基于遥感的九段沙湿地植被群落动态变化分析

九段沙是长江口重要的新生湿地.作为主要地物类型之一的植被群落,是反映潮滩湿地生态环境变化重要而又敏感的指标因子.本文通过1987～2008年六景Landsat卫星遥感数据对九段沙植被群落进行了分类提取,并利用ArcGIS软件分析了长江口九段沙植被群落20年来的时空动态变化.结果显示1987～1997年间,九段沙湿地植被以先锋植被海三棱藨草为主,植被面积随潮滩不断淤涨而增长;1997年人工促淤种植了芦苇和互花米草,至2008年,芦苇、互花米草和海三棱藨草三种植被群落所占植被总面积百分比分别为31.47%、39.35%和29.17%,其中外来物种互花米草优势明显,当地植被海三棱藨草所占面积比例显著下降.     

基于植被完整性指数的鄱阳湖湿地生态健康评价

基于鄱阳湖湿地30个采样点的植被调查数据,利用植被完整性指数法(V-IBI)评价鄱阳湖湿地生态健康状况。通过分布范围分析、判别能力分析和相关性分析,从35个候选生物参数中筛选出6个核心参数,利用比值法对核心参数赋值并累加求得各采样点V-IBI分值,以所有采样点95%分位数值为最佳期望值建立评价标准划分健康等级。结果显示:鄱阳湖湿地生态健康状况总体较好,30个采样点中6个为非常健康(V-IBI≥5.01),7个为健康(4.38≤V-IBI5.01),8个为一般(3.74≤V-IBI4.38),7个为差(3.10≤V-IBI3.74),2个为极差(V-IBI3.10),呈现出西部优于东部,北部优于南部的空间差异。V-IBI与景观发展强度指数(LDI)和栖息地环境质量评价指数(QHEI)呈显著相关性,表明V-IBI方法对鄱阳湖湿地生态健康状况评价结果合理有效,可作为鄱阳湖湿地生态监测的重要手段。     

鄱阳湖湿地地下水埋深及其与典型植被群落分布的关系

地下水位直接影响土壤含水量,进而影响湿地植被生长、分布和演替.本研究以鄱阳湖湿地为研究区,基于2014-2018年地下水位野外定点观测数据,分析湿地地下水年内与年际动态变化特征,构建鄱阳湖湿地地下水数值模型,分析地下水流场空间特征以及地下水埋深分布,结合高斯回归方法分析地下水埋深与典型植被分布之间的关系.结果表明:年内...     

鄱阳湖湿地灰化苔草种群生产力特征及其水文响应

淡水湖泊湿地中,水文条件是影响湿地植物分布和生长发育的关键因素,研究特定湿地植物种群与水文变化之间关系,对于认识湿地植被格局形成及进行湿地生态调控与恢复具有重要意义。选取鄱阳湖湿地洲滩优势植物——灰化苔草(Carex cinerascens)种群作为研究对象,基于野外实地观测数据,研究不同高程带灰化苔草春草种群生产力特征及其对水文变化的响应。结果表明:春草生长季内各高程带灰化苔草种群变化规律基本一致,但其生长发育过程对水文条件产生差异性反应,长期连续水淹和半水淹条件抑制灰化苔草的生长,而间歇性半水淹和未水淹条件则促进灰化苔草伸长生长和生物量积累;生长初期灰化苔草通过储水策略应对水分缺乏形成的干旱胁迫,而生长末期则通过增加干物质含量来应对淹水胁迫;灰化苔草定植与生长发育需要一定的水文条件,淹没期平均水深3.70—2.78 m、淹没频率42.08%—43.17%、平均距湖水面高度-0.23—0.77 m的水文环境更有利于灰化苔草的生长发育。研究结果可为未来鄱阳湖湿地植被保护和湖泊水位调控提供重要参考依据。     

基于MODIS的洞庭湖湿地面积对水文的响应

利用MODIS影像数据集提取了2000-2010年间的洞庭湖水面面积。结合城陵矶水位数据分析了10月-翌年5月洞庭湖水体湿地和洲滩湿地的面积变化。研究结果表明,洞庭湖水体湿地呈现明显减小的趋势。2010年2月、10月、12月较2000年2月、10月、12月相比,分别有29.98%、26.76%和9.02%水体湿地转化为洲滩湿地。城陵矶在24-26 m水位涨落的时序变化较大,使东洞庭湖草滩湿地提前出露。推迟淹没,洲滩湿地裸露时间延长,亦将导致低海拔的草滩湿地向芦苇滩湿地的演变。洞庭湖湿地面积的变化是三口、四水来水减少、降雨减少等多方因素共同作用的结果,而三峡在9-10月间蓄水,将进一步加重湿地洲滩化的趋势     

苏干湖湿地植被覆盖度时空变化格局

植被覆盖度是反映群落外貌特征和影响植被生态系统稳定性的重要因子,其时空异质性演化规律研究有助于认识湿地群落的结构功能及其环境响应机制。采用湿地群落学调查和遥感技术相结合的方法,分析了苏干湖内陆盐沼湿地近30年植被覆盖度的时空变化及其影响因素。结果表明:像元二分模型在内陆盐沼湿地植被覆盖度研究方面具有较高的模拟精度;苏干湖湿地的植被覆盖度在1987—2017年间总体呈上升趋势,年际增幅为0.162%/5a,与气温和降水呈正相关关系;在空间上植被覆盖度与地下水位埋深呈正相关,与土壤全盐量呈负相关,但不同等级植被覆盖度与地下水位埋深、土壤全盐量间的相关性各有差异。苏干湖湿地植被覆盖度受地下水位埋深、土壤全盐量空间异质性的影响,呈现出斑块状镶嵌分布。     

陆地植被净第一性生产力的研究

回顾了当前国内外陆地植被净第一性生产力（ＮＰＰ） 的研究现状，分析了３ 种生产力模型（ 气候相关模型、过程模型和光能利用率模型） 在应用于全球和区域生产力研究时的长处及不足：气候相关模型在气候变化研究中应用比较多，但计算的只是潜在ＮＰＰ；过程模型着重于植物生长的生理生态过程，但过于复杂，模型中的参数不易获得；光能利用率模型因为可直接利用遥感数据成为ＮＰＰ模型发展的一个主要方面．对国内ＮＰＰ的研究及遥感手段在ＮＰＰ研究中的应用进行了分析．     

基于遥感的植被覆盖变化景观分析——以北京海淀区为例

提出了基于土地利用分类的植被覆盖度计算的亚象元模型,针对不同的植被覆盖类型,综合利用“等密度模型“和“变密度模型“计算植被覆盖度,使其能有效地从遥感数据中提取植被覆盖信息。在GIS的支持下,应用该模型对北京海淀区1975年、1991年和1999年5月份植被覆盖度进行计算,并着重对其景观变化过程进行了分析。研究结果表明：1975至1999年来,海淀区植被覆盖整体表现为增加趋势,但空间格局分布不均衡,全植被覆盖区和高植被覆盖区过分集中在西北部狭长地带,东南部则多为低植被覆盖区,反映出北京海淀区土地利用的结构特征。     

基于MODIS遥感监测的东南亚地区植被动态

利用2000-2008年的MODIS陆地产品MOD15A2(fPAR)与空间插值的气温和热带降雨观测卫星(TRMM)数据,分析了东南亚地区植被时空动态,主要分析了常绿阔叶林、灌丛草原、热带草丛和农田4种植被fPAR的年际变化、季节变化特征及其与气候的相关性.结果表明:(1)2000-2008年研究区植被的fPAR平均为47.58%,呈由西北向东南递增、沿海高于内陆的空间分布格局.(2)研究区87.34%的区域植被fPAR变化不显著.(3)fPAR能够反映植被时空动态,对气候变化具有较好的响应.fPAR的动态变化表明,不同区域的各植被生长年际变化各有差异,其所受气温和降水的影响程度也不同.     

鄱阳湖水体淹没频率变化及其湿地植被的响应

湖水淹没频率是影响湿地植被生态系统的最重要的水文因素。基于地物波谱特征的MODIS混合像元分解模型,分析了2000—2015年退水期鄱阳湖水体淹没频率的时间变化和空间规律,并在此基础上探讨了湿地植被的空间响应。研究结果表明:(1)鄱阳湖退水期水体的淹没频率总体呈"南低北高",同时具有大小不一的"斑块式"空间分布特征;(2) 15年内湖水的淹没频率经历了先急剧缩减然后恢复到相对稳定的状态,并且不同空间段的变化差异明显:北部河道的淹没频率先急剧降低后回升,中部洲滩不如北部河道段剧烈但大面积的淹没频率下降,南部子湖泊的淹没频率则基本没变;(3)植被丰度对淹没频率具有密切的响应关系,两者呈中间高两边低的"n"形分布,当淹没频率为40%时高植被丰度的像元数最多。(4)淹没频率与植被丰度的关系指示着鄱阳湖湿生植被在空间上的积极演变。     

湖南省MODIS遥感植被指数的时空变化

采用最大值合成法,以MODIS 250 m分辨率图像为基础,提取湖南省2005年逐月植被指数值.通过月植被指数对比分析,将湖南省分为6个区描述其空间分布特征.利用5个分布均匀的气象站观测的月降水量和月平均气温数据,分析了湖南省植被指数的时相变化特征.结果表明：湖南省MODIS植被指数空间分布与植被覆盖率呈正相关,且具有一定的地域性;MODIS植被指数随季节变化,其月平均植被指数曲线形似开口向下的二次抛物线,最大值出现在7月份;MODIS月平均EVI值小于MODIS月平均NDVI值;植被指数的季节变化受温度影响较大,并且随着纬度的降低,温度对植被指数的影响力下降;MODIS EVI的变化规律比MODIS NDVI更加明显,其二次曲线更为光滑,月平均值由低逐渐上升到最大值,再逐渐降低,而后者的曲线在最大值两侧有细微波动现象.     

基于遥感和GIS的川西绿被时空变化研究

探索出了利用多时相MODIS数据分析绿被时空变化的技术方法,揭示出了川西2002—2008年间绿被的变化特征。建立了绿被提取模型。用其从2002—2008年的多期MODIS影像中提取出川西多期绿被数据。其次,利用GIS技术对2002—2008年间绿被变化,及其与温度、降雨的关系等进行了分析。研究表明:2002年绿被天数在195 d以上的区域有43.3%。终年无绿被的区域有4.3%。西北部植被生长日数短,而东南部生长日数长。2002—2008年间,春季绿被面积变幅最大,秋季最小。最大绿被面积出现在2006年的夏季,最小绿被面积出现在2005年的冬季。平均夏冬绿被面积差占区域面积46.7%。在季节上,绿被面积与温度和降雨量均在0.01的水平上呈显著正相关关系,其相关系数分别为0.82和0.84。该研究成果对植被生长潜力挖掘、农牧生产和生态建设决策等均有重要意义。     

水淹频率变化对鄱阳湖增强型植被指数的影响

水淹状况是湿地植被动态的重要影响因素。该研究基于谷歌地球引擎(GEE)平台, 利用2000-03-01至2020-02-29所有覆盖研究区域的MODIS遥感影像数据, 分析20年间水淹频率(IF)、增强型植被指数(EVI)的时空变化以及湿地植被对IF变化的响应, 得出以下结论: (1) 20年来鄱阳湖水文节律发生了明显改变, 高IF (IF > 75%)水域面积呈现下降趋势, 从2000年1 435.3 km²下降至2019年的510.25 km², 降幅为64.45%; (2)区域平均EVI呈显著上升趋势, 植被扩张主要集中在中部IF下降区域; (3)分析不同总水淹频率区域中平均EVI年际变化, 发现EVI与水淹状况的变化趋势相似, 2009年之后鄱阳湖水域面积萎缩趋势缓解, EVI增长速度出现下降; (4)鄱阳湖湿地植被主要沿水域面积萎缩方向扩张, 基于像元统计20年间IF与EVI的变化趋势, 发现它们在空间分布上高度吻合, 这种空间异质性进一步证实水淹状况起到调节植被动态变化的作用。     

鄱阳湖自然保护区湿地植被生物量空间分布规律

探明区域湿地植被生物量的空间分布规律及其变化趋势,对于更好地保护候鸟生境、制定合理的湿地保护政策具有重要的意义。以鄱阳湖国家级自然保护区为研究对象,基于2000—2011年研究区MODIS植被指数产品和同期的植被生物量调查资料,建立了湿地植被生物量的遥感估算模型。在此基础上利用GIS空间分析方法,系统分析了保护区近10年来湿地植被生物量的空间分布规律及其季节变化特征。研究结果表明:(1)MODIS增强型植被指数的乘幂模型可以较好地模拟研究区湿地植被生物量的鲜重,拟合模型总体精度达到91.7%。(2)多年平均生物量呈现"岛屿型"空间分布模式:各子湖泊及洼地中心处,表现为水生植被群落为主的低生物量区(285 g/m2);湖心水体外围14—15m的高程区域,分布着以苔草群落为主的中生物量区(285—830 g/m2);高程位于16—18m的河口三角洲及天然堤坝区域,表现为以蒿、荻和芦苇群落为主的高生物量区。(3)保护区植被群落分布具有特定的季相变化特征,高、中、低生物量区在不同的月份呈现出不同的空间生消和演进规律,鄱阳湖水位的周期性涨落是影响其变化的一个重要扰动因子。     

时间信息熵及其在植被覆盖时空变化遥感检测中的应用

基于遥感影像的变化检测是当前的研究热点,可为区域生态环境保育、资源管理与发展规划等提供决策支撑。目前遥感影像的变化检测多基于两个时相,不能充分地反映植被在时间维的连续变化特征。通过引入信息论,提出了利用时间信息熵来综合表征植被长时间序列的变化特征。研究以延河流域为试验区,基于MODIS/NDVI数据,应用时间信息熵方法来计算了2000—2010年该区域的植被覆盖变化信息,厘清了时空变化特征。研究结果表明,近10年延河流域的植被覆盖的变化以增加为主,占流域面积的80.7%;植被覆盖明显增加的区域占流域面积13.9%,主要分布在流域的东北部和东南部;植被覆盖减少的区域占比2.4%,主要分布在流域的西部和西北部;严重减少的区域占比1.1%,主要分布在流域的中部和西南部,是需要重点的生态恢复与治理区域。时间信息熵方法与回归分析法相比,能够更为客观地表征长时间序列植被覆盖的连续变化强度和变化趋势,可为区域生态环境的保护和管理提供更为科学的理论依据。     

基于植被信息季节变换的植被覆盖度变化——以福建省连江县为例

基于植被覆盖度的植被信息遥感变化检测已成为研究植被及其相关生态系统变化的主要途径,但由于云覆盖等天气条件的影响,很难获得不同年份同一季节覆盖整个研究区的光学遥感影像来进行植被变化检测,而采用季节差异的影像必然会影响植被变化检测的结果.为此,本研究利用中高分辨率遥感数据的空间分辨率优势和MODIS遥感数据的时间分辨率优势,基于二者关系的拟合,提出一种植被信息季节变换的方法,将不同季节影像的植被覆盖度变换到研究所需的季节上.结果表明: 将该方法应用到福建敖江流域连江片区发现,植被信息变换的效果较好,经过将覆盖研究区的2007年冬季和2013年春季的中高分辨率影像的植被信息统一变换到夏季后,2007年的植被覆盖度由66.5%上升到79.7%,2013年由58.6%上升到77.9%,有效消除了因季节差异而对植被覆盖度估算产生的误差,提高了结果的准确性.     

基于卫星遥感数据的黄淮海地区植被覆盖时空变化特征

利用1982—2003年GIMMS NDVI遥感数据,在进行合成、重采样和时间序列滤波处理的基础上,采用线性趋势分析、经验正交函数分解等方法,对中国黄淮海地区植被覆盖的时空特征进行了研究。结果表明:22年来黄淮海地区植被覆盖总体上呈略微增加的趋势,且该区域生长季有提前和延长的趋势;黄淮海大部分地区植被活动在增强的同时,局部地区出现了植被退化现象;从季节变化上看,春季上升和夏季下降趋势明显;林地为主的自然植被、草甸类自然植被和所有农业植被未变化类别占主导地位,而草原植被则以增加趋势为主。主要生长季的NDVI距平EOF分析表明,第1模态的主要特征是区域中间、北部和南端为正,四周为负变化;第2模态的主要特征是从东南向西北由正到负变化且正值区明显偏多;第3模态从东南向西北呈现"正-负-正"的空间分布,其中负值区大部分为以林地为主的自然植被区和一年一熟农业植被,正值区大部分为农耕区和草原牧区,该模态大致反映了农牧区和林区的NDVI分布型。     

基于MODIS植被指数评估洞庭湖区东方田鼠大暴发的危害

鼠害大暴发年份对受害植被分布和受害等级的快速评价,对于鼠害防治和恢复农业生产具有重要意义。研究以洞庭湖北洲子区域东方田鼠(Microtus fortis)为例,提出通过分析植被指数变动规律以确定评价时间的方法,通过植被指数对鼠害的敏感性分析,选择增强型植被指数(Enhanced vegetation index,EVI)为适宜植被指数,0.07为具有代表性的灾害阈值。运用植被指数差值法获得研究区作物危害分布图与危害等级分布图,表明东方田鼠危害区具有聚集和离大堤一定距离的特点。比较洞庭湖区实地踏查获得的东方田鼠危害图与灾害阈值确定的危害像元分布图,表明基于MODIS(Moderate-resolution imagine spectroradiometer)植被指数的鼠类暴发年份评估方法准确可行。     

鄱阳湖越冬雁类食源植被适宜取食时间窗口

雁类是长江中下游越冬水鸟的优势种群,以苔草(Carex spp)等湿生植被为主要食物来源。作为长江中下游仅存的通江湖泊之一,鄱阳湖显著受到水文波动的影响,湿地植被的生长发育与洲滩淹没和出露时间密切相关。雁类对食物资源具有高度的选择性,建立雁类取食植被的特征和苔草生长过程之间的关系,是刻画适宜栖息地时空分布范围,开展雁类及其食物资源保育的关键。选择鄱阳湖典型子湖泊常湖池作为研究区,对苔草春季生长期开展了原位观测试验,对4个高程梯度的苔草株高和生物量等关键生长因子进行了12次野外监测和采样。同时,结合遥感影像、气温数据及实地观测记录,确定了4个高程梯度洲滩的出露时间和苔草有效生长时间。在此基础上,建立了基于Logistic方程的苔草株高和生物量的生长过程曲线。并根据实地观测的雁类觅食苔草的特征,反推得到雁类适宜取食苔草的时间窗口。结果表明:苔草株高与地上生物量显著正相关,水文条件和气温是影响苔草生长的关键因素,而退水时间的推迟,会导致生长期缩短和低温限制下的有效生长时间减少,影响雁类食物资源的分布。苔草在秋季生长期出露达到12—28 d,而在春季生长期出露达到83—182 d时适宜雁类取食。研究提出了确定越冬雁类苔草适宜取食时间窗口的方法,证实洲滩退水时间推迟超过20 d,苔草生长节律将难以匹配雁类数量峰值期觅食的需要。本研究对鄱阳湖湿地水文调控和湿地资源管理具有重要意义。