基于改进遥感解译方法的盐碱耕地变化特征

以河北省滨海城市黄骅市为研究对象,以1992和2011年遥感影像为数据源,通过大量野外实地调查对遥感影像反演,建立了适于滨海盐碱地的基于盐碱地等级-地物标识植被特征-影像特征的分级分类解译标志系统.在此基础上采用遥感影像解译的监督分类法,提取了黄骅市盐碱耕地信息,进一步分析了1992—2011年间盐渍化耕地面积、盐碱等级转换及空间分布变化的特征.结果表明:研究期间,黄骅市耕地盐渍化程度减轻;与1992年相比,2011年黄骅市盐碱生态系统中重度和中度盐渍化耕地的面积减少,非或轻度盐渍化耕地面积增加,黄骅市东南部大量的中度盐渍化耕地转换为非或轻度盐渍化耕地,远离海岸线的黄骅市西部重度盐渍化耕地转换为中度或非或轻度盐渍化耕地;重度和非或轻度盐渍化耕地的重心向东部海岸线转移,中度盐渍化耕地的重心由东南海岸线向西北方向转移.黄骅市盐碱耕地变化的主要影响因素是气候、水文条件和人类活动.     

浙江天童国家森林公园景观的遥感分类与制图

利用Landsat-TM多时相数据,采用非监督分类方法,对浙江省天童国家森林公园的景观进行分类。并利用野外实地调查的数据进行检验和校正。结果表明,天童国家森林公园范围内的景观可分为常绿阔叶林、成熟常绿阔叶林、次生常绿-落叶阔叶林、山脊常绿-落叶阔叶林、谷地常绿-落叶阔叶林、林缘灌丛、次生灌丛、针叶林(杉木)、竹林、生长作物的农田／菜园地、旱地、裸土、居住区、水体14个类型,这14个景观类型,根据植物群落学分类的群落复合体(cammunity complex)和群落复合体的地-综合群落学(Geo-synsociology)的方法,归并为山坡常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、人工林(针叶林、竹林)、农田、水体、居住区6个景观单元。在景观分类和合并的基础上,对天童国家森林公园的景观进行了制图。     

基于SWCI-NDVI特征空间的县域耕地地力遥感反演

利用遥感反演县域耕地地力状况,快速、准确、高效地实现耕地定级,是区域耕地资源利用与管理的客观需求.本研究以东平县为研究区,利用Landsat-TM卫星影像和耕地地力评价资料,构建以地表含水量指数(SWCI)、归一化植被指数(NDVI)为特征参量的水分植被地力指数(MVFI),进而优选得到最佳反演模型,并在县域空间上进行...     

生态系统服务制图研究进展

生态系统服务是生态学研究的前沿方向之一,生态系统服务制图是将生态系统服务的评估结果纳入到生态环境保护规划与管理决策制定与实施过程中的重要组成部分。生态系统服务制图是根据决策需求,选择合适的制图评价方法,对特定时空尺度上生态系统服务的空间分布以及在各种自然-社会因素共同影响下生态系统服务的情景变化进行量化描述的过程。它最终为决策参与者提供研究区域生态系统服务时空变化特征具体的、可视的量化描述,辅助决策者权衡利弊,最终制定出符合区域生态环境与人类社会共同可持续发展的最优决策。综述了生态系统服务制图的内涵及其在辅助决策过程中的重要作用;介绍了生态系统服务的重点研究内容(生态系统服务的提供、需求及权衡协同关系制图)及研究方法;并对目前研究中所存在的问题进行了深入的探讨,归纳了生态系统服务的制图评价流程及未来重点的研究方向。     

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.     

海洋生境制图研究进展: 概念、方法与应用

基于生态系统的海洋管理采用生态边界而非行政边界来指导管理实践, 海洋生境制图旨在探寻海洋环境与生物群落/物种的分布规律, 从而为生物多样性保护和海洋空间规划等管理行动提供可以依循的生态边界。海洋生境制图是科研监测数据通往管理决策应用的有效途径, 近年来已成为海洋生态保护与管理领域的国际研究热点, 但我国对于海洋生境制图的研究才刚刚起步。本文对海洋生境制图的国内外研究进展进行了综述, 介绍了海洋生境制图的定义和内涵, 明确了海洋生境制图的步骤及其在生态系统管理中的应用; 系统阐述了海洋生境制图的主要研究方法, 从生境分类方案、生境分区和生态特征描述等方面对海洋生境制图的研究过程及采用的分析方法进行了总结; 全面梳理了国内外的代表性海洋生境制图研究案例, 对各国已开发的海洋生境分类分区体系进行了对比和评述, 总结了共性特征; 最后提出研究建议, 对我国开展海洋生境制图研究的前景进行展望, 以期为我国的海洋生态空间管理工作提供科学依据和参考。     

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.     

中国神农架地区的植被制图及植物群落物种多样性

在野外调查、资料搜集的基础上 ,辅以全球定位系统 (GPS)、GIS软件及 TM影像数据 ,绘制了该地区 1∶ 2 0万的植被类型图。制图结果表明 :1)制图区总面积 3476 .6 7km2 ,共计 5 0 4个斑块。 2 )神农架地区林地面积 2 ,6 0 7.4 5 km2 ,占该地区总面积的 75 % ;山地灌丛及亚高山灌丛总面积 35 8.6 2 km2 ,占总面积的 10 .3% ;草甸面积 15 6 .84 km2 ,占 4 .5 1%。 3)自然植被划分为8个植被型 ,4 6个群系以及农田 (居民点 )和茶园两种农业土地利用类型。其中针叶、落叶阔叶混交林面积最大 ,为 90 8km2 ,占总面积的 37.88%。 4 )对神农架地区 8个植被型中的 4 6个群系进行的群落物种 Shannon- Wiener多样性指数 (H′)及 Pielou均匀度指数 (J)的测定结果表明 ,1各群落物种多样性总趋势是 :灌木层 >草本层 >乔木层 (个别群落除外 ) 2与天然林相比 ,人工林群落内各层次结构相对简单 ,物种多样性较低。3针叶林 (7个群系 )和针阔叶混交林 (6个群系 )中 ,低海拔人工林群落各层次及高海拔天然林乔木层结构简单 ,伴生种类较少 ,物种多样性低。高海拔天然林群落灌木层和草本层物种多样性相对高 ,H′值一般在 1.2～ 2之间 ,J值在 0 .5～ 1之间。草本层物种多样性变化明显 ,低海拔区域较低。4分布于低海拔峡谷地带的常绿     

基于ArcGIS软件的林业制图中图斑中心点坐标提取方法

林业制图中,图斑中心点坐标的提取是一项重要的工作。本文基于ArcGIS软件平台实现了图斑中心点坐标的提取,经实验这种方法简单实用、效果理想,效率很高。     

粤港澳大湾区生态系统服务识别、分类及制图

海岸带生态系统服务识别、分类与制图是合理利用海岸带自然资源,协调海岸带开发与保护矛盾的重要基础。现有生态系统服务分类方法在海岸带应用存在一定的局限性。在前人研究的基础上,以我国城市化和工业化水平较高的粤港澳大湾区为研究区,对该区域海岸带生态系统服务进行识别、分类,并在此基础上使用地图大数据与遥感解译的土地利用数据对海岸带生态系统服务进行了制图。共识别出35种海岸带生态系统服务,并对其中的31种服务进行制图。结果表明,建立的这套方法能较为系统地展示粤港澳大湾区生态系统服务的类型及空间分布特征。具体而言,该区域供给服务和文化服务在城市中心区较为集中,而调节服务多分布于城市周边。对识别的生态系统服务进行综合叠加分析,可将研究区分为文化服务主体区、供给服务主体区、调节服务主体区。建立的海岸带生态系统服务识别、分类体系和制图方法可操作性强,能为我国海岸带生态系统的保育、修复和重建提供科学基础。     

基于遥感信息的黄土高原主要灌溉农业分布区生态安全特征

生态安全是区域经济社会可持续发展的重要保证.本研究基于2000-2018年间的遥感数据,系统分析了黄土高原4个主要灌溉农业分布区(银川平原、河套平原、汾河谷地和渭河平原)植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI)的变化特征.结果 表明:2000-2018年间,研究区FVC整体呈下降趋势,但4个不同灌溉农业分布区FV...     

亚热带常绿林型遥感识别及尺度效应

光学遥感是获取宏观地表植被覆盖信息的重要手段,但常绿树种之间物候差异小,关于亚热带地区常绿林型的遥感识别研究相对较少。遥感林型识别存在尺度效应,从实际应用视角出发,常绿林型遥感识别的最优空间分辨率仍然不清楚。本研究以湖南省会同县为例,利用Pléiades(2 m)、RapidEye (5 m)、Landsat-8 (15、30 m) 4种光学遥感影像,结合光谱、纹理、植被覆盖度等特征变量与随机森林模型,探讨了3种典型亚热带常绿林型:杉木林(Chinese fir forest,CFF)、马尾松林(Masson pine forest,MPF)、常绿阔叶林(evergreen broadleaved forest,EBF)的最优遥感识别分辨率以及尺度效应问题。结果表明:研究区地表覆盖分类精度随影像空间分辨率的降低呈现先降低后上升的变化趋势,在2 m时具有最佳分类精度(Kappa=0.70,总精度=0.77)。3种林型的识别精度随空间分辨率的上升均表现出先降低后上升的变化规律,识别率(rate of identification,RI)范围分别为:RI_CFF=68%～...     

大比例尺土壤保持服务制图分级方法研究

科学地编制生态系统服务空间分布图,有助于识别生态系统优先保护热点及空缺,能够为国土安全规划提供基础信息。但由于缺乏统一科学的生态系统服务分级方法,生态系统服务分布图的展示效果和制图效率都受到限制。不恰当的分级制图会误导决策者对生态系统服务空间分布特征的判断,增加生态保护决策的不确定性。以构建生态服务制图分级标准为目标,对我国6个典型县区的土壤保持服务数据展开1：25万比例尺制图分级案例研究。采用分级精度、面积均衡性、极差一致性、空间自相关一致性4个分级质量评价指标评价并比较了目前地图编制中常用的自然断点法、几何间隔法、累积比例法、等差法、分位数法5种分级算法的分级制图效果。结果表明,6个县区有相似的土壤保持服务分布特征：低值区覆盖面积大,高值区覆盖面积小。各县区土壤保持服务制图最优分级方法有差异：延庆区、丰满区最优分级方法为自然断点法;永靖县、天山区、安宁市最优分级方法为累积比例法;富阳区最优分级方法为几何间隔法。各分级方法中,累积比例法在6个县区综合制图效果最优或接近最优,适用性最好,能够较好的刻画各县区的土壤保持服务空间分布特征。本文提出的分级评价方法及其结果,可为生态系统土壤保持服务制图规范化和自动化提供科学依据。     

遥感用于森林生物多样性监测的进展

随着物种和栖息地的丧失,全球范围的生物多样性保护已经成为迫切的需要。航空航天技术的迅猛发展使遥感成为能提供跨越不同时空尺度监测陆地生态系统生物多样性的重要工具,这方面的研究在欧美等国已经有了小范围的开展,在国内刚刚起步。国外关于生物多样性遥感探测的方法基本有3种:1.利用遥感数据直接对物种或生境制图,进而估算生物多样性;2 .建立遥感数据的光谱反射率与地面观测物种多样性的关系模型;3.与野外调查数据结合直接在遥感数据上进行生物多样性指数制图。研究表明,物种直接制图法只能应用于较小的范围;生境制图的方法,应用广泛,技术相对成熟,研究范围局限于几百公里的范畴,但不能获取生境内部的多样性信息。光谱模型技术目前正处于探索阶段,对于植被复杂、生物多样性高的地域,具有较大的应用潜力。在遥感数据上直接进行生物多样性制图在加拿大已经得到了应用。     

基于核密度估计的动物生境适宜度制图方法

生境适宜度制图能提供动物适宜生境的空间分布信息,对野生动物种群管理、保护地规划等非常重要。生境适宜度制图的关键是构建生境适宜度模型(habitat suitability model, HSM),只基于动物出现位置数据构建HSM的方法在实践中得到了非常广泛的应用。然而现有的只基于动物出现位置数据构建HSM的方法还不能很好地直接表达动物生境适宜度和环境因子之间具有生态学意义的数量关系,因此也就不能很好地体现环境因子对动物生境利用的生态学作用。 本文提出了一种基于核密度估计构建HSM的方法,在地理信息系统技术支持下,通过运用核密度估计从代表性的动物出现位置数据中估计出动物出现对各个环境因子的概率密度函数来直接表达生境适宜度与各个环境因子之间的数量关系,以体现环境因子对动物生境利用的生态学作用,在此基础上对生境适宜度与各个环境因子之间的数量关系进行综合构建了具有明确生态学意义的HSM用于动物生境适宜度制图。以美国Voyageures国家公园的白尾鹿(Odocoileus virginianus)生境适宜度制图为例,基于365个出现位置点位数据并结合积雪深度、地表覆被类型、森林边界长度和坡度等环境因子数据,开展了该方法的案例研究。通过交叉验证计算连续Boyce指数对制图结果进行评价,结果表明：基于核密度估计方法构建的HSM预测能力强,所得出的生境适宜度图经10次交叉验证,连续Boyce指数平均值为0.75,标准差为0.11,达到了较高精度。此外,由于基于核密度估计的方法能以“生境适宜度和环境因子之间具有生态学意义的数量关系”的形式来直接体现环境因子对动物生境利用的生态学作用,就模型的可解释性而言,该方法要优于现有的其他构建HSM的方法。     

基于遥感影像的植被指数研究方法述评

随着遥感技术的发展,植被指数作为用来表征地表植被覆盖和生长状况的度量参数,已经在环境、生态、农业等领域有了广泛的应用。本文在分析植被指数形成机制及影响因子的基础上,对其具有一定技术突破的典型植被指数进行了归纳分类与比较分析,并评价了各自的优势和局限性。植被指数按遥感数据采集的平台可以分为航空植被指数和航天植被指数两大类,其中航天植被指数又可以分为基于波段简单线性组合的植被指数、消除影响因子的植被指数和针对高光谱遥感及热红外遥感的植被指数三类。最后就植被指数应用中存在的问题以及发展前景谈了一些看法:植被指数数目繁琐重复,急待规范条理化;植被指数应用领域不同,使用者时要慎重;植被指数影响因子很多,具体使用时应适时修正;植被指数公式繁琐阻碍其应用,应开发植被指数产品;遥感技术日新月异,积极研发新的植被指数。     

耕地生态补偿实践与研究进展

摘要：耕地资源稀缺的特殊国情决定耕地需要承担着重要的职能,为此我国政府采取世界上最严格的耕地保护政策,但指挥和控制性的政策并没有发挥其应有的功效,因此,寻求一种保护稀缺耕地资源有效手段,是当今我国耕地资源保护与生态建设急需解决的问题。本文采用文献回顾法、归纳法对国内外相关的耕地生态补偿研究进行归纳分析。研究发现：国外对耕地的生态补偿的研究主要集中在美国和欧盟国家,研究案例主要涉及到有机农业、生态农业、生态多样性、湿地保护、自然资源保护、栖息地保护等方面。国外研究的热点主要是：1.生态补偿定量核算。试图量化耕地的外部效益,为补偿标准建立提供参考。2.生态保护成本。保护成本核算能确保对土地所有者或者保护者充分补偿。3.补偿的效率分析。它是评价补偿工具成败的一种有效手段。4.补偿的空间外部性。能确定涉及到的利益相关者。总之,国外的研究能够形成翔实地块数据并对已做决策效果进行分析和评价,而我国对具有生态功能价值和社会保障价值的耕地生态补偿的研究涉及较少,还处于探索阶段。国外的研究对于推动我国耕地生态补偿研究有很好的促进作用,借鉴国外发展模式与经验,根据我国国情与耕地生态补偿发展状况提出建立耕地生态补偿机制的政策建议。     

基于多源遥感数据的植物物种分类与识别: 研究进展与展望

物种分类与识别是生物多样性监测的基础, 明确物种的类别及其分布是解决几乎所有生态学问题的前提。为深入了解基于多源遥感数据的植物物种分类与识别相关研究的发展现状和存在的问题, 本文对2000年以来该领域的研究进行了总结分析, 发现: 当前大多数研究集中在欧洲和北美地区的温带或北方森林以及南非的热带稀树草原; 使用最多的遥感数据是机载高光谱数据, 而激光雷达作为补充数据, 通过单木分割及提供单木的三维垂直结构信息, 显著提高了分类精度; 支持向量机和随机森林作为应用最广的非参数分类算法, 平均分类精度达80%; 随着计算机技术及机器学习领域的不断成熟, 人工神经网络在物种识别领域得以迅速发展。基于此, 本文对目前基于遥感数据的植物物种分类与识别中在分类对象复杂性、多源遥感数据整合、植物物候与纹理特征整合和分类算法技术等方面面临的挑战进行了总结, 并建议通过整合多时相监测数据、高光谱和激光雷达数据、短波红外等特定波谱信息、采用深度学习等方法来提高分类精度。     

土壤水分遥感监测研究进展

土壤水分是陆地表面参数化的一个关键变量。土壤水分含量随时空的转换而变化,在地-气界面间物质、能量交换中起着重要的作用,是农作物生长发育的基本条件和农作物产量预报的重要参数。遥感技术具有大面积同步观测,时效性、经济性强的特点,为大面积动态监测土壤水分提供了可能。总结了近年来国内外遥感监测土壤水分理论、方法的发展和应用,介绍了目前几种比较成熟和广泛应用的土壤水分遥感监测方法与模型,对比分析了各种监测方法的优缺点,指出了土壤水分遥感监测方法存在的不足,指明了今后发展的方向,展望了土壤水分遥感监测方法的发展趋势。     

华北地区冬小麦灌溉制度及其环境效应研究进展

充分利用有限的灌溉水资源确保冬小麦安全生产是华北地区冬小麦稳产高产面临的严峻挑战,解决这一问题的关键在于如何基于环境效应科学地进行灌溉管理。综述了国内外有关冬小麦的灌溉管理制度,即充分灌溉与非充分灌溉管理制度以及冬小麦关键灌溉期的环境效应,在此基础上提出了华北地区冬小麦科学灌溉拟重点关注的研究任务:(1)冬小麦生长发育需水时间与需水量的控制机制研究;(2)冬小麦干旱发生发展过程与致灾临界气象条件研究;(3)气候变化背景下极端干旱事件的冬小麦脆弱性诊断与适应性管理,以为华北地区冬小麦安全生产措施制定提供依据。