基于地理探测器的河南省植被NDVI时空变化及驱动力分析

植被作为陆地生态系统的主体,能够有效反映全球或区域尺度下的生态环境变化状况。分析植被覆盖时空动态变化特征及驱动力因素,对区域生态系统可持续发展具有重要意义。本文利用归一化植被指数(NDVI)作为指标,研究2000—2019年河南省植被时空动态变化特征,基于地理探测器模型分析河南省植被的空间异质性及其驱动力,并通过Hurst指数分析植被的未来趋势。结果表明：2000—2019年河南省NDVI整体呈现波动上升趋势,增长速度为0.016 10 a^-1,其中2009—2019年增长速度减缓并出现减小趋势;土壤类型、土地利用类型、GDP和人口密度4类因子对NDVI空间分布的影响程度最大;单一因子影响力均低于任两个因子的交互解释力,其中,自然和人为因子的交互作用对NDVI空间分布有明显的影响;由Hurst指数分析发现,河南省未来NDVI变化呈现反可持续性特征,Hurst指数<0.5区域占整个研究区域的植被覆盖度百分比为58.3%,整个研究区未来主要呈现下降趋势。     

基于Landsat遥感卫星影像的南京市植被动态变化研究

为探究南京市绿色植被覆盖时空动态变化规律, 基于Landsat影像, 借助ENVI、PCI、ArcGIS等软件操作平台构建绿色植被信息提取模型, 利用模型提取了南京市2000年、2009年、2017年3期植被覆盖信息, 并在此基础上进行了时空动态变化及其驱动因素分析。结果表明: (1)时间上, 南京市2000年、2009年、2017年植被覆盖面积分别为4607 km2、4909 km2、4513 km2, 总体呈现出2000—2009年上升, 2009—2017年下降的趋势; (2)空间上, 2000—2009年: 南京市最北部、东部和南部植被呈现不同程度增加的趋势, 最南部明显减少; 2009—2017年: 八卦洲以北区域植被增加, 居民点及城市中心附近植被减少。这种植被的空间变化是由于城市化进程加快、农业类型变化、政策调控等综合因素的作用。研究结果对南京市植被的规划、建设和管理, 以及对南京市的生态环境建设具有参考价值。     

基于分形网络演化算法和混合光谱分解的兰州市中心城区热岛的时空格局

利用1993年、2001年和2011年的Landsat TM/ETM+热红外遥感影像反演兰州市中心城区地表真实温度,采用面向对象的分形网络演化算法对地温图进行分割,获取热场基元,通过G*指数的空间聚集分析提取热岛范围,在景观级别上选取景观指数,从数量、形状和结构3个方面表征城市热岛空间格局变化,借助混合像元分解技术提取不透水面和植被盖度,探讨城市不透水面和绿地格局与城市热岛的相关性.结果表明:近20年来,兰州中心城区热岛效应大大增强,热岛比例指数提高了1.4倍,城市扩展和热岛增强具有时空一致性;热岛景观斑块数量和密度增加,形状指数和分离度增大,景观趋于破碎化,空间连接性降低;热岛景观等级以低温度等级斑块类型向高温度等级斑块类型转换为主;地表温度与植被盖度呈较显著线性负相关,与不透水面比例呈显著对数正相关.     

藏北高原植被物候时空动态变化的遥感监测研究

利用遥感数据提取的植被物候格局及时空变化特征能很好地反映区域尺度上植被对全球变化的响应。目前关于青藏高原地区植被物候的少量报道基本上是基于物候站点的观测记录展开分析的。该文基于非对称高斯拟合算法重建了藏北高原2001-2010年的MODIS EVI (增强型植被指数)时间序列影像, 然后利用动态阈值法提取整个藏北高原2001-2010年植被覆盖的重要物候信息, 包括植被返青期、枯黄期与生长季长度, 分析了植被物候10年间平均状况的空间分异特征以及年际变化情况, 并结合站点观测记录分析了气温和降水对植被物候变化的影响, 结果表明: (1)藏北高原植被返青期在空间上表现出从东南到西北逐渐推迟的水平地带性与东南高山峡谷区的垂直地带性相结合的特征, 近60%区域的植被返青期提前, 特别是高山地区; (2)植被枯黄期的年际变化不太明显, 大部分地区都表现为自然的年际波动; (3)生长季长度的时空变化特征由植被返青期和枯黄期二者决定, 但主要受返青期提前影响, 大部分地区生长季长度延长; (4)研究区内不同气候区划植被物候的年际变化以那曲高山谷地亚寒带半湿润区和青南高原亚寒带半干旱区的植被返青期提前和生长季延长程度最为明显; (5)基于气象台站数据分析气候变化对物候的影响发现, 返青期提前及生长季延长主要受气温升高的影响, 与降水的关系尚不明确。     

南京城市扩展过程中聚落斑块的行为特征

城市化过程具体表现为聚落斑块在景观上的消涨过程.基于南京地区1988、1998和2003年的Landsat TM影像,将聚落斑块按演变形式分成新生、消亡、延展、收缩、融合、分裂和混合7种变化模式,分析了各类斑块沿城乡梯度带的分布格局.结果表明:1998-2003年研究区聚落斑块的总面积迅速增加,斑块数量、平均斑块面积和最大斑块指数等均保持同步增长趋势,新生型与混合型构成斑块演变的主体,但收缩和消亡斑块的负贡献率也持续上升;各演变类型斑块沿城乡梯度带的空间分布格局在2个时段上不尽相同;1988-1998年,混合型斑块在主城区表现为高密度扩张;1998-2003年则表现为低密度蔓延,主城区外各梯度带则没有明显的阶段性差异,新生斑块的城乡梯度格局在2个时段基本一致,其密度、面积比例在主城区较小,城市边缘区较高,向外则随离主城区距离的增加而递减;延展斑块前一时段在主城区与远郊存在2个高发区,但后一时段远郊的密度与面积比例均显著降低;收缩斑块和消亡斑块的高发区位于主城区及其边缘和远郊;比较各类斑块的城乡梯度格局发现,城市化程度高、速度快的区域,同时也存在相对快速的斑块收缩与消亡过程,主城区与城外各梯度带在扩展模式上存在阶段性差异.     

长三角城市群城市空间形态与碳收支时空耦合关系

区域碳收支动态监测与评估是推动城市群低碳发展和碳达峰的关键基础问题。设计和分析了长三角城市群区域碳收支与城市空间形态的时空耦合关系。基于2001、2005和2010年碳排放、净初级生产力、土地利用和土壤等数据构建了长三角城市群区域碳收支的时空分布估算模型,接着利用地理加权回归模型分析了城市空间形态景观格局指数与碳收支的相关性,最后结合地理探测器定量分析了景观格局指数因子对碳收支的影响及其交互作用。研究结果表明：(1)长三角城市群碳收支存在明显的空间异质性,总体呈现南部高,北部次之,东部低的特征;(2)同时,长三角城市群碳收支具有明显时间异质性,2001、2005和2010年呈现减少的趋势,其中2001—2005年下降幅度较大;(3)斑块类型面积、城市斑块数量、最大斑块指数、景观形状指数与碳收支具有负相关性;边缘密度、城市建成区斑块密度与碳收支具有显著正相关性;(4)2001年、2005年和2010年的建成区总面积是碳收支空间异质性的主要驱动因素;斑块类型面积与其他因子的交互作用对碳收支空间异质性影响贡献程度比其他因子间交互作用较强。一定程度揭示了城市空间形态景观格局与碳收支时空分布的相...     

气候、植被和地形对大兴安岭林火烈度空间格局的影响

在北方森林中火干扰是森林景观变化的主导因素。林火烈度作为衡量林火动态的重要指标,较为直观地反映了火干扰对森林生态系统的破坏程度,其空间格局深刻地影响着森林景观中的多种生态过程(如树种组成、种子扩散以及植被的恢复)。解释林火烈度空间格局有助于揭示林火干扰后森林景观格局的形成机制,对预测未来林火烈度空间格局以及制定科学合理林火管理策略均有重要意义。基于LandsatTM/ETM遥感影像,将2000—2016年大兴安岭呼中林区的36场火的林火烈度划分为未过火、轻度、中度、重度4个等级。采用FRAGSTAT景观格局分析软件从类型水平上计算了斑块所占景观面积比、面积加权平均斑块面积、面积加权平均斑块分维数、面积加权边缘面积比、斑块密度5个景观指数,以对林火烈度空间格局进行了定量化描述。并且采用随机森林模型,分析了气候、地形、植被对林火烈度空间格局的影响及其边际效应。通过研究得出以下结果:(1)相对于未过火、轻度、以及中度火烧斑块,重度火烧斑块的面积更大、形状更简单;(2)海拔对重度火烧斑块的空间格局起着至关重要的作用,其次是坡向、坡度、植被覆盖度、相对湿度、温度等;(3)随着海拔的升高,面积加权平均斑块面积和面积加权平均斑块分维数的边际效应曲线呈上升趋势,而面积加权边缘面积比和斑块密度呈下降趋势;除了面积加权平均斑块面积外,都受到火前植被覆盖度的影响,且植被覆盖度为0.2—0.3范围内,重度火烧斑块在景观中所占比例最大。总的来看,2000—2016年大兴安岭呼中森林景观中重度火烧斑块与未过火、轻度以及中度火烧斑块存在显著差异性。相对于气候,地形和植被对于塑造重度火烧斑块空间格局具有重要作用。因此,应针对重度火烧区域进行可燃物处理,从景观层面上合理配置森林斑块,从而降低高烈度森林大火发生的风险。     

上海城市植被变化轨迹及其成因分析

通过TM影像解译,获取上海市1989、1997和2003年共3个时期的植被分布,构造植被变化轨迹,分析轨迹的空间格局;选择距离、人口和景观等3类共12个影响因子,使用Logistic回归进行成因分析.研究结果表明:①14年来,上海市的植被面积呈现持续下降趋势,浦东新区植被减少最多;3个时期均为植被的轨迹占总面积的一半以上,其次是3个时期均为非植被的轨迹占总面积的1/5.早期植被转化为非植被的轨迹主要在城区周围,而近期的转化的轨迹发生在距城区较远的地区;植被与非植被的交替变化轨迹,说明了植被并不是一味地被破坏,而是出现了可逆的变化过程.②Logistic回归分析发现,各因子对植被变化轨迹的影响强度大小依次是,离道路的距离＞离行政中心的距离＞离植被-非植被边界的距离＞离商业中心的距离＝1990年人口密度＞离河流的距离＞离高速公路的距离＞土地利用多样性＞2003年与1990年人口密度差＝离上海市中心的距离.③回归模型的精度是满意的,其中二分类Logistic模型精度高于多分类Logistic模型.总体上,离道路的距离对植被变化影响最明显;变化轨迹表明在部分地区植被出现了植被-非植被反复变化的过程;植被分布不但具有空间依赖性,还具有较强的时间依赖性.     

近40年科尔沁沙地植被时空变化及其驱动力

科尔沁沙地是我国沙漠化土地防治的重点工程区。近些年来,受气候变化、生态工程建设和人类活动的影响,该区的植被生长发生了一定的变化。研究区域植被的动态变化,可为后期沙地的综合治理和工程的合理建设提供科学依据。基于此,以1981—2015年NOAA-NDVI、MODIS-NDVI数据及同期气象和社会经济数据为依托,采用一元线性回归和相关分析的方法,对科尔沁沙地NDVI的时空变化及驱动因素进行了研究。结果表明:(1)1981—2015年NDVI整体呈波动的增长趋势(增速为0.00114 a~(-1));空间上NDVI呈增长趋势的区域(面积占68.8%)主要位于东南缘及中部部分地区,而研究区的西北缘呈降低趋势。(2)不同程度沙漠化区的NDVI均表现为先降低(1981—2000年)后上升(2001—2015年)的变化过程,说明前期遭受破坏的植被在后期得以恢复。(3)驱动力分析表明,降水和温度是驱动科尔沁沙地部分区域NDVI变化的影响因素;人口变化和生态工程的实施均驱动了区域内植被的时空变化;而经济的发展并不是该区植被变化的主要驱动因素。     

典型红壤侵蚀景观的时空变化——以福建长汀为例

基于典型红壤侵蚀区——福建长汀县1988、2000和2007年遥感影像和数字高程模型,获取侵蚀景观类型数据,并利用空间数学模型分析了1988—2007年研究区侵蚀景观格局的变化.结果表明:1988—2007年,研究区不同强度的侵蚀景观类型具有互相转移的特点,主要表现为由侵蚀强度较重的景观向侵蚀强度较轻的景观转移,同时存在少量侵蚀强度较轻景观向侵蚀强度较重景观转移的情形,研究区侵蚀景观空间质心的变化不大,河田镇一直是研究区侵蚀核心区域;研究期间,景观水平的景观格局指数变化反映出研究区景观的低异质性、低破碎化和规则化趋势;斑块水平的景观格局指数变化反映出低侵蚀强度、易治理的斑块整体好转,且合并变大,而高侵蚀强度、难治理的斑块则局部好转而破碎化.     

敦煌市土地利用/覆盖变化特征及成因分析

利用ArcGIS9.2软件,结合野外调查,对敦煌市1987、1996和2007年3期Land-sat5-TM遥感影像进行解译,并分8个类型分析了土地利用/覆盖变化的特征及成因。结果表明:近20年来敦煌市呈现出植被覆盖程度不断降低、覆盖面积减小的趋势,其中耕作区、城建用地和无植被区面积净增,其他5类用地面积净减;8类用地类型之间互有转换,转移的主要方向是部分草地和无植被区转变为耕作区,水域湿地和灌木林地转变为草地,草地由高覆盖、中覆盖、低覆盖到无植被区逐次转变;除了耕作区边缘植被覆盖程度有所增加外,其他区域退化趋势明显;引起LUCC的自然因素中气温升高的影响较大,而人文因素中土地开垦、增加灌溉的影响较大。     

新疆焉耆盆地人类活动与气候变化的效应机制

通过对新疆焉耆盆地及其周边近40a(1973—2014)的气候变化趋势检测、LUCC和生物量估算,探讨气候变化和人类活动的生态效应机制,研究区域陆地生态系统演变及其归因。分析结果表明:(1)焉耆盆地山区和平原区降水变化都有明显的突变点,并呈现增加趋势,蒸发量在山区减少,在平原区波动性减少趋势;(2)LUCC分析表明,山区裸地面积减少5.40%,冰川面积减少3.36%,高地植被面积增加8.76%;同时平原区天然绿洲面积增加1.96%,沙漠面积减少1.62%,水域面积减少1.30%,人工绿洲面积增加15.41%,湿地面积增加1.27%;(3)山区陆地生态系统对区域气候变化非常敏感,其中降水变化是决定山区地表植被生存状态和分布的重要因素;(4)人类活动的推动作用和有益气候变化的支撑是绿洲平原区生态系统好转的原因,其中人口急剧增加和社会经济快速发展,导致绿洲平原区生态系统结构及其时空分布的主要因素。焉耆盆地及其周围区域陆地生态系统的演变对气候变化和人类活动有明显的时空尺度效应,其反应程度各不相同。     

1988–2006年辽河三角洲植被结构的变化

在人类干扰和气候波动的影响下,辽河三角洲的植被结构发生了显著变化。该文研究了辽河三角洲植被结构的变化,对于保护该地区生态系统、促使其健康发展具有重要意义。研究区域包括了整个辽河三角洲。资料来源主要是1988年和2006年的TM(Landsat Thematic Mapper)遥感图像。采用数字化、制作植被图和叠加分析等方法研究探讨了辽河三角洲植被结构的特点,以及植被的空间分布转移和面积变化。结果显示,以双台子河口为中心,4大植被类型(自然湿地植被、人工湿地植被、人工旱地植被和自然旱地植被)大体上构成半环状分布格局。从整体上看,从1988年至2006年,植被结构仍然保持半环状的空间格局。但是,主要植被类型的空间分布趋于集中,形成了比较大的斑块,而不是离散、破碎的。从植被类型间相互转化的情况看,几乎所有植被类型的空间分布和面积都有明显改变。在绝对面积上,水稻(Oryzasativa)田、玉米(Zeamays)地和滨海芦苇(Phragmitesaustralis)湿地是辽河三角洲3个面积最大的植被类型。水稻田是面积增加最多的植被类型,增加977.1km2;而玉米地是面积减少最多的植被类型,减少622.2km2。在面积变化幅度上,水稻田、玉米地和滨海芦苇湿地的变化幅度分别为33.2%、–16.1%、–23.2%。面积减少幅度最大的植被类型是草地,–77.9%;面积增加幅度最大的植被类型是翅碱蓬(Suaedaheteroptera)盐化草甸,212.1%。     

深圳市龙华地区快速城市化过程中的景观结构研究：城市建设用地？…

利用多时段景观遥感制图信息和景观格局研究方法,对深圳市龙华地区快速城市化过程中城镇建成区和新开发区两种建设用地类型的结构和空间分布特征进行了研究,结果表明,两种类型研究期间斑块数量、平均面积大幅度增加,碎裂化程度不断降低;建成区增长主要有大型居民点持续扩张和独立小斑块不断产生两种模式。开发区建设的高峰时期是１９９０－１９９４年;受地形和交通等因素的影响,建成区一直表现出显著宏观异质性分布特征,但孔     

深圳市龙华地区快速城市化过程中的景观结构研究--城市建设用地结构及异质性特征分析

利用多时段景观遥感制图信息和景观格局研究方法 ,对深圳市龙华地区快速城市化过程中城镇建成区和新开发区两种建设用地类型的结构和空间分布特征进行了研究 .结果表明 ,两种类型研究期间斑块数量、平均面积大幅度增加 ,碎裂化程度不断降低 ;建成区增长主要有大型居民点持续扩张和独立小斑块不断产生两种模式 ,开发区建设的高峰时期是 1990～ 1994年 ;受地形和交通等因素的影响 ,建成区一直表现出显著宏观异质性分布特征 ,但孔隙度水平不断降低 ,中小尺度的分布差异仍然比较明显 ;新开发区受与建成区相同的约束条件限制 ,同样表现为宏观异质性特征 ,空间不均匀分布的表现尺度大于建成区 .工作区内因城建用地快速膨胀引起的各种生态问题急需通过土利用政策的调整加以解决 .     

1973-2020年黄河三角洲滨海盐沼湿地景观格局演化模式和驱动因素

明晰滨海盐沼湿地景观格局演化模式和驱动因素,有助于制定合理的盐沼湿地修复策略、维护区域生态系统健康和可持续发展。以黄河三角洲滨海盐沼湿地为例,基于Landsat系列卫星影像获取1973—2020年共十个时期土地利用/覆被数据,得出盐沼湿地时空变化及其与周边土地利用/覆被的相互转化;利用改进的景观格局状态与演化识别模型(SEDMS),分析盐沼湿地景观格局演化模式,并利用地理探测器探究其空间分异驱动因素。结果表明：(1)1973—2020年,盐沼湿地面积减少了252.35 km²,空间范围总体向外海迁移且趋于集中。盐沼湿地转出类型主要为草地、养殖池/盐田和耕地,转入类型主要为滩涂未利用地和水体。(2)盐沼湿地景观格局演化模式呈明显的阶段性特征：1973—1995年为动荡期,演化模式以消失和破碎为主导;1995—2010为过渡期,格局演化模式逐渐由消失和破碎为主导转变为扩张为主导;2010年后为稳定期,格局发生演化的区域较少,总体以新增和扩张为主。(3)36%的盐沼湿地出现了多次格局演变模式的转变,滩涂未利用地、耕地对于景观格局演化频数的影响最为显著,人工表面、养殖池/...     

无锡市农业用地变化的景观驱动机制及其演变

为揭示农业用地减少热点的驱动因子时空变异特征,本文以无锡市为研究对象,在多时相LandsatTM遥感影像的支持下,应用邻域分析法和Logistic回归模型对1995—2010年农业用地动态变化及驱动机制进行了研究。结果表明:研究区农业用地面积不断减小,减少热点主要分布于主要城市及乡镇周围,其空间格局经历了较分散、相对集中、更加分散3个阶段;可达性因子对农业用地的影响在不同时期基本一致,农业用地减少的相对速度随可达性的上升而增加;经济因子和社会人口因子对农业用地减少影响强烈,但具有较强的阶段性和区位差异性;地形要素等自然环境因子对农业用地减少的作用强度相对较小,但在不同时期各区位表现出较显著的影响。总体上,对农业用地减少影响最大的景观因子逐渐由交通可达性、地形等自然地理要素演变为工业生产总值及人均收入等经济、社会要素;经济、社会要素对农业用地变化的影响随景观发育而逐渐增强。     

南昌市植被覆盖度时空演变及其对非气候因素的响应

植被是陆地生态系统的重要组成部分,植被覆盖在空间上的差异是气候和人类活动交互作用的结果。随着城市扩张,人类活动的加剧及不合理的土地利用方式导致了很多生态问题,对植被覆盖有重大影响。基于地形调节植被指数的像元二分模型,利用3期landsat-5 TM影像图分析南昌市植被覆盖度时空演变特征,并结合DEM数据分析植被覆盖度及变化的地形梯度分异规律,利用3期土地利用图量化植被覆盖度变化对土地利用方式转变的响应。结果显示:1)研究区2001—2010年植被覆盖度从0.54下降为0.42,总体上呈退化趋势,2005年之后植被退化有所减缓;2)植被覆盖度的地形梯度变化显著。植被覆盖度与高程呈高度的正相关性,在坡度0—22°梯度带呈现较高的正相关,在坡度22—40°梯度带呈现较高的负相关。80%以上植被覆盖变化集中在海拔30 m以下、坡度4°以下的区域;3)植被覆盖度变化是地形与土地利用综合作用的结果。在平原低丘区,土地利用行为是植被覆盖变化的主导因素。城市的建设和扩张导致占用耕地、林地和草地,以及大面积的撂荒、伐林等土地活动对植被覆盖退化的贡献率为50%以上,是植被覆盖退化的主要原因,而退耕还林还草、废弃地复垦、后备资源开发为植被覆盖增加的主要原因。可为平原低丘区生态环境监测和构建环境友好型土地利用模式提供科学依据。     

我国西南喀斯特地区2001—2018年植被净初级生产力时空演变

植被净初级生产力（Net primary productivity,NPP）是陆地生态系统碳循环的重要指标,定量评价NPP的变化规律是碳循环机理的主要研究内容之一。以我国西南地区为研究区域,基于土地覆盖和NPP产品分析了2001-2018年西南地区NPP的时空变化特征,利用土地转移矩阵和统计分析方法,定量描述了土地覆盖类型变化导致的NPP变化量,对NPP变化的主要原因进行分析。结果表明：（1）2001-2018年,西南地区NPP均值呈波动上升趋势。（2） NPP变化趋势在空间分布上呈南高北低,NPP呈增长趋势主要集中在四川的中东部、重庆、贵州西部和云南东部;NPP呈减少趋势出现在云南、四川中西部和贵州东部。（3）森林、草地和耕地转灌丛以及灌丛转森林是对NPP变化量影响较大的土地覆盖类型转变,土地类型转变导致的NPP净增量为20.643 TgC。（4）降水与NPP相关性低,气温与NPP有一定相关性,植被叶面积指数与NPP有显著相关关系,表明气候因子对NPP的影响较小,植被生长密度对NPP有显著影响。退耕还林还草等生态工程实施,导致耕地面积减少和森林面积大量增加,是西南地区NPP上升的主导因素,因此生态工程的实施是西南地区NPP增加的重要影响因素。研究可为生态工程实施背景下NPP的变化机理研究提供参考。     

气候和土地利用变化对中国北方农牧交错带植被覆盖变化的影响

基于1986、2000年中国北方农牧交错带的遥感影像及研究区的气象数据,利用植被覆盖度信息提取模型研究了1986—2000年间研究区植被覆盖度的时空变化,并分析了气候和土地利用变化对植被覆盖度变化的影响.结果表明：1986—2000年,研究区高盖度植被的面积缩减,低盖度植被的面积增加;植被覆盖升高区主要位于该区东北段的东部、北段的西部和西北段的西部,其他地段的植被覆盖明显退化;植被覆盖度与降水、干燥度指数呈正相关,与温度呈负相关;不同土地利用类型的植被覆盖度变化方向和程度各异.