广州市植被覆盖度等级结构及其时空格局特征

城市化过程直接改变了城市景观,研究城市植被覆盖度及其景观特征动态变化,再现了人们对城市自然景观的干扰过程与强度,反映出城市生态环境质量。1990～2005年间,广州市经济发展迅速,同时也使城市植被系统经历了从严重破坏到逐步恢复的过程,用TM遥感影像解译区域植被覆盖度并进行其等级结构的时空特征研究。结果表明,1990～1995年间是区域植被破坏最严重的时期;以后的时段内,这种趋势在中心城区有所减缓,但没有根本改变,郊区从化市则从2000年起,植被系统未再受到破坏,表现为植被覆盖度增加,植被覆盖度等级结构也获得改善,而这一过程对全市的植被系统产生积极的影响作用。     

基于大气辐射校正的广州市植被覆盖度遥感估算

植被覆盖度是描述生态系统的基本参数,也是进行生态系统健康与安全评价的重要生态参数.基于1990、1995、2000和2005年4个时相的TM遥感数据源,以广州市为研究区域,运用减少大气辐射影响的植被指数计算模型,通过非监督分类及图像空间模型运算,修正了大气辐射校正参数,建立了植被覆盖度与校正植被指数的模型,估算了不同时期内广州市的植被覆盖度.结果显示,广州市植被覆盖度在1990—2000年的10年内持续下降,从2000年开始呈上升趋势,符合广州市的经济发展与环境建设实际.所建立的模型适合于区域植被覆盖度动态变化研究,且在植被覆盖度的动态变化特征研究方面有较大优势,其结果适于进行城市生态环境质量与动态评价.     

高原河谷城市植被时空变化及其影响因素——以青海省西宁市为例

高原型河谷城市具有特殊的自然地理与气候特征,生态环境脆弱,城市化引起的生态环境问题日益突出。植被作为其生态系统的载体,响应更加敏感。深入研究高原型河谷城市的植被变化及其影响因素,对促进西部大开发及城市化健康发展,建立良好的城市人居、生态环境具有重要的现实意义。西宁市作为典型的高原型河谷城市,植被覆盖在城市化与退耕还林(草)政策共同作用下变化明显。基于植被-不透水表面-土壤(V—I—S)模型,以西宁市城市规划区1995年与2009年两期landsat TM影像为数据源,利用线性光谱混合模型进行混合像元分解,获取研究区植被覆盖度的空间分布。通过整体分析、转移矩阵分析,格网分析等技术手段,研究植被时空变化特征并分别探讨川道与丘陵植被变化的影响因素。结果表明:研究期内,西宁城市规划区平均植被覆盖度维持在30%左右。2009年与1995年相比植被覆盖度出现下降,植被覆盖空间差异略有减小。在数量上,基本无覆盖、中覆盖、高覆盖等级呈增加趋势,低覆盖、全覆盖呈下降趋势。研究区西北部及西南部丘陵区植被覆盖整体趋于好转,主要由中低丰度植被等级变化而来,原因在于2000-2005年湟中县累计退耕还林(草)54.91km~2,累计造林247.98km~2,使研究区西北部植被覆盖等级提高,表明西宁市退耕还林(草)工程对于改善植被覆盖效果明显。同时丘陵区植被变化与气候影响趋势相同,表明其植被变化可能也受气候变化影响。城市扩展方向及强度对其周边植被覆盖的影响突出。市区快速扩张及农业退化使川道内中高丰度植被覆盖整体退化趋势明显。主要原因在于2000年后西宁进入快速发展期,城市用地规模迅速增大,川道内城市周边大量中高覆盖等级植被转变为基本无覆盖等级,造成植被退化。川道内城市区域植被变化与气候影响趋势相反,表明本文研究结果可能低估了城市化对川道内植被变化的影响幅度,相比气候影响,人为活动的影响更加强烈。研究区内植被覆盖等级的变化趋势为植被覆盖较差的等级(基本无覆盖和低覆盖)向高一级别发展,得益于退耕还林(草)工程;中等级别以上的覆盖等级出现一定程度的退化,尤其是位于川道中受到城市化干扰的区域植被退化问题尤为突出,需对这些区域采取植被保育措施,避免植被覆盖高等级区域受到城市化影响造成不可逆转的退化。     

基于植被覆盖度的藏羚羊栖息地时空变化研究

植被的分布及动态变化在一定程度上反映了动物栖息地的分布与变化。基于植被遥感影像数据及GIS空间分析,对阿尔金山国家级自然保护区植被景观的变化进行分析,同时通过植被类型要素识别出适宜藏羚羊生存的主要区域,对其植被覆盖度的时空变化进行分析。结果表明:保护区的植被覆盖度处于较低水平,低覆盖度植被区域占总植被覆盖区的50%左右,且植被覆盖度高的区域均集中在卡尔墩检查站的东南部。植被覆盖度在2000年、2005年、2010年间的增长趋势表明保护区植被对于动物的承载能力不断增大,植被的分布表明藏羚羊的活动区域植被覆盖度较高,而产羔区域的植被覆盖度较低且海拔较高。对藏羚羊取食植被针茅草原植被覆盖度的变化分析表明,针茅草原植被覆盖度随时间而有所提高,藏羚羊栖息地的面积可能有所增大,覆盖度分布的变化表明藏羚羊栖息地有向保护区西南方向扩散的趋势。对植被覆盖度与海拔关系的分析表明,高海拔区域植被覆盖度较低,中度海拔区域植被覆盖度较高,但是两者并不存在显著地相关性。     

京津冀地区城市化对植被覆盖度及景观格局的影响

定量研究了2000—2010年,京津冀地区植被覆盖度及其景观格局的动态变化,揭示了城市化进程对植被景观的干扰过程及生态质量的影响。结果表明:(1)2000—2010年,城市化进程显著是京津冀城市群土地变化的一大特点,人工表面面积从2000年的1.79×10~4km~2增加至2.16×10~4km~2,增幅高达21.16%;(2)京津冀平均植被覆盖度呈增加趋势但不显著(P=0.46),存在明显的时空动态差异。在覆盖度结构上形成了以中低和中植被覆盖度为主导的格局;(3)从景观空间格局变化来看,中低、高覆盖度区域植被景观更加破碎,而低、中等覆盖度区域的植被面积增加,景观破碎度减小;尤其是低植被覆盖度为主的城市区域,景观格局变化幅度大,表现为绿地面积有所增加,景观破碎化程度降低,生态质量有所改善;(4)在整个研究区范围,城市化对区域植被覆盖度存在负面影响,表现为城市化程度与区域平均植被覆盖度存在负相关(P=0.08);但是在低植被覆盖度的区域(主要为城市区域),城市化程度与植被覆盖面积呈显著正相关(P0.001),表明城市区域在城市化进程中植被覆盖面积有所提高,生态质量有所改善,与城市化过程中,日益重视城市绿地的建设有关。     

2000-2010年陕西北部不同类型草地面积及其覆盖度变化

利用生态系统分类及生态参量数据产品,运用植被覆盖度年际变异系数、趋势斜率和退化指数等草地覆盖度变化状况评价指标,对陕西北部重大生态建设工程实施关键年份（2000-2010年）内各类型草地植被覆盖度的演替状况进行研究。结果显示：（1）延安市和榆林市的黄土沟壑区草地生态系统面积明显增加,年均植被覆盖度由2000年的27.94%增长到2010年的40.50%,草地覆盖度整体由低覆盖向中覆盖等级转变,其中温带草原和温性草丛覆盖度呈明显上升趋势。（2）陕西北部大部分草地覆盖度波动变化明显,延河以北温带草原稳定性低,延河以南温性草丛稳定性较高、波动变化较小;93.98%的草地区域覆盖度呈上升趋势,其中极显著上升区域主要分布在黄土沟壑区;3.23%的降低区域集中于榆林市西北部的温带荒漠草原分布区。（3）11年间,陕西北部退化草地得到改善恢复的面积由2000-2005年期间的9594.44 km²增加到2005-2010年期间的26 544.39 km²,远大于退化区域,草地极重度退化程度得到扭转。本研究表明陕西北部不同类型草地覆盖度均不同程度得到了缓解和改善。     

西安市1995—2016年植被覆盖度动态变化监测及景观格局分析

基于Landsat TM/OLI遥感影像数据反演了西安市1995—2016年的植被覆盖度, 分析了西安市不同时期的植被覆盖度变化特征, 并运用景观格局对植被覆盖度的空间格局变化进行了定量化分析。总体统计结果显示: 西安市1995年、2002年、2009年、2016年平均植被覆盖度分别为45.40%、50.03%、55.97%、59.42%, 呈现逐年增加趋势, 其中1995—2016年极低覆盖度面积减少了1427.9337 km2, 极高植被覆盖度面积增加了1252.9080 km2, 表明西安市自然生态环境明显转好。分区统计结果显示: 南部山区秦岭和渭河洪冲积平原的植被生长保持稳定; 沿山丘陵、黄土台塬区植被增长趋势显著; 植被退化主要发生在新的建城市区域和主要发展开发区。景观格局分析显示: 西安市在此20年间, 植被覆盖度的斑块密度和斑块数量呈上升趋势, 破碎化程度加大, 这不仅表明西安市资源不断被开发利用, 同时也表明生物多样性的环境向不利趋势方向发展。这提醒我们尽管西安市总体植被覆盖度变好, 但仍需要在资源开发利用过程中密切关注保持生物多样性的环境。     

内蒙古大兴安岭根河森林保护区植被覆盖度变化

基于2000年Landsat-5 TM和2013年GF-1两期遥感影像,利用像元二分模型分别进行了内蒙古大兴安岭根河森林保护区植被覆盖度的估算,并对该区13年间植被覆盖度的变化情况及其与地形因子的相关性进行了分析。结果表明:利用像元二分法可准确地估算研究区植被覆盖度(决定系数R~2=0.52,相对平方误差RSE=0.54)。两期植被覆盖度与高程正相关性最大,其次为坡度。两期植被覆盖度变化图表明,该地区13年间植被覆盖度总体呈下降趋势,其中高覆盖度的下降最为明显。两期植被覆盖度及其差值随高程的增加而增大,海拔超过1027 m两者均变化缓慢,且植被覆盖度变化主要为正变化。火灾、水系富集、人工抚育频繁等因素对低海拔地区植被覆盖度的下降影响较大。     

气候和土地利用变化对中国北方农牧交错带植被覆盖变化的影响

基于1986、2000年中国北方农牧交错带的遥感影像及研究区的气象数据,利用植被覆盖度信息提取模型研究了1986—2000年间研究区植被覆盖度的时空变化,并分析了气候和土地利用变化对植被覆盖度变化的影响.结果表明：1986—2000年,研究区高盖度植被的面积缩减,低盖度植被的面积增加;植被覆盖升高区主要位于该区东北段的东部、北段的西部和西北段的西部,其他地段的植被覆盖明显退化;植被覆盖度与降水、干燥度指数呈正相关,与温度呈负相关;不同土地利用类型的植被覆盖度变化方向和程度各异.     

2001-2015年天山北坡植被覆盖动态变化研究

利用天山北坡2001-2015年植被生长比较旺盛月份（6-9月）的MODIS NDVI产品数据,结合像元二分法进行植被覆盖度提取,并对其空间分布特征、随时间及地形的动态变化和面积加权重心进行分析。研究表明：（1）天山北坡6-9月多年平均植被覆盖度介于0.4-0.5,以低、中低植被覆盖度为主,各等级植被覆盖度大致呈西北-东南向相间分布;（2）2001-2015年间,植被覆盖度有逐渐上升的趋势;植被覆盖改善区域（54.42%）大于退化区域（45.58%）,西部较东部改善更为明显;植被覆盖度变异类型以弱变异和中等变异为主,植被覆盖度变化类型以稳定型为主;（3）天山北坡区域植被覆盖度变化受海拔高度影响明显：随着海拔高度的上升,较低植被覆盖度比例呈现先上升后下降再次上升趋势,较高植被覆盖度则与之相反;海拔3880 m以上低植被覆盖度占绝对优势,较高的植被覆盖度占比逐渐下降直至几乎绝迹;（4）各等级植被覆盖度面积加权重心集中在沙湾县、石河子市、玛纳斯县及呼图壁县;并呈现由集中到相对分散的趋势。     

城市化进程中广州市景观格局的时空变化与梯度分异

以广州市为研究对象,利用1985、1990、1995、2000和2004五期遥感影像,研究了广州市20年来景观空间格局的时空变化特征.结果表明,广州市1985～2004年间景观格局变化明显,斑块数和斑块密度增加,斑块的形状更加不规则,景观结构更加复杂,景观各指数的动态变化反映了景观格局明显分异变化的特征,但变化速率、强度和发展态势在全市和不同行政区表现出梯度变化特征.番禺区受城市化过程和人类活动的干扰主要发生在1990年以后,花都区的重要城市化过程主要发生在1985～1995年间,但整体受干扰程度和幅度相对小.增城和从化的景观组分变化主要发生在1990～2000年间,城区受城市化过程影响表现出的趋势和整个研究区最相似,表现为受城市化干扰程度大、城市化过程时间长、开始时间早等特点,表明不同分区的景观格局呈现出不同的时空变化特征.     

基于RS与GIS的赣江上游流域生态系统服务价值变化

研究土地利用背景下的生态系统服务价值变化对促进区域生态建设和可持续发展具有重要意义。以赣江上游流域为例,依据1990年、1995年、2000年和2005年4期的遥感数据,利用RS和GIS手段对土地利用数据进行了处理,并分析了土地利用变化引起的生态系统服务价值变化。结果表明,1990-1995年赣江上游流域生态系统服务价值变化不大,1995—2005年生态系统服务价值总量不断增加,且各类生态服务功能价值波动较大;各土地利用类型生态系统服务价值敏感性指数都小于1,表明生态系统服务价值对服务价值指数缺乏弹性。     

基于生物物理视角的城市生态竞争力

研究城市的生命支持系统、系统解析城市运行的生物物理代谢过程是深入揭示现代城市"病"产生机理与作用规律的新视角.借助生态能量学方法之一 --能值方法对城市生态经济系统进行了系统分析,并构建了综合性城市生态竞争力指数UECCI,将之应用于北京、上海和广州3个案例城市1990年到2005年的评价中.同时,引入并整合台北(1991和1998年)和澳门(1990、1993、1995、1997、2000、2003和2004年)的能值分析结果进行参照对比.结果显示:研究期内3个案例城市生态经济系统的演化趋势呈现很好的一致性,但广州的UECCI一直高于北京和上海,广州城市生态经济系统在可持续发展的长远尺度上似乎更具有生态竞争力;与台北与澳门的进一步比较发现,尽管中国大陆城市经济发展程度不及台北与澳门,其UECCI总体上却高于台北和澳门.     

鼎湖山马尾松群落能量分配及其生产的动态

对鼎湖山马尾松群落各组分热值、能量现存量、能量净生产量及群落太阳能转化效率进行了研究。结果表明:(1)乔木层马尾松各器官热值相差不大,为19.02~20.30 kJ/g(总平均 19.34 kJ/g);灌木层植物热值低于乔木层,为16.55~18.78 kJ/g(总平均17.82 kJ/g);草本层植物热值低于灌木层,为13.07~16.16 kJ/g(总平均15.03 kJ/g)。(2)群落能量总现存量随时间而增加,且组分分配比例因年份不同而异。在 1990、1995和2000年分别为167 141.4、270 295.9和321 294.3 kJ/m2,其中乔木层占93.4%、79.8%和86.7%,林下层占3.5%、10.6%和7.2%,而地表现存凋落物层仅占3.2%、9.5%和6.1%。(3)群落在1990~1995年和1995~2000年期间能量净生产每年分别为 1 7083. 2 kJ/m2 和 21 571. 8 kJ/m2,其中乔木层占 96. 6%和95 5%,林下层仅占3.4%和5.0%。所有能量生产量中,群落自身增长能量(即年能量存留量)占 72.7%和57.6%,而释放到其它子系统的能量占27.3%和42.4%。(4)群落太阳能转化效率在 1990~1995 年和 1995~2001年分别为0.759%和0.958%,10年平均为0.873%。     

基于3S技术的广州市生态安全景观格局分析

生态安全已经成为国家安全的组成部分,成为区域、国家可持续发展研究的重要内容.基于生态安全的数字评价图,从生态安全的等级配置和空间结构的角度,分别运用景观指数和半变异函数的方法探讨广州市生态安全的景观格局与动态特征.景观指数法分析结果显示,广州市生态安全现状以一般安全为主,生态安全曾在1995年受创,但其总的趋势良好;从景观破碎化、形态复杂性以及景观多样性来看,生态安全的时间与空间分异明显.变异函数的结果表明,生态安全的可预测性高,研究区生态安全可能存在等级结构.     

The Grain for Green Project induced land cover change in the Loess Plateau: A case study with Ansai County,Shanxi Province,China

The Grain for Green Project (GGP) is the largest land retirement/afforestation program in China; it was primarily initiated to reduce the soil erosion and improve the ecological conditions in the Loess Plateau in 1999. If effective, this massive regional effort will induce significant improvement in the vegetation conditions. At this time, the effectiveness of the GGP has not been well documented. Using Ansai County as a case study, we characterized the impact of the GGP on the land covers and landscape characteristics of this area by using multi-temporal Landsat MSS, TM and ETM+ images of 1978, 1990, 1995, 2000, 2005 and 2010. The results indicate that the land cover patterns and landscape characteristics in the county were greatly altered in a considerably short period. The implementation of the GGP increased the newly forested land substantially to 21.4% of the study area by 2010 at the cost of both cropland and shrub–grassland, which decreased by 46.3% and 18.8%, respectively, from 1995 to 2010. Consequently, the coverage of forested land (both older forest and newly forested land) increased from 12.4% in 1995 to 37.7% in 2010. Moreover, the GGP increased landscape fragmentation as indicated by a decreasing mean patch size and changes in class-level landscape indicators varied with land cover categories. The GGP induced improvement in vegetation conditions may benefit soil erosion alleviation and carbon sequestration in the Loess Plateau. However, the potential for the GGP to provide long-term positive ecological effects requires further study.     

景观格局指数间相关关系对植被覆盖度等级分类数的响应

运用景观指数进行景观格局分析已成为景观生态学的主要研究方法。但是,由于景观本身的复杂性以及景观格局指数之间的相关性,其应用与发展受到制约。选用面积/周长/密度、形状和蔓延度等3类共28个指数,以广州市中心城区为研究区域,以TM遥感影像为数据源形成植被覆盖度等级图,在景观类型水平上探讨各类型内指数之间的相关性及其对景观分类数的敏感程度。相关性分析表明:景观格局指数间都存在一定的相关性,但是相关程度差异较大,其中面积/周长/密度类指数间的相关性最强,蔓延度类指数其次,形状类指数间独立性相对较强。敏感性分析结果显示:117个指数对的相关关系都随景观分类数发生变化,根据其变化类型和程度,可以分为简单型、分段型、复杂型等3种指数关系响应的类型,分别包括12、31和74对指数;敏感曲线还表明4或5是指数对之间相关关系最敏感的分类数;不仅如此,分类数对景观格局指数之间相关关系的影响程度因景观格局指数所属的类别而异,面积/周长/密度类型指数不敏感,其次是蔓延度类指数,最敏感的是形状类指数;最后,研究结果表明景观格局指数间的相关性对分类数的敏感性存在较大的空间变异。     

Relative Contributions of Land Use and Climate Change to Water Supply Variations over Yellow River Source Area in Tibetan Plateau during the Past Three Decades

There is increasing evidence of environmental change impacts on ecosystem processes and services, yet poor understanding of the relative contributions of land use and climate change to ecosystem services variations. Based on detailed meteorological, hydrological records and satellite data over the Yellow River Source Area (YRSA) in Tibetan Plateau from 1980s to 2008, together with a water-yield module of Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs (InVEST) model and also a Residual Trends (RESTREND) method, we assessed the water supply variations in YRSA during the past three decades and disentangled the relative contributions of land use and climate change. Results show that water supply significantly decreased from 1980 to 2005 and then increased from 2005 to 2008. The quantity slightly decreased from 283.01mm in 1980 to 276.95mm in 1995, 270.12mm in 2000 and 267.97mm in 2005, and it then rebounded slightly to 275.26mm in 2008. The water supply variation ranged from 283.01mm to 267.97mm. Climate change contributed dominantly to water supply decrease from 1980 to 1995, which accounts for approximately 64% of the decrease. During 1995 to 2000, land use contributed more and about 58% to the water supply decrease as the intense human activities. From 2000 to 2005, climate change became a positive contribution to the water supply as the increased precipitation, but the land use still contributed negatively. From 2005 to 2008, both climate and land use have positive impacts, but land use contributed about 61% to the water supply increase. The implementation of the Three Rivers Source Area Ecological Protection Project has greatly improved the vegetation coverage conditions and the water retention ability during this period. We recommend that the implementation of ecological projects, grazing policies and artificial improvement of degraded grassland would help to conserve the water retention ability and increase water supply.