三北地区农田防护林面积的多尺度遥感估算

农田防护林是三北防护林体系工程重要组成部分,准确估算农田防护林(林带)的数量与空间分布对了解该林种防护效应的发挥程度及促进农田防护林体系建设进程具有重要作用.本研究利用多尺度遥感影像获取林带长度,结合实地调查的林带宽度,估算三北地区(东北西部、华北北部和西北大部;依据地貌特征,将三北地区划分为东北、华北、黄土高原和蒙新4区)农田防护林面积.东北和华北区的林带长度通过建立Landsat TM和SPOT5解译得到的林带长度的关系获得;黄土高原和蒙新区则通过建立有林带农田面积(基于Landsat TM获得)和林带长度(基于CBERS-02B获得)关系获得.结果表明:至2008年,三北地区农田防护林(包括中龄林、成熟林、过熟林;不包括新造林、未成林和部分残次林;下同)总长度为106.40×107 m,其中,东北区23.82×107 m,华北区6.07×107 m,黄土高原区25.58×107 rn,蒙新区50.93×107 m;三北防护林体系工程农田防护林面积约为130.31×104 hm2(114.98×104 ～ 145.64×104 hm2),其中,东北区42.88×104 hm2(37.52×104 ～48.24×104 hm2),华北区10.79×104 hm2(9.56×104 ～ 12.29×104 hm2),黄土高原区25.58×104 hm2(22.70×104 ～ 28.45×104 hm2),蒙新区50.93×104 hm2(45.20×104 ～ 56.66× 104 hm2);估算的平均精度为89.54％,其中,东北和华北区79.27％,蒙新和黄土高原区99.80％.     

基于多元遥感影像的三北地区片状防护林面积估算

三北防护林体系工程是我国重点林业生态工程,其数量与空间分布格局影响着整个三北地区的生态环境.为科学、客观、完整地评价三北防护林体系工程建设30年来(1978-2008)片状防护林的数量与空间分布格局,本文采用多元遥感影像对三北地区片状林面积估算方法进行了研究.首先,利用TM影像(分辨率30 m)监测2008年三北地区片状防护林面积;再基于随机取样原理,建立不同降水气候区的高分辨率影像(SPOT5,分辨率2.5m)与TM影像在片状防护林面积监测的校正关系;最后利用前两部分结果估算出2008年三北地区片状防护林面积.结果表明:截至2008年,三北地区片状防护林(乔木林郁闭度＞0.3,灌木林覆盖度＞40％,精确度约85％)总面积328360.03 km2.其中,东北区116244.55 km2,华北区42981.32 km2,黄土高原区76767.05 km2,蒙新区92367.11 km2.按照防护林树种统计,针叶林62614.74 km2,阔叶林121628.51 km2,针阔混交林22144.09 km2,灌丛121972.69 km2.     

基于决策树的科尔沁沙地土地利用/覆盖变化监测

以科尔沁沙地西缘内蒙古翁牛特旗为对象,利用3个时相(1989、1999和2007年,分别表示三北防护林体系工程建设近10年、20年和30年)Landsat ETM/TM数据,采用决策树分类方法对该区土地利用/覆盖动态变化进行监测.结果表明:基于决策树分类方法进行遥感影像分类的总体精度能达到89.4%以上,Kappa系数达到0.84以上;近20年,草地和耕地是主要土地利用类型(两项合计占64%以上),林业用地比重为4.8%～5.3%,面积较少;各土地类型面积变化大小依次为耕地>未利用土地>林地>居民及建设用地>水域>草地.     

环境灾害遥感小卫星在辽河三角洲湿地景观制图中的应用

及时、准确地获得湿地的空间分布,对湿地的动态监测、保护与可持续利用具有重要的意义.环境灾害遥感小卫星星座A、B星(HJ-1A/1B星)是我国自主发射的陆地资源监测卫星,可为湿地类型的提取提供新的遥感影像数据源.本文通过对比我国环境灾害遥感小卫星CCD相机影像（HJ CCD）数据与Landsat TM5影像数据获取的湿地景观类型图的分类精度和各景观类型面积,验证和探究了HJ CCD数据在湿地景观动态变化监测中的适用性和应用潜力.结果表明：HJ CCD数据在地物识别分类方面可完全替代Landsat TM5数据;在实时动态监测方面,HJ CCD数据获取周期仅为2 d,优于Landsat TM5数据（16 d）.     

美国玉米和小麦产量动态预测遥感模型

粮食安全问题一直倍受世界各国关注,及时、准确地了解其他国家或地区的粮食生产状况,对于中国粮食贸易和粮食宏观调控,具有十分重要的意义.本文以美国冬小麦和玉米为研究对象,在分析各作物空间分布及生长季节的基础上,利用土地利用数据剔除非耕地信息,使提取的归一化植被指数(NDVI)客观地反映各作物的生长状况.以1998-2007年的SPOT VEGETATION旬最大值合成NDVI资料为数据源,研究了美国玉米和小麦生长季的旬NDVI与产量的关系,确定了不同月份的建模因子,分别建立了美国玉米和冬小麦不同月份的产量动态预报模型.通过对各模型估算产量与实际产量进行比较,各模型预报结果的相对误差大部分在3%以内,精度较高,说明建立的作物产量动态预报模型实用可行,能够投入产量预报业务应用.     

浙江省森林信息提取及其变化的空间分布

如何利用遥感技术提取森林信息是遥感应用的重要领域之一。以不同时相的Landsat TM/ETM+为数据源,采用面向对象和基于多级决策树的分类方法得到浙江省2000年、2005年以及2010年的森林植被覆被图。经实地采样点验证,2010年分类精度达到92.76%,精度满足要求。介绍了浙江森林信息的快速提取方法,即统计不同森林类型的Landsat TM影像原始波段和LBV变换值以及各种植被指数在各时相上的差异,经过C5决策树训练,选取合适的规则和阈值实现森林信息的提取。结果表明,面向对象分割与决策树算法结合可以作为森林信息提取的有效方法。最后,通过对3期森林专题图进行空间叠加分析,得到了森林资源动态变化的空间分布,并以此为基础对林地变化的类型及原因进行分析,结果显示浙江省森林资源变化主要分布在浙西北山区、浙中南山区以及沿海地带,这一结果可以为有关部门的决策提供依据。     

1990-2011年三峡库区生态系统服务价值演变及驱动力

作为我国西南部重要的生态屏障和生态走廊,三峡库区具有重要的战略意义,其生态问题非常值得关注。研究以覆盖三峡库区的4期Landsat TM遥感影像为数据源,通过人机交互解译分别获得1990、1998、2006、2011年的土地利用/覆盖,参照中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,采用研究区单位面积产量与全国农田粮食单位面积产量的比值作为地区修订系数,计算库区生态系统单位面积生态服务价值当量表,同时利用生物量对林地的生态系统服务价值作进一步的修订。然后结合土地利用结构和生态敏感性指数,定量分析土地利用变化引起的生态服系统务价值变化及其驱动因子。结果显示:1990—2011年间,三峡库区生态系统服务价值主要由林地支撑(占76.75%),其次是水域、耕地(共23.19%),草地的贡献率最小(0.22%),总生态系统服务价值从1990年的479.55亿元增加到2011年的680.83亿元;各项服务功能价值中,食物生产功能价值下降,其他各项功能价值上升,以土壤形成与保护功能上升幅度最大,达36.61亿元,其次是气体调节(33.10亿元);驱动力分析表明,库区生态系统服务价值变化的主要原因是人类活动,特别是自1998年实施退耕还林工程以来,各自然生态系统的面积发生较大变化,同时,自然生态系统的健康程度和社会政策对生态系统服务价值变化的影响也不忽可视。研究表明,加强林地、草地和水域等生态系统服价值高的土地利用/覆盖类型保护,是维持库区生态系统稳定性的有效措施。     

基于遥感信息的常州市热岛效应

以常州市区为研究区域,运用“单窗算法”对TM卫星第6波段进行解译,得到卫星过境时常州市区的地表温度(LST)分布图。结果表明：2006年9月18日卫星过境时常州市城区地表平均温度的热岛强度为3.81 K;常州热岛效应的空间分布特征为“一个片区结合多个组团”,与城市的发展格局基本一致,表明城市化引起的土地利用/土地覆盖变化是形成热岛效应的主要原因;城市工业用地的地表平均温度极显著高于城区,表明工业生产消耗大量能源而产生的人为热对常州市热岛效应的形成以及热岛强度的增强具有显著影响。     

细菌在土壤中运移模型的研究进展

大多数细菌运移实验是在室内控制条件下土柱内进行,得到的结果却不尽一致,有必要对该方法进行标准化;此外,可采用与显微镜结合研究孔隙尺度下的细菌运移．本文认为依据对流-弥散方程建立的细菌运移的数学模型,在一定限制条件下,与实验结果拟合较好,但模型忽略了许多参数,如生长、死亡．若在大田尺度下应用,还应对机理理论、实验范围、尺度转换、模型建立进行更深入的研究．     

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.     

Assessment of pine forest damage by blight based on Landsat TM data and correlation with environmental factors

Landsat TM images were obtained of blight damage to a Japanese red pine forest in the western part of Hiroshima Prefecture, Japan, using a spectral vegetation index; that is, the ratio of the digital number (relative reflectance on the ground surface) of TM Band 4 to Band 3 observed in May 1987, which decreased with the increase in the canopy cover of damaged pine trees measured in the field. The TM images suggested that the areas of damaged forest were concentrated in or near cities, industrial areas and expressways. The correlation between forest damage and environmental factors (air pollution and urban development) around the pine forest was therefore analysed by overlaying the blight damage with the proportion of developed areas obtained from TM data or mesh data of air pollution. The results of analysis indicated a significant correlation between forest damage and environmental factors, and showed that these two environmental factors made nearly equal contributions to the blight damage in the pine forest. This suggests that urban development and air pollution may affect the physiology of pine trees and promote blight by reducing the resistance of trees to the pinewood nematode.     

利用影像判读与群落监测分析长白山针叶林动态

基于不同空间尺度即永久标准地的群落学调查与卫星遥感监测相结合研究了长白山亚高山针叶林的结构与动态．标准地两次调查的间隔为11年．结果表明,每10年的死亡率为7％～9％,进界比率为18％～20％．鱼鳞云杉、臭冷杉及岳桦可以在林冠下顺利完成更新,而长白落叶松为先锋种,只能在林窗或裸地更新．落叶松为云杉及冷杉提供良好的更新条件,从而在维持亚高山森林的稳定性上起着重要作用．成熟林密度(1000株·hm^-2左右)变化不大．利用美国陆地卫星TM图像分析1984～1997年植被变化表明,大规模的风倒等自然干扰很容易检测出来,从景观尺度上,利用TM图像监测植被变化非常有效．不同反射强度变化的象素数量统计结果表明,群落的进展演替与逆向演替同时存在,并处于相对平衡状态,但由于图像分辨率(30m×30m)的关系,林窗很难同噪声区分开来．长白山亚高山针叶林带因有大量的落叶松斑块而呈现出镶嵌结构,这种镶嵌结构被定义为亚高山植被的顶极状态,在小尺度上,例如面积仅为几公顷的标准地,特别是混有落叶松等先锋树种的群落,种类组成随时间而变化,但是卫星图像分析结果证明：整体上,亚高山植被处于稳定状态。     

大麦叶面积指数模拟模型

准确模拟叶面积指数是作物生长模拟模型预测作物生长和产量的关键.本文通过系统分析扬州和武汉地区不同大麦品种高产群体叶面积指数变化动态,建立了大麦群体的叶面积指数模拟模型.大麦叶面积指数是品种叶面积指数扩展的遗传参数和气温日较差、日照时数、辐射量等气候因子及水肥丰缺因子的函数.孕穗抽穗期最大叶面积指数与该期最适叶面积指数是不同的概念,二者之间存在着极显著差异.利用扬州、南京和昆明地区不同品种的播期试验及氮肥试验资料对模型进行了检验,结果表明,模型对大麦叶面积指数的模拟效果较好,模拟值与观测值吻合度高,根均方差RMSE介于0.742～2.865,平均值为1.348.对模拟值与观测值进行y=x的线性回归分析,相关系数R²介于0.511～0.954,均呈极显著正相关.     

综合面向对象与决策树的毛竹林调查因子及碳储量遥感估算

综合面向对象和CART决策树方法,对浙江省安吉县山川乡毛竹林分布信息及胸径、树高、郁闭度等调查因子和地上部分碳储量进行遥感定量估算.结果表明: 综合基于多尺度分割的对象特征及决策树,能够充分利用不同尺度层次信息关联的优势,实现毛竹林专题信息高精度提取,其用户精度达到89.1%;基于对象特征构建的毛竹林调查因子回归树估算模型,其估算结果均能达到正常或较好水平,其中,郁闭度回归树模型的精度最高为67.9%,估算效果较好;而平均胸径和树高估算的总精度相对较低,这与采用光学遥感数据进行森林树高、胸径估算达不到理想结果的结论一致;毛竹林地上部分碳储量回归树模型的估算结果较好,高值区域估算精度达到80%以上.     

基于影像纹理特征的川西南山地常绿阔叶林有效叶面积指数的空间分析

遥感是获取叶面积指数（LAI）信息的最有吸引力的选择之一,但目前基于遥感数据的叶面积指数估测精度有限.本文以川西南山地常绿阔叶林为研究对象,基于地面调查的83个20 m×20 m样地和SPOT5数据,运用灰度共生矩阵法提取影像单波段、简单波段比图和主成分图的纹理信息,以不同图像处理方式的纹理参数作为辅助变量进行地统计分析估算有效LAI（LAIe）.结果表明： LAIe与不同方式处理图像的纹理参数存在不同程度的相关性,其中,与B₁波段、B₁/B₄和PC₁的均质性呈极显著相关关系.与以归一化植被指数（NDVI）为辅助变量相比,以纹理参数B₁波段、B₁/B₄和PC₁的均质性作为辅助变量估测LAIe的精度均有所提高,分别提高5.3%、11.0%、14.5%,还能在一定程度上降低统计误差.以NDVI、PC₁均质性作为辅助变量的LAIe空间地统计估测模型最优（R²＝0.840,RMSE=0.212）.本研究结果为合理地选择除植被指数外的其他辅助变量估测区域LAI的空间分布提供了一种新的思路和方法.     

闽江口琅岐岛朴树种群结构与空间分布格局

为了揭示琅岐岛朴树种群的维持机制,结合径级结构、聚集度指标,对朴树种群的结构与空间格局进行了研究。结果表明:(1)琅岐朴树种群结构稳定。幼苗充足,具有较强的自我更新能力,朴树萌枝更新突出,萌枝幼苗占总幼苗数的78%,萌枝作为对实生幼苗库的补偿,对于种群的维持和延续具有重要作用;从幼苗阶段到小树阶段存在较高的死亡率,有一定量的成年个体;不同样地朴树种群结构呈现稳定型和衰退型2种类型。(2)在调查的12个样地中,不同样地朴树个体空间格局有所不同,样地2、样地4朴树呈随机分布型,样地11为均匀分布,其他的则是聚集分布。(3)不同发育阶段的空间分布格局有所变化,表现出随着朴树幼苗的生长,其格局逐渐从聚集格局过渡到随机格局,呈扩散趋势。