基于MODIS植被指数的藏北高原植被物候空间分布特征

基于非对称高斯拟合算法重建了2001-2010年的MODIS EVI时间序列影像,利用动态阈值法提取2001-2010年各年藏北高原植被覆盖的关键物候参数(生长季峰值、返青期、枯黄期及生长季长度),并在此基础上分析了藏北高原植被覆盖的物候参数空间分布特征.结果表明:植被生长季EVImax、物候返青期及生长季长度均表现出从东南到西北过渡的水平地带性与东南高山峡谷区的垂直地带性相结合的空间格局;对于不同地表覆盖类型,EVImax、返青期、生长季长度均呈现农林混合区＞林灌区＞草甸＞草原＞荒漠草原的特征,枯黄期除农林混合区较迟外,其他4种地表覆盖类型时间接近;对于不同气候区划,植被生长季EVImax、返青期、生长季长度表现出半湿润区→半干旱区→干旱区的递变规律;研究区内植被物候受地形影响较大,随着海拔的升高,植被生长季EVImax降低、物候返青期推迟、生长季长度减小.     

新疆玛纳斯河流域2000-2010年土地利用/覆盖变化及影响因素

在2000年和2010年两期遥感影像解译的基础上,从土地利用类型的结构、变化速率、变化方向及土地利用程度等方面分析了玛纳斯河流域土地利用的变化特征,并分析了影响土地利用变化的主要因素及不同因素之间的交互作用。结果表明:(1)近10年来,流域土地利用程度增强,人工绿洲呈扩张趋势,耕地和城乡工矿居民用地大量增加,林地和未利用地减少;上游地区草地和冰川积雪覆盖地面积增加。(2)耕地向内部外部双向扩张,主要来源于林地、荒漠和盐碱地;新增草地以山地裸地和山前荒漠的转变为主;林地主要转变为中游的耕地和城乡工矿居民用地及上游的草地和裸地;城乡工矿居民用地的增加主要来自荒漠、耕地和林地;未利用地变化以向人工绿洲土地类型的转变为主。(3)上游土地利用变化主要受气候变化的影响,降水量增加可能是冰川积雪面积扩张的主要原因;中游人类活动密集,耕地和城乡工矿居民用地扩张,荒漠植被退化;下游受气候和人类活动共同作用,尾闾湖泊萎缩,河岸和湖周植被退化。     

2015—2020年间海南热带雨林国家公园景观格局变化

海南热带雨林国家公园森林资源富集，探究该地区景观格局时空演变特征，对维护海南岛生态安全屏障具有重要意义。该研究依托2015年和2020年海南热带雨林国家公园地表覆盖数据，建立景观分布格局体系，采用景观格局指数、单一景观动态度和景观转移矩阵的方法，分析海南热带雨林国家公园10类土地覆盖类型的景观格局变化特征，探究其变化的影响因素。结果表明：(1)2015—2020年，海南热带雨林国家公园整体景观破碎度呈现降低趋势，空间集聚性增加，综合动态度较小，景观类型整体较稳定。(2)雨林优势种常绿阔叶林面积不断增加，破碎度减小，呈正向增长态势；针叶林与灌木林面积减少；部分水体转化为湿地等，面积减小；其余景观类型面积占比较小，按自然演替方向发展变化。(3)景观格局演变主要以雨林自然演替为主，其次受政策、气候等因素综合影响。综上所述，自开展海南热带雨林国家公园体制试点以来，其景观格局趋于稳定。政策引导发挥着重要的正向作用，有针对性地开展热带雨林景观保护及修复工作，有助于海南热带雨林国家公园可持续发展。     

滦河流域景观格局变化对水沙过程的影响

以滦河流域为研究区域,基于SWAT模型模拟1976—2012年滦河流域的水沙过程,分析2000年京津风沙源治理项目实施前后流域产水产沙时空格局变化;研究1980—2010年流域景观格局变化特征,揭示景观格局变化的水沙响应;应用Spearman相关分析法分析流域景观格局变化对水沙过程的影响。结果表明:与20世纪80年代相比,2010年流域林地和建设用地增加,其他用地类型减小;流域景观集中程度提高、连通性变优、优势斑块显著、形状趋于规则、多样性减少、破碎化程度降低、景观类型向非均衡方向发展;流域年均地表径流减少9mm,产水量增加5.44mm,产沙减小1.59t/hm~2;地表径流减少区域占全流域89.32%,产水量增加区域占76.71%,产沙量减少区域占93.89%;地表径流、产水、产沙与林地面积呈负相关,产水与草地面积呈正相关,地表径流、产沙与农业用地面积呈正相关;地表径流、产水、产沙与景观形状、Shannon′s均匀度、景观分离度呈正相关,与蔓延度、最大斑块指数呈负相关;产水、产沙与斑块密度和Shannon′s多样性指数呈正相关;工程治理后,流域年均径流量与产沙量显著下降,产水产沙高值区显著缩小,产沙关键区域仍需治理。     

黄土丘陵沟壑区景观格局演变特征——以陕西省延安市为例

以陕西省延安市1985年、2000年和2008年三期1∶25万景观单元类型图,1∶5万地形图等生成的数字高程模型(DEM)为数据源,基于ArcGIS 9.3软件,采用多距离空间聚类、景观单元类型转移矩阵、空间数据叠加分析等方法分析了延安市景观格局的演变特征。结果表明:延安市的景观是由林地、灌木、草地和农田等基本景观单元构成的复合景观;研究期间农地面积急剧减少,流失的农地主要转变为林地、草地、灌木和聚落,除农地和裸地外,其他景观单元类型面积均有不同程度的增加;1985—2008年,林地、灌木和草地聚集的最大尺度减小,而农田聚集的最大尺度变大,农田和草地的空间聚集强度明显小于林地和灌木;延安市主要景观单元类型演变主要发生在海拔1100—1500 m之间的区域和坡度范围7—21°之间的区域,但农田向聚落的演变主要发生在海拔较低(900—1300 m)、坡度较缓(7°)的平川缓丘地带。1999年之前,经济的迅速发展是延安市景观格局演变的主要驱动因素;而1999年之后,国家推行的退耕还林(还草)等一系列生态重建措施成为延安市景观格局变化的主要驱动因素。     

中国西南地区土地覆盖情景的时空模拟

气候植被类型的空间分布与土地覆盖类型的空间分布在时空层次上具有很好的相关性和一致性。在运用HLZ生态系统模型获得CMIP5的3种气候情景RCP26、RCP45、RCP85情景下西南地区未来90a(2011—2100年)HLZ生态系统时空分布情景数据的基础上,结合2010年土地覆盖现状数据,构建了土地覆盖情景的空间分析模型,并在此基础上,实现了西南地区未来90a土地覆盖情景的时空模拟分析。模拟结果表明:3种气候情景下,西南地区未来90a的落叶针叶林、落叶阔叶林、草地、耕地、冰雪、荒漠及裸岩石砾地等土地覆盖类型面积将呈逐渐减少趋势;常绿针叶林、常绿阔叶林、混交林、灌丛、湿地、建设用地、水体等土地覆盖类型面积则呈逐渐增加趋势。其中,湿地增加速度最快(平均每10a增加5.28%),荒漠及裸岩石砾地减少速度最快(平均每10a减少2.34%)。     

长江源区土地覆盖变化与草地退化格局的时空分异

基于野外调查、遥感影像和统计资料,分析了1987-2007年长江源头地区土地覆盖变化和草地退化格局的时空分异特点,并从海拔、坡度和坡向3方面探讨了导致长江源区草地生态环境变化的主要自然因素.结果表明： 研究期间,长江源头地区土地类型破碎化整体呈增加趋势,自然地理条件和气候变化是导致土地格局变化的主要驱动因素;不同海拔草地退化面积差异显著,研究区草地退化主要发生在海拔4800～5100 m范围内,且退化面积随海拔的升高呈增加趋势,退化面积比重在不同坡度和坡向的差异较大.1987-2007年,长江源头地区气候呈暖干化趋势,区域土地覆盖类型空间结构变化明显;不同坡向、坡度和海拔的草地退化分布格局与高寒环境和人为干扰的格局基本一致,高寒环境和气候演化对草地生态系统格局起决定作用.     

祁连山国家公园青海片区山水林田湖草的时空分异

祁连山国家公园被确定为我国国家公园体制试点之后,对其生态环境保护、管制、修复提出了更高、更精准的要求。基于1980—2018年遥感影像数据,构建山水林田湖草空间信息格局图谱,分析祁连山国家公园青海片区一般控制区和核心保护区山水林田湖草的时空分异特征。结果表明: 研究期间,草地是公园主体景观,面积为8174.93 km²,其中,核心保护区草地面积是一般控制区的1.2倍;裸岩石质地是未利用土地的主要类型,分别占核心保护区和一般控制区未利用土地面积的86.7%和79.4%;一般控制区的林地面积大于核心保护区;核心保护区的水域面积是一般控制区的4.9倍,核心保护区90.4%的水域面积为永久性冰川雪地;旱地主要集中在一般控制区。1980—2018年间,水域面积呈降低趋势,减少186.75 km²,其中,永久性冰川雪地下降最明显,一般控制区和核心保护区分别下降12.05和175.88 km²;林地、草地整体呈增加趋势,核心保护区高、中、低覆盖度草地的变化趋势均大于一般控制区,1990—2000年变化最明显,1980—2018年一般控制区高、中覆盖度草地和核心保护区高、低覆盖度草地存在退化现象;裸岩石质地呈上升趋势,而永久性冰川雪地呈下降趋势。永久性冰川雪地和裸岩石质地是公园内变化最明显的地类,核心保护区冰川退缩速度比一般控制区退缩速度明显,其转为裸岩石质地主要发生在1980—1990和2000—2010年。     

川滇生态屏障区景观生态风险评价及影响因素

探究重点生态功能区景观生态风险时空演变特征,揭示人类活动对景观生态风险恶化的潜在影响,对防范和化解景观生态风险、促进区域可持续发展具有重要意义。以2000、2010、2020年土地覆被数据为基础,运用ArcGIS 10.8和Fragstats 4.2等软件,基于景观格局指数和脆弱度指数构建景观生态风险评价模型,借助空间分析方法,揭示川滇生态屏障区景观生态风险时空演变特征,采用地理探测器测度不同区域范围的自然和社会经济因素对景观生态风险的影响。结果表明: 2000—2020年间,研究区人造地表、水体、灌木地面积总体呈上升趋势,林地、耕地、草地、湿地、裸地、冰川永久积雪面积总体呈下降趋势,景观类型转移以林地、草地、耕地间转移为主,其中,耕地转人造地表最显著;景观生态风险平均值有所下降,景观生态风险等级分布与景观类型变化及转移特征较为一致;研究区整体上以低生态风险、较低生态风险和较高生态风险等级为主;景观生态风险的时空演化特征总体受高程、降水等自然因素影响,经济社会及区域可达性对局部风险恶化区的影响较为突出。     

三江平原桦南县景观格局时序变化与驱动因素研究

基于RS和GIS技术,集成地形图与遥感影像(MSS、TM)数据,对1954～2005年三江平原桦南县景观格局动态变化特征与驱动力进行分析。结果表明,过去50年间,桦南县景观格局发生了剧烈变化,耕地和林地是研究区面积最大的2种景观类型,1986年以后,耕地成为研究区面积最大的景观类型。1954～1976年期间耕地面积增加速率较大,主要是草地、湿地大面积被开垦为耕地;1976～1986年期间,有大面积湿地、林地转化为耕地;1986年以后,各景观类型面积变化趋势变缓。景观指数在过去几十年期间都发生了重大变化,农业的大规模开发与以上景观指数的变化规律存在密切关系。气候变暖和人类活动的增强共同作用于区域景观格局。     

20世纪90年代以来中国西南地区土地覆被变化

西南地区是我国重要的生态安全屏障区,也是气候敏感区和生态脆弱区。20世纪90年代以来,西南地区土地覆被发生了巨大变化,对生态环境和生态系统服务功能产生重大影响。基于全国30 m土地覆被数据集,分析了近20 a来西南地区土地覆被格局、变化及驱动因素。同时,基于MODIS-NDVI数据,利用像元二分模型估算了2000—2010年250 m分辨率年最大植被覆盖度,对森林、灌丛和草地的植被覆盖度变化进行分析。结果表明:1)2010年西南地区土地覆被以森林和草地为主,分别占总面积的29.08%和24.11%。2)1990—2010年西南地区森林、湿地和人工表面分别增加1.39%、5.86%和48.57%,灌丛、耕地和裸露地分别减少2.12%、2.88%和0.64%,变化的区域主要集中在生态建设重点区、城市圈、地震灾区、三峡库区、三江源区、青藏高原东南部和云南南部。3)2000—2010年西南地区森林、灌丛和草地植被覆盖度呈增加趋势的面积分别占26.54%、32.53%和28.87%,但汶川地震重灾区、横断山区、云南南部等地的森林及灌丛植被覆盖度下降,青藏高原东南部、川西高原草地退化。近20 a来,尽管气候变化对西南地区的土地覆被有一定影响,但人类活动仍然是导致其变化及时空差异的主要原因。     

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.     

遥感探测土地植被覆盖指数的准确度评估

GIS数据的准确度一直是GIS应用的考虑事项。用虚例和实例揭示了土地植被覆盖指数的准确度与图像分类的准确度之间的复杂关系,并进一步用数学方式进行了解释。土地植被覆盖指数的准确度取决于图像分类准确度,但与分类总准确度没有直接关系。用户和产家准确度比总准确度对土地植被覆盖指数的准确度具有更直接的控制,所以在图像分类报告中不应被忽略为了保证土地植被覆盖指数的准确度,某土地类型的用户和产家准确度应该尽可能一致,同时要使得这两个准确度数值越高越好。     

基于长时间序列landsat数据的科尔沁沙地土地利用演变分析

以科尔沁沙地沙丘-草甸过渡带区域主要土地覆被类型为研究对象,以1987-2017年多时相Landsat TM/OLI遥感影像解译分类为基础,参考生态学植被演替研究方法,系统分析研究区30年来的土地利用/覆被动态演变规律,研究结果表明：（1）决策树法在复杂下垫面不同覆被类型的同步识别效果较好,所有影像分类精度均达到88%以上,分类效果较好,其中2017年分类精度最高为95.24%,达到了分类研究的要求;（2）研究区存在着"半灌丛-草甸地-灌丛"的植被结构特征,且整体表现为"南进北退"的变化趋势。结合土地利用动态度分析结果表明人类活动干涉下,研究区整体上遵循了半干旱区植被条件改善的一般规律,侧面反映该研究区域生态环境的持续不稳定性和脆弱性;（3）研究区覆被类型发生变化的总面积达到2623.59 hm²,总变化强度为63.76%。其中正向演替的比例为52.61%,以半灌丛面积的持续减小与沙地草甸面积的持续扩张为主要变化特征。但同时,半灌丛转为沙地的面积为184.95 hm²,表明以放牧为主的研究区同时发生着局部的逆行演变;（4）质心迁移结果反映了1987-2017年间,除人为影响较大的林地、草地以及耕地向北迁移外,其他植被类型的质心都有很明显的南迁,主要植被类型重心迁移距离依次由大到小为耕地 > 半灌丛 > 灌丛 > 沙地草甸 > 湿地草甸 > 林地。研究通过记录科尔沁沙地连续扩展的时空模式,展示了遥感-生态和时间序列影像在30 m分辨率下跟踪土地利用/覆被变化的潜力,为提高干旱半干旱区土地利用情况的动态监测效率,开展土地利用/覆被动态演变研究提供参考。     

基于地形限制特征的泾河流域遥感地表覆被分类

由于在分类方法和空间分辨率等方面存在局限性,基于粗分辨率遥感数据的传统非监督分类结果在不同地物过渡带内往往误差较大。该文提出了基于地形限制特征的分类方法,在非监督分类的基础上,将非监督分类结果按照像元进行细分,并运用地形限制条件对细分后的像元进行二次判别分类。结果表明,分类精度明显提高,其中,农田和居民点分类精度的提高最为明显。这一方法使得完全同质的单元可以进行属性的变更,改善了像元空间分辨率差造成的误差;而地形限制特征的引入减少了传统非监督分类的不确定性,使模糊区域的分类有了较为明确的区分特征,提高了分类的精度。     

Selection of land cover by the Tibetan foxVulpes ferrilata on the eastern Tibetan Plateau, western Sichuan Province, China

Habitat loss is one of the main factors impacting endangered wildlife in China. The Tibetan foxVulpes ferrilata Hodgson, 1842 is a characteristic species of the Tibetan Plateau. However, its habitat use is poorly known. We conducted a project (2001–2003) to better understand habitat use by the Tibetan fox in Shiqu County, Sichuan Province, China. The research site was classified into four land cover categories: grassland, grassland and shrubs, shrubs, and disturbed area (more than half of the area in a plot covered by bare soil and gravel). Their proportional share in land cover categories was estimated by line transects and used as expected land cover. Plots were also located at fox locations, fox dens, and fox feces (hereafter “fox plots”). Using Bonferroniz-statistics, land cover proportions in fox plots were compared with the expected land cover proportions. Tibetan foxes were found primarily in grassland habitat and there was evidence of use of grassland/shrub habitat and disturbed area. However, the fox were rarely observed in shrubs. Two reasons for this are: (1) the need of prey, pika, which mainly lives in open areas; (2) the requirement of security from natural enemies.     

地表水热要素在青藏高原草地退化中的作用

在全球气候变暖和频繁的人类活动影响下,青藏高原草地生态系统发生了生产力下降、生物多样性减少及生态功能退化等一系列现象。与传统观测技术相比,遥感技术具有大范围、快速和连续监测等优点,因此被广泛用于区域尺度的草地植被长时间序列监测。以往对青藏高原草原植被影响因子的研究多集中在气温与降水,而相比较于气温和降水,地表温度和土壤湿度直接作用于植物的根部,对植物种子的萌芽和植株的生长也都有着重要影响,所以地表温度和土壤湿度与植被生长的关系更加紧密。基于遥感技术,利用青藏高原草地区域的MODIS和AVHRR数据,选择草地植被覆盖度作为草地退化的遥感监测指标,建立了青藏高原草地退化遥感监测和评价指标体系,并对青藏高原2001-2017年的草地退化状况进行了遥感监测和评价。同时,利用遥感数据获取青藏高原区域尺度的地表温度和温度植被干旱指数数据,用于指示地表水热状况,最后基于回归方法分析了地表水热要素在青藏高原草地退化中的作用。结果表明：从2001-2017年,青藏高原植被退化程度空间差异明显,柴达木盆地和青海湖附近退化较为严重,喜马拉雅山脉北部、昆仑山脉南部、冈底斯山脉北部交汇的地区退化也较严重。在2001-2017年间,青藏高原草地未退化面积从50.60%上升到59.00%,说明青藏高原草地整体上在朝着改善的方向发展。2001-2017年内,青藏高原草地整体上大部分时间处于轻度退化状态,但是2001年和2015年这两个年份青藏高原草地退化整体上达到中等退化水平。通过回归分析发现,土壤湿度主导的对青藏高原草地的影响面积达到14.04%。地表温度主导的影响面积达到草地总面积的约36.61%。但地表温度与植被之间相互影响,且主要呈现负相关关系。其中,在温性草甸地区,当植被覆盖度较低时,地表温度正向影响植被生长。     

土地退化零增长评估——以蒙古高原为例

由于全球气候变化以及人类活动对生态系统的影响加剧,干旱半干旱区的土地退化愈发严重。为了防止土地退化,联合国防治荒漠化公约(UNCCD)提出了土地退化零增长(LDN)的目标。首先介绍LDN的概念与评估方法,接下来以蒙古高原为例,采用土地覆盖、土地生产力和土壤有机碳3个核心指标,评估2001-2020年蒙古高原LDN目标的实现情况。研究结果表明,相对于基线期(2001-2010年)的生态系统状态,评估期内(2011-2020年)新增恢复区域的面积(10.83×10⁴km²)大于新增退化区域的面积(7.77×10⁴km²),蒙古高原在2020年已实现土地退化零增长目标。两个十年中,恢复面积比退化面积分别超出6.87×10⁵km²(2001-2010年)和9.44×10⁵km²(2011-2020)。但是现有的LDN评估方法存在指标和方法不完善以及数据源不确定等问题,未来研究需进一步优化和发展评估指标与方法。此外,目前以LDN为概念框架的实证性研究还比较少,区域评估有助于评判区域土地退化状况和识别关键区域,从而制订空间明晰的生态恢复策略。     

Land cover changes in an abandoned agricultural land in the Northern Apennine (Italy) between 1954 and 2008: Spatio-temporal dynamics

We report the spatio-temporal dynamics of land cover changes from 1954 to 2008 in a hilly mountainous area in the Italian northern Apennine, and ecological factors and processes associated with these dynamics. Land cover patches were mapped and analysed at three time periods (1954, 1980 and 2008). Changes over time were detected by analysing a combination of multitemporal source data from airborne images and from field surveys. Relationships between cover classes and environmental variables were analysed for the year 2008. Grasslands and scrublands (corresponding to the Natura 2000 Habitats 6210 and 5130, respectively) were found to be the most threatened communities; they occupy small portions of the studied area and are subject to a marked dynamic towards the higher stages of the vegetation successions including a mesophilous and a thermophilous succession. The ability to estimate persistence times and evolution trends of vegetation types following land abandonment is an important tool in land management. Our combined approach yielded a good picture of the vegetation involved in biodiversity loss consequent to land abandonment, as well as estimation of the expected time for this loss to occur.     

北京地区不同地形条件下的土地覆盖动态

利用MSS/TM影像和1∶250 000 高程数据分析了1978~2001年北京地区土地覆盖的变化。为研究人类活动对土地覆盖类型及植被变化的影响,根据植被的分布规律和人类活动影响,利用数字高程模型(DEM)将研究区遥感影像分为不同海拔段,分别建立标志进行解译。通过转移概率矩阵计算、不同地形因子影响下的土地覆盖类型分布的GIS分析,得到如下结果:1) 1978~2001年间北京市土地覆盖变化主要发生在平原和低海拔、小坡度的平缓地区,表现为农业用地向城镇用地的转变;高海拔地区主要为天然植被所覆盖,土地覆盖变化相对较小,主要是灌丛向林地的转变。2) 地形因子显著影响土地覆盖类型的分布及变化。随着海拔的升高和坡度的增大,农业用地和城镇用地减少,林地和灌丛逐渐增加。坡向对植被的分布也有较大影响。