水体的成因、评价方法和治理措施,而关于遥感手段监测黑臭水体的研究十分少见,很难满足国家的业务化监测需求.本文总结了黑臭水体遥感监测与筛查迫切需要解决的问题,包括完善城市黑臭水体的识别和分级标准,开展遥感监测黑臭水体的关键技术研究,构建城市黑臭水体遥感筛查体系.其中,重点归纳了核心关键技术,主要包括: 面向黑臭水体提取的高分影像预处理技术,城市水体提取技术,黑臭水体分类技术,基于星、空、地基遥感的黑臭水体识别与分级模型.本文总结基于高分遥感技术手段监测与筛查城市黑臭水体的研究进展、提出研究思路,将利于全面掌握黑臭水体的空间分布状况、治理进展情况,为城市黑臭水体整治提供有力的技术支撑.     

基于遥感的煤炭型矿业城市土地利用与生态承载力时空变化分析

运用遥感和社会经济系统发展指数修正生态足迹模型,开展淮南市土地利用与生态承载力时空演化分析。结果表明:1987—2012年,淮南市人均生态承载力总体呈现缓慢降低后略微升高的趋势,2009年是人均生态承载力提升的拐点,表明经济科技因子的提升作用;淮南市生态承载力时空差异显著,总体呈现东南和北部高、西部低的格局,而且区域破碎化加剧的趋势。矿区占用大量耕地以及积水塌陷区的形成,是生态承载力的下降和空间格局分异的主要原因;土地利用转移以耕地、建筑用地为主,水域对土地利用格局的影响日益增强,开展塌陷区整治,将塌陷区形成的水域转换成耕地或建设用地,将是提高淮南市生态承载力的最有效途径之一。     

填海造地导致海湾生态系统服务损失的能值评估——以套子湾为例

评价填海造陆导致的海湾生态系统服务价值损失成为海洋资源配置和调控沿海经济发展与环境保护的重要手段。运用能值分析方法,结合海湾生态系统特点,针对填海工程造成的供给、调节、文化、支持4类生态系统服务损失构建了能值估算模型,并以烟台套子湾填海工程为例,分析了该湾生态系统服务的损失情况。结果表明,该湾供给服务损失最大,全部生态系统服务年能值损失为3.32×1024sej/a,海域使用年限内(50a)的能值货币价值损失总计2.28×1014元,单位面积的能值货币价值损失1.73×1012元/hm2,远远高于依据现行的生态补偿评估方法计算的结果。该能值模型对生态系统服务损失的评价更为客观合理,适用范围较广,为完善控制填海活动的经济体制建设、促进沿海区域的可持续发展提供依据。     

基于遥感生态指数的河套灌区生态环境质量变化研究

河套灌区是黄河中游的大型灌区,也是我国设计灌溉面积最大的灌区,2019年被列入世界灌溉工程遗产名录。为探究河套灌区在近十年来的生态变化情况,基于Landsat系列卫星2010年TM及2016年和2020年OLI/TIRS数据,利用绿度、湿度、干度、热度构建了遥感生态指数等指标,分析了河套灌区的近年来的生态环境变化情况。研究结果表明:从2010年至2020年,研究区的植被覆盖区域的绿度水平显著提高,湿度增加变化明显,干度和热度两大指标均有所下降,遥感生态指数由0.45上升到0.57,生态水平有所提高。沙漠及盐碱化地区的生态水平有变好的趋势,部分区域完成了从无植被到有植被覆盖的转换,人为影响因素显著,极大提高了区域生态环境水平。本次研究通过多种环境因子、遥感生态指数等手段研究河套灌区的生态变化情况,探讨人为因素对生态环境的影响,以期为河套区域生态保护提供理论参考和科学依据。     

基于高光谱遥感的小麦叶干重和叶面积指数监测

生物量和叶面积指数(LAI)是描述作物长势的重要参数, 叶干重和LAI的实时动态监测对小麦(Triticum aestivum)生长诊断和管理调控具有重要意义。为分析多种高光谱参数估算小麦叶干重和LAI的效果, 建立小麦叶干重和LAI的定量监测模型, 该研究连续3年采用不同小麦品种进行不同施氮水平的大田试验, 于小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定叶片叶干重和LAI。试验结果显示, 小麦叶干重和LAI随施氮水平的提高而增加, 随生育进程呈单峰动态变化模式。小麦叶干重和LAI与光谱反射率间相关性较好的区域主要位于红光波段(590~710 nm, r<-0.60)和近红外波段(745~1 130 nm, r>0.69)。对于不同试验条件下的叶干重和LAI, 可以使用统一的光谱参数进行定量反演, 其中基于RVI (810, 560)、FD755、GM1、SARVI (MSS)和TC3等光谱参数的方程拟合效果较好。经不同年际独立试验数据的检验表明, 以参数RVI (810, 560)、GM1、SARVI (MSS)、PSSRb、(R_750-800/R_695-740) -1、VOG2和MSR705为变量建立的叶干重和LAI监测模型均给出较好的检验结果。因此, 利用关键特征光谱参数可以有效地评价小麦叶片生长状况, 尤其是光谱参数RVI (810, 560)、GM1和SARVI (MSS)可以对不同条件下小麦叶干重和LAI进行准确可靠的监测。     

遥感技术在大亚湾区域土地利用类型监测中的应用

文章综合利用了Landsat系列卫星不同传感器(MSS、TM、ETM )的遥感资料对1979至2004年20多年间的大亚湾周边的植被陆地、非植被陆地以及水域等土地利用类型的相关变化进行了定量监测与评估。遥感监测结果表明,在过去的二十多年间,大亚湾周边植被覆盖总体保持相对稳定,但非植被陆地由1991年的5.1%左右上升到2004年的10.5%左右,水体面积也相应降低了5%左右,表现出“人进水退”的总体变化格局,该变化特征与该区域过去的环境政策、经济活动发展历程有关。通过将人类对区域环境影响的方式、力度和土地利用类型的变化建立一种对应关系,可以预测以后的开发建设活动对土地利用类型的影响,并应用到区域环境影响评价中去。     

胶州湾湿地海域水体和表层沉积物环境质量评价

基于2009年对胶州湾湿地48个站点的调查数据,采用内梅罗(Nemerow)指数、富营养指数(EI)和Hakanson潜在生态危害指数法对胶州湾湿地水体和表层沉积物环境质量现状进行了评价.结果表明:对参与评价的pH值、溶解氧、无机氮、活性磷酸盐、CODMn、石油类、Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As、六六六、滴滴涕、大肠菌群、粪大肠菌群等16项指标而言,各调查月份大沽河感潮河段水质处于中污染-重污染水平,潮间带区域水质处于轻污染-中污染水平,浅海区域水质处于轻污染水平.胶州湾湿地不同区域富营养化程度差异明显,其中大沽河感潮河段水体EI值在58.13 ～327.89,富营养化程度严重;潮间带区域水体EI值在1.34 ～19.96,富营养化程度较为严重;浅海区域水体EI值在0.65 ～ 2.10,富营养化程度较轻.胶州湾湿地海域表层沉积物质量基本处于轻污染水平,其中大沽河感潮河段处于轻污染水平,潮间带区域处于轻污染-中污染水平,浅海区域处于较清洁-轻污染水平.胶州湾湿地海域表层沉积物中重金属单项污染参数(Cfi)和污染程度指数(Cd)较低,污染程度处于低级水平,Cu、Zn是表层沉积物中的主要污染因子;重金属潜在的生态危害系数(Eir)和潜在生态危害指数(RI)较小,污染程度属于低生态危害范畴.     

Contributions of satellite remote sensing to analysis of spatial variability in zooplankton distributions

Zooplankton populations in Lake Tahoe and other large lakes often exhibit considerable variability due to changing predator assemblages and interactions between littoral and pelagial regions. Wind-induced advection of Emerald Bay populations of Bosmina longirostris into Lake Tahoe was hypothesized to be the mechanism for Bosmina's reappearance in the main body of that lake in late 1978 following an absence of more than three years (Threlkeld 1981).Landsat satellite imagery is examined here to determine if a significant spatial-temporal interaction in water quality in Emerald Bay and Lake Tahoe consistent with this hypothesis occurred during the period when Bosmina reappeared. Densitometer measurements of Landsat MSS band 4 and 5 images were compared by ANOVA; significant station-season interactions were detected, and enlarged Landsat film images revealed plumes, streaks and other surface features which may have been associated with the hypothesized mixing events in Lake Tahoe. A major limitation of this method is the need for pre-flyover water truth data for interpretation of detectable surface features.     

Estimation of forest area and its dynamics in Russia based on synthesis of remote sensing products

We review up-to-date, open access remote sensing (RS) products related to forest. We created a hybrid forest/non-forest map using geographically weighted regression (GWR) based on a number of recent RS products and crowdsourcing. The hybrid map has spatial resolution of 230 m and shows the extent of forest in Russia in 2010. We estimate area of Russian forest as 711 million ha (in accordance with Russian national forest definition). Compared to official data of the State Forest Register (SFR), RS estimates the area of forest to be considerably larger in European part (+12.2 million ha or +8%) and smaller in Asian (–39.8 million ha or–7%) part of Russia. We report the changing forest area in 2001–2010 and discuss main drivers: wildfire and encroachment of abandoned arable land. The methodology used here can by applied for monitoring of forest cover and enhancing the forest accounting system in Russia.     

深圳湾潮间带1995-2010年大型底栖动物群落的时空变化

本文根据1995-2010年在深圳湾潮间带5条断面采集的大型底栖动物数据,分析了群落的物种数、栖息密度、多样性指数(H)、丰度指数(d)和多变量海洋底栖生物指数(M-AMBI)的时空变化.结果表明,物种数、多样性指数、丰度指数和多变量海洋底栖生物指数存在明显的空间差异,即距离深圳河口越近,大型底栖动物物种数越少,多样性指数、丰度指数和多变量海洋底栖生物指数越低.空间差异还体现在越靠近深圳河口的取样断面,大个体物种,如羽须鳃沙蚕(Dendronereis pinnaticirris)和腺带刺沙蚕(Neanthes glandicincta)的栖息密度越低,而小个体、生命周期短的小头虫(Capitella capitata)和寡毛类动物栖息密度所占的比例越高,丰度生物量比较(abundance biomass comparison,简称ABC)法证实了深圳湾潮间带大型底栖动物群落的空间差异.造成这种差异的原因推测是由于深圳市人口的增加和工、农业的发展,排入深圳河的污水量增加,导致距离深圳河越近,有机质含量越高.大型底栖动物群落的物种数、栖息密度、多样性指数、丰度指数、多变量海洋底栖生物指数的年和季节变化各不相同,没有明显的变化趋势.     

Modelling of essential fish habitat based on remote sensing,spatial analysis and GIS

Lake Tanganyika is not the most species-rich of the Great East African Lakes, but comprises the greatest diversity of cichlid fishes in terms of morphology, ecology, and breeding styles. The lake contains a polyphyletic assemblage of cichlid lineages, which evolved from several ancient species that colonized the emerging lake some 9–12 million years ago. Based on morphological characteristics, the Tanganyikan cichlids have been classified into 12, or, more recently, 16 tribes, which are largely supported by molecular data. The radiations of East African cichlids are believed to be driven by complex interactions between extrinsic factors, such as climatic changes and geological processes, and intrinsic biological characteristics of the involved organisms. Diversification within different lineages occurred simultaneously in response to drastic habitat changes such as the establishment of lacustrine deep-water conditions 5–6 MYA and subsequent major lake-level fluctuations. This seems particularly true for the mouthbrooding lineages whereas the substrate breeders underwent a more gradual process of diversification. This review presents an account of the taxonomy and phylogeny of the Lake Tanganyika cichlid species assemblage, its relationship to the African cichlid fauna, key factors leading to the astonishing diversity and discusses recently proposed alternative age estimates for the Lake Tanganyika cichlid species assemblage.     

基于遥感数据源的景观分析系统的设计与实现

在Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋环境下,设计并实现了一个景观分析系统。该系统采用提取斑块边界象素集的方法,提高了斑块搜索的速度,而且提供了斑块间距离计算、相邻斑块间边界长度计算等景观分析功能。该系统被应用到北京西北郊同分析中。通过分析表明,该系统不仅能计算面积、周长、中心坐标和最近同类型斑块的距离等单个斑块指数,而且能在此基础上计算景观类型和整个景观层次上的各种指数,从而弥补了目前多数地理信息系统在分析应用     

兰州中心城区用地扩展及其热岛响应的遥感分析

以兰州中心城区为研究区,以1978、1993、2001和2010年的Landsat MSS/TM/ETM+影像为数据源,采用NDBI-SAVI指数相结合的方法,提取建设用地信息,利用热红外波段的单窗算法反演城市地表温度.结合城市热岛比例指数和地表温度分级,定量研究城镇用地扩张对城市热环境的影响.结果表明:兰州中心城区建设用地在1978-2010年的30余年间面积由87.47 km2增加到172.61 km2,增幅近l倍.城市扩展与热岛扩展趋势具有空间一致性,在城市扩张的同时,城区地表温度逐渐上升,城市热岛面积不断扩大.