基于MODIS数据的吉林省中部地表温度反演及空间分布研究

利用MODIS数据,采用劈窗算法,定量反演吉林省中部陆地表面温度;利用TM数据,通过目视解译获得研究区的土地利用状况,并结合地势图,研究吉林省中部农业区的地表温度空间分布特征以及地表温度与土地利用类型之间的关系。结果表明,研究区陆地表面温度南高北低,西高东低,符合该区域气候特征;由于地表土地类型热力性质的不同,不同土地利用类型的地表温度存在差异,地表温度最高的裸岩要比最低的湖泊高出26.6K;地表温度与海拔呈负相关关系,即随着海拔的升高,地表温度呈下降趋势,下降率为23.6°C/km;在植被覆盖区,地表温度与NDVI之间存在负相关性,且城市地表温度对植被覆盖度的敏感性要高于农田和林地;对于整个研究区土地利用空间结构,地表温度与NDVI表现为LST-NDVI梯形关系。     

埃塞俄比亚安达萨河流域地表温度和归一化植被指数时空变化分析（英文）

本文分析了植被动态与地表温度等气候参数之间的关系,对环境和生态研究以及自然资源监测至关重要。本文首先利用Landsat数据探讨了1986年至2016年期间安达萨河流域地表温度(LST)和归一化植被指数(NDVI)的时空分布以及它们之间的关系,三个气象站点的月平均气温数据用于验证结果。该研究的结果表明,Andassa流域的LST在研究期间有所增加。总体而言,平均LST一直在上升,年增长率为0.081℃yr~(-1)。该研究结果还表明,所有季节的流域植被覆盖都发生了变化。在所有研究年份中,LST和NDVI之间存在负相关;从1986年到2016年,研究区植被具有退化趋势,地表温度有所升高。     

小花间流域旱情监测模型分析

利用2002年5月份的小花间流域的MOD IS数据提取归一化差值植被指数(NDVI)和陆地表面温度(LST),选取合适的NDVI提取窗口尺度,构建LST-NDVI特征空间,采取适宜的干边和湿边的斜率确定方法,计算温度植被干旱指数(TVDI),对小花间流域进行旱情监测,平均相对湿度进行定性验证。结果表明:采用多尺度的像元提取窗口,依据像元直方图确定干边和湿边,建立温度植被干旱指数(TVDI)进行小花间流域旱情监测能够较好反映当地旱情。基于旱情监测模型的生产需要,探讨旱情与地表温度以及归一化植被指数之间的关系,认为地表温度能够反映当地2002年5月份旱情,而归一化植被指数的作用较小。     

城市土地利用类型及格局的热环境效应研究——以上海市中心城区为例

以上海市中心城区为例,首先采用SPOT影象,人工解译出城市土地利用的类型,同时利用Landsat7卫星,ETM+影象的热红外波段反演每个像元内的陆地表面温度,分析陆地表面温度在不同土地利用类型之间的差异,进一步分析不同土地空间分布格局与地面温度之间的关系。研究结果显示:上海市地表温度具有明显中心城区高、郊区低的热岛效应存在;在城市不同土地利用类型上的表面温度具有显著性差异,两两之间的比较揭示,城市地面温度在大多数土地利用类型之间的差异是显著的。城市内部不同土地类型所产生的热环境效应不同;城市土地类型在空间布局上越复杂,其产生的热岛效应越明显。     

黄河流域NDVI/土地利用对蒸散发时空变化的影响

基于蒸散发(ET)、归一化植被指数(NDVI)及土地利用数据利用M-K检验、Sen趋势分析等方法,研究2001-2015年黄河流域ET时空分布及不同植被覆盖/土地利用下的ET变化规律。结果表明:(1)黄河流域年均ET呈东南高西北低的空间分布格局,与植被覆盖和土地利用的关系具有较好的一致性;(2)黄河流域ET、NDVI均呈现波动式增长状态,土地利用除草地外其他类型面积均有增加,上中下游的变化具有明显差异;(3)流域大部分地区ET与植被呈正相关关系,植被变化是影响ET的主要因素之一;(4)黄河流域土地利用类型对ET的响应时空差异比较明显。     

基于土地利用变化的典型喀斯特城市流域生态系统服务功能研究（英文）

揭示喀斯特城市流域土地利用对生态系统服务功能的影响机制,对喀斯特地区的社会经济发展与生态环境保护具有重要意义。本研究以贵州典型喀斯特城市流域—南明河流域为例,基于Arc GIS技术平台揭示了2000–2020年3个时期流域的土地利用时空演变规律,采用In VEST模型对流域不同土地利用类型的生态系统服务功能进行了系统评价。结果表明：（1）流域土地利用以林地、耕地和草地为主,土地利用变化方式主要表现为建设用地的增长,增长了13.07%;(2)流域水源涵养功能显著提升,碳储存功能略微减弱,空间上两者的物质量均呈现东北高、西南低的分布特征;（3）林地对流域水源涵养和碳储量的贡献率均超过57%,林地转为建设用地,耕地转为林地分别是生态系统服务功能减弱和增强的两种土地利用变化形式。本研究可为喀斯特生态脆弱区土地利用结构优化、水土资源开发和生态系统可持续管理提供重要数据支撑与科学参考。     

洛河流域蒸散发遥感反演及其与各参数的相关性分析

利用ETM数据和地表热量平衡模型估算洛河流域的蒸散发量,并结合地面实测资料进行检验,然后综合分析蒸散发量与土地利用/覆被、地表参数、地形参数的关系。研究发现,不同下垫面的蒸散发能力有一定的差别,其中水体和林地的日蒸散发量最大;蒸散发量与NDVI、植被覆盖度以及高程等参数呈线性相关,而与地表温度呈指数相关,与叶面积指数呈对数相关。     

基于遥感技术和GIS的小流域土地利用/覆被变化分析

根据贵州省平坝县克酬流域1973年MSS影像数据,1989、1995、2000年Landsat TM影像数据,利用RS和GIS信息获取技术、空间分析技术和数理统计方法,分析了该流域土地利用的数量变化和空间变化特征,明确了土地利用变化的主要类型和方向,并探讨了土地利用变化和地形因子的关系。结果显示,该流域土地利用以农田和灌草用地为主,1973~2000年林地和灌草地减少,农田、水域、村镇、交通用地增加,林地转化为灌草、灌草转化为农田及农田转化为村镇居民点和公路用地是研究区主要土地利用变化类型。研究区土地利用空间分布与海拔高程、坡度等地形因子有密切关系。1973~2000年农田、林地和灌草分布的海拔高程和坡度均呈增加趋势,这和上述土地利用类型间的转化规律相一致。     

基于熵权法的土地覆被动态遥感监测与评价——以新疆伊犁地区和博州为例

基于MODIS数据,选取植被净第一性生产力(NPP)、温度植被旱情指数(TVDI)、改进型土壤调整植被指数(MSAVI)、陆地表面温度(LST)4个对干旱地区地表覆被具有显著指示作用的指标,结合IGBP土地利用类型分类图,以新疆伊犁地区和博尔塔拉蒙古自治州(简称博州)为例,对研究区2003—2007年土地覆被动态进行监测,并利用熵权法确定各个指标的权重,在此基础上进行土地覆被动态的综合评价。结果表明,不同指标对不同的土地利用类型具有不同的适宜性和指示度;在新疆伊犁地区和博州,土地覆被动态地域差异性明显,土地覆被退化程度较大的土地类型为水体、草地、永久湿地、城镇,而森林、灌木林、荒漠草原和农田等土地类型有所改善,呈现出“局部改善、总体退化”的局面;引用熵权法将多个遥感指标综合起来进行土地覆被动态的监测与评价的途径是可行且有效的,可为干旱区土地覆被、荒漠化、土地退化、植被变化等工作的监测与评价提供可靠的技术方法与有价值的案例。     

基于MODIS-NDVI数据的植被碳汇空间格局研究——以石羊河流域为例

本文以石羊河流域地表植被为研究对象,利用遥感影像数据、气象资料数据、DEM数据和土地利用数据,通过修正的CASA模型和土壤微生物呼吸模型计算石羊河流域生态系统NEP。在此基础上定量地划分出碳源、高碳汇区和低碳汇区,并对流域内碳源/汇空间分布进行详细研究。结果表明:石羊河流域净生态系统生产力(NEP)空间分布表现出由西南向东北逐渐递减的趋势,整体呈现出南高北低、高低相间的分布特征。研究区碳源/汇空间分布大体呈现条带状分布格局,碳源主要分布于下游民勤绿洲周边的沙漠区,低碳汇区主要分布于中游河西走廊平原,高碳汇区主要分布于上游祁连山区。由于光照等因子的差异,高碳汇区主要分布于阴坡其次是半阳坡和半阴坡,阳坡分布最少,低碳汇区主要分布于阴坡和半阳坡地区。研究结果能够较好地反映出石羊河流域植被生长及分布状况。     

纵向岭谷区地表格局的生态效应及其区域分异

中国西南纵向高耸山岭与深切河谷并列排布的特殊地表格局对该区自然环境与生态地理区域分异的效应明显。利用纵向岭谷区1:5 万DEM数据、建站以来至2010 的气象观测数据、水文观测资料、MOD13 与MOD17 的NDVI与NPP产品以及1:100 万植被类型数据等,选取地表大气水汽含量、降水量、干湿指数、地表径流等水分指标,平均气温、年积温等温度指标以及太阳总辐射等热量指标,基于ANUSPLIN样条函数、GIS空间分析、小波分析、景观格局分析等方法,分析该区水热格局、生态系统结构与功能的地域分异特征及其主控因子,揭示地表格局对生态地理要素区域分异的效应。结果表明：受地表格局的影响,纵向岭谷区的水分、温度与热量都表现出明显的沿纬线方向间断式差异和经线方向连续式延伸的分布特征,纵向山系与河谷对地表主要自然物质和能量输送具有南北向通道作用和扩散效应以及东西向阻隔作用和屏障效应;特殊地表格局对植被景观多样性、生态系统结构与功能的空间格局产生重要影响,是植被景观多样性与生态系统空间分布的主要控制因子;小波方差分析反映了环境因子以及NDVI、NPP的空间各向异性,而小波一致性分析揭示了NDVI与NPP空间分布的控制因子,及其控制程度的定量关系。纵向岭谷特殊地表格局是该区生态地理区域分异的主要影响因素,在地带性规律与以“通道—阻隔”作用为主要特征的非地带性规律共同作用下,形成了纵向岭谷区生态地理区域系统的特殊空间特征。     

蒙古国植被物候特征及其对地理要素的响应

蒙古高原是中国重要的北方生态屏障。在全球气候变化的背景下,研究蒙古国植被物候变化特征对于认识蒙古国草地生态系统对气候变化的响应和促进区域畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究利用非对称高斯拟合法对蒙古国2001—2019年MOD13Q1产品中的归一化植被指数（Normalized Differential Vegetation Index,NDVI）数据拟合,得到较为平滑的NDVI时间序列数据;基于TIMESAT平台,采用动态阈值法分析获得蒙古国连续19a植被物候数据。研究分析了蒙古国植被物候的空间分布及年际变化趋势,发现蒙古国植被返青期（Start of growing season,SOS）主要集中在110~150d,总体呈微弱推迟趋势,植被枯黄期（End of growing season,EOS）主要集中在270~310d,总体呈提前趋势,从而导致蒙古国生长季长度（Length of growing season,LOS）呈缩短趋势,且缩短时间最长可达2d以上。采用偏相关分析方法分析了植被物候对地形、降水、地表温度等地理要素的响应,表明蒙古国植被物候具有明显的空间异质性和海拔依赖性,不同植被物候对降水、地表温度（Land Surface Temperature,LST）的响应不同,SOS与日间LST呈显著正相关,EOS与夜间LST呈显著正相关,而LOS与年均降水呈显著负相关关系。     

半干旱区典型工业城市热岛时空分布及演变特征——以包头市为例

基于2000 年、2008 年和2015 年landsat5 TM影像和Landsat8 OLI影像,以单窗算法反演地表温度,研究包头市区近15 a 的城市热岛时空分布及演变特征,并对下垫面土地利用/覆盖类型、 NDVI 与城市热岛的关系进行了定量分析。研究结论表明：包头城市热岛15 a 来呈逐步扩展趋势,且主要集中于裸地区、工矿区、商业和人口密集区三类区域,空间演变趋势与城市扩张格局呈现出高度的一致性;城市热岛效应强度增强,但2008-2015 年以来,市中心区高温区面积比重大大降低;下垫面土地利用/覆盖类型是影响城市热岛空间分布的重要因子,地表温度呈现出裸地>工矿用地>建设用地>城市绿地>农用地>水体的规律;地表温度与 NDVI 呈现显著的负相关关系,即植被指数越高,城市的地表温度越低。     

城市地表温度与NDVI空间相关性的尺度效应

城市地表温度与NDVI的空间相关性已被广泛研究,但是其尺度效应常常被忽略,给研究结果带来不确定性。本文以郑州市为例,基于四幅Landsat8影像,经辐射传导法反演地表温度(LST),运用半变异函数识别地表温度的空间相关性分析尺度,并结合空间相关指数Moran's I,从多尺度、多季节、多邻接范围3个方面对地表温度与植被覆盖的空间相关性的尺度效应进行了探讨,结果表明：①LST和NDVI的单变量空间自相关和双变量空间相关尺度均在300 m左右;②300 m相关尺度内,单变量空间自相关性存在显著尺度效应,相比之下双变量空间相关性尺度效应较为微弱;③LST和NDVI的单变量空间自相关性和双变量空间相关性尺度效应均表现出明显的季节差异;④随着邻接范围增大,LST和NDVI的空间自相关性减弱,尺度效应更明显。因此度量LST和NDVI的空间相关性要考虑时空尺度效应,本文研究结果有助于进一步认识LST和NDVI间空间相关性的尺度效应。     

渭库绿洲土地利用/覆被变化对地表温度的影响

本文以Landsat TM/ETM+图像为主要的数据源,提取了土地利用/覆被信息,利用单窗算法反演了地表温度,结合渭库绿洲近几年的土地利用/覆被变化研究成果,分析了2001~2013年间渭库绿洲土地利用/覆被变化及其对地表温度的影响,同时利用像元分解模型得出绿洲植被覆盖度,并分析了其与地表温度的关系。结果表明:在2001~2013年的12年期间,渭库绿洲耕地的面积增加了1588.83 km~2。水体、盐渍地、林地与其他土地类型的面积减少了2811.47 km~2,绿洲地表温度升高了8.4℃。植被覆盖度与地表温度呈明显的负相关关系。渭库绿洲土地利用/覆被变化改变了该区域的植被覆盖度和地表温度的空间分布特征,总体上研究区地表温度的空间分布与土地利用/覆被的空间变化格局存在明显的一致性。本文为渭库绿洲生态环境规划、农业生产、经济可持续发展等提供了一定的参考依据。     

松嫩高平原县域土地利用空间格局地形梯度特征分析——以巴彦县为例

以黑龙江省巴彦县为研究区,基于研究区DEM数据,运用土地利用类型的分布指数、土地利用结构的信息熵、均衡度和优势度,明确研究区土地利用空间格局的地形梯度特征及地形因子对土地利用空间格局的影响。结果表明：① 研究区土地利用空间格局在地形因子的作用下存在明显的梯度特征,旱地、水田、草地、水域、建设用地及其他用地主要分布在较低地形级别区,林地主要分布在较高地形级别区。② 除林地以外,其他土地利用类型分布的优势地形位均位于较低地形级别区,林地分布的优势地形位位于较高地形级别区,各土地利用类型分布的优势区域不尽相同。③ 研究区土地利用结构的信息熵及均衡度变化趋势相同,优势度的变化趋势与信息熵、均衡度的变化趋势相反,土地利用空间格局与地形因子具有显著的相关性。     

石羊河流域上游植被时空变化及其对区域气候的响应

利用1999-2013年的SPOT-VEGETATION NDVI时间序列数据和降水、气温数据,对石羊河流域上游近15年的植被变化特征及其对降水和气温的响应关系进行了研究。结果表明:研究区NDVI的空间分布具有明显的垂直地带性;近15年中,81.3%的地区植被生长季NDVI呈增长趋势;研究区平均NDVI在春、夏、秋季及植被生长季的增长幅度分别为11.75%、9.62%、5.98%和7.75%,植被生长季在延长。气候变化对研究区植被的影响随植被类型及其生长季节的不同而具有明显差异,体现出较大的时空异质性;降水是影响研究区植被变化的主要因素。     

MODIS影像的NDVI和LSWI植被水分含量估算

植被含水量估算在作物灌溉和森林火灾预警中具有重要指导意义。采用8天合成MODIS地表反射率数据,针对植被水分含量与陆表水指数,植被覆盖与归一化植被指数的关系及不同植被类型和地表水分含量状况在NDVI-LSWI二维空间中的分布规律,在NDVI-LSWI梯形特征空间中确定最大和最小含水量边界线的基础上采用植被干燥指数直接估算植被水分亏缺程度。该方法不仅简便,而且可以避开植被指数温度梯形图中陆地表面温度和气温差值的测量。     

NDVI、NDMI与地表温度关系的对比研究

通过研究归一化植被指数(NDVI)、归一化水汽指数(NDMI)与地表温度(LST)的相关关系,对比NDVI和NDMI定量分析LST的适宜程度。以Landsat 8遥感影像为数据源,以郑汴都市区为例,反演LST,计算NDVI和NDMI。从整体、分区、像元等不同层面分析NDVI和NDMI与LST的相关关系,并利用GEO-Da软件,分析150 m、300 m、450 m三种不同采样间隔数据的NDVI、NDMI与LST的空间相关性。主要结论为：①NDVI与LST的线性拟合度较差,而NDMI与LST具有很强的线性关系,剖面分析显示NDMI与LST呈显著负相关关系。②缓冲区分析结果表明,随着距城市中心距离的增加,用地类型增多,LST和NDMI之间的相关性逐渐增强。③在Moran's I空间相关性分析中,不同采样间隔下两指数与LST的负相关关系均比较明显,但由于水体在2个指数中数值的差异,使NDMI与LST表现出更强的空间负相关性,而NDVI与LST空间相关性则相对较弱。因此,总的来说NDMI是热环境研究的有效指标,与NDVI相比,NDMI与LST的负相关关系更强、更稳定,也更适宜于对LST的定量分析。     

基于SPOT-VGT数据的流域植被覆盖动态变化及空间格局特征——以淮河流域为例

为探明近10多年来淮河流域的植被覆盖状况动态变化及其空间格局,本研究基于SPOT-VGT的NDVI数据和淮河流域土地利用/覆被数据,利用ArcGIS空间分析工具,设计植被动态空间计算模型,分析了1999-2007年淮河流域植被变化的时空格局,包括年内各月变化规律、年际变化趋势、不同景观类型的植被指数特征及其变化趋势等.结果表明:①SPOT-VGT数据结合GIS空间分析和建模工具,可以较好的计算和分析流域尺度的植被状况时空格局;②淮河流域绝大部分地区(71.33％)在1999-2007年NDVI有显著增加趋势,表明流域整体植被覆盖明显改善;③淮河流域NDVI年内变化曲线呈双峰型,4月份和8月份分别出现波峰,8月波峰高于4月;④淮河流域植被覆盖状况空间差异显著,NDVI多年平均值的空间格局为:平原地区较高,淮河干流北岸高于南岸;山丘区差异较大,大别山区植被指数最高,沂蒙山区植被指数最低,水土流失风险较高;大中城市及其周边地区,植被指数低;⑤不同景观类型的NDVI多年变化趋势存在一定的差异:耕地、林地、草地、盐碱地的平均值增长趋势显著且较为平稳.滩地在波动中有小幅度增长;沼泽地波动幅度最大.本研究可为淮河流域森林保育、水土流失防治等措施的制定提供科学依据.