基于小波变换的NDVI与地形因子多尺度空间相关分析

以西藏高原生态系统的NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）及其地形影响因子为分析对象,使用小波变换揭示了其多尺度空间格局。通过小波方差尺度图可以辨识出,在研究区域内NDVI及其地形因子存在着4、12km和25km等多尺度变异格局。小波多尺度相关分析是对普通相关的一种拓展,使用小波系数分尺度计算了NDVI及其影响因素的相关系数,并与普通相关进行了比较。结果表明,4种地形因子（海拔高度、坡度、坡向和CTI）不论是正相关还是负相关,在较小尺度上与NDVI的相关系数都比较小,一般情况是尺度增大,相关性增大。这反映了地形因子作为大的宏观制约因素对NDVI起作用。实践证明,小波分析对于揭示自然要素的多尺度空间结构和各向异性是一种强有力的工具。     

武夷山自然保护区的联合保护与社区的协调发展

作为国家级重点自然保护区和国际生物圈保护区,武夷山保护区在为解决当今世界存在的最大的问题之一——怎们把保护生物多样性和生物资源及其持续利用结合起来,做了多年的探索,找到了一条适合本区资源保护和社区协调发展的道路。     

武夷山国家级自然保护区景观生态格局分析与评价

在GIS 软件支持下提取景观斑块的数量、面积、周长等信息, 运用相关的景观格局指数, 对武夷山国家级自然保护区的景观生态格局进行分析; 并利用层次分析法, 选取多样性、代表性、稀有性、自然性、面积适宜性、人类威胁、生态脆弱性等7 项指标对该自然保护区进行景观生态评价。结果表明: 针阔混交林、常绿阔叶林和竹林是研究区的主导景观类型且破碎化程度低, 植被的保护较完整; 居民点、农田和人工植被景观的斑块数多, 面积小, 破碎化程度高, 对景观类型的形成有较大的影响; 景观多样性指数为1.48475, 景观总体的异质性较低, 景观生态结构呈现出不合理性和简单化。武夷山国家级自然保护区景观生态质量的综合评价指数为0.9195, 说明该自然保护区的景观生态质量好, 保护价值高。     

基于小波变换的卧龙国家级自然保护区植被时空变化分析

提出一种基于小波变换从长时间序列、大范围遥感数据中快速、自动化检测植被动态变化的方法。以MODIS 500m空间分辨率,16d合成的NDVI数据为数据源,对受到2008年5月12日汶川地震严重影响的卧龙国家级自然保护区内2003年至2012年的植被动态变化进行时空分析,为保护生态多样性及生态系统的稳定性提供依据。研究表明:1)地震后保护区内植被指数减少的面积大范围增加,且波动较震前更为明显,统计分析结果能够更为直观地反映地震及其次生灾害等极端现象对该地区植被的破坏程度;2)保护区内植被指数极值变化多发生在夏季或秋季,较低海拔地区极值变化多发生在夏季,而在高海拔地区则多发生在秋季;3)在大熊猫最适宜栖息的区域(2600—2800m)植被指数极值减少量大于0.4的范围大于增加量大于0.4的范围,反映出植被在震后的恢复状况并没达到理想的水平。同时发现在该海拔区域范围内植被指数减少的面积在春夏两季较大,表明在该时间段卧龙地区大熊猫最适宜生存区域的植被情况较为不稳定,需更为关注其动态,采取适当的保护措施。     

武夷山自然保护区生态旅游系统能值分析

能值理论与分析方法已经被广泛应用于对人类社会和自然界研究的各个层面.将武夷山国家自然保护区视为生态旅游系统,运用能值理论及其分析方法对其进行讨论和研究.由于传统的能值方法未能完全反映生态旅游系统的一切价值,研究中将条件价值法(CVM)与能值分析相结合,试图能够完整的体现出生态旅游系统的全部价值.在此认识的基础上提出了理想能值交换率等概念.并且将对该系统的研究结果与类似系统进行了横向比较.研究结果表明:(1)武夷山自然保护区生态旅游系统能值密度为7.31×1011sej/m2,低于福建省的16.02×1011sej/m2;而人均能值量为2.80×1016sej/m2,高于福建省人均能值5.75×1015sej/m2;净能值产出率为3.60,略高于广西恭城月柿生态农业旅游经济系统的2.79;武夷山自然保护区生态旅游系统理想能值交换率为0.70.(2)武夷山自然保护区自然环境条件良好,发展潜力较大;社区经济欠发达,居民生活水平较低;系统生产效率低,与外界贸易失衡,生态旅游处于探索阶段.     

基于NDVI的云南省自然保护区保护成效分析

保护成效评估是自然保护区管理和优化的重要基础。选取云南省国家级和省级自然保护区,以SPOT_Vegetation提供的归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,简写NDVI）,基于NDVI变化趋势（采用一元线性趋势法）和NDVI变化稳定性（采用变异系数法）,比较分析了自然保护区内外的植被生长状况,评估了自然保护区的保护成效。结果表明：（1）1998-2015年,云南省国家级和省级自然保护区内、外部NDVI总体呈显著增长,内、外部NDVI呈显著增长的自然保护区分别占总数的64.81%、79.63%,体现自然保护区总体具有较好的保护成效,其集中分布于滇中、滇东北及滇东南。（2）云南省国家级和省级自然保护区内、外部NDVI变异系数无显著性差异,51.85%的自然保护区内部植被长势比其外部稳定,具有较好的保护成效,其主要分布在滇西、滇西南、滇东南和滇东北,但未能反映出自然保护区带来的保护成效的内外部明显的分异。（3）云南省国家级自然保护区的保护成效总体上要好于省级自然保护区。（4）就不同类型的自然保护区而言,森林生态类自然保护区保护成效较好,野生植物类和野生动物类保护成效一般,湿地生态类较差。该研究能为区域自然保护地保护成效评价方法的探索提供参考,研究结果可以为云南省自然保护区优化和完善提供支撑。     

基于小波变换的NDVI区域特征尺度

尺度是生态环境研究领域的热点问题。以福州市为研究区,选择6个生态样线,提取NDVI(Normalized DifferenceVegetation Index),以小波变换为工具进行尺度分解,得到21×900 m2、22×900 m2…28×900 m2系列尺度上的NDVI信息。以小波细节信息方差和小波细节信息熵为特征尺度的度量指标,得到6个生态样线的NDVI特征尺度,进一步得到区域特征尺度。研究发现福州地区纬度方向的特征尺度域为24×900m2…26×900m2,纬度对生态样线的NDVI特征尺度影响较小,不同纬度生态样线的NDVI特征尺度与样线的景观多样性和受人类活动干扰的程度有关;经度方向的特征尺度域为25×900m2…27×900m2尺度,不同经度NDVI特征尺度域自西向东存在明显的递增梯度,该梯度与DEM、坡度和地形起伏度梯度相吻合;NDVI生态样线的特征尺度域大小受控于研究区北北东-南南西走向的地质构造体系,该因素导致NDVI样线特征尺度的空间变异范围为21×900m2…23×900m2。     

福建武夷山自然保护区地形对毛竹(Phyllostachys pubescens)林分布的影响

用PC-ORD4．0软件对保护区内31个毛竹(Phyllostachys pubescens)林样方进行聚类分析,把毛竹林划分成9类。利用保护区1980年航空相片、1998年和2000年Lnndsat TM卫星影像,并结合保护区森林资源调查资料,绘制武夷山保护区毛竹林分布图。利用保护区1：50000的地形图数字化100m等高距生成数字高程模型(DEM),并从中获取海拔、坡向、坡度等地形参数,对毛竹林分布进行空间叠加分析。结果表明：保护区内毛竹纯林和毛竹一甜槠(Gastanopsis eyrei)林面积最大,分别占毛竹林总面积的40．6％和20．3％。分析毛竹林与海拔的关系时得出,海拔500-700m范围内毛竹林面积最大;随着海拔升高,毛竹林面积逐渐减少,Shannon-Wiener指数(H‘)增加;毛竹最大胸径减小。毛竹在东南坡和西北坡分布的面积比例最大。随着坡度的增加,毛竹分布的面积减少。     

武夷山自然保护区土壤可培养芽胞杆菌 的物种多样性及分布

为了解武夷山自然保护区土壤中可培养芽胞杆菌的分布状况, 2012年6月从该保护区的黄岗山顶部、中部、底部和桐木关、挂墩、大竹岚等6个地点采集土样75份。用80℃水浴加热、稀释平板法进行芽胞杆菌的分离, 并根据16S rRNA基因序列分析对菌株进行初步鉴定。从土样中分离出芽胞杆菌418株, 鉴定为8个属42个种, 其中Bacillus属的种数最多, 有20种, Paenibacillus属和Lysinibacillus属分别有8种和7种。不同地点分离到的芽胞杆菌在种类、数量上存在差异: 从大竹岚土壤中分离到的芽胞杆菌种类最多, 从黄岗山中部和底部分离到的种类数则较少; 挂墩、大竹岚土壤中芽胞杆菌的数量较大, 达3.6×10⁶ cfu/g以上, 而黄岗山顶部和中部土壤中的数量则少于4.9×10⁵ cfu/g。Bacillus cereus、B. mycoides、B. thuringiensis和Lysinibacillus xylanilyticus等4个种在6个地点的土样中均有分离到, 其中B. thuringiensis、L. xylanilyticus是该保护区土壤中的优势种。桐木关土壤中芽胞杆菌的种类多样性和均匀度指数都比其他5个地点的高, 而挂墩土壤中芽胞杆菌的Shannon-Wiener多样性、均匀度和优势度指数都最低。B. mycoides和B. thuringiensis的数量与海拔显著相关, 相关系数分别为0.852和-0.834, B. cereus、B. mycoides、B. thuringiensis的分离频度与海拔的相关性极显著, 相关系数分别为0.960、0.952和-0.931。研究结果表明, 武夷山自然保护区土壤中可培养芽胞杆菌的种类丰富、数量较大, 具有较高的多样性。     

基于小波变换的土壤有机碳与其影响因子多尺度相关分析

基于GIS,采用小波变换和相关分析方法,以广东山区表层(0～20 cm)土壤有机碳密度及其影响因子(包括归一化植被指数NDVI、海拔、坡度和坡向)作为分析对象,选取4条样带,使用一维离散小波变换对分析对象进行多尺度分解,在栅格尺度上定量分析土壤有机碳密度与其影响因子相关关系的多尺度响应特征.结果表明: 研究区土壤有机碳密度与其影响因子具有不同程度的尺度相关性.NDVI在2、8和16 km尺度、海拔在8和16 km尺度下的控制作用最强;坡度的控制作用极弱,尺度相关性不显著;坡向在大于2 km尺度表现为随尺度增加而增大的负相关作用.不同样带的土壤有机碳密度受不同影响因子的制约,NDVI和海拔是影响广东山区土壤有机碳密度分布的主要因子,坡度和坡向仅在个别样带、较大尺度上起作用.     

Multi-scale comparison of topographic complexity indices in relation to plant species richness

Topographic complexity is a key component of habitat, which has been linked to increased species richness in many ecological communities. It can be measured in various ways and it is unclear whether these different measurements are mutually comparable when they relate to plant species richness at different spatial scales. Using a densely sampled set of observations for Rhododendrons (406 species and 13,126 georeferenced records) as a test case, we calculated eight topographic complexity indices from a 250-m resolution digital elevation model and examined their correlations with Rhododendron species richness in China at seven spatial scales: grain sizes 0.05°, 0.1°, 0.25°, 0.5°, 1.0°, 1.5°, and 2.0°. Our results showed that the eight topographic complexity indices were moderately to highly correlated with each other, and the relations between each pair of indices decreased with increasing grain size. However, with an increase in grain size, there was a higher correlation between topographic complexity indices and Rhododendron species richness. At finer scales (i.e. grain size ≤ 1°), the standard deviation of elevation and range of elevation had significantly stronger correlations with Rhododendron species richness than other topographic complexity indices. Our findings indicate that different topographic complexity indices may have positive correlations with plant species richness. Moreover, the topographic complexity–species richness associations could be scale-dependent. In our case, the correlations between topographic complexity and Rhododendron species richness tended to be stronger at coarse-grained macro-habitat scales. We therefore suggest that topographic complexity index may serve as good proxy for studying the pattern of plant species richness at continental to global levels. However, choosing among topographic complexity indices must be undertaken with caution because these indices respond differently to grain sizes.     

基于遥感空间信息的武夷山国家级自然保护区植被覆盖度变化与生态质量评估

成立于1979年的武夷山国家级自然保护区,是中国东南部面积最大、保留最为完整的中亚热带森林生态系统,对其成立40年以来的植被及其生态质量的变化迄今并无研究涉及。本研究选取1979—2017年的5景Landsat系列影像,借助MODIS的归一化植被指数(NDVI)数据对Landsat影像的NDVI数据进行植被的时相纠正,通过计算植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI)来评估武夷山国家级自然保护区植被覆盖度及其生态质量的变化。结果表明: 通过近40年的保护,保护区的植被覆盖度有明显提升,从1979年的73.6%上升到2017年的89.5%;生态质量也随之上升,从1988年的0.801上升到2017年的0.823。2017年,整个保护区生态质量为优、良等级的面积占总面积的98.7%。从空间分布来看,生态变好的区域主要分布在东北核心区和西南核心区中部;变差的区域主要分布于道路两侧和山顶。在垂直高程上,以高程1300~1900 m范围内的植被覆盖度和生态质量最好。除了局部年份可能受到气候的影响外,武夷山国家级自然保护区植被和生态质量的改善主要得益于当地政府的有效政策和群众的积极保护。     

乌伊岭国家级自然保护区植被覆盖演变及其对气候突变的响应

探究中国北方高纬度森林覆盖区植被演变受到气候因子变化乃至突变的影响,选用MODIS-NDVI数据与TM/ETM+数据,结合62年的气象观测数据,运用像元二分法模型、累计距平分析、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验与相关性分析,探讨了乌伊岭国家级自然保护区1975—2016年气候变化及其突变对植被覆盖的演化规律,并对不同气候因子与植被覆盖类型的空间变化进行相关性分析。结果表明:(1)乌伊岭保护区气候变化呈现暖干化发展的趋势。年均气温上升(0.557℃/10a),年均最低气温与冬季增温幅度最快,秋季最慢。降水量年际变化较小(-14.052 mm/10a),季节性变化明显。经突变性检验,1980—1995年是气候增温减湿的突变时期。(2)研究区植被生长季的NDVI为0.673,有植被覆盖的区域占87.69%,其中高等植被覆盖区所占比最大。(3)气候突变时期,生长季NDVI显著下降,植被退化严重。低植被覆盖区无显著变化,而高植被覆盖区开始逐渐退化为中等与中低等植被覆盖区。在空间上植被覆盖的退化状况主要由中心山地沿四周低山丘陵区累年逐渐降低。不同植被覆盖区域下降的幅度:混交林草地针叶林耕地湿地。(4)乌伊岭保护区年均最大NDVI与年均气温和年均降水量的相关系数分别为0.261、0.068,其中呈正相关区域占总面积56.67%和42.79%,在分布趋势上两者都表现出明显的空间差异性。而气温因子影响植被覆盖的空间范围与能力更强,空间相关性更高,也是影响植被退化的主导因素。     

长白山国家级自然保护区植被时空变化及其驱动因子

基于MODIS NDVI数据,采用一元线性回归趋势分析和相关系数检验法对长白山国家级保护区2000—2010年间植被时空变化及其驱动因子进行研究。结果表明:10年来,长白山国家级自然保护区中88.95%的植被保持稳定,9.71%的植被显著改善,1.34%的植被显著退化,植被的总体保护效果较好。从植被变化的驱动因子来看,气温对植被的影响略强于降雨,气温和降雨与植被变化的关系总体上都呈负相关,但显著相关的面积均不足8%,10年间气温和降雨对自然保护区内植被的影响总体有限。自然保护区内不同地形上的植被变化存在一定空间差异,海拔1 800 m以上,坡度26°—35°范围内的岳桦林和苔原植被出现较明显退化。自然保护区内规模日益扩大的旅游活动以及不合理的开发建设与部分植被的退化有一定关系。尽管自然保护区内植被显著退化的面积仅占1.34%,但必须引起管理部门的高度重视。据此,提出三点建议以更有效地保护现有植被和恢复已退化植被,为长白山国家级自然保护区的科学管理提供参考。     

基于RS、GIS的天目山自然保护区植被空间分布规律研究

以RS、GIS技术为工具。将天目山自然保护区的TM遥感影像进行处理与分类得到该区的植被分布图。利用GIS空间分析功能。研究了天目山自然保护区内各植被类型空间分布规律。重点研究了其中的一种植被类型。研究结果定量描述了自然保护区内各植被类型的高程、坡向、坡度分布,给出科学的统计结果。总结了研究区内植被类型的空间分布规律,把对植被类型的空间分布规律的定性理解转为定量描述,结合实际给出了理论解释。为自然保护区的规划、管理和保护提供了科学依据。     

芦芽山自然保护区旅游开发与植被环境关系——植被景观的类型及其排序

正确识别旅游活动作用下植被景观的类型及其分布格局,是景区管理者实施生态管理的现实课题。以芦芽山自然保护区为例,利用双向指示种分析（Two．Way Indicator Species Analysis,TWINSPAN）和除趋势对应分析（Detrended Correspondence Analysis,DCA）对此问题进行了研究。结果表明：（1）TWINSPAN将所有样地划分为5个不同等级的植被景观类型区,其结果比较客观地反映出旅游开发与植被景观间的生态关系,指示因子也充分地反映了植被区的人为环境和景观特征。与利用旅游影响系数进行的分类相比,TWINSPAN的结果更为科学合理,明显优于单纯依据一个因子划分的结果。（2）DCA第1轴从左到右旅游影响系数和敏感水平越来越小,信息指数越来越大。DCA第3轴从下而上旅游剔除程度逐渐减小。DCA结果能够识别植被景观类型在空间上分布的规律性,但是这种规律性需要根据生态学知识去加以分析和总结,直观性不强。（3）TWINSPAN结果与DCA结果基本一致。具有良好的可比性。     

基于RS/GIS的重庆缙云山自然保护区植被及碳储量密度空间分布研究

对森林植被类型和碳储量密度空间分布的研究,可以为森林生态系统服务功能和价值的提高、充分发挥"增汇减排"的碳库经营和管理工作提供重要的基础数据。利用缙云山高分辨率影像(WorldView-2)解译植被专题图和1∶10 000地形图生成数字高程模型,结合野外样方调查、文献中植被生物量回归(经验)模型和碳含量数据资料,在ArcGIS支持下对缙云山自然保护区植被和碳储量密度空间分布进行研究。研究显示,缙云山植被以针叶林为主(30%),人为干扰程度较高的灌木林也占有相当大的比例(21%),地带性顶级植被——常绿阔叶林面积较小(6%);碳储量密度为针阔混交林(74.23 Mg/hm2)>针叶林(62.97 Mg/hm2)>常绿阔叶林(62.65 Mg/hm2)>针竹混交林(59.84 Mg/hm2)>慈竹林(48.72 Mg/hm2)>毛竹林(47.88Mg/hm2)>灌木林(10.66 Mg/hm2),平均碳储量密度高于全国和同地区的平均值,达到了50.45 Mg/hm2;在空间分布上,针叶林在中高海拔(>500 m)和斜坡(>15°)以上优势明显,灌木林则相反,针阔混交林、常绿阔叶林的优势随着海拔升高或坡度增大而增加,植被的碳储量密度也随海拔的增高或坡度增大而增势明显。结果表明缙云山积累和存贮了较多的碳,"库"的功能强;而处于演替阶段初期的针叶林及灌木林明显占优,表明其在碳的积累上还有很大的提升空间,具有"汇"的潜能。此外,在较高海拔和较大坡度上的高碳储量密度,与人类的活动频度较小和对植被干扰较轻相关。因此可以推测,随着自然演替和保护区的封育改造、退耕还林及择伐补阔等森林管理措施的进行,将利于森林植被的保护、发育和更新,促使缙云山森林生态系统的碳储量密度进一步增大,碳"汇"潜能进一步增强,生态服务功能和价值得到进一步提高。