喀斯特关键带植被时空变化及其驱动因素

中国南方喀斯特地区广泛面临着生态问题,植被的保护与恢复倍受关注,对这一区域植被覆盖的进行监测和预测是非常必要的。以MODIS-NDVI为数据源,分析2000—2016年间,研究区不同地质背景,多种土地覆被类型的NDVI时空变化特征及驱动因素。结果表明:(1)从2000—2016年间,研究区植被覆盖整体呈增长趋势;其中喀斯特区域增长情况略优于非喀斯特区域。植被覆盖在空间上呈现东高西低;其中林地的NDVI值最高,耕地次之,依次草地,居民用地,水域,未利用地最低;在林地和耕地中,非喀斯特区域的NDVI值比喀斯特高,其余的土地覆被类型中都比喀斯特区域低。(2)研究区植被覆盖改善的地区占60.19%,退化地区占17.06%;草地,耕地区改善明显,退化主要在水域和建设用地; Hurst指数显示在研究区持续性改善的NDVI大于持续性退化;相比非喀斯特区域,喀斯特区域改善及持续性改善情况更佳。(3)整体而言,海拔对NDVI的空间分布影响力最大,温度次之,依次为降雨,夜间灯光指数;相比而言,非喀斯特区域NDVI空间分布更易受地形因子影响;喀斯特区域NDVI空间分布更易受气候差异及人类活动影响。(4)研究区分别有49%,45%,61%的NDVI与气温,降雨,日照的相关系数通过a=0.05的显著性检验;相比非喀斯特而言,喀斯特区域植被生长更易受气候变化的影响。     

2000-2010年黄河流域植被覆盖的时空变化

黄河流域位于干旱、半干旱和半湿润地区,生态环境脆弱,近年来,在气候变化和人类活动影响下,植被覆盖状况发生了变化。因此需要对黄河流域植被覆盖的变化进行监测,进而掌握流域植被的动态变化特征。在此背景下,利用2000-2010年的250 m分辨率的MOD13Q1数据来研究黄河流域植被覆盖区域的NDVI时空变化特征。采用Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验来研究NDVI的变化趋势特征,通过对Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验的结果和Hurst指数的结果的叠加,来研究NDVI的可持续特征。研究表明：1）从空间分布上看,黄河流域NDVI呈现出西部和东南部高,北部低的特征;2）从时间变化特征上看,2000-2010年植被覆盖区域年均NDVI均值在0.3-0.4之间波动,其中2000-2004年NDVI波动较大,但自2005年以来NDVI呈现快速增长的趋势;3）从变化趋势上看,2000-2010年黄河流域植被改善的区域远远大于退化的区域,改善的区域占植被覆盖区域总面积的62.9%,退化的区域占27.7%,9.4%的区域NDVI稳定不变;4）从可持续性来看,86.0%的植被覆盖区域NDVI呈现正向可持续性,即NDVI的可持续性较强;由变化趋势与Hurst指数的耦合信息得出,持续改善的面积占植被覆盖区域总面积的53.7%,持续稳定不变的区域占7.8%,持续退化的区域占24.5%,另外14.0%的区域未来变化趋势无法确定,持续退化和未来变化趋势无法确定区域的植被变化状况需要研究人员继续关注。     

1998—2017年祁连山南坡不同海拔、坡度和坡向生长季NDVI变化及其与气象因子的关系

祁连山是我国西北地区重要的水源涵养保护区,是我国地形第一、二阶梯分界线,对气候变化极其敏感。基于气温、降水量和归一化植被指数(NDVI)数据,使用趋势分析、小波分析和相关分析方法,结合数字高程模型(DEM)数据,从海拔、坡度和坡向的角度探讨祁连山南坡NDVI变化及其与气温和降水的关系。结果表明: 1998—2017年,祁连山南坡生长季NDVI整体呈增长趋势,增长趋势为0.023·10 a^-1。NDVI值在不同海拔、坡度和坡向上的变化存在差异性,NDVI值随海拔的升高呈先增后降趋势,海拔2700～3700 m区域的植被覆盖状况较好,＞4700 m区域的植被出现退化现象;NDVI值随坡度增加呈降低态势;NDVI值在坡向上的差异较小,但阳坡的植被覆盖状况好于阴坡。生长季NDVI与气温、降水的关系密切,生长季NDVI、气温、降水均具有14年的变化周期,而不同海拔、坡度、坡向的植被受到气温和降水的影响不同,海拔＜3700 m、＞4700 m区域、坡度＜25°区域和各坡向区域的植被均易受降水影响。     

深圳市大鹏半岛土地利用变化对植被覆盖动态的影响

城市化背景下的植被覆盖动态研究对于区域生态保护工作具有重要的指导意义.利用深圳市1995-2007年的遥感数据以及1996和2007年土地变更调查资料,基于归一化植被指数轨迹追踪分析和叠图代数计算方法,对大鹏半岛植被覆盖动态类型及其空间分异、土地利用变化结构和格局特征以及土地利用变化与植被覆盖动态之间的响应关系进行研究.结果表明：1995-2007年,研究区65%的地区植被覆盖发生显著改变,植被覆盖状况总体趋于好转;城市化和商品农业发展是该区土地利用动态变化的主要成因,研究时段内31%的地表发生了用地功能转变;土地利用变化是区内植被覆盖发生改变的重要成因之一,约35%的植被覆盖出现退降过程区域与土地功能转变有关;55%的用地功能转变区域因机械干扰导致植被覆盖退化,但至研究期末,大多数退化区域已经进入植被覆盖显著改善阶段.     

基于TM卫星影像数据的北京市植被变化及其原因分析

植被覆盖变化是全球变化研究的重要内容之一,由于NDVI与植被的分布密度呈线性相关,是指示大尺度植被覆盖的良好指标,因此在宏观植被盖度的估算中常被应用.利用1987年9月26日和2009年9月22日的Landsat TM卫星影像,以NDVI为桥梁,分别计算了北京市域的植被盖度和大于0.1的NDVI差值指数,北京市域与不同生态区域两个尺度对其植被变化情况进行了量化分析,结果表明,2009年与1987年相比,北京市极低覆盖度、中覆盖度和高覆盖度植被的面积均有所减少,其所占全市土地面积的比例从1987年到2009年分别降低了5.15％和0.54％和0.03％;而低覆盖度和极高覆盖度植被的面积比例则分别增加了5.71％和0.01％.大于0.1的植被差值指数统计结果显示,全市域植被质量以改善为主,全市植被发生改善变化的土地面积共919302.3 hm2,其中发生轻微改善的比例为28.31％,中度改善的为41.33％,极度改善的面积为30.36％;全市植被发生退化变化的面积326931.12 hm2,其中发生中度退化、轻微退化和极度退化的面积分别占到了退化变化土地面积的41.98％、43.20％和14.82％.从不同区域的植被差值指数看,植被发生退化变化最明显的区域为燕山山区北部、五环以内和五至六环间区域,这几个区域退化变化的植被面积占相应区域的面积比例分别达到了30.25％、58.17％和47.38％,而且均以严重退化与中度退化为主,两者合计的面积比例分别为15.79％、44.72％和34.19％.而发生退化变化面积比例最小的区域为太行山区和延庆盆地,其退化面积占该区域植被面积的比例分别为13.35％和17.02％,且退化程度均以轻微退化和中度退化为主,其面积比例介于5％-8％之间.从植被变化的驱动力看,目前还看不出北京这种植被变化结果与气候变化之间的直接关联.北京市植被变化的驱动力主要还是人为因素.这包括了区域性的大环境绿化生态工程建设(包括山区与平原区),城市绿化市政工程建设、平原区农业结构调整、新农村生态环境建设,以及由于降水而导致的山区河岸带变化等.其中河流水面变化对河岸带植被变化的影响范围在多年平均水面线外0-150 m范围内,0-100 m范围为受影响较大的区域.     

生态公益林补偿政策对植被覆盖时空格局的影响——以杭州市临安区为例

生态补偿政策绩效评价对完善政策调控和促进植被恢复具有重要意义。分析了临安2001—2015年植被覆盖的时空格局和变化,建立了植被退化地区土地利用变化矩阵。在Arc GIS软件中建立了临安地区归一化植被指数(NDVI)、国家级和省级公益林覆盖边界(重点生态公益林补偿边界)、道路、海拔、中心城镇用地边界、重点森林保护区、河流边界和地形湿度指数的多要素地理空间数据集。采用多元回归模型量化了重点生态公益林补偿政策、自然因素、城市化和其他人类活动对植被覆盖变化的影响。结果表明,2001—2015年间,临安大约有97%的林地呈现出不同程度的退化,其中中等退化程度的林地所占比例最高。多元线性回归模型的结果表明重点生态公益林补偿政策、海拔、河流距离、重点森林保护区距离和中心城镇距离对植被退化有抑制作用,道路和地形湿度指数对植被退化有促进作用。海拔在所有的外部影响因素中对植被退化的影响最大。政策覆盖地区的植被退化面积在每一个退化等级上都小于无政策覆盖地区。生态公益林补偿政策的实施对加强植被的保护,限制不合理的林地利用和改善区域环境质量具有十分重要的积极作用。     

鄱阳湖生态经济区成立前后NDVI时空动态变化及其驱动因素

鄱阳湖生态经济区是中部地区正在加速形成的增长极之一,研究其植被变化特征可以为鄱阳湖生态经济区更合理的调控经济发展与生态保护提供支持。本研究基于2000-2017年MODIS NDVI,采用最小二乘法斜率探讨生态经济区成立前后NDVI时空变化特征,并借助相关性分析定量化研究气候因素和人为因素对NDVI变化的驱动作用。结果表明:生态经济区成立前(2000-2008年)和成立后(2009-2017年),区域植被覆盖整体均呈现增长趋势。生态经济区成立前NDVI变化趋势为0.05210 a^-1(P<0.05),成立后NDVI变化趋势为0.02510 a^-1(P<0.05),成立后NDVI增长出现放缓现象;空间上,成立前植被发生退化的区域主要分布在地级市和省会周围;成立后,省会和中心城市周围植被退化现象进一步加剧,同时湖区周围、区域北部以及南部农耕区植被也出现退化现象;在影响因素方面,在全区域尺度上,气候因素是NDVI变化的主导因素,气温对NDVI影响大于降水;在NDVI显著变化的区域,人类活动则是影响NDVI变化的主要因素;生态经济区成立前,城市化进程的加快是引起区域植被退化的主要人为活动因素,而生态经济区成立后,农耕区和湖区植被退化、非农建设用地占用其他类型土地、农村宅基地占用草地是区域植被退化的重要人为活动因素。     

阴山北麓农牧交错带植被变化对降水的响应

选取中国北方农牧交错带的阴山北麓地区,以NOAA-AVHRR遥感数据和气象站点观测的降水数据作为主要数据源,利用植被指数(NDVI)指示研究区植被覆盖状况,用标准化降水指数(standard precipitation index,SPI)表征区域水分状况,研究降水对区域植被覆盖变化的影响.对研究区1983-2003年间生长季(5-10月)的逐月NDVI序列和同期1个月尺度的SPI(即1-SPI)序列进行相关分析.结果表明:5-10月,NDVI与1-SPI的相关关系随月份的变化而各不相同,总体上5月份相关系数较高;植被覆盖变化率(velocity of NDVI change,VNDVI)反映植被生长速率,其大小影响植被对降水变化的响应程度.     

基于MODIS NDVI的川中丘陵区植被覆盖度景观格局变化

基于2000年、2005年和2010年3个时相MODIS NDVI数据,利用ArcGIS 9.3及Fragstas 3.3对川中丘陵区植被景观变化进行了研究.结果表明:10年尺度上区域植被以中高及高覆盖度为主,2000-2005年总体变化不大,2005年以来,高覆盖度面积锐减,大部分区域转换为中高覆盖;景观特征上,2005年以来斑块破碎性加剧,混杂程度提高,最大斑块指数减少为原来的28％;空间位置上,覆盖度降低的区域集中分布于交通干线、新建城区与重大工程建设用地及其周围区域;10年来川中丘陵区城镇化进程加快,城镇、交通等大规模建设用地,叠加农村撂荒问题及其他干扰因子综合影响,区域植被覆盖呈现下降趋势.     

北京山区植被动态及生态恢复的遥感监测

基于北京地区1979、1988、1999、2005和2009年5期Landsat数据,利用基于植被指数的像元线性分解模型对植被覆盖度进行反演,分析了北京山区植被覆盖的时空动态,并通过提取植被退化和修复的区域,研究了海拔、坡度和土壤类型对生态修复的影响.结果表明：1979-1988年,北京山区植被覆盖基本稳定,其后由于社会经济的快速发展,1988-2000年北京山区植被严重退化,2000年以后由于采取多种保护措施,大部分区域生态恢复效果明显,2009年平均覆盖度达到72%,比1999年增加了13%.北京山区植被覆盖变化与地理特征密切相关,土壤贫瘠和坡度较大区域在自然状态下的退化比例相对较高,且退化后不易自然恢复,而低海拔区域受人为因素的影响更大.     

基于轨迹变化探测的植被覆盖时空动态——以深圳大鹏半岛为例

基于ArcEngine组件二次开发,对1986-2007年密集时间序列的10期TM和ETM+遥感影像归一化植被指数（NDVI）变化轨迹进行探测,分析了深圳大鹏半岛快速城市化影响下植被覆盖变化的特征及成因.结果表明：1986-2007年,大鹏半岛植被覆盖动态主要类型包括稳定（a）、稳定-上升-稳定（aba）、稳定-下降-稳定（aca）和稳定-下降-稳定-上升-稳定（acaba）,这4种类型的面积之和占研究区总面积的71.54%;类型a的分布最广,面积比例达1/3;类型acaba是研究区植被覆盖变化的代表类型,与20世纪90年代中期大规模毁林种果及之后的生态风景林建设等人为活动密切相关;海拔增高、坡度增大有效限制了人为活动的干扰强度,使植被覆盖动态复杂性降低;研究区植被覆盖的时序特征表现为,20世纪90年代中期明显下降和2003年之后显著上升.     

2000—2018年黄河流域生长季植被指数变化及其对气候因子的响应

黄河流域位于我国干旱、半干旱地区,生态环境脆弱,探究其植被指数变化和对气候因子的响应对该地区生态建设具有重要意义。基于黄河流域2000—2018年MODIS归一化植被指数、增加型植被指数和气象数据,利用最大值合成法、趋势分析和相关分析等方法,分析了两种植被指数的时空变化特征及受气候因子的影响机制,探讨了NDVI与EVI在反映植被变化和对气候因子响应的差异。结果表明：2000—2018年,黄河流域地区植被NDVI、EVI分别以0.059/10a、0.038/10a的变化率增加,空间上以显著改善为主,面积占比分别为77.13%和75.27%,大多分布在1000—1500 m海拔处,中游地区改善较为良好,林地改善率最高。显著退化区域较小,主要分布在巴颜喀拉山西北部、西宁市、银川市、包头市、呼和浩特市、太原市、西安市及关中盆地和洛阳市周边,建设用地退化率最高。在生长季期间,植被指数变化与气温和降水以正相关为主,气温滞后时间为1个月,降水滞后时间为3个月,都为草地最为相关;与辐射之间为负相关,滞后时间为3个月,其中林地最为相关。在0.05显著性检验水平下,驱动黄河流域生长季植被变化的主要气候因子...     

Vegetation variation of mid-subtropical forest based on MODIS NDVI data — A case study of Jinggangshan City,Jiangxi Province

Vegetation variation is an important topic of global change research, which is of great significance to deeply understand the relationship between vegetation and global change or human activities, and to disclose regional environment evolution and transition. The dynamics of forest vegetation in the mid-subtropical zone have received little attention. Thus, this paper takes the typical distribution area of the subtropical forest ecosystem — Jinggangshan City in Jiangxi Province as a study area. The changes within the year, inter-annual changes trend and spatial variation of the mid-subtropical forest vegetation index during the recent 10 years are analyzed based on MODIS NDVI data from 2000–2011 with the spatial resolution of 250 m. The Savitzky–Golay filter is used to smooth the original MODIS NDVI data. The forest distribution data is taken as the mask to eliminate the impact of non-forest cover area. The results showed that: (1) The changes of forest vegetation index within the year present a single peak mode with the maximum value in July; in the past 10 years, the forest vegetation index fluctuated with a downward trend; NDVI values were high and stable in summer and autumn, but low and unstable in winter; (2) The distribution of NDVI values of forest vegetation had great spatial difference. The NDVI values were low in the area nearby non-forest area in the north, where the non-forest vegetation is widely distributed. The NDVI values were high in the northwestern and southeastern areas. The distribution of NDVI values are comparatively even in the middle area with the NDVI values of more than 0.7; (3) High NDVI values (>0.75) distributed most in the northwestern and southeastern areas with the altitude of 400–600 m. Low NDVI values (<0.65) distributed mostly in the northern areas with the altitude less than 400 m. As for different altitude zones, NDVI values are high in the area with altitude of 400–800 m and low in the area with altitude below 400 m or above 1200 m. There is an agreement between the spatial distribution of the NDVI value of forest vegetation and regional topography, because topography has great impacts on the distribution of forest types which are different in coverage; (4) The NDVI value of forest vegetation presents a downward trend in the northern area, but an increasing trend in the southern area. The vegetation coverage tends to decrease with high population density and intensive distribution of township and scenic spot.     

湖北省地区植被覆盖变化及其对气候因子的响应

归一化植被指数(NDVI)作为一个重要的遥感参数,能够准确地反映植被覆盖程度和植被生长状况、生物物理化学性质及生态系统参数的变化,其时序数据也已成为基于生物气候特征开展大区域植被和土地覆盖分类的基本手段。基于2001—2012年MODIS-NDVI数据,利用趋势分析法以及线性相关分析等方法对湖北省植被年际变化趋势、月变化趋势进行详细分析;并且研究该区植被覆盖时空变化及其与气温和降水的关系。结果表明近12年来,研究区大部分区域植被覆盖度良好,其中鄂西北及鄂南地区NDVI值较高为0.82,鄂中东部城市NDVI值较低为0.13;2001—2012年间年均NDVI整体呈增加趋势,增速1%/10a;植被覆盖度基本不变区域占研究区总面积的92.8%,大致符合我国中部地区植被覆盖变化趋势;分析NDVI与气候因子的相关关系可知,降水量对湖北植被NDVI年变化起有重要影响;逐月NDVI与月平均气温及月降水量的回归分析表明,降水和气温对生长季不同月份的植被NDVI影响明显不同,同时呈现一定的滞后性。     

基于土地覆盖和NDVI变化的拉萨河流域生境质量评估

气候变化和人类活动导致的土地覆盖和植被变化都会对生境质量产生影响。青藏高原是众多珍稀高原动植物的栖息地,具有重要的生物多样性维持价值。拉萨河流域是青藏高原经济最发达、人口最密集的核心地区,人类活动对生境质量带来的胁迫和压力持续增加。为揭示近些年来土地覆盖和植被变化对拉萨河流域生境质量的影响,选择生长季NDVI作为植被变化的指示因子,通过对不同植被类型各年份的生境适宜度进行修正,利用In VEST模型评估了拉萨河流域1990—2015年的生境质量时空变化。研究结果表明,1990—2015年拉萨河流域土地覆盖变化整体相对较小,其中人工表面和湿地面积增幅相对较大,分别为82.65%和32.40%;土地覆盖变化的转移方向主要为稀疏草地转化为草原和草甸、耕地转化为人工表面以及冰川/积雪转化为荒地。植被变化方面,1990—2000年,除流域中上游的裸岩、裸土地区和念青唐古拉山地区外,流域NDVI整体有较显著上升;而2000年以后略有下降。从生境质量的空间分布来看,高质量生境主要分布在流域下游、念青唐古拉山南侧河谷地区以及拉萨河源头等地区,低质量生境主要分布在拉萨市市辖区及周边、林周县县城及周边,以及流域中上游的荒地等地区。从时间变化上来看,1990—2000年,拉萨河流域整体生境质量指数从0.51上升到0.57; 2010年和2015年整体生境质量指数分别为0.56和0.55,较2000年略有下降。相比于土地覆盖变化,NDVI对生境质量变化的影响更为显著。     

基于NDVI_Ts特征空间的中国土地覆盖分类研究

 归一化植被指数（NDVI）与地表温度（Ts）是描述地表覆盖特征的两个重要参数, 其构成的NDVI_Ts特征空间具有丰富的地学和生态学内涵。该文在NOAA/AVHRR连续时间序列数据反演Ts的基础上,通过主成分分析、非监督分类和基于DEM的分类后处理等方法,以Ts/NDVI为指标对中国土地覆盖进行分类。结果表明,Ts/NDVI对中国较大尺度上不同土地覆盖类型的差异具有较强的敏感性,其对中国土地覆盖分类结果的野外抽样检验精度比传统的单独利用NDVI时间序列进行非监督分类提高了3.3%,Kappa系数提高了0.020 2;在综合其它反映植被特征及其环境的指标（如气候、地形等）的基础上,利用Ts/NDVI将有可能较为准确 地提取中国植被或土地覆盖的信息,有利于对其进行分类和变化监测,具有深远的研究潜力 和应用价值。     

中国不同植被类型归一化植被指数对气候变化和人类活动的响应

不同植被类型对外界干扰和环境变化的敏感性不同。为厘清中国不同类型植被的动态变化特征及其对外界环境变化的响应,综合利用趋势分析、残差分析和情景模拟方法,在明确2000-2015年间我国不同植被类型归一化植被指数(NDVI)时空变化基础上,对气候变化和人类活动两大驱动要素在不同植被类型NDVI变化中的相对贡献进行了定量评估和归因。研究结果表明:(1)2000-2015年,我国植被NDVI整体呈增加趋势,且其空间占比高达84.1%。其中,森林植被的改善状况最佳,显著增加的面积占到了森林总面积的82.4%;而荒漠植被的改善状况相对较差,仅有22.3%的区域呈显著增加趋势。(2)人类活动在我国植被变化中占主导地位。植被改善区和植被退化区人类活动的相对贡献分别为76.4%和60.0%,且人类活动对植被的影响更多与管理方式而非土地利用类型转变有关。(3)不同类型植被对气候变化和人类活动的响应差异显著。对于植被改善区,除沼泽外,人类活动对各类型植被NDVI变化的贡献率均在70%以上,尤其是对农作物的贡献率最高,达到80.7%;对于植被退化区,人类活动影响较大的植被类型为沼泽和农作物,表明2000-2015年间我国沼泽受到了更强烈人类活动的负面影响。研究有助于增强对不同植被类型对全球变化响应机制的理解,并为促进生态建设和植被恢复工作的有效实施提供科学参考。     

1988—2001年重庆市主城区植被的时空变化

利用Landsat遥感影像,分析了重庆市主城区1988、1993和2001年共3期植被的时空动态变化。结果表明:1988—2001年主城区的植被面积呈加速下降趋势,植被斑块的破碎程度逐渐增大,空间分布越来越分散,其中1993—2001年的变化比1988—1993年的变化更明显;对3期影像进行叠加,得到了8类变化轨迹的斑块;通过分析不同变化轨迹的斑块的空间格局和空间作用,揭示出植被的时空动态变化特征;3期中均为植被和非植被的轨迹所对应的斑块自相关程度较高;其余6类变化轨迹所包含的斑块自相关程度低,并在1988—2001年经历了植被与非植被的转变。     

基于NDVI假彩色合成法的土地覆被变化监测

土地覆被变化监测对区域生态系统保护、环境变化研究具有重要的作用,研究旨在提供一种基于归一化植被指数(NDVI)的假彩色合成法的土地覆被变化监测方法。该研究以黄河三角洲为研究区,以3期 Landsat TM影像(成像时间分别为1987年5月7日,1998年5月5日,2009年5月3日)为数据源,在进行相对辐射校正的基础上,生成3期NDVI图像,然后分别以三期的NDVI图像作为红、绿和蓝波段生成假彩色合成图像。基于彩色合成原理,对黄河三角洲的1987-2009年间的土地覆被变化进行了分析。结果表明:(1) 假彩色合成图像上的灰白色区域表示其土地覆被状态稳定,三个时期的NDVI值均较大,黑色区域的土地覆被状态也较稳定,但是三个时期的NDVI值均较小,而青色、绿色、红色则反映相应地区的NDVI处在不稳定状态;(2)不同的颜色反映了不同的土地覆被变化方式,较为直观地反映了土地覆被的变化特点,尤其是自然植被与农田之间的转换;(3)限于NDVI的瞬时性,该方法需要与基于遥感影像分类的方法相结合,才能更好地监测土地覆被变化。