加拿大北方森林火烧迹地遥感分析

森林火灾是加拿大北方森林地区最主要的扰动因素,对北方生态系统起着主导作用。基于MODIS数据,采用全球扰动指数算法(MGDI),对加拿大萨斯喀彻温省和亚伯达省2004-2011年的森林火烧迹地进行检测和分析。通过与MODIS标准火烧迹地产品以及加拿大林业局数据进行比较,扰动指数算法检测的火烧迹地面积比MODIS标准产品更接近于林业局的统计数据。分析表明,在2004-2011年间,由于火灾原因,整个研究区森林面积平均每年减少76.36万hm2,占该区域森林总面积的3.36%。萨斯喀彻温省平均每年燃烧的森林面积为46.83万hm2,亚伯达省为29.53万hm2。其中,2006、2008、2010和2011年是火灾的高峰年份。火烧迹地主要集中在生态交错带的北方保护区、针叶林保护区、针叶林平原区,以及北方平原东北部的伍德布法罗国家森林保护区。     

基于随机森林的遥感干旱监测模型的构建

利用遥感数据进行大面积旱情监测是现有干旱监测的重要方法之一,然而传统的遥感干旱监测方法主要侧重于对土壤湿度或植被状况等单一干旱响应因子进行监测,对综合多因子的干旱监测研究较为有限。随机森林是一种机器学习方法,具有学习过程快速、运算速度快、稳定性好、预测精度高的优点,近年来被应用于生态环境等多个领域。本文利用2001-2010年4-9月的MODIS数据提取的植被状态指数（VCI）、温度状态指数（TCI）和土地覆盖类型（LC）,TRMM降水资料计算的TRMM-Z指数及SRTM-DEM、土壤有效含水量（AWC）等多个遥感及土壤资料提取的干旱因子为自变量,以气象站点的综合气象干旱指数（CI）为因变量,利用随机森林模型构建遥感干旱监测模型,并以河南省为研究区进行了评价和分析。该模型在2009-2010年的监测值和实测CI值的具有显著的相关性,并且二者干旱等级的一致率为81%。在2001-2010年4-9月间,模型监测值与气象站点的标准降水蒸散发指数（SPEI）总体干旱等级一致率为74.9%,较为一致,其中9月的模型结果与SPEI的干旱等级一致率最高,达到82.4%,空评估率和漏评估率最低;与10 cm土壤相对湿度的相关系数在0.475-0.639之间,达到极显著水平。河南省2011年4-6月干旱事件同样验证了本文构建的模型旱情监测结果,说明本模型能较好地就应用于监测区域旱情监测。     

基于社交媒体的森林火灾舆情信息脉动分析

2019年和2020年四川省发生了两起大型森林火灾,受到政府高度重视,也在网络上引发了广泛讨论.为了呈现森林火灾后微博文本中蕴含的舆情信息,有效地了解舆情,掌握规律,对四川凉山前后两起重特大森林火灾发生后的舆情进行了数据挖掘和对比分析.使用核密度、地理探测器方法对两起森林火灾舆情时空扩散和空间分异进行了研究,使用LDA主题提取模型、朴素贝叶斯、词云方法对两起火灾舆情进行主题提取、情感分析和可视化表达.研究结果表明:时空扩散和主题分布上,四川省两起重大森林火灾舆情具有较强相似性;空间分异上,两起火灾舆情空间分异与区域经济发展水平显著相关;情感演变上,重复发生同类灾害事故对于网民的情绪冲击明显.     

京津唐地区城市扩张对地表蒸散发的影响

以京津唐地区为例,基于SEBS模型,利用MODIS遥感数据和气象数据,计算了2000、2005和2010年四季代表月份的平均日蒸散发量,并结合3期土地利用图,定量评估了由城市扩张引起的日蒸散发量的变化。结果表明,不同土地利用类型的日蒸散发量在不同季节表现出不同的分布规律,春、夏和秋季的日蒸散发量分布规律为水域>林地>草地>耕地>城市用地,冬季的日蒸散发量在三年的分布不一致:2000年为林地>草地>水域>城市用地>耕地,2005年为水域>林地>草地>耕地>城市用地,2010年为林地>水域>草地>城市用地>耕地。以研究区土地利用变化不明显的区域为背景区域,评估了除土地利用/覆被变化外的其他因素对京津唐地区夏季日蒸散发的影响。除去该影响后得出土地利用/覆被变化,对日蒸散发的影响,结果表明,各土地利用类型转化为城市用地会使日蒸散发降低,且水域转化成城市用地后,其日蒸散发量降低最多,2000-2005年降低了0.977mm,2000-2010年其降低值为0.983mm。     

森林过火区植被遥感参数的变化与恢复特征分析

遥感技术可以快速、准确地监测森林火灾火烧迹地的植被遥感参数变化,分析植被对火灾的响应与恢复特征,为防灾减灾决策提供科学依据。本文首先基于森林火灾前后的Landsat5 TM数据,利用差分归一化燃烧指数（the Differential Normalized Burn Ratio,dNBR）来提取2009年澳大利亚维多利亚州火烧迹地的范围,计算过火区面积及火烧强度;其次基于时间序列的全球地表特征参量（Global Land Surface Satellite,GLASS）产品中的叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）、吸收光合有效辐射比例（Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation,FAPAR）数据,利用距平分析法对比不同火烧强度过火区植被与未过火区植被受森林火灾的影响状况与植被恢复特征。结果表明,森林火灾发生后,LAI、FAPAR值迅速降低,火烧强度越大,LAI、FAPAR下降程度越大,高火烧强度过火区的LAI、FAPAR最大降幅分别为中火烧强度、低火烧强度过火区的1.2、1.3倍;随时间推移,LAI、FAPAR值逐渐上升,在2-3年内恢复至未过火区水平。LAI、FAPAR恢复至未过火区平均水平的时间与森林火灾规模、火烧强度密切相关：维多利亚州森林火灾过火区域中大过火斑块、高火烧强度林地的植被遥感参数恢复时间相比小过火斑块、低火烧强度林地滞后1-2年。植被遥感参数LAI、FAPAR能很好地反映过火区植被的受损状况及恢复过程。     

1990-2050年间贵州省东南部森林植被碳蓄积及固碳潜力分析

本文以贵州省东南部三州为研究区,运用连续生物量转换因子法和平均生物量法,通过2010年森林清查小班数据,建立了24类优势树种的森林植被碳密度与林龄之间的关系。同时,估算了1990-2010年间贵州省东南部森林植被生物量及其碳蓄积量,分析了碳蓄积量的时空变化特征,并预测出2050年该区域森林植被的固碳潜力。结果显示：（1）2010年贵州省东南部森林植被碳蓄积量为106.22 TgC,占贵州省森林植被碳蓄积量的63.01%,占全国森林植被碳蓄积量的1.36%;平均碳密度32.44 MgC/hm²,是贵州省森林植被平均碳密度的93%,全国森林植被平均碳密度的76%,碳密度空间分布呈现由西部向东部增加趋势且东部高于平均水平。（2）1990-2000年间森林植被碳蓄积量增加了30.67 TgC;2000-2010年间森林植被碳蓄积量增加了49.55 TgC,其中,退耕还林导致森林植被碳蓄积量增加了31.09 TgC。（3）以2010年为基准年,假设40 a后贵州省东南部森林面积保持稳定,且不考虑轮伐期的未来情景下,至2050年该区域森林植被碳蓄积量将达到153.38 TgC,其增量可达47.16 TgC,表明贵州省东南部森林具有较大的碳增汇潜力。     

环长株潭城市群湿地生态安全研究

本文选取环长株潭城市群为研究区域,以Landsat TM影像解译后的土地利用数据、MODIS影像计算的植被指数,以及人口、经济和气候数据等为数据源,基于“压力-状态-响应”框架模型构建湿地生态安全评价指标体系对该区域2000-2010年湿地生态安全进行综合评价。结果表明：（1）环长株潭城市群2000、2005、2010年湿地生态安全指数均值分别为0.7268、0.7151和0.7196,湿地生态安全状态“良好”,生态安全等级程度为“较安全”。（2）环长株潭城市群区域差异性明显,一级湿地生态安全区主要分布在洞庭湖周边,二级湿地生态安全区沿主要河流分布,三级湿地生态安全区主要分布在2个或3个城市之间的交界区域。（3)研究期间环长株潭城市群湿地面积变化明显,该区域湿地总面积逐年减少;森林沼泽、草本沼泽、湖泊、河流、水田的斑块分维数均呈增加趋势;水库/坑塘、河流破碎度指数明显高于其他景观类型,湿地生态系统服务价值总体减少。在此基础上,从土地利用变化与转型、湿地景观结构与功能、自然因素等方面对影响该区域湿地生态安全的主要驱动因子进行了分析。结果表明,人类社会经济活动直接作用于湿地生态环境,通过改变区域景观和土地利用结构使湿地面积发生变化,直接影响湿地生态安全。气温、降水等气候因素通过改变水热状况和植被覆盖,间接影响湿地生态安全。针对该区域湿地生态安全存在的问题,建议在发展过程中正确处理好经济与生态环境之间的关系,尽可能减少人类活动对湿地生态环境的干扰。     

土地利用变化对吴江市水田土壤有机碳储量的影响分析

 农业表层土壤碳库容易受人为强烈干扰,而又可以在较短的时间尺度上进行调节,当今我国经济发达地区土地利用变化必然会对土壤固碳产生重要影响。本研究以江苏省吴江市水稻土为例,利用新一代中分辨率成像光谱仪(MODIS)和TM/ETM影像提取了1984年稻田面积,以及这部分稻田在2000-2005年的土地利用变化状况。研究中以最大似然法对TM/ETM、MODIS影像应用归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和陆地水分指数(LSWI)掩膜的方法作了识别提取;同时,结合第二次全国土壤普查、2003年耕地地力调查点和吴江市农林局土肥指导站长期定位点的土壤有机碳数据估算了1984年和2000-2005年土壤碳库变化情况。结果表明:近20多年来尽管吴江市水稻土水耕熟化过程中有机碳总体呈增加的趋势,但由于大量稻田被非农用地所取代,导致土壤固碳能力大幅度下降,尤其从2001年开始从"碳汇"变成"碳源"。因此,在我国经济发达区应密切关注耕地转换成非农用地而导致的土壤有机碳的损失。     

FY-4A地表温度产品质量评估与偏差订正方法研究

气候变化研究需要长时间序列、稳定的、均一化的地表温度（LST）气候数据集支持。气候变化实时监测对数据集的要求则更高,还需要LST气候数据集实时的更新和快速便捷的获取,而国际上公开的实时更新的LST气候数据集则较少。本研究以国外长时间序列MODIS LST历史数据集为参照,对我国易于获取的FY-4A LST实时数据进行质量评估,在此基础上研发随机森林偏差订正算法,将FY-4A LST数据实时订正到MODIS LST质量水平上,从而研发融合静止气象卫星FY-4A和极轨卫星AQUA/MODIS的LST气候数据集。对偏差订正后的2022年1、4、7和10月共4个月产品检验评估的结果表明：从4个月份偏差的平均值来看,订正后的LST平均偏差由-1.98℃降低到-0.42℃,平均绝对偏差由4.02℃降到2.84℃,均方根误差由5.13℃降到3.91℃,相关系数由0.86提升到0.90。随机森林回归偏差订正算法能够有效减小FY-4A LST与MODIS LST的偏差,订正后的FY-4A LST数据在全国范围不同区域和不同时段与MODIS LST均具有较好的一致性。对中国区域高温过程监测评估发现：订正后...     

南方亚热带季风区将乐县森林植被动态变化及其对气候变化的响应

在全球气候变化背景下,植被动态变化以及植被对气候变化的响应方式已经成为生态学和地理学领域的热点。本文对比分析了南方亚热带季风区将乐县不同类型森林植被对不同时间尺度的干旱响应的差别。基于2000-2017年MODIS-EVI数据及气象站点数据,用最大值合成法、趋势分析法以及相关分析法,分析了森林植被及气象因子的动态变化特征,并对比不同森林植被对气候变化响应的差别。研究表明：① 2000-2017年,研究区植被覆盖度、EVI和降水均显著增加,区域内湿度增加,森林长势渐趋良好;② EVI在生长季初期和末期与同期的降水、温度均显著正相关（P<0.1）,初期森林受降水因子的影响更大,末期受温度因子的影响大;③ 1-3月和周年的气候变化对森林的生长至关重要,长时间尺度的湿度增加对森林生长具有显著的促进作用,SPEI的时间尺度越长与EVI的相关性也越大;④ 针阔混交林与同期温度、降水的相关系数最高,并且与不同时间尺度的SPEI相关性均比较高,属于气候敏感型林型,在生产经营中要谨慎预防气候变化对该林型带来的伤害;⑤ 森林覆盖度变化与降水和SPEI_24的相关性极显著,长时间尺度的降水变化是影响森林植被覆盖率变化的重要因素之一。     

森林防火减灾信息系统的设计开发——以四川省遂宁市为例

森林资源是极其重要的自然资源。利用3S(GIS、RS、GPS)技术、数据库技术,以及网络技术建立森林防火信息系统对减少森林火灾损失具有重要意义。本文以四川省遂宁市为例,对该市森林防火信息系统的结构和功能、系统的数据库进行了设计、建设。该系统数据库的数据主要有1:1万地形图,1:1万森林资源二类调查数据,气象站点数据,扑火力量分布数据,了望站点分布数据,扑火物资储备数据,林业管理机构分布数据,以村或乡镇为单位的人口、经济统计数据及遥感影像数据库。该系统的主要功能包括数据的处理和管理,森林火险等级评价,森林火灾监测,林火趋势模拟和预测,最佳扑火路径分析,防火扑火预案制定,防火扑火决策,灾害损失评估,灾后重建辅助决策,相关图、表和报告制作等功能。在系统的搭建过程中,采用MicrosoftVisualStudio2005作为开发平台,利用Ar-cEngine组件对象模型进行软件系统的开发,采用SQLServer2005数据库管理系统和ArcSDE9.2空间数据库引擎来实现该系统的数据管理。该系统的建立对该市森林防火和森林资源管理等均具有重要意义。     

基于气象监测网络的森林火险快速预警模型

森林火灾发生频繁且突发性强,进行森林火险快速预警对于减小森林火灾损失和促进森林资源可持续发展至关重要。本文基于GIS空间分析和可视化技术,利用地面气象站构建实时气象监测网络,设计了运用气象监测网络的森林火险预警模型,可实现森林火险及时、快速预警。模型应用层次分析法建立了预警因子重要性层次结构并确定预警因子的权重;运用Voronoi图技术,基于气象站点和实时气象数据,构建气象监测网络;利用叠置分析技术计算得出预警结果。基于该模型设计的森林火灾快速预警系统应用于青海省林业局,验证了系统可行性与适用性,该模型可全面、准确、快速地实现对森林火险的预警。结果表明：① 根据预警模型及实时气象监测数据,可及时发出预警信号,快速实现县级、林场级别的森林火险早期预警和及时响应;② 运用GIS可视化技术,可快速生成相关区域森林火险的空间分布专题图,直观地观察预警等级的变化情况。实践表明,森林火险快速预警对森林火灾进行有效预防、中断管理和制定扑救措施具有重要的指导作用,并对森林防火工作、保护森林资源和人类生命财产安全具有重大意义。     

利用MODIS影像提取火烧迹地方法的研究

火烧迹地监测不仅可以反映火灾对生态系统的影响情况及损失信息,还能为全球碳循环研究提供重要的数据支持。本文利用MODIS地表反射率产品（MOD09A1）的近红外和短波红外波段构建的归一化燃烧率指数（NBR）,计算前后2期影像的NBR差值,并在光谱指数差分法的基础上,结合MODIS植被数据产品（MOD44B）提供的植被覆盖度信息,设置规则提取火烧迹地。本文选择西伯利亚地区东南部的林地、草地、农田等不同生态系统的交界地带作为实验区,利用本文算法提取该区域的火烧迹地。实验结果表明：（1）本文算法的火烧迹地提取效果较好,优于MODIS火烧迹地产品（MCD45A1）,kappa系数由0.70提高到0.75;（2）利用林木覆盖度、草本覆盖度数据,可以减少误判,提高火烧迹地提取的精度,kappa系数分别由0.69、0.73都提高到0.75。     

Optimal spatial allocation of initial attack resources for firefighting in the republic of Korea using a scenario optimization model

【Title】

This study explores the optimal spatial allocation of initial attack resources for firefighting in the Republic of Korea. To improve the effectiveness of Korean initial attack resources with a range of policy goals, we create a scenario optimization model that minimizes the expected number of fires not receiving a predefined response. In this study, the predefined response indicates the number of firefighting resources that must arrive at a fire before the fire escapes and becomes a large fire. We use spatially explicit GIS-based information on the ecology, fire behavior, and economic characterizations important in Korea. The data include historical fire events in the Republic of Korea from 1991 to 2007, suppression costs, and spatial information on forest fire extent. Interviews with forest managers inform the range of we address in the decision model. Based on the geographic data, we conduct a sensitivity analysis by varying the parameters systematically. Information on the relative importance of the components of the settings helps us to identify “rules of thumb” for initial attack resource allocations in particular ecological and policy settings.     

MODIS和GLOBCOVER全球土地覆盖数据集对比分析——以黑龙江流域为例

 随着全球气候变化的日益加剧,全球变化研究对全球土地覆盖数据的需要也越来越迫切。目前全球土地覆盖数据产品主要包括由欧洲和美国生产的5类数据产品,其中,美国波士顿大学生产的全球土地覆盖数据产品(即MODIS数据集)和欧洲空间局通过全球合作生产的全球土地覆盖数据产品(即Globcover数据集)具有较好的实效性,应用越来越广泛。由于数据来源、分类系统和分类方法不同,两个数据集在土地覆盖类型的数量和空间分布上有明显的差异。本研究从数据使用者的角度,对比了MODIS和Globcover数据集在黑龙江流域上数量和空间分布的差异,并采用LANDSAT TM/ETM+影像随机采样和野外照片验证两种方式对两个数据集的分类精度进行了验证。结果表明,在黑龙江流域,两个数据集数量和空间分布差异较大。在数量上,两个数据集一级土地覆盖类型均以森林和农田为主,草地次之,但二级土地覆盖类型差异较大。在空间上,二级类空间一致性区域和一级类空间一致性的区域分别仅占流域的22.5%和53.6%。两个数据集精度均不高,一级土地覆盖类型精度约为60%,Globcover数据较MODIS数据破碎化明显,整体精度略低于MODIS数据集,不同的二级土地覆盖类型精度不同。考虑到黑龙江流域的代表性,我们认为Globcover数据集和MODIS数据集可满足较低要求的土地覆盖分析需求。本研究为全球气候变化研究选择合适的数据集提供了基础。     

鄱阳湖地区土地覆盖空间分布格局与景观特征分析

 鄱阳湖是我国第一大淡水湖,具有洪水调蓄、水源涵养等重要生态服务功能。掌握鄱阳湖地区土地覆盖的空间分布格局和规律,对于评价其环境保护和生态服务功能具有重要作用。本文利用环境卫星影像、2005年鄱阳湖地区土地覆盖数据,经遥感解译分析获取了鄱阳湖地区2010年土地覆盖现状数据及其空间分布格局图。研究表明:(1)采用2010年的环境星影像结合2005年土地覆盖数据,人工目视解译得到的2010年土地覆盖数据的精度为80.4%。(2)景观生态学、GIS及统计学的思想和方法可以为土地覆盖空间特征的定量分析提供技术支持。文中采用的斑块面积指数、斑块形状指数、不同土地覆盖类型的邻接指数,从不同角度反映了鄱阳湖地区土地覆盖的空间分布格局及景观特征。(3)景观指数能定量说明土地覆盖景观的形状、大小、数量和空间组合,能反映景观的生态环境特点、人类活动及社会经济状况。面积特征指数显示研究区农村聚落的离散度及破碎度最高;斑块形状指数反映出研究区水体形状趋于规则化,其受到人类的"围湖造田,围湖造地"及防洪工程建设的干扰。(4)不同土地覆盖类型的邻接指数能定量说明相邻类型在物质交换、结构与功能的相互影响及土地资源形成机制、演替过程等。水田与常绿阔叶林的邻接关系反映了人类"毁林开荒"活动对林地与水田演替关系的影响;水田与农村聚落的邻接关系,表明研究区耕地保护的重点是城镇及农村周边耕地的保护;城镇建设用地的邻接关系表明了人类生活所需的生活条件,为"移民建镇"工程提供了科学依据。分析认为:鄱阳湖地区是以耕地为主的农业区,并且有丰富的水资源及森林资源,但今后要重视农村土地的集约化利用、水资源保护、耕地资源保护和自然资源的合理开发利用。     

天山西部林区护林防火信息系统构建

天山西部林区护林防火信息系统是综合运用空间信息技术、数据库技术及森林防火专业技术,依托地理基础信息、森林资源信息及护林防火专题信息,在Arc GIS Engine开发平台上,通过VB.NET可视化开发语言的二次开发,构建的专业应用系统。该系统的框架包括数据库及林火预测预报、火灾指挥扑救、灾后损失评估、森林资源管理等子系统,可实现火点智能定位、火场信息查询显示、辅助决策指挥等具体功能。为林区护林防火部门进行宏观管理、分析决策提供多源、及时、科学的空间信息服务,旨在改善林区防灾、减灾及森林安全工作的被动局面,提升林火管理的科学化、信息化水平。     

A MODIS time series data based algorithm for mapping forest fire burned area

Burned area mapping is an essential step in the forest fire research to investigate the relationship between forest fire and climate change and the effect of forest fire on carbon budgets. This study proposed an algorithm to map forest fire burned area using the Moderate-Resolution Imaging Spectroradiameter (MODIS) time series data in Heilongjiang Province, China. The algorithm is divided into two steps: Firstly, the ‘core’ pixels were extracted to represent the most possible burned pixels based on the comparison of the temporal change of Global Environmental Monitoring Index (GEMI), Burned Area Index (BAI) and MODIS active fire products between pre- and post-fires. Secondly, a 15-km distance was set to extract the entire burned areas near the ‘core’ pixels as more relaxed conditions were used to identify the fire pixels for reducing the omission error as much as possible. The algorithm comprehensively considered the thermal characteristics and the spectral change between pre- and post-fires, which are represented by the MODIS fire products and the spectral index, respectively. Tahe, Mohe and Huma counties of Heilongjiang Province, China were chosen as the study area for burned area mapping and a time series of burned maps were produced from 2000 to 2011. The results show that the algorithm can extract burned areas more accurately with the highest accuracy of 96.61%.     

Monitoring snow-cover area change in Antarctic coastline region using MODIS product data

Based on MODIS snow products, this article studied the changes of snow cover area during 2003-2006 along the coastline of the Antarctic, and 18 typical regions were chosen for further analysis. The result showed that the change of snow cover area was in a fluctuant downward trend as a whole, and more fluctuated obviously in warm season than in cold season. In temporal scale: for the season cycle, the snow cover extent increased rapidly in cold season (Apr-Oct), while the performance in warm season (Nov-Mar) was not exactly the same during the four years, the snow cover extent decreased in the first and then increased in 2004 and 2006, however, increased firstly and then decreased but reduced as a whole in 2005, for the inter-annual cycle, snow cover extent was the largest in 2003, but reached to the lowest level in 2004, and then increased gradually in 2005 and 2006, whereas, it declined with fluctuant as a whole. In spatial scale, changes mainly centralized along the coastline, moreover, it was more remarkable in the West Antarctic than in the East Antarctic, especially in the Antarctic Peninsula region.