地面测量与ASTER影像综合计算植被盖度

选择我国北方温带典型草原作为研究对象,在研究区内分别针对植被盖度是高、中、低的地区随机选取49块样地,在每块样地内采用嵌套的方式作样方,样方尺度有60、30、15m3个尺度,嵌套的方式是60m的样方嵌套30m的样方,30m的样方嵌套15m的样方。15m的样方内作3个1m的样方,30m的样方内作5个1m的样方,60m的样方内作10个1m的样方。对于每个1m的样方,采用将数码相机架设在离草本层2m高的位置,垂直对样方进行拍摄,并记录影像的方式估计植被盖度。基于以上地面实测数据以及ASTER遥感数据,建立植被盖度经验模型。模型建立的步骤主要包括以下内容：（1）利用植被盖度信息提取模型计算野外实测的各张数码相片的植被盖度值,在15、30m以及60m3个样方尺度上计算各样方的植被盖度;（2）计算ASTER数据的各种植被指数（RVI,NDVI,NDGI）;（3）将地面样方与相应的ASTER影像像元在不同的尺度上相匹配。（4）基于某一样方尺度,计算与地面样方相对应区域内的ASTER影像像元植被指数的中值。（5）基于该样方尺度,建立地面实测植被盖度值与ASTER数据植被指数值之间的回归模型;（6）对回归模型进行显著性检验。在建立经验模型的过程中,研究植被指数（NDVI、NDGI以及RVI）与植被盖度的相关性以及地面样方尺度对经验模型的影响。此外,还将经验模型与目前广泛使用的亚像元分解模型作比较,检验亚像元分解模型在中国北方温带典型草原的适用性。结果表明,（1）对于中国北方典型草原区而言,利用植被指数NDVI监测草地的植被盖度是比较适宜的,它优于植被指数RVI,也比植被指数NDGI的效果好。（2）地面样方尺度的选择对于植被盖度经验模型的建立有很大的影响。就中国北方典型草原区来看,在地面作大样方,取其中值的方法在一定程度上可以克服由于地面的测量和遥感测量之间发生空间错配而产生的影响,有利于提高植被指数与植被盖度之间相关系数的显著水平。（3）60m×60m的样方尺度,基于NDVI的植被盖度经验模型相比,利用亚像元分解模型估测中国北方温带典型草原植被盖度的精度低于前者。     

多尺度遥感综合监测我国北方典型草原区植被盖度

利用多尺度遥感影像综合进行全球和区域尺度的土地利用/覆盖变化(LUCC)研究是最近全球变化研究的重要方向之一.本文综合利用野外群落样方、数字相机、ETM+影像、NOAA/AVHRR影像,在遥感、GIS和GPS支持下,对我国北方典型草原区植被盖度进行了综合监测、模拟与分析.结果表明:(1)利用经处理后的数字相机影像测量盖度的结果准确性较高,可以作为植被盖度测量的标准结果,反映真实的覆盖特征,并用以验证利用其它方法测量结果的精度.(2)利用野外1 m2样方网格法目视估测的植被盖度结果变化较大,不稳定.本次实验中,与数字相机测量结果相比,样方估测的盖度普遍偏高,平均偏差为9.92%;但两者相关性较好(r2=0.89).(3)采用Gutman模型ETM+影像、NOAA/AVHRR影像反演植被盖度的结果与数字相机测量结果偏差分别为7.03%、7.83%,ETM+像元分解NOAA像元后得到的植被盖度与数字相机测量结果偏差5.68%.三者与数字相机测量结果的相关系数r2分别为0.78、0.6l和0.76.(4)利用野外实测植被盖度数据直接与NOAA-NDVI影像建立统计模型估算植被盖度的精度较低(r2=0.65),而通过空间分辨率介于两者之间的ETM+影像进行转换后,该精度得到一定的提高(r2=0.80).利用像元分解的方法提高了大尺度植被盖度监测的精度,是利用遥感数据进行尺度转换研究的重要实践.多尺度遥感影像的综合对地观测对大区域上反演植被盖度有很好的促进作用.     

多尺度遥感综合监测我国北方典型草原区植被盖度

利用多尺度遥感影像综合进行全球和区域尺度的土地利用/覆盖变化(LUCC)研究是最近全球变化研究的重要方向之一。本文综合利用野外群落样方、数字相机、ETM+影像、NOAA/AVHRR影像,在遥感、GIS和GPS支持下,对我国北方典型草原区植被盖度进行了综合监测、模拟与分析。结果表明:(1) 利用经处理后的数字相机影像测量盖度的结果准确性较高,可以作为植被盖度测量的标准结果,反映真实的覆盖特征,并用以验证利用其它方法测量结果的精度。(2) 利用野外1 m2样方网格法目视估测的植被盖度结果变化较大,不稳定。本次实验中,与数字相机测量结果相比,样方估测的盖度普遍偏高,平均偏差为9.92%;但两者相关性较好(r2=0.89)。(3) 采用Gutman模型ETM+影像、NOAA/AVHRR影像反演植被盖度的结果与数字相机测量结果偏差分别为7.03%、7.83%,ETM+像元分解NOAA像元后得到的植被盖度与数字相机测量结果偏差5.68%。三者与数字相机测量结果的相关系数r2分别为0.78、0.61和0.76。(4)利用野外实测植被盖度数据直接与NOAA-NDVI影像建立统计模型估算植被盖度的精度较低(r2=0.65),而通过空间分辨率介于两者之间的ETM+影像进行转换后,该精度得到一定的提高(r2=0.80)。利用像元分解的方法提高了大尺度植被盖度监测的精度,是利用遥感数据进行尺     

基于多源遥感数据的荒漠植被覆盖度估测

以塔里木河下游为靶区,根据地面调查和不同分辨率的多源遥感数据,逐级建立荒漠植被覆盖度遥感估测模型,并对不同模型、不同估测方法的估测精度进行比较.结果表明: 随着遥感数据空间分辨率的提高,植被覆盖度遥感估测模型精度增加;基于高分辨率、中高分辨率及中低分辨率遥感数据建立的植被覆盖度模型的估测精度分别为89.5%、87.0%和84.6%;遥感模型法的估测精度高于植被指数法.不同分辨率遥感数据估测荒漠植被覆盖度的精度变化规律,实现了荒漠植被覆盖度估测的高、中、低分辨率遥感数据参数及尺度的定量转换,可为研究区生态恢复遥感综合监测方案的制定和实施提供直接依据.     

基于随机森林回归的草场植被盖度反演模型研究——以新疆阿勒泰地区布尔津县为例

作为草地资源大国,我国正面临严峻的草场退化形势。掌握草场植被盖度的历史演变趋势,是草场退化驱动力识别及风险评估的基础。目前已有研究多以参数回归方法估算植被盖度,但并未充分考虑其苛刻的使用条件。利用Landsat系列卫星遥感影像及地面植被盖度监测资料建立非参数回归——随机森林回归模型,并与传统线性回归方法进行比较,在此基础上应用随机森林回归模型估算近10年来布尔津县草场植被盖度的变化趋势,并对结果的不确定性进行分析。结果显示:传统的线性回归方法很难满足其基本的统计学假设条件,而随机森林模型不但无需进行假设条件检验,而且预测的准确性也优于以往普遍应用的线性模型。基于Landsat ETM+标准数据得到的反演结果较之TM和OLI数据普遍偏小,地表反射率数据虽然可以大幅降低传感器不同对反演结果所造成的影响,但结果仍存在约±10%的不确定性。涉及的草场类型众多,为了提高反演精度,后续研究需要分别计算其植被指数,并尽量减低传感器差异带来的不确定性。     

基于RS和GIS的毛乌素沙地植被盖度定量估测

选取毛乌素沙地东北部的伊金霍洛旗为研究区域,以少量野外定位调查数据与其对应的遥感信息和GIS信息为基础,利用岭估计分析方法,对植被盖度估测模型及其影响因子进行系统研究.结果表明,植被盖度除受NDVI影响外,还与其他遥感信息紧密相关,岭估计方法明显地改善了最小二乘估计的缺陷,克服了变量间由于存在复共线性关系对求解待定参数所造成的不利影响,提高了估测精度.建立了以像元为单位的植被盖度估测模型,其模型检验精度达98.7%.此外,还建立了区域性植被盖度地理信息系统,实现了研究区域内任意一点(像元)或任意土地单元植被盖度的查询、更新及自动制图.     

基于WorldView 2影像的矿区植被重建效果评估

植被盖度反映植被质量,是评价矿区复垦土地植被重建效果的重要指标。该文选择安太堡矿区为案例区,基于高空间分辨率World View 2(WV 2)影像新波段,使用混合像元模型和实地数据验证相结合的方法计算得到研究区的植被盖度,并对植被重建效果进行了评估,主要得到以下结论:(1)基于WV 2影像的近红外2波段和红波段,采用混合像元法得到的植被盖度反演值Fc_2与实测值最为接近,相关性最强(R~2=0.934),均方根误差最小(RMSE=0.048);(2)研究区植被重建效果整体较好,中等、较高和高植被盖度区域占研究区的60%以上,低植被盖度仅占22.09%。受植被重建年限和管理措施的影响,不同复垦区域植被重建状况之间存在着差异,内排土场、西排土场、南排土场的植被重建效果较好,而西排土场扩大区植被状况相对较差,其中等及以上植被盖度所占比例依次为75.24%、68.35%、68.20%、22.29%。(3)就植被组合模式看,乔灌草模式重建效果(按冠层盖度)最好,其次是乔草模式,其他模式如灌草、草地、自然恢复地依次降低。土壤表层水分含量随着复垦地植被盖度的增大而增大,说明植被重建状况对土壤表层的水分保持具有重要作用。     

桔小实蝇抗高效氯氰菊酯品系种群生命参数与相对适合度

系统观察了桔小实蝇抗高效氯氰菊酯品系和敏感品系试验种群在（28±2）℃下的生长发育和生殖情况,组建了两品系的实验种群生命表,分析了抗性种群与敏感种群的生态适合度差异.结果表明：抗高效氯氰菊酯品系(AlR₉₀)不同虫态的发育历期、平均世代历期、产卵前期均显著延长.与敏感品系相比,产卵高峰期抗性品系日产卵量不稳定,单雌产卵量、卵孵化率、成虫羽化率均显著下降,敏感品系平均每雌产卵量为324.0 粒、抗性品系仅为240.7粒.对实验种群生命表进行研究表明：抗高效氯氰菊酯品系的种群趋势指数(I=79.10)显著低于敏感品系(I=116.97);净生殖率R₀和内禀增长率r_m分别为1414.00和7.9463,均显著低于敏感品系(R₀=2184.00、r_m=8.3809).抗性品系的相对适合度仅为0.6474,研究结果表明桔小实蝇抗高效氯氰菊酯品系在繁殖和生长发育上存在明显的生存劣势.     

基于MODIS EVI时间序列的鄱阳湖湿地植被覆盖和生产力的动态变化

鄱阳湖是我国最大的淡水湖, 是与长江保持自由连通的两个湖泊之一, 也是最为重要的候鸟越冬地之一, 其生境质量对全球的生物多样性保护至关重要。枯水期的鄱阳湖由众多子湖构成, 不同子湖具有不同的水文控制与管理模式, 尤其是位于长江上游的三峡大坝2006年正式运行之后, 不同水文控制模式下的子湖展现出不同的退水机制, 对退水期洲滩出露的时间与湿生植被覆盖和生产力产生了不同的影响。近年来, 遥感和生态模型在研究植被变化中应用广泛。本文以MODIS增强植被指数(enhanced vegetation index, EVI)时间序列表示地表属性, 并利用EVI时间序列模型, 建立了2000-2014年植被覆盖和生产力的时空变化趋势。在研究区内建立的网格中, 随机提取了107个斑块, 采集其每16天间隔的MODIS EVI时间序列(2000年2月至2015年4月), 将自适应Savitzky-Golay平滑算法应用于EVI时间序列分析, 提取了4个关键的植被生长指标, 即生长季开始的日期、生长季长度、生长季EVI峰值和生产力。研究结果表明: (1)具有不同水文控制模式下的湿地植被生长特征表现出显著的差异, 尤其位于自由连通子湖的植被与其他模式的子湖相比: 生长季开始的时间更晚, 生长季较短, EVI峰值较低, 并且生长季节的初级生产力较低; (2)由于水文情势的改变, 自由连通子湖2006年前后的双生长周期湿地植被的生长特征差异明显, 秋季生长季提前, 导致了生物量的过度积累, 降低了越冬雁类食源的适口性; 但位于局部水文控制子湖的湿地植被不存在这种差异。(3)自由连通与局部水文控制的子湖对鄱阳湖越冬候鸟的保护均具有十分重要的意义, 需要保证这两种类型子湖的面积, 为越冬候鸟提供更广阔的食源; 当水文情势发生改变时, 局部的水文人为控制可在一定程度上减缓鄱阳湖水情变化对湿地植被生长带来的影响。     

喀斯特流域径流对植被和气候变化的多尺度响应

植被覆盖和气候变化对径流的影响可能具有尺度依赖性,而在生态环境脆弱和地质结构复杂的西南喀斯特区开展研究较少。为此,以喀斯特地貌广泛发育的西江流域为研究区,选取郁江、红水河、浔江和梧州4个流域,利用Mann-Kendall趋势检验对4个流域年径流深、NDVI、降水量、潜在蒸散发和气温(1982—2015)的变化趋势进行了分析,运用多元经验模态分解(MEMD)量化了流域径流深与植被和气候因子在不同尺度上的相关性,并预测了年径流深,旨在研究喀斯特流域径流对植被和气候变化的多尺度响应。结果表明,径流深仅有红水河流域呈显著下降趋势(P<0.05)。其中郁江流域径流深主要表征尺度为3年和5年,红水河流域径流深主要表征尺度为10年和22年,浔江和梧州流域径流深主要表征尺度为3年和22年。径流深与植被和气候因子的关系具有尺度依赖性,在不同尺度下,4个流域径流深与降水量和潜在蒸散发始终呈显著相关性(P<0.05),而径流深与NDVI和气温的多尺度关系在某些表征尺度上并不显著。利用MEMD法对径流深的预测效果(R²=0.81—0.86)要优于基于原始数据的多元逐步回归方法...     

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。     

应用神经网络和多谱段遥感数据对大屿山岛土地覆盖分类的研究

 土地覆盖是植物群落研究的重要参数,反映植物群落的生长状况及其所处生存环境的优劣。小尺度常规的测定方法费力、费时,而且是破坏性的,不能动态监测其变化。而对于大尺度的测定,常规方法无能为力,只能采用遥感方法。应用人工神经网络和多谱段遥感数据对香港大屿山岛进行土地覆盖的分类,设计了一个合适的多层感知器前向反馈神经网络用于土地覆盖分类,并将分类结果与传统的最大似然分类方法所得的结果作比较,结果表明神经网络方法在分类精度上有了很大的提高。     

基于地形限制特征的泾河流域遥感地表覆被分类

由于在分类方法和空间分辨率等方面存在局限性,基于粗分辨率遥感数据的传统非监督分类结果在不同地物过渡带内往往误差较大。该文提出了基于地形限制特征的分类方法,在非监督分类的基础上,将非监督分类结果按照像元进行细分,并运用地形限制条件对细分后的像元进行二次判别分类。结果表明,分类精度明显提高,其中,农田和居民点分类精度的提高最为明显。这一方法使得完全同质的单元可以进行属性的变更,改善了像元空间分辨率差造成的误差;而地形限制特征的引入减少了传统非监督分类的不确定性,使模糊区域的分类有了较为明确的区分特征,提高了分类的精度。     

鄂尔多斯植被盖度分布与环境因素的关系

 从植被指数分布与气象因素、地质地层和地质水文的关系入手, 利用遥感解译和地理信息系统的空间分析功能, 分析了不同尺度下, 气候因素、地质水文因素、基质和地貌等对鄂尔多斯高原植被盖度分布的影响。指出: 在区域尺度上, 研究区植被盖度分布主要受降水影响, 植被盖度呈从东南到西北逐渐减少的趋势; 高盖度植被主要分布在冲洪积地貌和丘陵地貌区。局部分析, 库布齐沙漠东向延伸的存在与发展与区域型断层的存在有密切的联系; 毛乌素沙地中的高盖度植被分布受地形和基质岩性组合的综合影响, 主要分布在第四系湖积物和第四系冲积物等渗水性差的基质上, 尤其集中分布于凹陷的湖相沉积。     

基于NDVI的中国天然森林植被净第一性生产力模型

根据叶面积指数、归一化植被指数（ＮＤＶＩ）建立了中国森林植被净第一性生产力（ＮＰＰ）模型：ＮＰＰ＝－０．６３９４－６７．０６４ｌｎ（１－ＮＤＶＩ）经我国１３组森林植被生产力数据的验证表明,该模型的预测结果与实测值相符较好。通过与Ｃｈｉｋｕｏ模型和综合模型（周广胜等,１９９６）预测结果的比较,该模型在总体上优于Ｃｈｉｋｕｇｏ模型和综合模型。表明基于ＮＤＶＩ的净第一生产力模型对我国森林植被有良好的适应     

遥感和GIS支持下的城市植被制图及其特征分析

 以上海城市植被为研究对象,探索城市植被的分类理论和方法,提出一套适用于城市植被分类与制图的方法。根据城市植被信息获取的方式以及生态-外貌分类原则,建立了基于植物生活型的、可用图形表示的城市植被分类体系,分天然与半天然植被和人工植被两个大类,共有9个植被型和34个植被亚型。在遥感和地理信息系统(GIS)技术的支持下,建立研究区的城市植被信息数据库,并在此基础上对城市植被类型的特征以及与土地利用的关系进行分析比较,以期掌握城市植被类型的数量特征及其空间分布,同时按不同分类级别用计算机进行城市植被制图。城市植被     

植被覆盖度的时间变化及其防风蚀效应

 在防治风蚀过程中过去人们只关注植被覆盖度的空间特性,但对其随时间变化的特性未引起足够的重视。该文着重强调了植被覆盖度随时间变化的特性,并对不同类型植物覆盖度的动态变化特征进行了研究。通过调查研究与理论分析,在土壤风蚀量与植被覆盖度及风蚀气候侵蚀因子三者之间建立了随时间变化的定量关系,并利用该公式计算和比较了不同类型植物防风治沙性能的动态差异、总植被覆盖度及相应的总土壤风蚀量的动态变化。结果表明在防风蚀的作用效应中灌木＞多年生牧草＞林木＞作物＞一年生牧草;总时空植被覆盖度与总土壤风蚀量呈“反相位”的动态变化;风蚀季节总植被覆盖度较低,介于0.11～0.14之间,低于20%的临界覆盖度,这也是该地区风蚀危害严重的一个重要原因所在。     

植被监测及趋势分析——植被数量生态学中几个理论问题的探讨

 系统监测可以对危机发出预警, 是防治灾害的重要手段。生态监测的基础是植被监测。多物种 多样本 多年的植被定位监测数据隐含 着植被变化的信息。该文探索描述植被的数学工具, 提出植被监测数据的趋势分析方法。植被是资源竞争系统, 可以用多维空间的向量来表示 。在向量空间(射影空间), 不是“距离” , 而是“方向”决定区别; 在植被科学, 不是“产量”, 而是“组成”决定区别。新方法用多维空间 的位置向量来表示植被: 向量的方向表示植被的组成、两向量夹角余弦值表示相似、向量长度表示植被总体。在简缩数据时, 用“中心化”滤 去样本噪音、“标准化”滤去系统噪音, 得到状态向量。在趋势分析时, 定义后、前状态向量的比值为变化趋势; 用当年的状态和趋势的乘积 来预报次年的状态。到次年, 再用实测数据修正、更新来自去年的预报, 是为“卡尔曼滤波”。卡尔曼滤波能降低监测成本, 有效地使用历史 数据, 提高分析精度。     

高寒草甸土地退化及其恢复重建对植被碳、氮含量的影响

以青海省达日县高寒草甸原生高寒嵩草(Kobresia)草甸封育系统为对照,研究了土地退化对植被生产力的影响,检验了不同人工重建措施(两个人工种植处理:混播(HB)、翻耕单播(DBF)和1个退化草地封育自然恢复处理(NR)及1个退化草地自然状态(SDL))对植被生产力的相对影响程度。结果表明,原生植被封育处理(YF)地上总生物量为265.1 g·m^-2,混播(HB)和翻耕单播(DBF)处理中地上总生物量分别为原生植被封育处理的116%和68%。退化草地封育自然恢复处理(NR)和重度退化自然状态下地上总生物量分别为原生植被封育的76%和53%。YF处理根系生物量远大于其它处理。原生植被封育系统中植被地上部分碳储量为 110.14 g·m^-2,地下根系(0~30 cm)碳储量为2 957 g·m^-2,植被总碳储量为 3 067.14 g·m^-2;重度退化草地系统中植被地上部分碳储量为 57.07 g·m^-2,地下根系(0~30 cm)碳储量为 357 g·m^-2,植被总碳储量为 414.07 g·m^-2。由此可见,高寒草甸严重退化后,通过植物组织流失的碳达到2 653.35 g·m^-2,即86.5%的碳损失;原生植被封育系统植被总氮储量为 56.85 g·m^-2,而重度退化草地植被总氮储量为 18.02 g·m^-2,高寒草甸严重退化使植物组织68.30%氮损失。与重度退化地相比,由于恢复重建措施增加了植物的生物量输入和群落组成,除翻耕单播处理外,其它恢复重建措施均能恢复系统植被的碳氮储量。这些恢复重建措施将会逐步改善土壤的物理和化学特性,最终使这些生态系统逐步由碳源向碳汇方向的转变成为可能。     

基于土壤水分平衡的沙地草地最优植被覆盖率的研究

本文从土壤水分平衡出发,用动态仿真模型方法研究我国北方干旱半干旱沙地草地土壤不分平衡与立地条件,如坡度、坡向、土壤物理性状及植被覆盖率之间的关系。有如下初步结论和论点产生：（１）地表因植被的存在而形成的结皮对降水入渗到土壤中的阻滞作用几乎可以忽略。只有在坡度很大,瞬间降水强度很大时,结皮表面才可形成较大的迳流;（２）土壤水分的平衡随植被的覆盖率变化的情况取决于立地条件的差异,笼统地讲“植被覆盖率越