黄河流域生态环境质量时空格局与演变趋势

黄河流域是我国重要的生态功能区,在我国经济社会发展和生态安全方面的作用举足轻重。如何及时、准确的获取黄河流域生态环境质量的时空格局与演变趋势,对黄河流域生态环境保护和建设具有重要意义。利用Google Earth Engine（GEE）平台,筛选目标年份及其前后各1年的夏季（6-9月）Landsat遥感影像,去除有云像元,掩膜水体信息,采取中值合成提取绿度、湿度、热度和干度4个生态指标,通过主成分分析快速构建遥感生态指数（RSEI）。结果表明：（1）绿度（NDVI）、湿度（Wet）、热度（LST）和干度（NDSI）4个指标在第1主成分（PC1）上的平均贡献率为89.60%,依据PC1构建遥感生态指数（RSEI）在黄河流域是可行的。（2）1990-2019年,黄河流域RSEI总体呈现出\"快速变好→缓慢转好\"2个阶段,1990-2000年增长趋势平均为0.005/a,增长率为11.69%,生态环境质量等级由差转为较差（10.18万km²）、较差转为中等（5.69万km²）、中等转为良（7.08万km²）贡献较大;2000-2019年增长趋势平均为0.001/a,增长率仅为3.86%,生态环境质量等级由较差转为差（6.10万km²）、良转为中等（4.09万km²）贡献较大。（3）1990-2019年,黄河流域生态环境质量提升的面积占黄河流域总面积的76.38%,其中显著提升的面积占26.14%;生态环境质量降低的面积占黄河流域总面积23.62%,其中显著降低的面积仅占1.46%。30年来黄河流域生态环境质量整体向好,实施生态工程的黄河上中游地区生态环境质量提升最快,而一些国家重点经济开发区生态环境质量有所恶化,使用GEE平台可以及时、准确的获取黄河流域生态环境质量的时空格局与演变趋势。     

基于RSEI模型的昆明市生态环境质量动态监测

利用遥感技术进行生态环境监测有利于快速了解生态环境的变化过程。以昆明市为研究区,以Landsat TM和OLI影像为数据源,采用主成分分析法,运用集成于绿度、湿度、干度和热度4个指标的遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI),对昆明市2000—2018年生态环境质量进行了评价。结果表明:RSEI指数能较好地指示区域生态环境状况,研究区RSEI主要是受干度的影响,其次是湿度和绿度,热度对RSEI模型的影响最小; 2000—2018年,昆明市RSEI 5年平均值为0.51,生态环境质量处于一般状态(0.4～0.6),生态环境质量呈现\"上升-下降-上升-下降\"的波动变化趋势。其中,2010年受干旱因素影响,生态环境质量较其他年份相对较低;昆明市生态环境质量西部优于东部,其中以西南角的生态环境质量最佳。     

黄土高原神府资源开采区生态环境质量时空格局特征

煤炭的开采促进了地区经济发展,同时也影响了当地的生态环境。因资源开采区在监测研究中常忽视了生态环境质量的长时间影响和时空变化。以神府开采区为例,基于Landsat系列遥感数据,使用遥感生态指数、Mann-Kendall检验法、R/S分析法等,对该区2000—2020年间生态环境质量时空格局特征进行时间序列分析和空间格局特征研究。结果表明：研究区域20年的RSEI均值为0.469,生态环境质量多年平均属于中等等级。2000—2020年间神府矿区生态环境质量总体上看有所改善,20年前后波动变化维持在0.523;同时建设用地也不断增加,从107.09km²增加至273.53km²。变化趋势上生态环境质量趋势变优、不显著和变差的面积比例分别约为56.1%、16.3%和27.6%。研究区生态环境可持续性整体上不强,大量区域显示反持续性特征。资源开采活动引发的地质环境问题致使生态环境退化,表现为直接影响区生态环境质量低于间接影响区,平均低2.68%。研究揭示了矿区长时间序列的变化状况与未来变化趋势及可持续性特征,探讨工矿业对生态环境质量的影响,为神府矿区...     

基于遥感生态指数模型的渭南市生态环境质量动态监测与分析

本文基于1995和2015年的Landsat系列遥感影像,利用主成分分析法确定绿度、湿度、干度、热度4个指标的权重,采用遥感生态指数(RSEI)评价模型,对渭南市1995—2015年的生态环境质量进行监测与分析.结果表明: 1995—2015年,渭南市的生态环境质量总体呈上升趋势,RSEI均值由0.489上升至0.556;生态环境改善的地区主要分布在渭南市中部,占总面积的49.6%;生态环境退化的地区主要分布在韩城市部分矿区和渭南市南部区县(秦岭北麓渭南段),仅占总面积的15.4%.研究区生态环境质量受城市规划建设影响较大,但总体上其生态环境质量有所改善,得益于近年来该市对生态环境的关注与投入.     

陕西省生态环境质量长时序动态监测

生态环境质量可以反映人类社会可持续发展对人类生存环境的影响程度。利用GEE(Google Earth Engine)平台,通过对陕西省的1999—2018年20年的遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index, RSEI)的计算,分析了各指标因子与遥感生态指数的相关性,并对研究区生态环境质量空间变化状况进行了评价。得到以下结论：(1)建立RSEI的模型中,热度指数与地表干度指数与遥感生态指数呈现负相关,植被指数与湿度指数呈现正相关,干度的平均值在遥感生态指标中占比最大,热度最小。(2)陕西省整体的生态环境遥感指数呈现出来升一降一升一降波动上升趋势,分别于1999年上升,2003年下降,再到2005上升,2012年下降。(3)陕西省的生态环境质量主要呈现出,从北到南不断上升,陕北南部的黄龙山与子午岭森林公园高于关中地区,城市地区低于周边地区。(4)1999—2003年,生态环境质量提升与降低面积占比大约都是12%,降低区域主要分布在关中平原。2003—2005年生态环境质量降低面积占比达到了23.8%,其主要分布在陕北毛乌素沙漠地带。2005—2012年生...     

基于GEE平台的黄河源区生态环境质量动态评价

黄河源区为我国生态脆弱区之一,近年来其生态环境问题备受关注。基于Google Earth Engine (GEE)平台并结合1990—2021年黄河源区Landsat遥感影像,本文综合6个指标(热度、干度、空气质量、绿度、湿度和叶面积指数)构建了遥感生态指数,对该区域生态环境质量动态进行了评价。结果表明：黄河源区热度、干度和空气质量指标对其生态环境质量呈负反馈作用;绿度、湿度和叶面积指数对生态环境质量呈正反馈作用,其中绿度为最关键的影响因素;黄河源区生态环境质量改善区占74.51%,总体呈“南优北劣”的空间格局,1990—2021年生态环境质量总体持续向好;1990—2021年,黄河源区89.75%的生态环境质量变化幅度较小,稳定性较好;Hurst指数分析表明,66.36%的黄河源区生态环境质量具有中强持续性,未来该区生态环境质量将会持续得到改善。     

干旱荒漠区生态环境质量遥感动态监测——以古尔班通古特沙漠为例

利用遥感生态指数(RSEI)对区域生态变化进行评价,可以快速、高效、客观地获取研究区生态环境变化状况.本研究以两期Landsat数据为数据源,计算研究区绿度、湿度、热度、干度4个生态因子的遥感生态指数,并基于主成分分析法确定其权重,对古尔班通古特沙漠2006—2017年间的生态环境时空格局进行定性和定量评价.结果表明: 湿度和绿度对古尔班通古特沙漠生态环境质量起正面作用,而热度和干度对生态环境质量起负面作用,其中代表绿度指标的归一化植被指数(NDVI)的贡献最大.2006—2017年间,古尔班通古特沙漠的RSEI有所下降,其均值从0.294下降至0.243,降幅达20.1%,研究区的生态环境状况呈现整体变差的趋势.古尔班通古特沙漠中部生态环境较为稳定,东北部植被覆盖密集区及南缘灌溉区生态环境质量变好,沙漠南部及西北部区域生态环境质量变差.     

长江经济带森林生态安全评价及时空演变研究

由于森林生态系统的安全关系到人类的生存与发展,因此本文以长江经济带1107个区县为研究对象,运用熵权法、ArcGIS和GeoDA软件、重心分析模型、空间相关分析来分析长江经济带森林生态安全指数（ESI）,结论如下：（1）森林状态指数中,权重最高的指标为森林火灾受灾率,其次为森林有害生物成灾率和林地面积比率;在森林压力指数中,权重最高的指标为政府林业投入强度,其次为年度造林比例和自然保护区占比。（2）从全域来看,森林ESI值长江上游 > 中游 > 下游,长江南岸高于北岸。长江经济带森林ESI值总体水平较低,但在2000-2015年间总体呈上升趋势。从各省看,云南省森林ESI值最高,上海市森林ESI值最低。在此15年间,湖南省森林ESI值提高幅度最大（19.77%）,江苏省提高幅度最小（0.76%）。（3）各支流流域森林ESI值排序：赣江 > 沅江 > 金沙江 > 乌江 > 湘江 > 汉江 > 嘉陵江 > 岷江。从2000-2015年,八大流域的森林ESI值总体呈上升趋势,其中湘江流域增长幅度最大（20.87%）,而金沙江流域增长幅度最小（3.6%）。（4）森林ESI值的重心先后经历了在从南往西、从西往东北和从东北往南等过程。（5）长江经济带森林ESI值有较为显著的集聚性,森林ESI值High-High集聚区域主要分布在四川省和云南省,Low-Low集聚区县主要分布在上海、江苏和安徽,其次在湖北江汉平原、四川成都平原较为集中。（6）基于以上分析,本文建议：①应注重森林火灾、病虫害防治、林业投资、植树造林等工作。②从全域看,生态修复的重点应放在长江下游。从支流流域来看,岷江、嘉陵江和汉江流域应重点加强森林修复工作。③应在上海、江苏、安徽等Low-Low集聚区域加强植树造林和退耕还林的力度,而在四川、云南、江西和浙江等High-High集聚区域适当发展木材加工和林下种植等产业。     

基于谷歌地球引警和改进型遥感生态指数的西安市生态环境质量动态监测

近年来,在经济全球化的背景下,西安市经济迅速增长,生态环境问题日益突出,快速全面地定量监测生态环境质量的时空变化,对指导生态环境保护具有重要意义。基于谷歌地球引警(GEE)平台,筛选2000、2004、2010、2015、2020年及其前后各一年的四季Landsat影像,利用主成分分析基于绿度(NDVI)、热度(LST)、干度(NDSI)、湿度(Wet)和气溶胶光学厚度(AOD)构建改进型遥感生态指数(ARSEI),实现西安市2000—2020年生态环境质量的动态监测,并运用莫兰指数(Moran′s I)探讨西安市生态环境质量的空间自相关。以主成分效果最好的夏季为例,结果表明：(1)构建的ARSEI将大气污染因素考虑在内,第1主成分(PC1)贡献度在83%以上,能较好地集中各指标特征,有助于更加全面地评价研究区生态环境质量;(2)西安市2000—2020年平均ARSEI分别为0.565、0.521、0.572、0.644、0.695,生态环境质量总体呈现先退化后转好的趋势。20年来,生态环境质量较差和极差等级的面积减少了1339.08 km²,主要分布在秦岭以北地...     

宁夏荒漠草原带生态环境质量时空变化及其驱动机制

生态环境质量及其变化评价是生态系统管理的关键依据,也是衡量区域生态文明建设成效的重要指标。宁夏荒漠草原带人工绿洲、旱作农田、荒漠草原、流动沙地并存,加上黄河及其沿岸湿地,山水林田湖草沙景观相对完整,是研究多种生态系统耦合生态环境质量评价的典型区域。以宁夏中部荒漠草原带为例,基于Google Earth Engine(GEE)云平台对2000-2020年Landsat地表反射率图像进行像元间优化重构,计算了区域湿度(WET)、绿度(NDVI)、干度(NDBSI)、热度(LST)四个分量指标,利用土地分类数据核算区域生态系统服务价值(ESV),通过主成分分析法将上述指标加权耦合,构建改进型遥感生态指数(IRSEI),在长时序尺度下对研究区域生态状况进行监测,并明确影响IRSEI的主要驱动因素。结果表明:(1)前两主轴累计贡献率为84.66%,其中NDVI与WET是PC1主要贡献因子;ESV是PC2的主要贡献因子。IRSEI的评价分析中引入ESV减少了分量指标在PC1的聚集现象,将分量指标分散有效反映了IRSEI的多样性。(2)研究区生态系统服务价值呈现稳步增加的趋势,其中调节服务>支持服务>供给服务>文化服务,空间上呈东北高西南低的格局。(3)2000-2020年IRSEI指数均值范围为0.546-0.598,呈现单峰型波动增加趋势,增长率为7.42%。2000-2020年,面积变化由中等与较高级为主转变为较高与高等级为主,其中高等级面积增长率达到84.79%。(4)降水是影响IRSEI分异的主要驱动因素,整体驱动因素上:降水 ＞ 人口密度 ＞ 温度 ＞ 土地利用强度 ＞ 经济生产总值。海拔则是通过影响气候因子进而间接影响了IRSEI指数。研究评价了2000-2020年宁夏荒漠草原带生态环境质量时空变化特征及驱动机制,为指导区域生态保护修复和可持续发展提供了重要决策参考。     

海峡两岸生态环境质量差异性评价及港口发展对其的影响

21世纪以来,中国城市化进程不断加快,大量人口涌入沿海地区,海峡两岸经贸活动也越来越频繁,导致脆弱的沿海地区面临较大的生态风险,因此动态监测并评价两岸生态质量对推动两岸城市生态文明建设及促进两岸和谐统一发展具有重要意义。利用谷歌地球引擎(GEE)平台调用2000—2022年Landsat及MODIS数据集,采用主成分分析法构建遥感生态指数的基础上,运用差值分析、空间自相关分析评价两岸生态环境质量的差异性,并在建立两岸主要港口多环缓冲区的基础上探讨港口规模及其周边城市建设对生态环境质量的影响。结果表明：(1)2000—2010年海峡两岸生态环境质量呈“西升东降”的特征,2010—2022年海峡两岸生态环境质量均呈波动上升趋势,新冠疫情期间呈先增后减的趋势,两岸生态环境质量差距逐渐缩小。(2)东岸生态环境质量优于西岸,生态环境质量优良等级区域主要分布在太姥山、玉山山脉等山地区域,较差等级区域主要分布在湖里区和晋江市等城市工业聚集区,2000—2010年生态环境质量等级显著退化的区域主要为东岸的山地区域,2010—2020年等级显著退化的区域主要为西岸的沿海区域。(3)两岸生态环境质量具有较强的空间自相关性,处于山地区域的城市呈高值聚集,西岸的厦漳泉、福州市和莆田市以及东岸近海岸城市呈低值聚集。(4)海峡两岸港口规模及其周边城市建设对生态环境质量的影响具有相似性,离港口距离越远,城市建设用地面积占比越小,生态环境质量越好,班轮运输阶段港口规模越大其周边生态环境质量也越差;直航运输阶段港口规模对生态环境质量的影响减弱并逐步改善。(5)受新冠疫情影响,港口周边生态环境质量稍有转好,且西岸港口规模较大的厦门港和福州港较东岸港口更注重生态建设。研究可为海峡两岸城市生态文明建设提供基础数据支撑,也为生态港口规划提供科学决策依据,同时为促进两岸和谐发展提供助力。     

基于改进遥感生态指数的干旱内流区生态质量评价——以阴山北麓塔布河流域为例

干旱-半干旱地区生态环境脆弱,开展多要素、长时序生态质量动态变化研究,可为干旱-半干旱区生态建设与区域可持续发展提供科学依据。在遥感生态指数RSEI基础上,根据干旱-半干旱地区特点,耦合了绿度（NDVI）、湿度（WET）、热度（LST）、干度（SI）和盐度（SI-T）五个指标,提出适应干旱-半干旱区域生态质量评价的mRSEI模型,对1986-2022年间塔布河流域生态质量进行动态评价。利用Mann-Kendall突变检验、Theil-Sen （T-S）分析联合Mann-Kendall趋势分析法探究生态质量时空变化;引入欧洲中期天气预报中心发布的第五代再分析数据集（ERA5）的气象数据,在逐像元层面探讨了气候因素与mRSEI的相关关系。研究表明：（1）相较于RSEI而言,mRSEI能更好集成各生态分量包含的信息,且模型更加稳定可靠;（2）mRSEI受到的负面影响主要来自于盐度指标（SI-T）,相关系数均值为-0.922,其影响力大于干度、热度指标,表明引入盐度指标对干旱-半干旱区生态质量评价具有重要意义;（3）研究时序内mRSEI介于0.179-0.423,生态质量总体呈下降趋势（Slope=-0.0014, P<0.05）;（4）趋势分析结果表明,塔布河流域84.37%的区域生态质量未发生变化,另外15.63%中,生态质量退化面积占比远高于生态质量变好的区域,研究区生态质量总体呈退化趋势。（5）气候因素与mRSEI相关分析结果表明,降水与mRSEI呈正相关（r=0.411-0.807）,年均气温与mRSEI呈负相关（r=-0.824--0.398）;时序相关分析结果表明,气温是研究区生态质量的主控因子。（6）人文因素虽然会对塔布河流域生态质量产生扰动,但并不起决定作用。基于改进的遥感生态指数mRSEI,能够科学监测干旱-半干旱区生态质量空间分布、准确把握生态质量变化趋势,可为干旱-半干旱地区生态保护提供理论支撑。     

长三角地区1995-2007年生态资产时空变化

结合遥感定量反演与经济评价法,利用1995年1 km的AVHRR-NDVI、2000年和2007年250m MODIS-NDVI等遥感数据,模拟与评估长三角1995-2007年生态资产时空变化.结果表明:长三角1995-2007年生态资产总量呈持续下降趋势,由1995年891.39亿元减少到2007年845.54亿元,减少5.14％;各地市生态资产总量总体呈下降趋势,但区域变化差异极其显著;长三角1995-2007年生态资产空间分布呈南高北低格局,空间变化呈南部和北部以轻度增长为主、中部以中度和严重退化为主的变化特征;土地利用变化是导致长三角生态资产减少及空间差异的主导因素,自上而下生态修复工程明显有助于增加区域生态资产.     

长江上游生态状况变化及其服务功能权衡与协同

利用地面和遥感数据,采用GIS分析与模型模拟等方法,计算并分析了2000—2019年长江上游生态系统宏观结构、生态系统质量和生态系统服务的时空变化状况,利用相关分析法定量评估了生态系统服务的权衡与协同关系,并讨论了生态系统变化对生态系统服务的影响。结果表明：(1)长江上游聚落生态系统面积增加显著,农田和荒漠面积明显减少,陆地生态系统以草地、森林和农田之间转换为主。(2)2000—2019年,长江上游生态系统质量和服务总体稳定向好,部分区域转差。植被固碳量整体呈增加趋势,局部降低,多年递增速率为1.65 Tg/a;土壤保持服务功能呈波动中上升趋势,多年递增速率为2.20 t hm^-2 a^-1;水源涵养服务功能轻微下降,部分年际间变化较大。(3)长江上游生态系统的植被固碳与土壤保持、水源涵养与土壤保持之间以协同关系为主,植被固碳与水源涵养之间的权衡和协同关系比例相近。(4)气候是影响生态系统服务变化的主导因素,人类活动影响生态系统服务变化,最终改变生态系统服务之间的协同与权衡关系。     

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。     

关于建设长江上游生态屏障的若干问题的讨论

生态屏障建设是长江上游乃至我国有关省 (市、区 )政府工作的重要任务之一 ,而“生态屏障”一词也已成为我国新闻媒体中出现频次最多的新词组之一。但是 ,什么叫生态屏障 ,如何建设生态屏障等诸多相关问题 ,至今在学术界尚无统一的认识 ,不同行业和不同学者都在努力探索。就“生态屏障”一词的来源、概念、功能和特点等进行了阐述 ,并以长江上游为例 ,对长江上游生态屏障的分区与功能 ,以及生态屏障建设的内容、存在的问题及相关的对策等进行了讨论     

黄河中下游影响区生态空间和生态指数变化评估

黄河中下游影响区人地关系复杂,受到自然和人类活动交叠影响,厘清该区域的生态空间及其生态指数变化对实现黄河流域生态保护与高质量发展这一国家战略具有重要意义。对黄河中下游影响区的生态空间时空格局演化和生态状况进行定量分析,具体包括基于土地利用遥感监测数据的生态空间演变分析和基于纯遥感驱动的遥感生态指数RSEI （Remote Sensing Ecological Index）分析,从而完整刻画了2000-2020年黄河中下游影响区生态环境的动态变化格局。研究结果显示：（1）从土地利用类型变化来看,黄河中下游影响区主要土地利用类型是耕地,占研究区的70%;近20年以来耕地和建设用地变化明显,耕地面积减少了2.15%（约9849km²）,建设用地增加了30.75%（约11146km²）,且建设用地的扩张主要以侵占耕地为主;（2）从生态空间类型变化来看,研究区半生态用地面积变化较大,主要向弱生态用地转变,发生在城市地区;天津市、河北省以及山东省的沿海地区生态空间类型由弱生态用地转为生态用地;黄河流域河南段可以明显看出半生态用地向生态用地的转变;（3）从生态级别来看,近20年来生态级别为\"差\"和\"较差\"的面积有所减少,由2000年的38.85%减少至2020年的23.01%,生态级别为\"中等\"和\"良\"的面积有所上升,由2000年的45.54%增加至2020年的73.71%,生态级别为\"优\"主要分布在河南省、江苏省和安徽省周边;黄河滩区内外生态环境质量相当,均呈缓慢上升趋势。本研究利用遥感大数据完整地对黄河中下游影响区的生态空间及其对应生态状况进行了长时间序列的监测与评估,为总体认知和把握该区的生态状况提供了基础支撑。