喀斯特与非喀斯特区域植被覆盖变化景观分析——以广西壮族自治区河池市为例

根据1990年、2000年和2010年的3期Landsat TM数据,利用基于NDVI的像元二分模型,计算得出河池市的植被覆盖度空间分布数据,并将3期植被覆盖图与岩溶地质图进行叠加分析地质构造对植被覆盖度的影响;最后,从斑块类型和景观级别上选取10个景观指数进行空间格局变化的剖析。研究结果表明:1)30年来研究区植被覆盖度在增加,高植被覆盖区和较高植被覆盖区一直处于优势地位。2)30年来研究区景观异质性减弱,破碎度降低,景观优势度增加。3)30年来研究区的斑块形状主要取决于自然地貌及自然环境条件。4)30年来研究区景观整体的聚集程度在增加;研究区景观越来越由少数植被覆盖等级类型所控制。30年来,研究区植被景观的生态恢复是比较明显的,这与30年来研究区的经济社会发展的实际情况是相吻合的。研究可以得出非喀斯特区域的植被景观的生态恢复较喀斯特区域变化更明显;喀斯特区域的景观较非喀斯特区域更分散、更复杂;喀斯特区域的生态状况较非喀斯特区域更容易被破坏,并且恢复起来更困难。这说明了喀斯特生态系统的特殊性。     

基于遥感的植被覆盖变化景观分析——以北京海淀区为例

提出了基于土地利用分类的植被覆盖度计算的亚象元模型,针对不同的植被覆盖类型,综合利用“等密度模型“和“变密度模型“计算植被覆盖度,使其能有效地从遥感数据中提取植被覆盖信息。在GIS的支持下,应用该模型对北京海淀区1975年、1991年和1999年5月份植被覆盖度进行计算,并着重对其景观变化过程进行了分析。研究结果表明：1975至1999年来,海淀区植被覆盖整体表现为增加趋势,但空间格局分布不均衡,全植被覆盖区和高植被覆盖区过分集中在西北部狭长地带,东南部则多为低植被覆盖区,反映出北京海淀区土地利用的结构特征。     

基于NOAA-AVHRR数据的中国东部地区植被遥感分类研究

该文采用 19幅 (时间跨 8个月 ) 时间序列的NOAA_AVHRR的归一化植被指数 (NDVI) 最大值合成影像遥感数据, 经过主分量分析 (Principlecomponentanalysis, PCA) 处理后, 用非监督分类方法的ISODATA算法, 对中国东部地区的 (五省一市 ) 植被进行分类, 结果可以分出 2 8种土地覆盖类型, 除了两种类型为水体和城市或裸地外, 其余 2 6种类型均为植被类型, 根据中国植被分类系统, 这 2 6类可以归并为 6大植被类型 :1) 常绿阔叶林 ;2 ) 针叶林 ;3) 竹林 ;4 ) 灌草丛 ;5 ) 水生植被 ;6 ) 农业植被。用 1∶10 0 0 0 0 0数字化《中国植被图集》的植被类型检验遥感分类结果表明, 针叶林、灌草丛、常绿阔叶林和农业植被的分类具有较高的位置精度和面积精度, 位置精度分别为 79.2 %、91.3%、6 8.2 %和 95.9%, 面积精度分别达到 92.1%、95.9%、6 3.8%和 90.5 %。这 6大植被类型在地理空间上的分布规律与中国东部常绿阔叶林区植被的地带性分布基本一致。     

地形对植被生物量遥感反演的影响——以广州市为例

目前植被生物量遥感反演研究中的地形校正主要是校正地形变化对地表反射率的影响,较少考虑地形起伏引起的像元面积与实际地表面积的差异,而这种差异将导致植被生物量估算结果的偏差.在生物量遥感反演的基础上,结合地表面积计算模型和物质守恒定律,建立了生物量地形校正模型,定量分析和讨论了地形起伏对广州市植被类型面积提取和生物量准确估算的影响.结果表明:地形校正前后全市针叶林、阔叶林、草地、灌木林和园地面积分别增加6.18％、3.70％、2.86％、1.92％和1.29％;在综合分析区域生物量遥感反演中的各种不确定性的基础上,建立的各植被类型的生物量模型均具有较高精度,相关系数均接近或者超过0.9,可以满足生物量反演的要求;全市植被生物量呈现出东、北高,西、南低的分布格局,像元实际代表的林地(阔叶林和针叶林)平均生物量为61.86t/hm2,高于珠三角区域生物量平均值,但与亚热带林的顶级群落生物量水平有较大差距,林地生物量还有较大的增长空间;经过校正地形变化引起的像元面积和实际地表面积差异对生物量提取结果的影响后,植被总生物量比校正前增加了5.82％,5种植被类型的总生物量有不同程度的增加,阔叶林、针叶林、草地、灌木林和园地分别增加了7.74％,4.76％、3.34％、2.50％和1.58％.与其它的表面积计算模型相比,利用的像元地表面积模型具有较高的精度,可以满足生物量遥感估算中地形校正的需要.     

基于遥感RMMF模型的喀斯特地区水土保持功能评价

为支撑我国重点生态功能区生态效益补偿工作,以半物理水土模型RMMF (The Revised Morgan, Morgan and Finney Model)为基础,通过对模型部分输入物理量进行遥感化改进建立了遥感RMMF模型(RS-RMMF)。为在评价中进一步排除气象要素波动带来的水土流失量变化,通过RS-RMMF模型构建了单位降水截留率、单位径流冲蚀量以及单位径流运输量3项评价指标来综合评价区域生态系统本身的水土保持能力。研究选取了《全国主体功能区规划》中的桂黔滇喀斯特功能区为典型区,分别基于上述评价指标和经典RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation)模型开展了2011年至2019年水土保持功能计算与对比。结果表明：相比2011年,2019年喀斯特功能区的降水截留率PI₀升高1.94%,径流冲蚀量H₀下降5.96×10^-4 Mg/hm~2,径流运输量TC₀下降6.0×10^-7Mg/hm~2,水土保持功能综合得分增加0.83,水土...     

典型喀斯特山区农业生物质能潜力估算——以贵州省为例

喀斯特山区生态环境脆弱,能源利用模式低值粗放,开展该区域的农业可利用生物质能潜力研究,对喀斯特山区农村能源建设和生态环境保护具有重要意义。以贵州省为例,在考虑土壤生态保留前提下,利用草谷比、土壤生态保留系数、收集系数、折标系数、副产物系数估算农村地区可利用农业生物质能资源总量。结果表明:(1) 2009—2015年间,贵州省年均可利用生物质能资源量达5191.50×10~4t标准煤,地均和人均农业生物质能资源量分别达到295 t标准煤/km~2和1.48 t标准煤/人,其中年均可能源化利用的达到1974.05×10~4t标准煤,占贵州省同期能源消费总量的21.84%。(2)贵州省生物质能储量结构比例分布不均,畜禽粪便资源利用潜力巨大,贡献值高达85%;其中,牛粪资源蕴藏量达年均3009.78×10~4t标准煤,贡献值达到68.39%,是贵州省最重要的农业生物质能资源。(3)从时序变化特征看,2009—2015年间贵州省生物质能资源量呈现U形结构,2011年达到最低值,这与2010年的西南大旱重要事件耦合。最后,针对贵州省农业生物质能现状,论文提出喀斯特山区应该合理布局秸秆电厂和秸秆固化成型燃料生产企业,提高畜禽的规模化养殖水平并加强农业生产防灾减灾工作,农村生活能源推广以沼气、节柴灶与节能秸秆气化炉高效利用相结合的能源利用结构等建议。     

喀斯特石漠化区生态保护红线划定——以贵州省威宁县为例

科学划定喀斯特石漠化区生态保护红线,对于维护区域生态安全,促进经济社会可持续发展具有重要意义。选择水源涵养、水土保持、生物多样性维护3种生态系统服务功能以及水土流失、石漠化2种生态环境敏感性指标,构建喀斯特石漠化区生态保护红线划定方法。以贵州省威宁县为例,结合第二次全国土地调查数据和相关规划等数据,划定生态保护红线,并从生态用地、植被覆盖度与人类扰动指数三个方面评价划定效果。结果表明：（1）威宁县生态系统综合服务功能以极重要为主,占研究区总面积的40.57%。生态环境综合敏感性以敏感为主,占总面积的67.86%。优化调整后生态保护红线面积1496.13 km²,占全县面积的23.75%,红线内生态用地面积占比高于非生态用地面积占比20%以上。（2）近些年贵州省退耕还林、岩溶地区石漠化综合治理和草海自然保护区生态修复等工程的实施,威宁县植被覆盖显著增加,红线内NDVI基本不变区、轻微改善区和明显改善区面积占比达到88.42%,红线范围内植被覆盖呈增加趋势。（3）红线内人类扰动指数低于红线外人类扰动指数,雪山镇、麻乍镇需控制红线范围内人类扰动,确保生态用地性质不改变,加强生态保护和监管。威宁县生态保护红线划定研究可为其他石漠化地区红线划定及划定效果评价提供参考。     

基于植被信息季节变换的植被覆盖度变化——以福建省连江县为例

基于植被覆盖度的植被信息遥感变化检测已成为研究植被及其相关生态系统变化的主要途径,但由于云覆盖等天气条件的影响,很难获得不同年份同一季节覆盖整个研究区的光学遥感影像来进行植被变化检测,而采用季节差异的影像必然会影响植被变化检测的结果.为此,本研究利用中高分辨率遥感数据的空间分辨率优势和MODIS遥感数据的时间分辨率优势,基于二者关系的拟合,提出一种植被信息季节变换的方法,将不同季节影像的植被覆盖度变换到研究所需的季节上.结果表明: 将该方法应用到福建敖江流域连江片区发现,植被信息变换的效果较好,经过将覆盖研究区的2007年冬季和2013年春季的中高分辨率影像的植被信息统一变换到夏季后,2007年的植被覆盖度由66.5%上升到79.7%,2013年由58.6%上升到77.9%,有效消除了因季节差异而对植被覆盖度估算产生的误差,提高了结果的准确性.     

基于临界慢化模型和长时间序列叶面积指数的植被及其恢复力遥感监测研究——以三峡库区为例

基于临界慢化模型,利用长时间序列叶面积指数(GLASS LAI)数据,进行时间序列分解后,计算了LAI及其时间自相关指数作为指标,对三峡库区植被及其恢复力进行监测,通过案例模型对临界慢化模型精度进行了验证,分析了三峡库区植被及其植被恢复力的时空分布特征,探索基于临界慢化模型的植被恢复力遥感定量估算方法的适用性。结果表明：(1)2000—2018年三峡库区LAI平均值为3.4,重庆段LAI较低,湖北段LAI较高;三峡库区LAI整体呈上升趋势,重庆段LAI呈现降低趋势,显著下降区域占重庆段面积的21.75%,湖北段LAI呈现升高趋势,显著上升区域占湖北段面积的21.22%;(2)2000—2018年三峡库区重庆市北碚区、大渡口区、渝北区植被恢复力较低,宜昌市兴山县、夷陵区、点军区植被恢复力较高;(3)模型精度方面,在两个地质灾害扰动事件中案例模型结果与临界慢化模型结果呈现较高的一致性。本文对三峡库区2000—2018年的植被恢复力进行了定量估算,同时通过案例模型对临界慢化模型在恢复力监测上的有效性进行了验证,为三峡库区制定相应生态环境管理决策提供理论基础,为保障西南地区生态安全提供决策依据...     

基于阈值法的山区森林常绿、落叶特征遥感自动识别方法——以贡嘎山地区为例

森林的常绿、落叶特征是土地覆被产品的重要属性。由于山区地形复杂,地表遥感辐射信号地形效应明显,导致山区森林常绿、落叶特征遥感自动识别一直是难点。提出了一种基于阈值法的山区森林常绿、落叶特征遥感自动识别简单实用方法。该方法利用多源、多时相遥感影像,选择归一化植被指数(NDVI)为指标,通过统计参考样本的NDVI在生长季和非生长季的差异,自动找出区分常绿、落叶特征的阈值,基于判别规则识别山区森林常绿、落叶特征。以贡嘎山地区为例,分别以多时相Landsat TM影像(简称TM)、多时相环境减灾卫星影像(简称HJ)为单源数据,多时相的HJ、TM组合影像为多源数据,验证该方法的有效性。实验结果表明,该方法能够有效识别山区森林常绿、落叶特征,总体精度达到93.87%,Kappa系数为0.87。该方法适用于山区大面积森林常绿、落叶特征遥感自动提取,已被成功应用于"生态十年"专项西南地区土地覆被数据的生产。     

退耕还林对宁南黄土丘陵区景观格局的影响——以中庄村典型小流域为例

"退耕还林"工程是关系到西部乃至中国生态恢复的重要工程。以黄土丘陵区"退耕还林"工程实施最早的典型小流域——中庄村小流域为研究区,应用景观生态学的原理与方法,选择斑块多样性、景观异质性和土地利用相对合理性等指数,对其退耕还林前(1993-2000年)后(2000-2005年)的变化情况进行分析,目的在于揭示"退耕还林"政策的实施对景观格局向良性演化的巨大推动作用。结果显示,退耕前(1993-2000年)研究区景观格局演变幅度很小,相应的,斑块多样性、景观异质性和土地利用相对合理性指数等景观指数的变化均较小。退耕后(2000-2005年),研究区发生了剧烈的景观格局演化,主要的景观变化过程是耕地转化为林地。此阶段研究区25°以上坡耕地基本退耕完毕,15-25°坡度范围是退耕还林的主要区域,其次为8-15°。相应的,2000-2005年小流域景观斑块总数减小,平均斑块面积增加,景观形状趋于复杂,斑块边界复杂性有所增加,景观斑块呈现团聚化的趋势。其中,耕地斑块总面积显著减小,斑块数下降,平均斑块面积略有增大;林地斑块总面积显著增加,斑块数保持稳定,景观优势度显著增加。土地利用相对合理性指数因此从1993年和2000年的0.668、0.664,显著上升至2005年的0.712。采用3期土地利用现状图对"退耕还林"实施前后两个阶段的景观格局演变过程进行分析,结果表明"退耕还林"是研究区景观格局良性演化的主要驱动力。     

我国西南喀斯特地区2001—2018年植被净初级生产力时空演变

植被净初级生产力（Net primary productivity,NPP）是陆地生态系统碳循环的重要指标,定量评价NPP的变化规律是碳循环机理的主要研究内容之一。以我国西南地区为研究区域,基于土地覆盖和NPP产品分析了2001-2018年西南地区NPP的时空变化特征,利用土地转移矩阵和统计分析方法,定量描述了土地覆盖类型变化导致的NPP变化量,对NPP变化的主要原因进行分析。结果表明：（1）2001-2018年,西南地区NPP均值呈波动上升趋势。（2） NPP变化趋势在空间分布上呈南高北低,NPP呈增长趋势主要集中在四川的中东部、重庆、贵州西部和云南东部;NPP呈减少趋势出现在云南、四川中西部和贵州东部。（3）森林、草地和耕地转灌丛以及灌丛转森林是对NPP变化量影响较大的土地覆盖类型转变,土地类型转变导致的NPP净增量为20.643 TgC。（4）降水与NPP相关性低,气温与NPP有一定相关性,植被叶面积指数与NPP有显著相关关系,表明气候因子对NPP的影响较小,植被生长密度对NPP有显著影响。退耕还林还草等生态工程实施,导致耕地面积减少和森林面积大量增加,是西南地区NPP上升的主导因素,因此生态工程的实施是西南地区NPP增加的重要影响因素。研究可为生态工程实施背景下NPP的变化机理研究提供参考。     

华西雨屏区植被恢复对紫色土酸化的影响

退耕还林是控制水土流失、恢复森林植被和改善生态环境的重要举措。植被恢复进程中会发生土壤酸化,进而影响植物生长,厘清不同还林树种对土壤酸化的影响程度及作用机制有助于更好地评估退耕还林工程的整体生态效益。以华西雨屏区紫色土坡耕地(玉米)为对照,分析了退耕20a后柳杉纯林、柳杉-光皮桦混交林、慈竹林和茶园土壤pH的变化及其垂直分异。结果表明：玉米地、慈竹林、茶园、混交林和柳杉纯林0—50 cm土壤pH平均值分别为5.66、5.55、5.12、5.03和5.00,相较于玉米地,柳杉纯林、混交林和茶园土壤pH值显著下降(P<0.01),土壤酸化严重。相较于玉米地土壤pH值的均匀分布,植被恢复不同类型人工林pH值随土壤深度的增加而增加,10—50 cm土壤pH值(4.89—5.90)显著高于0—10 cm土壤pH值(4.72—5.21)(P<0.01),表层土壤酸化最明显。土壤pH值与土壤有机质含量呈极显著负相关,而与风化指数Na/K比值呈显著正相关,有机质含量和Na/K比值共同解释了土壤pH值变化的53.9%,表明植被恢复引起的土壤有机质积累与长石类矿物风化是驱动紫色土酸化的重要过程...     

陕西省退耕还林工程生态效益评估

基于截止2013年底陕西省退耕还林工程的资源数据,依据林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》和《退耕还林工程生态效益监测评估技术标准与管理规范》,采用分布式测算方法从涵养水源、保育土壤、林木营养物质积累、固碳释氧、保护生物多样性、净化大气环境及森林防护等7个方面对陕西省退耕还林工程的生态效益进行评估,得出陕西省退耕还林工程生态效益价值量为973.47亿元/a,以涵养水源(274.06亿元/a)、净化大气环境(203.96亿元/a)和固碳释氧(173.95亿元/a)价值为主;3种植被恢复类型中以宜林荒山荒地造林模式的生态价值最高,封山育林模式的价值最低;在3个林种类型中,生态林的生态效益价值大于经济林和灌木林;在不同区域的生态效益价值评估中,以延安市的生态效益价值量为最高。     

MODIS NDVI饱和性对高寒草甸草地生物量遥感估测的影响——以青藏高原东缘为例

自20世纪70年代开始,归一化植被指数(NDVI)在天然草地地上生物量估测研究中得到了广泛应用。然而,NDVI对高密度植被生物量遥感估测存在饱和现象,使草地生物量遥感估测有较大的不确定性。以青藏高原东缘高寒草甸为例,基于比值植被指数(RVI)探讨了NDVI的饱和性,并评估了NDVI饱和性对高寒草甸地上生物量时空动态变化分析的影响。结果表明:(1)虽然基于中分辨率成像光谱仪(MODIS) NDVI构建的草地地上生物量估测模型精度较基于RVI构建的估测模型高,但模型对高寒草地地上生物量(生物量大于2314.627 kg/hm²)灵敏度较RVI估测模型低,即NDVI阈值大于0.73时,估测模型呈现饱和现象(低估了草地地上生物量);(２)结合RVI 和 NDVI 的相关关系,对饱和部分NDVI 遥感植被指数进行校正,校正后最优地上生物量遥感估测模型为线性模型(y=5908.5x-2198.9,R=0.6190,RMSE=902.41 kg/hm²),较调整前RMSE降低了11.72 kg/hm²;(3)就NDVI饱和性空间分布而言,从全年6月-9月初(全年第161-257天)饱和性呈现先自东南向西北延伸,后自西北向东南消退的变化趋势,平均低估值介于158.45-293.92 kg/hm²之间,最大低估值出现在8月初(全年第225天),超过600 kg/hm²;(4)此外,NDVI饱和性对草地地上生物量年际动态变化趋势分析具有较大的影响,去除饱和性影响后草地地上生物量基本不变的区域减小了21.44%,而年际变化小于-10 kg/hm²和大于30 kg/hm²的区域分别增加了8.48%和16.19%。研究探讨了NDVI饱和性对草地地上生物量遥感估测的影响,以期为精确评估高寒草地地上生物量提供理论依据,同时也为高寒草地资源可持续发展提供科学依据。     

黄土高原沟壑区生态环境状况遥感动态监测——以陕西省富县为例

基于主成分分析耦合植被指数、湿度指数、地表温度和裸土指数4个遥感评价指标,对黄土高原丘陵沟壑区陕西省富县1995—2014年的生态环境质量进行评价.结果表明: 基于主成分分析确定权重的遥感生态指数能客观定量揭示区域生态环境的变化;富县生态环境现状整体上属于良好级别,植被覆盖度较高,生物多样性较丰富;1995—2014年,富县生态环境总体上得到了较大改善,生态环境质量综合指数由3.17上升到3.53,牛武镇的生态环境质量整体状况最好,全县由西北方向到东南方向,生态环境质量改善的幅度逐渐递增,其中,交道镇和南道德乡变化最大;研究期间,生态环境质量等级下降地区的面积占全县总面积的16.7%,生态质量等级提高的面积占富县总面积的42.7%,生态环境等级提高的地区主要分布在县域中部的高塬和丘陵沟壑地、县东北部的土石低山区、西南的子午岭自然保护区.     

基于能值分析的生态脆弱区旅游业可持续发展研究——以甘南藏族自治州为例

旅游可持续发展现已成为世界性诉求,生态脆弱区旅游发展与生态环境保护的矛盾尤为突出,因此,评估生态脆弱区旅游可持续发展的态势对促进区域旅游经济和生态环境的协调发展具有重要意义。以甘南藏族自治州为研究区,采用旅游能值分析方法,基于调查数据、统计数据和能值转换数据,采用旅游输入能值、旅游输出能值、旅游环境负载率、旅游能值交换率和旅游可持续发展能值指数等评价模型,测度了2006—2015年甘南藏族自治州旅游可持续发展水平,旨在推进旅游可持续发展的研究方法的应用,为生态脆弱区旅游生态经济系统的综合评价及持续发展管理提供科学依据。研究表明:(1)2006—2015年,甘南藏族自治州旅游输入、旅游输出能值逐年增长,旅游餐饮、住宿能值占旅游输出能值的59%—82%,刚性需求能值输出占较高比例的能值结构不利于本区旅游业的可持续发展。(2)研究区旅游可持续发展处于不稳定的状态:2006—2008年旅游可持续发展能值指数由2.49降至0.94,大量不可更新资源的消耗造成环境压力较大,旅游系统处于不可持续状态;2008—2015年旅游可持续发展能值指数上升至7.85,为可持续发展状态,但2014—2015年旅游系统有效能值产出效率低,系统可持续性较差。     

基于NLPCA-GSO可持续发展评价——以环渤海区域为例

区域可持续发展水平、发展的持续性和系统的协调性是区域可持续发展定量评价研究的三角构架,而在传统上基于各子系统主成分分析结果直接进行形色各异的加权计算对可持续发展评价而言是有待商榷的。提出了非线性主成分分析和施密特正交化(NLPCA-GSO)相耦合的方法评价区域的可持续发展水平来弥补传统方法的不足,并由此建立区域发展持续性模型和可持续发展系统协调度模型,再以环渤海区域为实证分析其2001—2010年的可持续发展状况。结果表明:基于NLPCA-GSO的可持续发展水平模型可以很好地弥补传统主成分分析及对各子系统结果的综合评价的不足;区域发展持续性模型、协调性模型和区域可持续系统变化的滤波分析形象地揭示区域可持续发展的实质和内涵;实证研究表明环渤海区域在研究时段内可持续发展水平有所上升,而环境子系统持续性的下降是引起区域发展持续性和系统协调度的变化的主要原因。研究结果可丰富区域可持续发展评价的方法学,也可为环渤海区域的可持续发展研究奠定基础。