基于遥感影像的广州市植被覆盖度内部结构与时空变化

以覆盖广州市的4个时相（1990、1995、2000和2005年）的TN遥感影像为数据源,经大气辐射校正,获得植被指数的计算模型,估算广州市域范围内的植被覆盖度,分5个等级研究植被覆盖度等级结构特征及其时空分异。结果表明：1990年至1995年间,广州市植被覆盖度下降幅度较大;植被覆盖等级结构也表明植被状态明显向不利于城市生态环境的方向变化。2000年至2005年间,植被覆盖度有所增加,等级结构也显示植被覆盖度有逆转的趋势。植被覆盖度变化幅度相对较大的是中心城区以外的新区,表明城市向郊区不断扩展。     

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遥感影像的海州露天煤矿排土场植被时空特征分析

矿区土地复垦是目前土地整理的一项重要内容,也是矿区可持续发展实现的保障.矿区植被及其恢复状况是矿区土地复垦质量的一种重要的指示器,表征土地复垦的程度与质量.研究基于1975～2000年共4期遥感影像,构建植被覆盖度指数,考察辽宁省阜新市海州露天煤矿排土场25a来植被生长状况及时空变化特征.分析结果表明:1975～2000年间,研究区植被处于不断生长、逐渐恢复的状态,并存在明显的空间差异.时间尺度上,植被覆盖度较高(0.4～0.6)的区域所占面积比例从1975年的14.04%增长到2000年的34.83%;空间分布上,植被覆盖度低(0～0.25)的区域多分布在台地之间相连接的边坡位置上,植被覆盖度较高(0.25～0.6)的区域则分布于台地内部的平坦地面上.     

喀斯特城市地表水热通量的时空变化研究

针对我国西南地区桂林喀斯特城市近20多年来快速扩展所引发的热环境问题,改进METRIC模型使其适用于喀斯特城市实际状况,利用模型和1994—2015年5景Landsat遥感图像反演地表水热通量,分析通量时空变化规律。结果表明,潜热通量从高到低依次为水体、喀斯特山峰阳坡植被、地面植被、喀斯特山峰阴坡植被、建筑/道路和裸土、喀斯特山峰裸岩,显热通量从高到低依次为喀斯特山峰裸岩和建筑/道路、裸土、喀斯特山峰阳坡植被、地面植被、喀斯特山峰阴坡植被、水体。水热通量随时间的变化受地表覆盖变化的影响,研究区波文比(显热通量与潜热通量比值)在1994年最高,达到1.62,2000年下降到1.24,之后逐渐升高至2015年的1.51。城市扩展过程出现的显热高值区和潜热低值区比例低于10%,其变化引发显热中低值区和潜热中高值区比例的变化,显热高值区最高比例在1994年(10.0%),2000年下降到5.4%,之后至2010年逐渐上升到9.4%,但2015年下降到7.1%,潜热低值区比例的变化趋势与显热高值区比例基本相同。植被覆盖度(Vegetation fraction,Pv)在0.1—0.8范围时对水热...     

黄土高原与安塞县植被变化及其气候响应特征

利用1982～2003年黄土高原和安塞县归一化植被指数(NDVI)及安塞县气候资料,分析了黄土高原不同尺度范围植被的时间变异特征及其对安塞县气候变化的可能影响.结果表明:(1)22年间黄土高原植被NDVI以年均7.0×10-4增加,且春秋植被NDVI增加显著,表明黄土高原植被覆盖状况明显改善.(2)安塞县植被NDVI并未呈现显著增加趋势,且植被NDVI比黄土高原整体水平低22.93%,使得安塞县气候对黄土高原植被变化有显著的响应变化.(3)当黄土高原年际和春季植被NDVI每增加0.01,安塞县最高和最低气温分别增加0.42℃和0.26℃;生长季植被决定了黄土高原整体植被的分布,当其植被NDVI每增加0.01时,安塞县年均相对湿度增加1.14%,蒸发量和风速分别下降49.70 mm和0.06 m*s-1.可见黄土高原植被恢复对其所含县域尺度区域的气候有明显影响.     

基于MODIS数据的北京植被叶面积指数的时空变化

利用MODIS产品中分辨率为1 km的LAI数据,结合植被功能型分类,分析了2010—2012年北京植被LAI的月际变化与空间分布特征;并在GIS与Timesat软件的支持下,探讨了各种植被类型LAI的多年变化。结果表明:在2010—2012年的不同月份中,北京的植被LAI较高值均出现在西北山地、东北山地、怀柔北部等林地,并呈现从东北山地至西南向中心城区的递减分布;其次,基于LAI叠加分析的结果显示,各种植被类型LAI年平均值的波动均较小,在2010—2012年,针叶林、阔叶林、草地、作物LAI的年均值波动范围分别在1.45~1.50、1.24~1.27、0.90~0.92和0.48~0.51;此外,Savitzky-Golay平滑滤波结果表明,针叶林、阔叶林、草地、作物LAI的月际变化基本体现了植被的生长轨迹。     

塔里木河下游土壤水分与植被时空变化特征

运用变异系数、Pearson相关和回归的方法,分析了塔里木河下游2002-2006年土壤水分的时空变化和植被的分布,以及二者之间的相互关系。结果表明:土壤含水率水平空间分布随离水源地距离增加而降低,垂直分布随土层深度的增加而增加;0-60cm土壤含水率变异性最小,属中等变异性;60cm以下土壤含水量变异性增大,属强变异性;土壤含水率的时间变化受生态输水量和持续时间的制约。土壤含水率与植被的时空分布具有同步性;植被特征指数与80-280cm土壤含水率显著相关,且二者与地下水埋深均呈现极显著负相关,说明60cm以下的土壤含水率显著影响植被的生长和分布,而且地下水位是影响土壤水分和植被时空变异的主要因素。     

1982-2013年基于GIMMS-NDVI的新疆植被覆盖时空变化

利用美国国家航天航空局（NASA）全球检测与模型组（Global Inventor Modeling and Mapping Studies,GIMMS）的归一化植被指数数据（NDVI）和英国东英格利亚大学气候研究所（Climate Research Unit,CRU）全球气温降水数据（1982至2013年）,研究新疆1982-2013年植被覆盖格局的时空变化。运用一元线性回归法分析近32年来新疆NDVI变化趋势;运用Theil-Sen median与Mann-Kendall检验研究新疆NDVI格局及趋势特征;并将检验的结果和Hurst指数的结果相结合,研究新疆NDVI格局的可持续性特征。研究表明：（1）新疆植被覆盖在空间分布上差异明显,其中北疆优于南疆,西北优于东南;（2）近32年来新疆年NDVI均值在0.10-0.12之间波动,且存阶段变化性;（3）新疆植被改善趋势的区域占总面积的25.89%,轻微退化的区域占总面积的18.00%;（4）从可持续性来看,新疆大部分地区植被变化将保持现在的趋势,但局部地区具有反持续性,持续性改善的面积占全疆总面积的24.39%,持续性轻微退化的区域占15.73%,另外59.88%为严重退化和未来变化趋势无法确定区域。开展NDVI空间格局的变化研究,对于干旱区新疆来说具有重要的理论和实际意义。     

珠江流域植被覆盖时空变化分析

为阐明珠江流域植被覆盖变化的整体状况,基于RS与GIS技术,应用美国国家航天航空局最新的全球植被指数变化研究数据(GIMMS),对珠江流域1982~2003年间的地表植被覆盖的空间分布及时间序列变化进行了综合分析。结果表明:(1)22年来,珠江流域大部分地区的NDVI都呈现不同程度的下降趋势,表明珠江流域植被活动在减弱;(2)从季节变化来看,珠江流域平均植被覆盖除春季呈不显著上升外,其余各季均呈不显著下降趋势;(3)空间上,中下游地区都呈现不同程度的下降趋势,其中珠江三角洲地区达到了极显著水平;而上游南、北盘江流域、右江、左江及郁江流域则呈不显著增加趋势。这种空间异质性是由于城市化过程、农业生产活动、区域气候特征等综合因素作用的结果。     

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.     

北半球中高纬度地区近30年植被春季物候温度敏感性

北半球气候变暖导致植被春季物候开始日期显著提前,温度对春季物候的促进作用是一个过程事件而非瞬时事件,且存在空间差异。该研究在以前研究的基础上,进一步分析温度对植被物候的作用方式,并探讨春季物候温度敏感性的空间特征及影响因素。利用GIMMS3g卫星植被指数产品,采用5种方法提取1982–2009年植被春季物候,并结合格网气象数据计算植被春季物候的温度敏感性,着重分析自然植被春季物候温度敏感性与环境因素的关系。结果表明,温度是北半球植被春季物候的主要制约因素,54%的像元显示温度最大效应发生在物候开始当月和之前一个月。温度主导的春季物候的像元中,91.3%的像元指示早春温度对物候开始的促进作用。植被春季物候的温度敏感性存在空间异质性,随着区域环境因素的不同,年际温度标准差、累积降水量和辐射对植被春季物候温度敏感性都具有各自或协同的调控作用。     

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。     

Climate change predicted to cause severe increase of organic carbon in lakes

Riverine transport of organic carbon (OC) to the ocean is a significant component in the global carbon (C) cycle and the concentration of total organic carbon (TOC) in rivers and lakes is vital for ecosystem properties and water quality for human use. By use of a large dataset comprising chemical variables and detailed catchment information in ～1000 Norwegian pristine lakes covering a wide climatic range, we were able to predict TOC concentrations with high accuracy. We further predict, using a ‘space‐for‐time’ approach and a downscaled, moderate, climate change scenario, that northern, boreal regions likely will experience strong increases in OC export from catchments to surface waters. Median concentrations of OC in these lakes will increase by 65%, from the current median of 2.0–3.3 mg C L^?1. This is a long‐term effect, primarily mediated by increased terrestrial vegetation cover in response to climate change. This increase OC will have severe impacts on food‐webs, productivity and human use. Given the robustness of the estimates and the general applicability of the parameters, we suggest that these findings would be relevant to boreal areas in general.     

绿量快速测算模式

着重讨论绿量快速测算方法中的原始数据自动采集问题。这里以原LVV基本测算模型的分树种径-高方程（D-HEqs）为基础,通过加权归纳和系统误差调整,给出了测算精度较好的模糊径-高相关方程（G_D_HEq）,LVV测算误差与原基本模型相比仅低7．6％;通过树冠信息提取、噪声去除和边界跟踪等技术,给出了树冠边界周长面积比与冠径的相关方程（P／A_DEq）,并由实验证明了树冠的周长面积比（P／A）对冠径变化敏感。冠径自动提取和计算误差约为10％。该研究不仅改变了原来LVV遥感测算模式中多数原始数据必须通过人工判读量算的现状,也实现了LVV数据更新的自动化。     

Monitoring vegetation in the future: radar

HOLMES, M. G., 1992. Monitoring vegetation in the future: radar. The use of radar for remote sensing of the biosphere has several advantages over conventional methods using the visible and infra-red wavebands. These advantages include independence from solar energy, an all-weather capability, and the ability to select an appropriate wavelength to study either the surface layers of vegetation or to penetrate deeper into the canopy to study the properties of undergrowth or the soil substrate. Despite these advantages, radar remote sensing is still in the developmental stage. The mode of operation of the radar instrument, and the physical laws governing the propagation of microwaves in scattering media, introduce some unique aspects for remote sensing of the biosphere.
Increased interest in radar has arisen primarily from the need to make multi-temporal studies of vegetation in areas which are susceptible to cloud cover, such as temperate and equatorial regions. Radar penetrates all but the densest cloud, and therefore overcomes this problem. At the same time, however, many of these wavelengths also penetrate deeply into the crop. As a result, analysis of the principles controlling the interaction of radar wavelengths with vegetation and soil are complex. These principles are discussed in terms of current microwave backscatter models.
Vegetation and soil factors influencing radar backscatter are discussed, and the significance of instrument characteristics such as frequency, polarization and incidence angle are considered. The advantages and disadvantages of radar are reviewed, and particular reference is made to the potential of combining optical and radar studies.     

基于遥感和GIS的川西绿被时空变化研究

探索出了利用多时相MODIS数据分析绿被时空变化的技术方法,揭示出了川西2002—2008年间绿被的变化特征。建立了绿被提取模型。用其从2002—2008年的多期MODIS影像中提取出川西多期绿被数据。其次,利用GIS技术对2002—2008年间绿被变化,及其与温度、降雨的关系等进行了分析。研究表明:2002年绿被天数在195 d以上的区域有43.3%。终年无绿被的区域有4.3%。西北部植被生长日数短,而东南部生长日数长。2002—2008年间,春季绿被面积变幅最大,秋季最小。最大绿被面积出现在2006年的夏季,最小绿被面积出现在2005年的冬季。平均夏冬绿被面积差占区域面积46.7%。在季节上,绿被面积与温度和降雨量均在0.01的水平上呈显著正相关关系,其相关系数分别为0.82和0.84。该研究成果对植被生长潜力挖掘、农牧生产和生态建设决策等均有重要意义。     

时间信息熵及其在植被覆盖时空变化遥感检测中的应用

基于遥感影像的变化检测是当前的研究热点,可为区域生态环境保育、资源管理与发展规划等提供决策支撑。目前遥感影像的变化检测多基于两个时相,不能充分地反映植被在时间维的连续变化特征。通过引入信息论,提出了利用时间信息熵来综合表征植被长时间序列的变化特征。研究以延河流域为试验区,基于MODIS/NDVI数据,应用时间信息熵方法来计算了2000—2010年该区域的植被覆盖变化信息,厘清了时空变化特征。研究结果表明,近10年延河流域的植被覆盖的变化以增加为主,占流域面积的80.7%;植被覆盖明显增加的区域占流域面积13.9%,主要分布在流域的东北部和东南部;植被覆盖减少的区域占比2.4%,主要分布在流域的西部和西北部;严重减少的区域占比1.1%,主要分布在流域的中部和西南部,是需要重点的生态恢复与治理区域。时间信息熵方法与回归分析法相比,能够更为客观地表征长时间序列植被覆盖的连续变化强度和变化趋势,可为区域生态环境的保护和管理提供更为科学的理论依据。