测量的区域土地覆盖格局研基于多尺度遥感究

利用1km、4km和8km 3种空间分辨率的NOAA/AVHRR数字影像,对中国NECT样带西部地区进行了土地覆盖分类及其景观特征的比较研究。重点比较了几种空间分辨率遥感数据分类结果边界的一致性和空间差异,以及影像所记录的景观格局的差异。为进一步在不同尺度上研究景观变化过程以及尺度转换研究奠定了基础。研究表明：3种空间分辨率的遥感影像所反映的区域土地覆盖的宏观空间格局是一致的,但类型的边界、每一类型斑块的形状和数量均产生较大的差异;经过对反映景观空间结构的4种指标（分维数、破碎度、多样性、优势度）的比较显示出随着遥感影像空间分辨率的变化,影像所反映的景观结构发生了较大的变化。其中,各覆盖类型的分维数表现出最大差异,表征着空间分辨率的变化对斑块复杂程度的影响最大。     

遥感影像空间分辨率及粒度变化对城市景观格局分析的影响

尺度是景观生态学和遥感领域的重要问题,已有研究主要考虑景观的粒度效应,很少涉及遥感影像空间分辨率对景观格局,尤其是对城市景观格局的影响.基于2000年和2002年分别由ETM 和IRS-PAN影像解译得到的土地利用图,从景观和类型两个层次分析了不同粒度下上海市一城市化样带的景观格局.结果表明,城市景观有明显的尺度效应,空间分辨率和粒度变化都会影响城市景观格局,而道路等线性廊道对尺度变化的敏感则是造成这一影响的主要原因.斑块密度、边界密度、平均斑块分维度、景观聚集度和最大斑块指数的粒度效应比较明显,而景观比例、Shannon多样性指数对粒度变化并不敏感.高分辨率影像适用于城市景观格局,尤其是破碎度的分析,其用于分析的合适粒度是5～10m.     

基于RS和GIS的开封市土地覆盖分形

以RS和GIS为技术手段,利用开封市0.61m空间分辨率的QuickBird卫星遥感数据,采用分形几何方法研究了斑块的面积效应和覆盖类型分形的关系,并对覆盖类型的分形特征差异等进行了分析。结果表明,开封市防护林地和农田的平均斑块面积较大,分维数也较大,而水体的分维数较小,说明防护林和农田斑块的边界结构特征比水体更为复杂。斑块的分维值具有尺度依赖性,同一类型中大的斑块往往具有较大的分维值,其原因是大斑块经常出现不同类型的斑块相互嵌套,小斑块则很少出现甚至不出现这种现象。     

主题分辨率对NDVI空间格局的影响

景观格局与尺度的相互关系一直是景观生态学的研究重点。景观生态学中的尺度内涵包括时间、空间和分析（观察）等。近年来景观格局与空间、时间尺度关系受到广泛关注,而分析尺度对格局的影响探讨较少。地理空间信息的主题分辨率反映了地理空间信息的制图细节,即专题图的分类数。以NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）为专题图内容,选择福州行政区、福州城区和永泰县为研究区域,通过改变NDVI分类数,研究主题分辨率对空间格局的影响。NDVI格局指数包括：斑块数量（NP）、最大斑块占景观面积比例（LPI）、斑块平均大小（AREA-MN）、面积加权平均形状指数（SHAPE-AM）、面积加权平均分维数（FRAC-AM）、蔓延度指数（CONTAG）、散步与并列指数（IJI）、香农多样性指数（SHDI）。结果表明格局指数对主题分辨率（分类数）的连续响应特征如下：初始条件敏感区（分类数2—4类）、敏感响应区（分类数为4—8类）、适合分析尺度区（分类数8—12类）、不敏感区（分类数≥12类）;格局指数与主题分辨率的关系有对数增长、线性增长和幂函数下降等。分析尺度对NDVI空间格局影响的本质原因是相对应的生态系统等级结构的存在     

上海市城市土地利用景观的空间尺度效应

在RS与GIS技术支持下,基于2002年上海市5m分辨率的SPOT遥感影像和上海城市土地利用的景观类型,定量分析了几种常用景观格局指数随尺度的变化规律．结果表明：上海市土地利用景观格局指数对粒度和幅度变化都很敏感,景观格局具有明显的尺度依赖性,不同指数对尺度的响应特征不同;40m分辨率是上海城市土地利用景观的本征观测尺度,小于这个尺度范围往往表现出随机性特征;24km的幅度是一个特征操作尺度,与上海市建成区与非建成区边界的范围相吻合,说明对于上海城市景观而言,距离城市中心12km的幅度可能是一个本征的操作尺度;上海市城市结构的复杂性和城市空间扩展的不对称性,说明上海城市景观格局的本征操作尺度并不是一个规则的形状,24km的正方形范围仅是一个近似的操作尺度．     

快速城市化地区土地覆盖景观特征的粒度效应

土地覆盖及其变化研究一直是全球变化研究的焦点,而土地覆盖作为生态系统的重要组成成分,具有明显的空间尺度（包括空间粒度和幅度）属性,不仅如此,尺度问题还成为景观空间研究的关键环节之一.因此,研究了解土地覆盖的尺度效应具有重要的理论意义与实际意义.基于高分辨率SPOT遥感数据,对广州市土地覆盖的景观特征进行类型及景观水平的粒度效应研究.结果表明,粒度增加对优势的景观类型有加强作用;粒度效应在类型和景观水平上都存在“临界阈”现象,粒度10、32和128是“临界阈”粒度.不同土地覆盖类型、不同特征指数的粒度响应存在差异：绿地和水域是对粒度响应最敏感的两种土地覆盖类型,而园地的斑块密度和面积百分比对粒度变化不敏感.景观水平上,斑块密度和平均形状指数的粒度响应最强烈,多样性指数则最弱,反映不同粒度形成的景观的异质性不同.     

高精度遥感影像下农牧交错带小流域景观特征的粒度效应

在GIS和RS技术支持下,以农牧交错带六道沟小流域2010年的WV-1高精度遥感影像为基础,编制了小流域景观类型图,选取经典景观指数,在类型和整体景观的水平上,探讨了农牧交错带小流域景观格局指数随粒度变化的基本规律,并分析了各景观格局指数间的相关性。结果表明：在1-50 m粒度范围内,农牧交错带六道沟小流域景观格局指数的“临界粒度”现象明显,总体而言,在0.5 m分辨率下六道沟小流域的景观格局指数的“临界粒度”为10 m,适宜计算的粒度范围为5-10 m,所以在利用高精度影像对小流域景观进行预测、对比和评价等研究时,需注意粒度的影响并进行一定的粒度转换。农牧交错带小流域景观形态具有分形特征,各类景观斑块的分维数对粒度变化的响应不同,分维数随粒度的增大呈非线性下降趋势,表明景观类型边界趋于简单化。相关性分析一方面定量反映了所选景观指数受粒度变化影响的相关性程度,另一方面可为后续农牧交错带小流域因“退耕还林（草）”工程引起的景观格局变化研究提供参考。     

河流城市土地利用景观格局变化及其生态风险分析——以江西省德兴市为例

利用德兴市2000年、2005年、2010年和2014年4期的TM遥感解译数据,在GIS和景观格局分析软件支持下,对该区域2000年—2014年的土地利用景观格局变化及其生态风险进行了分析。结果表明:2000—2014年间,林地是区域主导的景观类型,占总面积达80%以上,且德兴市土地利用景观格局发生了较大的变化,其中建设用地景观面积大幅增加(增加了1725.9 hm~2),而耕地、林地、水域和其他用地景观面积减少。2000—2014年德兴市土地利用景观的斑块数、多样性指数和均匀度指数处于降低趋势,斑块结合度指数处于增加趋势;斑块数、斑块密度、边界密度表现为先减后增再减的过程,分离度、分维数、蔓延度指数变化表现为先增后减再增的过程。德兴市的土地生态风险处于低生态风险,但风险指数呈上升趋势。     

福建旅游型海岛景观格局变化——以妈祖圣地湄洲岛为例

在RS和GIS技术支持下,利用1993和2005年遥感资料,选取景观斑块数、多样性指数、均匀度、优势度、分维数、破碎度等反映景观空间格局的指数,对福建省旅游型海岛典型代表湄洲岛的景观格局变化进行了分析。结果表明:1993—2005年,湄洲岛总的景观斑块数明显增加;景观多样性指数虽略有减少,但整体较高;景观破碎化指数呈明显增加趋势;在各景观类型中,建设用地、林地、沙滩及裸岩3种与旅游业紧密相关的景观类型面积增加,破碎化程度提高,受人类干预的强度在加大;耕地、荒草地、坑塘水体、海滩景观斑块类型的面积减少、破碎化程度降低,受人类干预的强度在缩小。     

恢复演替中草地斑块动态及尺度转换分析

研究了９ａ草地恢复油潜系列中斑块边界形状和斑块面积分布动态,并进行了凡度转换分析。獐茅斑块的边界分维数和斑块化指数最高,羊草斑块的较低,碱蓬斑块的斑块化指数略小于羊草斑块,边界分维数大于洋草斑块。共他类型斑块的两种指数基本上介于獐茅斑块之间,斑块化指数的年限变动滞后于斑块边界分维数,斑块边发维数在整个试验的尺度范围内符合同一自相似规律,斑块的面积分布格局在不同的尺度上有不同的自相似规律。     

Using a sub-pixel mapping model to improve the accuracy of landscape pattern indices

The assessment of landscape spatial patterns is a key issue in landscape management. Landscape pattern indices (LPIs) are tools appropriate for analyzing landscape spatial patterns. LPIs are often derived from raster land cover maps that are extracted from remotely sensed data through hard classification. However, pixel-based hard classification methods suffer from the mixed pixel problem (in which pixels contain more than one land cover class), making for inaccurate classification maps and LPIs. In addition, LPIs generated by hard classification methods are characterized by grain sizes (the sampling unit sizes) that limit the derived landscape pattern to a certain scale. Sub-pixel mapping (SPM) models can enable fine-scale estimation of the spatial patterns of land cover classes without requiring additional data; hence, this is an appropriate downscaling method for land cover mapping. The fraction images generated by soft classification estimate the area proportion of each land cover class within each pixel, and using these images as input enables SPM models to alleviate the mixed pixel problem. At the same time, by transforming fraction images into a finer-scaled hard classification map, SPM models can minimize the influence of grain size on LPIs calculation. In this research, simulated landscape thematic patterns that can provide different landscape spatial patterns, eight commonly used LPIs and a SPM model that maximizes the spatial dependence between neighbouring sub-pixels were applied to assess the efficiency of deriving LPIs from sub-pixel model maps. Results showed that the SPM model can more precisely characterize landscape patterns than hard classification methods can. Landscape fragmentation, class abundance, the uncertainty in SPM, and the spatial resolution of the remotely sensed data influenced LPIs derived from sub-pixel maps. The largest patch index, landscape division, and patch cohesion derived from remotely sensed data with different spatial resolutions through the SPM model were suitable for inter-comparison, whereas the patch density, mean patch area, edge density, landscape shape index, and area-weighted mean shape index derived from the sub-pixel maps were sensitive to the spatial resolution of the remotely sensed data.     

发展NECT土地覆盖特征数据集的原理、方法和应用

着重探讨了建立中国东北样带 (NortheastChinatransect, NECT) 土地覆盖特征数据集的原理、方法及其在全球变化研究方面的重要应用。NECT土地覆盖特征数据集是以多时相的 1km分辨率的NOAA/AVHRR归一化植被指数NDVI (Normalizeddifferencevegetationindex) 数字影像为基础, 同时采用高程、气候、土壤、植被、土地利用、土地资源、生态区域、行政边界、经济、社会等多源数据作为数据源, 并经过标准化处理 (如数字化、空间插值、几何配准、投影转换 ) 集成而成。在土地覆盖特征数据集的主要应用方面, 如 :1) 利用多时相、1km分辨率的NOAA/AVHRR影像完成了中国东北样带土地覆盖分类图。一级分类系统包括森林、草原、荒漠和沙地、灌丛、农田、混合覆盖 类型、城镇和水体等 8类, 二级分类体系包括 12类。经过地面采样进行精度检验, 分类精度达到 81.6 1%。 2 ) 对主要植被类型的植物生长季变化进行的研究。利用多时相的遥感影像构造了能够反映植被年际、季节生长变化的遥感植被指数ND VImax、NDVI变幅xam以及NDVI的标准偏差x′s 等, 分析这 3个参数 1983~ 1999年的 17年中的变化情况。该数据集的建立是研究该样带土地覆盖特征及其变化规律的基础, 对基于样带的全球变化研究有重要的意义。     

A new forest cover map of continental southeast Asia derived from SPOT‐VEGETATION satellite imagery

Question: Can recent satellite imagery of coarse spatial resolution support forest cover assessment and mapping at the regional level? Location: Continental southeast Asia. Methods: Forest cover mapping was based on digital classification of SPOT4‐VEGETATION satellite images of 1 km spatial resolution from the dry seasons 1998/1999 and 1999/2000. Following a geographical stratification, the spectral clusters were visually assigned to land cover classes. The forest classes were validated by an independent set of maps, derived from interpretation of satellite imagery of high spatial resolution (Landsat TM, 30 m). Forest area estimates from the regional forest cover map were compared to the forest figures of the FAO database. Results: The regional forest cover map displays 12 forest and land cover classes. The mapping of the region's deciduous and fragmented forest cover remained challenging. A high correlation was found between forest area estimates obtained from this map and from the Landsat TM derived maps. The regional and sub‐regional forest area estimates were close to those reported by FAO. Conclusion: SPOT4‐VEGETATION satellite imagery can be used for mapping consistently and uniformly the extent and distribution of the broad forest cover types at the regional scale. The new map can be considered as an update and improvement on existing regional forest cover maps.     

中国东北样带的梯度分析及其预测

陆地样带研究已成为国际地圈-生物圈计划(IGBP)全球变化研究的重要手段与热点。中国东北样带(NECT)已被列为IGBP国际全球变化陆地样带之一。该样带在东经112°与130°30＇之间沿北纬43°30＇设置,长约1600km,是一条中纬度温带以降水为驱动因素的梯度,具有由温带针阔叶混交林向温带草原的3个亚地带——草甸草原、典型草原与荒漠草原过渡的空间系列。该样带上有4个生态实验站。在大量的固定样地、实验调查研究资料与数据的基础上给出了样带的初步梯度分析及在全球变化图景下的预测,包括其地理位置、设置意义、地形地貌、气候梯度、土壤类型、植被类型和土地利用格局,一个遥感数据驱动的模型和NPP模型在整个样带上运行过。今后NECT将在生物地球化学循环(水、C、N、P等与痕量气体CO_2、CH_4等)、生态系统结构、功能与动态、生物多样性、土地利用与土地覆盖、动态全球植被模型(DGVM)以及高分辨率遥感数据应用等方面得到加强,将成为我国全球变化与陆地生态系统(GCTE)与其它IGBP核心项目研究的前沿阵地。     

A land cover map of South America

A digital land cover map of South America has been produced using remotely sensed satellite data acquired between 1995 and the year 2000. The mapping scale is defined by the 1 km spatial resolution of the map grid‐cell. In order to realize the product, different sources of satellite data were used, each source providing either a particular parameter of land cover characteristic required by the legend, or mapping a particular land cover class. The map legend is designed both to fit requirements for regional climate modelling and for studies on land cover change. The legend is also compatible with a wider, global, land cover mapping exercise, which seeks to characterize the world's land surface for the year 2000. As a first step, the humid forest domain has been validated using a sample of high‐resolution satellite images. The map demonstrates both the major incursions of agriculture into the remaining forest domains and the extensive areas of agriculture, which now dominate South America's grasslands.     

最近12 000年来青藏高原植被的时空分布

青藏高原30个点湖泊的孢粉记录综合研究显示: 在进入全新世之前(12 ka BP以前),除最东南部外,高原从东到西均发育为荒漠草原植被.全新世早期(12.0-9.0 ka BP)高原东南部(104°-98° E)为落叶阔叶林/针阔叶混交林; 中部(98°-92° E)为草甸或灌丛草甸,再向西至80° E左右为草原植被; 全新世中期(9.0-3.2 ka BP)高原由东向西古植被依次发育为针阔混交林和硬叶阔叶林(104°-98° E)→针阔混交林(98°-94° E)→灌丛草甸(94°-92° E)→草原(92°-80° E);全新世晚期(3.2 ka BP以后)由东向西古植被依次为硬叶阔叶林→针阔混交林→草甸→草原→荒漠.     

基于高分辨率遥感影像的大洋河河口湿地景观格局变化

综合考虑遥感数据源的高分辨率特性以及大洋河河口湿地土地覆被与土地利用现状,建立了适合不同分辨率的河口湿地景观分类体系,并通过高分辨率遥感数据计算了研究区景观格局指数和景观格局转移矩阵,分析了1984-2008年研究区景观格局动态.结果表明：1984-2008年,研究区湿地景观组分变化剧烈,湿地景观由天然湿地向人工湿地转化,湿地核心区域面积缩减,天然湿地最大斑块面积指数下降,破碎化程度加剧;人工湿地分布面积扩大,斑块数下降,聚合度增大,且最大斑块面积指数的增大趋势明显.研究期间,人类活动对湿地影响的加大以及河堤的修筑和围海养殖面积的增加是大洋河河口湿地面积减少的主要原因,也是该地区湿地功能退化的主要原因之一.制定科学合理的长期发展规划、建立湿地自然保护区、保护河道、制定严格的围海养殖用地监管制度和大力发展资源型旅游产业是河口湿地保护的主要措施.     

基于数字相机、ASTER和MODIS影像综合测量植被盖度

选择我国北方温带典型草原作为研究对象,基于Bottom-up方法,采用地表实测和多尺度遥感综合测量的方法,建立基于地表实测与多尺度遥感数据综合测量的两阶段植被盖度经验模型。此外,还将该模型与常用的亚像元分解模型相比较,结果表明:1)两阶段经验模型可以较好地实现将地面数据扩展到中尺度空间范围,从而完成数据空间尺度的转换,提高大区域草地植被盖度的测量精度;2)MODIS遥感影像数据,结合地面数据和ASTER遥感影像数据可以较好地在区域范围内对北方典型草原的植被盖度进行估测;3)目前常用的亚像元分解模型,应用于中空间分辨率的MODIS影像,估测北方温度典型草原植被盖度的精度不够理想。     

A biome classification of China based on plant functional types and the BIOME3 model

A biome classification for China was established based on plant functional types (PFTs) using the BIOME3 model to include 16 biomes. In the eastern part of China, the PFTs of trees determine mostly the physiognomy of landscape. Biomes range from boreal deciduous coniferous forest/woodland, boreal mixed forest/woodland, temperate mixed forest, temperate broad-leaved deciduous forest, warm-temperate broad-leaved evergreen/mixed forest, warm-temperate/cool-temperate evergreen coniferous forest, xeric woodland/scrub, to tropical seasonal and rain forest, and tropical deciduous forest from north to south. In the northern and western part of China, grass is the dominant PFT. From northeast to west and southwest the biomes range from moist savannas, tall grassland, short grassland, dry savannas, arid shrubland/steppe, desert, to alpine tundra/ice/polar desert. Comparisons between the classification introduced here and the four classifications which were established over the past two decades, i.e. the vegetation classification, the vegetation division, the physical ecoregion, and the initial biome classification have showed that the different aims of biome classifications have resulted in different biome schemes each with its own unique characteristics and disadvantages for global change study. The new biome classification relies not only on climatic variables, but also on soil factor, vegetation functional variables, ecophysiological parameters and competition among the PFTs. It is a comprehensive classification that using multivariables better expresses the vegetation distribution and can be compared with world biome classifications. It can be easily used in the response study of Chinese biomes to global change, regionally and globally.