基于TM NDVI的武功山山地草甸植被覆盖度时空变化研究

以江西省武功山山地草甸为研究区,基于4期TM(Thematic Mapper,专题测图仪)卫星遥感影像,提取NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数),采用像元二分模型,运用ENVI 5.1和Arc GIS 10.0软件计算得到武功山山地草甸的植被覆盖度分布格局及动态变化。研究结果表明:(1)研究期间山地草甸面积减少了9.72%,呈递减趋势。20年来随着武功山风景区成立—旅游业发展—山地草甸生态修复,山地草甸植被覆盖度增加和减少交替,总体呈上升趋势;(2)山地草甸植被覆盖度呈现东南高西北低的空间分布特征。低覆盖度草甸区集中在武功山山脉的西北侧坡面的崖壁和部分山脊线上,而高覆盖度草甸区多分布在武功山山脉的东南坡面;(3)研究区山地草甸退化与改善并存,山地草甸最北端和白鹤峰-九龙山区域的东南坡、南坡低海拔处植被总体呈退化特征;发云界南部的东坡植被总体呈现改善特征。研究期间山地草甸退化面积比改善面积多出1.78%。(4)山地草甸植被覆盖度的分布格局和地形因子存在较高的相关性(P0.05):植被覆盖度随着坡向的变化而呈规律性的变化,总体上山地草甸植被覆盖度的分布为阳坡平坡阴坡;植被覆盖度先是随着坡度的上升而升高,在坡度15°—25°时达到峰值,然后随坡度的上升而下降,在45°—90°最低;植被覆盖度随海拔升高呈波浪式下降,1000—1200m最高,在主峰山顶海拔1800—1918.3m最低。遥感解译检验结果证明采用此方法对大面积山地草甸覆盖度分布及变化进行反演可行而准确;在后续研究中将采用不同季相的多期影像数据提取NDVI对研究区植被覆盖度进行长期监测,以便更准确可靠地分析山地草甸演化过程和趋势。     

基于多时相Landsat TM影像的汶川地震灾区河岸带植被覆盖动态监测——以岷江河谷映秀-汶川段为例

基于混合像元分解方法,利用Landsat TM卫星遥感数据监测了岷江上游干旱河谷区映秀\汶川段河岸带植被在汶川地震前后的植被覆盖动态变化,并结合高程、坡度及坡向数据,分析了植被受损及地震3a后植被恢复的空间分布特征。结果表明,地震造成研究区河岸带植被的受损总面积为2736.61hm²,且集中分布在海拔1100-1700m,坡度25-55°之间以及东、东南和西坡;地震3年后,受损植被与震前相比,共恢复了56.20%。     

连江流域植被的空间分布特征

利用1973、1988和2006年3期遥感数据,以归一化植被指数像元二分法为植被覆盖度估算模型计算连江流域不同时期的植被覆盖度,然后运用DEM地形高程数据及回归分析法和相关分析法,分析海拔高度、坡向、坡度与植被覆盖度的关系.结果表明:(1)高程200～1600 m、坡向90°～160°和坡度10°～30°范围内,因人类活动干扰较少和温度、水分等条件较好,植被覆盖度高、质量较好.(2)植被覆盖度的空间分布特征主要受高程影响,其次为坡向,与坡度的相关性较小.(3)近33年连江流域植被覆盖度以剧烈增加区和稳定区为主,多分布于林场、自然保护区和人造林区等植被生境优越点.     

汶川地震区灾后植被恢复时空过程及特征——以都江堰龙溪河流域为例

定量评估地震区灾后植被恢复,对于灾区生态系统恢复重建及区域社会经济可持续发展规划具有重要科学意义.以都江堰龙溪河流域为案例区,采用MODIS-NDVI的时间序列数据,确定植被恢复评估的Landsat影像时间,并以Landsat影像定量揭示龙溪河流域植被在“5.12”汶川地震前后的动态变化;进而根据区域水系和地形因子,定量解析并揭示植被覆盖度受损恢复率的时空变化特征.结果表明:研究区植被覆盖受损恢复情况整体较好,但植被覆盖度对地震损害的响应存在滞后现象;受损植被恢复率与河流水系距离、海拔、坡度和坡向存在显著的相关性.本研究结果可为地震灾后植被恢复的决策干预提供技术支撑.     

桂西北喀斯特区域植被变化趋势及其对气候和地形的响应

基于1999—2010年的SPOT NDVI数据,分析了河池市植被变化趋势及空间差异,并结合气象和地形数据分析了植被与气候、地形的关系。结果表明:(1)桂西北喀斯特地区植被变化总体上呈恢复趋势,年均气候因子对植被变化的作用不明显;(2)200—500m的海拔范围内植被恢复显著,但400—500m的海拔范围内有小面积植被退化现象,随着海拔增加,植被变化趋于稳定;(3)6—15°的坡度范围内植被恢复最显著,而2—6°及大于25°坡度范围存在植被退化的现象;(4)不同坡向上的植被恢复差异不明显,但随着坡向由阴坡转阳坡,植被总体恢复呈减小趋势。喀斯特地区人类生态建设取得一定成效,但由于人类活动的负面影响,在海拔400—500m、坡度大于25°的阳坡区域仍存在植被减少的现象。     

亚热带典型红壤侵蚀区人类活动对植被覆盖度及景观格局的影响

福建省长汀县是中国南方最严重的水土流失区之一,在20世纪80年代初和2000年两次集中治理的推动下,当地生态环境已得到显著改善。基于Landsat系列卫星影像提取长汀县1975—2013年共6期植被覆盖度分布图,分析该区在不同时期植被覆盖度及其空间格局的时空动态,并探讨人类干扰与政策治理对植被覆盖度及景观格局的影响。结果表明:(1)近38年来,长汀县平均植被覆盖度由47.02%(1975)提升至71.47%(2013),在覆盖度结构上逐渐形成以中高和高植被覆盖度占主导的格局;县域中部河田盆地的植被覆盖度由30.83%(1975)提升至60.34%(2013)。(2)在景观格局上,研究期间长汀县极低、低和中低覆盖度斑块平均面积呈波动下降趋势、同时斑块密度增加,而中高、高植被覆盖度区域面积扩大,表明封禁、造林等治理措施导致植被覆盖度较高的区域不断汇聚成片。(3)植被覆盖度的提升在空间上主要集中在海拔600 m和坡度25°以下区域,尤其在海拔400—600 m和坡度5°—15°区域最显著,表明植被的破坏和恢复过程与人类活动的联系密切。(4)空间分析表明,在距离农户居民地边缘1.2 km的范围内,越接近居民地中心的区域植被覆盖度越低、破碎度越大且恢复缓慢,但这种空间差异伴随治理进行正在逐步减弱。总体上看,长汀县生态治理和人类干扰的长期驱动影响,其恢复速度在不断提升。     

基于NDVI监测5.12震后岷江河谷映秀汶川段滑坡体植被恢复

汶川5.12地震造成岷江流域生态环境严重受损,评估地震后自然植被恢复过程,对生态环境恢复和重建有着重要的意义。本研究以5.12地震前后（2007、2008及2011年）空间分辨率为30 m×30 m的TM遥感影像的NDVI指标为数据源,监测了岷江上游干旱河谷（映秀—汶川段）植被在地震前后的动态变化,并结合地形因子,分析了植被受损及地震3年后植被恢复的空间分布特征。结果表明：（1）地震造成的研究区滑坡体面积约5 413.95 hm²,占总面积的34.74%;（2）滑坡体发育总体上与海拔呈负相关,与坡度呈正相关,与坡向无显着相关;（3）地震3年后,受损植被的平均恢复率达66.71%,其中中等及良好恢复的面积为3 942.54 hm²,占滑坡总面积的72.82%。研究结果也显示植被恢复与坡度、海拔有很高的一致性,及植被恢复的复杂性。     

2000-2016年秦岭山地植被覆盖变化地形分异效应

利用2000-2016年MODIS NDVI数据,采用趋势分析及地形差异修正法,探讨秦岭山地植被覆盖变化在南北坡、不同海拔以及不同坡度坡向下的空间分异性。结果表明：近17年来,秦岭山地植被覆盖度良好,整体呈上升趋势,南北坡、不同海拔、不同坡度、不同坡向下植被覆盖度有所差异,植被变化趋势也不同。（1）就南北坡而言,近17年来秦岭南坡植被覆盖度上升趋势大于北坡,南坡植被覆盖以上升趋势为主,而北坡以稳定为主。（2）不同的海拔高度上秦岭山地植被覆盖变化在存在分异性：低海拔区域呈减少趋势,中海拔区呈明显的上升趋势,2000 m以上的高海拔区域北坡的植被覆盖度较为稳定,而南坡的2500到3100 m区域内有较明显的减小趋势。（3）从坡度来看,随着坡度的增加秦岭山地植被覆盖度由减少转为增加再转为稳定,南北坡植被变化分异性不明显。（4）不同坡向上,秦岭南北坡植被覆盖度变化差异明显,由阴坡转为阳坡时,北坡植被覆盖有明显的增长趋势,而南坡则不明显,植被覆盖度减小区在南北坡的分布呈相反趋势,分别分布在南坡的阳坡以及北坡的阴坡。     

2006-2016年岷江上游植被覆盖度时空变化及驱动力

基于MODIS NDVI遥感数据,采用像元二分模型估算岷江上游植被覆盖度,运用一元线性回归分析和稳定性分析方法,研究2006-2016年岷江上游植被覆盖度时空变化格局及稳定性,并分段讨论2008年"5.12汶川地震"对岷江上游植被的破坏程度以及震后植被恢复情况,利用地理探测器模型对岷江上游植被覆盖度影响因子及影响力进行探测,分析岷江上游植被覆盖度变化驱动力。结果表明：（1）2006-2016年岷江上游植被覆盖整体状况良好,植被覆盖总体情况较为稳定,多年平均植被覆盖度为0.79,植被覆盖度大于0.8的区域占整个岷江上游地区面积的69%。（2）2008年"5.12汶川地震"给整个岷江上游植被造成了严重的破坏,植被覆盖度退化区域面积为14013.41 km²,占整个岷江上游面积的57%,2008-2016年岷江上游植被恢复状况良好,植被覆盖度改善区域面积为17390.69 km²,占整个岷江上游面积的71%,岷江上游植被覆盖度已经超过震前水平。（3）岷江上游植被覆盖度主要受海拔、气温、土壤类型、降水4个因子的影响,其解释力均在40%以上;地貌类型、植被类型的解释力在20%-40%之间;坡度、坡向的解释力均小于1%。     

沁河流域植被覆盖时空分异特征

以4期Landsat TM/OLI为遥感数据源,采用像元二分模型估算植被覆盖度,运用转移矩阵、地学信息图谱和重心迁移模型分析1993—2016年沁河流域植被覆盖的时空演变特征;并结合地形数据分析海拔、坡度和坡向上植被覆盖度的空间响应规律。结果表明:沁河流域植被覆盖度呈北高南低的空间分布特征,且高等级覆盖的植被主要由低等级覆盖的植被转化而来; 1993—2016年,沁河流域植被覆盖度呈不显著波动上升趋势,显著改善(55.99%)和轻微改善(10.13%)之和远大于显著退化(7.31%)和轻微退化(4.59%)之和,反映了良好的植被状况;沁河流域植被覆盖度重心整体表现为向南偏东迁移2.05 km,其中较高和高植被覆盖迁移最为明显;沁河流域植被覆盖度与海拔、坡度呈显著正相关,显著改善面积占比随高程、坡度的增加呈先增加后减小趋势,坡向在东北、西北和西南方向为优势地形位。研究结果有助于为该流域水土流失治理和生态环境的恢复提供决策依据。     

Monitoring vegetation recovery after China’s May 2008 Wenchuan earthquake using Landsat TM time-series data: a case study in Mao County

The Wenchuan earthquake (Richter scale 8) on 12 May 2008 in southwestern China caused widespread ecosystem damage in the Longmenshan area. It is important to evaluate natural vegetation recovery processes and provide basic information on ecological aspects of the recovering environment after the earthquake. To circumvent the weather limits of remote sensing in the Wenchuan earthquake-hit areas, and to meet the need for regional observation analyses, three Landsat TM images pre- and post-earthquake in Mao County were used for analysis. Post-earthquake normalized difference vegetation index (NDVI) values were compared to pre-earthquake values with an NDVI-based index differencing method to determine the extent to which the vegetation was damaged in relation to the pre-earthquake pattern, and the rate of recovery was evaluated. The spatial characteristics of vegetation loss and natural recovery patterns were analyzed in relation to elevation, slope and aspect. The results indicated that severely damaged sites occurred mainly in river valleys, within a range of 1,500?C2,500?m elevation and on slopes of 25?C55°. The distance from rivers, rather than the distance from active faults, controls the damage patterns. After 1?year of natural regeneration, 36?% of the destroyed areas showed a decrease in NDVI value, 28.8?% showed very little change, 19.1?% showed an increase, and 16.1?% also increased with a recovery rate greater than 100?%. Moreover, there is a good correlation between recovery rate and both slope and elevation, but recovery patterns in the damaged area are complicated. Our results indicate that natural recovery in this arid valley is a slow process.     

2000—2018年西北砒砂岩区植被覆盖度与地形效应

利用2000—2018年的MODIS-EVI数据,基于像元二分模型计算植被覆盖度,利用数字高程模型(DEM)数据从高程、坡度和坡向等方面分析西北砒砂岩区植被覆盖度的地形效应。结果表明: 2000—2018年西北砒砂岩区植被覆盖度(FVC)相对较低,平均按2.43·a^-1的速率递增,FVC正距平年主要有12年,其中以2018年和2013年相对最高,负距平年主要有7年,其中以2001年和2000年相对最低。砒砂岩区FVC空间分布由东南向西北逐渐降低,但不同类型砒砂岩区FVC存在较大差异,其中裸露砒砂岩区FVC相对最低,覆沙砒砂岩区次之,覆土砒砂岩区相对最高;2000—2018年砒砂岩区FVC的平均变化率为0.0031,植被生长状况趋于改善。高程-坡向效应表明,裸露砒砂岩和覆沙砒砂岩区坡向分别在高程≤1000 m和>1500 m处对FVC的影响较大,覆土砒砂岩区坡向对FVC的影响较小,但在高程1200～1300 m处影响较大。坡度-坡向效应表明,砒砂岩在坡度≤15°时,FVC的坡度坡向效应不明显,坡度＞25°时裸露砒砂岩和覆沙砒砂岩的阴坡和半阴坡FVC大于阳坡和半阳坡;覆土砒砂岩坡度＞15°时,半阴坡和半阳坡的FVC大于阴坡和阳坡。     

2000—2019年四川省植被恢复成效与影响因素

国家实施天然林资源保护工程与退耕还林等生态建设工程,为构筑长江上游生态屏障、促进长江流域经济可持续发展做出了突出贡献;评估退耕还林等生态工程实施后植被恢复成效及影响因素是促进区域植被恢复优化与生态环境改善的关键一步。基于MODIS MOD13Q1数据,应用Theil Sen斜率与Mann-Kendall趋势检验、“基线”评价方法、时空地理加权回归模型等量化不同时间尺度的植被时空变化、恢复成效和恢复机制。结果表明(1)植被覆盖状况良好,截止2019年底,四川省91%的区域植被出现增长,四川盆地东北部、四川省南部地区以及东南部乌蒙山、川西北高原地区植被覆盖较高;成都市内以及周围市区植被覆盖率较低。(2)植被恢复成效时空差异显著,占全省面积98.68%的区域植被恢复成效明显,高值区面积占比71.47%,集中于除成都平原外的四川省绝大部分区域。(3)气候变化对植被变化的影响以不显著为主,气温、降水对四川省植被恢复影响微弱,海拔和>35°坡度面积比等地理环境因子则以弱抑制作用为主。(4)在相对平稳的气候背景下,人均财政支出、耕地面积与人均GDP所代表的社会经济因素是植被恢复成效改善的重要影...     

汶川地震对都江堰地区大熊猫生境的影响

为了明确汶川地震破坏区的空间分布特征及其对大熊猫生境的影响，选择在都江堰地区采用遥感数据解译和GIS模型分析相结合的方法进行了此项研究。研究结果表明：汶川地震及其产生的滑坡、泥石流等次生灾害造成的植被破坏区面积为12862hm^2，其中78．64％的破坏区位于龙溪虹口自然保护区内部。地震破坏区在空间上主要分布在海拔1400—2400m，坡度20～55°之间的山坡上。地震造成都江堰地区21．63％的大熊猫生境丧失，其中海拔2200～3000m之间的大熊猫生境丧失比例较大。大熊猫生境破碎化程度严重，震后的生境斑块数量是震前的7．7倍。龙溪虹口自然保护区的大熊猫生境丧失更为严重，其丧失比例为32．15％，而保护区外部的大熊猫生境丧失较轻，其丧失比例为9．83％。地震造成该地区大熊猫生境丧失严重，生境破碎化加剧，为了增加大熊猫可利用的生境，在震后恢复重建中应当避免在大熊猫生境中开展旅游。