辽河三角洲湿地的景观格局分析

利用遥感,ＧＩＳ手段对辽河三角洲湿地景观的格局与异质性进行研究,结果表明,研究区空间格局的基本构型以大斑块与主体,破碎化程度较低,基本呈聚集型分布,构成景观主体的是稻田景观,苇田景观和滩涂景观,尤以稻田景观为最,聚集度指数人工湿地为０．９２４,自然湿地次之为０．８９７,半自然湿地为０．８７０,整个研究区共有斑块１２１３个,最大斑块为１４０１．３８ｋｍ＾２,最小斑块只有０．３９４ｋｍ＾２,其间相差３     

基于多时相无人机遥感影像优化河口湿地景观分类

河口湿地具有丰富的生物多样性和高度异质化的景观格局。针对河口湿地景观的复杂性,采用传统的基于单幅遥感影像的分类方法并不能得到较好的分类结果。本研究采用多时相无人机遥感影像参与分类,以优化河口湿地景观自动分类结果。选择天目湖上游平桥河河口湿地为研究区,选取4个季节的无人机影像为基础数据源,采用面向对象与决策树相结合的分类方法,针对不同季节组合的影像进行分类。结果表明:采用多时相无人机影像能显著提升分类效果,且参与分类的时相越多,效果越好;单季影像中,春季是最适合进行景观分类的季节,分类总体精度为62.7%,Kappa系数为0.59;当4个季节获取的影像同时参与分类时,分类总体精度为91.7%,Kappa系数为0.90;参与分类的时相光谱特征差异越大,分类效果提升越明显。本研究可为河口湿地景观分类提供技术支持,并提出了一种利用可见光无人机遥感影像进行湿地景观分类的新思路。     

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.     

基于功能分类的城市湿地公园景观格局--以西溪湿地公园为例

以西溪国家湿地公园为研究案例,从景观功能分类入手,揭示城市湿地公园景观格局与功能特征。结果表明:(1)西溪湿地公园是以生态保护为主,兼顾合理利用为基本功能特征,其生态保护功能区面积占整个公园的53.7%,旅游休闲区面积占46.3%;(2)西溪湿地公园生态保护功能斑块在整个公园中所占面积为42.08%,且面积大、形状复杂、多样性较低;旅游休闲斑块面积占25.41%,并且表现为斑块面积小、形状规则、多样性高等特点;(3)西溪湿地公园生态保护廊道面积是旅游休闲廊道面积的一半左右,其网络结构比旅游休闲廊道复杂,有利于生态保护功能的发挥;(4)生态保护廊道缓冲区内主要由生态保护斑块组成,旅游休闲廊道的缓冲区内生态功能斑块和旅游休闲斑块所占面积相差不大。基于功能分类的景观格局研究方法有利于识别景观功能的空间特征,能够有效揭示景观生态保护与利用的空间关系。     

基于遥感数据的塔南策勒荒漠-绿洲景观格局定量分析

以新疆塔克拉玛干沙漠南缘中部的策勒绿洲为例,利用SOPT4卫星遥感数据,借助ERDAS image和Arc/View软件,对其荒漠－绿洲景观类型进行分类并形成研究区栅格景观分类图,一共分为14类景观类型。在栅格分类图的基础上生成矢量化的分类图,进而使用ARC／INFO与FRAGSTATS景观格局分析软件计算9种类型的景观参数,并从斑块、类型和景观3个水平上详细列出近70几种相应的参数和景观指数,定量化地揭示了策勒绿洲的景观分布格局与类型特征。     

三江平原沼泽湿地景观空间格局变化

景观空间格局是指大小和形状不一的景观斑块在空间上的排列,它是景观异质性的重要表现,同时又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。这一研究可为环境资源的合理管理提供有价值的资料,已成为景观生态学研究的核心之一。通过选取斑块连接指数、分布质心和扩展等模型,来表征三江平原沼泽湿地景观近20a来空间格局变化情况。结果表明：（1）三江平原沼泽湿地的破碎化较为严重,斑块数量增加了46％,斑块密度净增加2倍。与1980年相比,1996年最大斑块面积缩小了63.57％,最大斑块周长缩短了52.47％。（2）三江平原沼泽湿地斑块间隙在不同时期都较大,且随着沼泽湿地面积的减小和斑块数量的增加,其斑块间隙越来越大,进一步说明沼泽湿地的破碎化较为厉害。（3）1980-1996年间三江平原沼泽湿地的分布质心向西南方向偏移了7.05km,1996-2000年向西北方向偏移了6.01km。（4）1980、1996、2000年三江平原沼泽湿地的扩展度分别接近于14.222、11.101和11.262。其值都远大于1,说明斑块形状与圆形相差较大,形状不规则。近20a来,人类活动对沼泽湿地空间格局变化的影响程度较大,1980-1996年尤为明显,而在1996-2000年,由于采取了保护措施,其影响程度开始变弱。     

基于RS和GIS技术的湿地景观格局变化研究进展

湿地是自然界最富生物多样性的生态景观,具有独特的生态结构与功能,蕴含的丰富资源为人类生存与发展提供了物质保证.湿地景观格局是各种生态过程综合作用的结果,湿地景观格局研究是湿地生态学领域研究的热点问题,目前RS和GIS技术的结合已成为湿地景观格局变化研究的重要途径和手段.本文从RS和GIS技术支持下的湿地景观格局研究方法、湿地景观格局指数和湿地景观格局演变驱动力等方面综述了国内外湿地景观格局变化的研究进展,探讨了RS和GIS技术相结合在湿地景观格局变化监测研究、湿地景观格局指数选取与应用以及自然和人为共同作用的驱动机制问题中的应用,指出目前研究中存在的不足,并对未来的研究进行了展望.     

南四湖湿地景观空间格局动态演变

以山东省南四湖湿地为例,选取1987、2002、2014年3期遥感影像,应用景观格局指数、动态度、景观梯度和格网化模型等方法,对南四湖湿地景观格局的动态变化进行研究.结果表明: 1987—2014年,研究区景观蔓延度指数和聚集度指数逐渐减小,景观多样性指数和均匀度指数逐渐增大,景观类型面积趋于均匀且分布格局间断零散,人类活动对南四湖湿地景观的干扰度呈现增强趋势.研究期间,南四湖湿地总面积逐渐增加,其中,湖泊面积先减少后增加,2014年面积达到最大;湖滨池塘面积也呈现持续增加趋势,但增速减缓;河流面积基本保持稳定;沼泽面积持续减少.南四湖地区的农业活动、南四湖自然保护区的成立及南水北调工程在南四湖湿地景观格局的变化中起着重要作用.     

天津湿地景观格局动态变化

以天津1999、2003、2007年的3期TM影像为数据源,获得天津湿地类型转移概率矩阵,然后利用CA-Markov模型模拟预测天津湿地景观格局动态变化.结果表明:天津湿地总面积先增加后减少,总面积从1999年的3120.89 km2增加到2007年的3281.34 km2;2015年增加到3297.43 km2;从2015年到2023年减少到3285.78 km2.自然湿地所占比重一直减少,从2007年的33.0％减少到2023年的30.2％,人工湿地比重则增加到69.9％.选取20个变量指标归纳为两大类建立驱动因素指标体系,对湿地景观变化的驱动力分析表明:第一主成分主要与GDP、人均GDP、全市财政收入、第二产业产值比例、总人口、非农业人口、货物周转量、客运周转量、港口吞吐量有较大正相关性,与第一产业产值比例、第三产业产值比例、耕地面积等有较大负相关性.     

塔里木河中下游地区湿地景观格局变化

在RS和GIS技术的支持下,结合塔里木河中下游的区域特点,确定了塔里木河中下游湿地景观分类系统.通过采用景观多样性指数、优势度、景观破碎化指数、分布质心和平均斑块形状指数等景观的空间格局指数,较系统地分析了1980～2000年塔里木河中下游湿地景观空间格局变化.结果表明：塔里木河中下游湿地的分布面积呈显著下降趋势.1980～1990年湿地面积减少,斑块数量和密度增加.1990～2000年湿地面积有所增加,斑块数量和密度持续增加;随着人类干扰强度增加,景观多样性增加,优势度降低,湿地的破碎化程度越来越大;湿地景观要素中,河渠湿地、水库坑塘湿地面积有所增加,而湖泊、滩地、沼泽面积均在不断减少,其中沼泽湿地面积减少幅度最大.     

基于类型和要素的城市多等级景观分类方法

城市区域的景观格局具有高度的异质性和复杂性,因而单一等级的景观分类方法难以揭示其复杂的多等级景观特征。基于等级斑块动态范式,探讨了针对城市区域基于景观类型和要素的多等级景观分类方法。以北京市为研究区,首先根据其景观类型和景观要素的特征,将城市区域划分为"城市"、"农田"和"森林"3种景观类型,同时确定"植被"、"裸地"、"水体"和"不透水表面"4类景观要素。然后,应用自上而下的分类思路和面向对象的分类方法对研究区进行了景观类型和要素的分类,其总体精度分别为93.36%和87.89%。相比单一等级的景观分类结果,多等级的分类结果不仅体现了城市生态系统不同等级的景观组成,还能揭示多级景观间的隶属关系,因而能更完整的描述城市景观格局,进而为认识城市生态系统的结构和功能提供新的视角。     

IKONOS影像景观格局特征尺度的小波与半方差分析

建立不同方向和尺度下景观格局的小波分析方法,并以IKONOS PAN 1m 影像为例,对城市景观和农田景观格局进行了实例研究,并与半方差函数的分析结果进行比较分析。试验结果发现试验区的城市景观图像表现出不同层次和方向的结构特征,主要是阴影－单个楼房－楼房与道路的组合3个尺度的特征,分别出现在2m,16m和128m以及256m分析尺度上,农田景观主要是树木行－农田2个层次和方向尺度特征组合,分别为2m,128m和256m。半方差分析结果对试验区景观结构的多层次和方向不敏感,但可发现景观结构的总体平均特征。城市景观总体结构在空间上的变程为135m,反映的是楼房与道路组合的总体平均特征;农田景观总体结构在空间上的变程为152m。通过改变半方差函数的分析范围和计算间距可以克服半方差对多尺度分析的不足,如该试验通过缩小城市景观和农田分析范围,也发现城市景观有一个在空间结构上15m的变程,与小波分析的特征尺度16m非常接近,而农田景观出现空穴效应的周期一半长度大约为2m,正好是小波分析出种植树木的行距结构特征尺度的大小。这要分析者对研究有一定的先验知识才能够做到选择合适的分析范围,而这恰是景观格局特征尺度分析服务的目的。通过试验区研究证明小波分析是一非常有应用前景的景观格局研究方法,与半方差分析相比,对在解释多尺度结构和不同方向的结构具有明显的优势,且不受分析数据统计平稳假设的约束,但由于对图像分解是基于2进制,导致分析尺度以2的幂函数变化,不像半方差分析可通过理论模型拟合,对特征尺度的估计可以是连续的。     

围填海景观格局演变及存量资源分析——以大连长兴岛附近海域为例

以大连市长兴岛附近海域为研究区域,收集1995年、2000年Landsat TM遥感影像及2005年、2010年、2016年高分辨率遥感影像,分析20年来研究区围填海的动态空间分布及景观格局变化特征,建立面向对象的围填海存量资源分类提取方法,并构建围填海存量资源指数,对长兴岛围填海存量资源状况进行分析,得出以下结论:(1)长兴岛附近海域围填海年动态变化在2010—2016年间幅度最大;长兴岛东南部为围填海动态变化的主要区域。(2)整个区域在监测期内表现出多种围填海小型斑块被整合,大型斑块积极向外扩展的发展态势,区域内景观表现出多样性和复杂性增加而优势度减小的趋势。(3)长兴岛附近海域围填海总体利用效率较低,填而未建区域面积最大,其次为围而未填区域及低效工业城镇用海类型,围填海存量资源总面积达到22008.5 hm~2。     

Testing predictions of beetle community patterns derived empirically using remote sensing

Patterns generated from ecological surveys are rarely tested in similar habitats to assess the accuracy of predictions. Testing empirically derived predictions provides a strong tool for establishing the consistency of general patterns in ecology. We test the consistency of beetle community associations with habitat complexity in open canopy forests and make both community and morphospecies-level comparisons with results from a previous study. We use Normalized Difference Vegetation Indices (NDVIs) from remote sensing as a surrogate for habitat complexity. The positive relationships between NDVIs and site-based beetle species richness and abundance were consistent in open canopy forests both south and north of Sydney, Australia. NDVIs were also useful for predicting differences in beetle composition in open canopy forests. Taxon-specific responses to NDVI differences in 'southern forests' were very similar to responses in 'northern forests', most likely reflecting beetle trophic roles. This study shows that NDVIs can be used as rapid biodiversity indicators, when integrated with identified faunal responses to vegetation structure, provided that the lower vegetation strata may be measured by remote sensing.     

白洋淀湿地生态系统水分条件遥感监测方法

湿地水文条件对湿地生态系统结构和功能起到关键作用。利用遥感获取与湿地水分条件直接相关的生物物理变量,包括归一化植被指数（NDVI）和地表温度,探讨监测湿地挺水植物缺水状况的可能性,并探讨了建立湿地水分遥感监测的新方法。回归分析表明,对于同一挺水植物而言,在湿地旱化的条件下,由于植物的蒸腾作用的差异,在植被生长状况（NDVI）相同的情况下,地势较高处植物的冠层温度亦较高;在生长处高度相同的情况下,植被覆盖度高（NDVI值高）的地方,植物的冠层温度较低。这说明可以通过地表温度和NDVI来监测挺水植物的缺水程度。     

基于高分辨率卫星图的川中丘陵区村级景观格局特征研究

以Erle C.Ellis 建立的村级景观分类和景观制图方法,利用IKONOS高分辨率（1 m）卫星遥感图,进行典型抽样和地形→土地利用→土地覆被→生态立地的景观分类和分层制图,研究了四川盆地中部丘陵地区村级景观的构成和格局特征,并就有关方法作了讨论.结果表明,川中盆地丘陵村级景观类型多样,其多样性指数从地形、土地覆被、土地利用到生态立地变化在1.08～2.26之间,丰富度除土地覆被较高,达到85%以外,其余都较低,在42.22%～58.62%之间.分布普遍的生态立地类型为12.5%,其余88.5%的类型都以较大差异分布在各村级景观内.景观破碎化指数较高,不同村级景观之间为2.93～4.27,地形到生态立地的破碎度为2.86～5.63.村级景观构成中,人口密度、道路面积和农家院落面积与景观格局指数存在较大程度的线性相关关系,但以农家院落面积与景观分形指数、景观破碎度的线性相关显著,分别为0.957*和0.991**.运用景观4级分类和制图方法研究村级景观,多数景观格局指标都表现出显著的统计学差异,表明运用高分辨率卫星遥感图研究村级景观,以多级景观单元分类研究比单一分类的更能够反映相关信息,增加对村级景观格局的认识和理解.     

干旱区土壤盐渍化特征空间建模

当前,土壤盐渍化以及因灌溉引起的土壤次生盐渍化问题是我国干旱、半干旱区所面临的主要生态环境问题。在特征空间理论的支持下,以波谱分解技术为基础,以Landsat-TM、Landsat-ETM+多光谱遥感影像和野外调查数据为基础数据源,通过分析干旱区土壤盐渍化对地表生物物理特征的影响,探讨了表征盐渍化过程与地表生物物理特征之间的规律及定量关系,进而利用土壤盐渍化遥感监测中关键的3个指标——经过波谱分解技术获得的直接表征盐渍化的土壤盐渍化光谱、间接表征盐渍化的植被覆盖度和土壤水分含量协同构建了二维特征空间支持下的土壤盐渍化遥感监测模型VSSI(Vegetation fraction and Soil fraction Soil Index)、SVSI(Soil water contents and Vegetation fraction Soil Index)、SSSI(Soil water contents and Soil salinization fraction Soil Index)和三维特征空间支持下的土壤盐渍化遥感监测模型SVWSI和SDI。研究结果表明:基于三维特征空间建立的SVWSI(Soil salinization fraction-Vegetation fraction-Water contents Soil Index)和SDI(Soil Distance Index)模型对不同盐渍化程度土壤的敏感程度要高于基于传统二维特征空间建立的VSSI、SVSI和SSSI模型。其中,SVWSI和SDI模型与实测0—10 cm土壤盐分含量决定系数分别为R2=0.8325和R2=0.8646,这充分说明基于高维数特征空间所构建的土壤盐渍化遥感监测模型能更准确地反映盐渍化土壤地表盐量组合及其变化信息,且指标简单、易于获取,对于今后干旱区区域大尺度盐渍地信息提取以及动态监测研究具有重要意义。     

Monitoring an invasive perennial at the landscape scale with remote sensing

Summary   Worldwide, invasive weeds threaten agricultural, natural and urban ecosystems. In Australia's agricultural and grazing regions, invasive species often establish across extensive areas where weed management is hampered by an inability to detect the location and timing of an outbreak. In these vast landscapes, an effective detection and monitoring system is required to delineate the extent of the invasion and identify spatial and temporal factors associated with weed establishment and thickening. In this study, we utilize a time series of remote sensing imagery to detect the spatial and temporal patterns of Prickly Acacia ( Acacia nilotica ) invasion in the Mitchell grass plains of North Queensland. We develop a spectral index from Landsat images which is applied to images from 1989 to 2004, in combination with a classification mask, to identify locations and monitor changes in Prickly Acacia density across 29 000 km² of Mitchell grass plains. The approach identified spectral and temporal signatures consistent with Prickly Acacia infestation on 1.9% of this landscape. Field checking of results confirmed presence of the weed in previously unrecorded locations. The approach may be used to evaluate future spread, or outcomes of management strategies for Prickly Acacia in this landscape and could be employed to detect and monitor invasions in other extensive landscapes.