基于DEM分割小流域的水热效应评估——以福建省长汀县为例

以DEM分割小流域作为评估单元,利用遥感数据提取长汀县的植被覆盖度(FVC)、陆地表面温度(LST)和湿度指数(WI)等作为评估因子,对长汀县水土流失治理的水热环境效应进行定量评估。研究表明:1)21年间,全县植被覆盖度增加明显,提高了15.57%,而河田盆地增幅最大,提高了23.48%,年均提高约1.12%;2)在回归分析中,FVC均值每增加10%,可降低LST均值0.54~1.01℃,可增加WI均值109.06~129.22;3)1988年—2009年,河田盆地内外温差由2.71℃降低到了1.09℃,WI差由589.63降低到了334.57,水土流失治理效果逐年改观。     

植被对水土流失防御作用的实验验证

植被对水土流失具有防御作用。为了验证植被对水土流失防御作用的存在和其防御作用的大小,人工堆积了面积750cm2的有植被覆盖和无植被覆盖的两堆土体,采用人工模拟降水的方法进行实验,持续10分钟左右降水,降水量为25.9mm。称量相应环节水土重量,对水土流失量和水土流失率、涵蓄水源率进行计量。发现无植被覆盖的土体水土流失率为4%,植被全覆盖的土体未有明显的水土流失现象;依据两种计算方法得出的土壤涵蓄水源率,前者为36.8%和23.6%,后者为51.3%和32.0%。实验从定量的角度验证了植被对水土流失防御作用的存在,同时提供了有植被覆盖的区域土壤涵蓄水源能力有明显提高的数据。     

黄河中游砒砂岩地区长川流域植被盖度及其动态分析

应用遥感监测并结合地面实测数据,分析黄河中游砒砂岩地区典型流域——内蒙古长川流域植被盖度及其变化特征。经野外实测数据进行检验植被盖度遥感监测的精度发现,以遥感手段通过植被盖度与归一化植被指数(NDVI)之间关系来估算长川流域植被盖度的精度达到81.3%。长川流域上游地区(北部)植被盖度相对较高,达到40%~70%;沟道两侧也有相对较高的植被盖度,也达到了30%~60%;一般梁峁地植被盖度较低,只有5%~15%。从1983年开始实施的小流域第一期水土流失重点治理和1993年至1997年期间实施的小流域第二期第一阶段水土流失重点治理的效果明显,使得长川流域植被盖度在该期间内大幅度增高。     

伊金霍洛旗近15年来植被覆盖度的动态变化

植被状况是评价荒漠化地区荒漠化程度的重要指标,其中植被盖度是最为重要的植被表征.本文选择地处我国北方农牧交错区的内蒙古伊金霍洛旗,利用Landsat卫星遥感数据,基于植被指数,反演了这一地区1989年9月11日、1998年8月19日、1999年8月13日、2002年8月6日、2004年7月2日的植被盖度变化情况.通过分级比较发现,1989-1998年研究区植被覆盖度明显增加,1998-1999年植被覆盖度显著减少,1999-2002年植被覆盖度又明显增加,而2002-2004年植被覆盖度又有所减少.这种起伏变化表明:导致研究地区荒漠化发生和扩展的各种自然和人为因素并未根本消除,在局部地区荒漠化仍有恶化趋势.影响植被覆盖度变化的因素主要有三个方面:气候因素、土地利用政策和农业经济结构的优化调整.     

华南水土流失区植被建设研究--以广东珠海试验研究为例

分析了华南水土流失区的植被状况和环境特征,提出了水土流失区植被建设应具有生态持续性的目标,应着眼于地带性植被群落的建立。据此把植被建设过程划分为３个阶段;①裸露地的植被恢复;②残留植被的改造;③先锋群落的更新。以广东珠海市试验研究为例,总结出各阶段植被建设的具体方法,着重评价了这些植被建设的优点和生态效益。     

北京山区植被覆盖动态变化遥感监测研究

植被覆盖变化遥感监测是区域生态监测的一个重要部分,可为区域生态建设和可持续发展提供科学依据.利用北京市1979年7月14日和2005年7月25日的Landsat MSS和TM影像,采用基于归一化植被指数(ND-VI)的像元二分模型,计算了这2个时期的植被覆盖度,并对北京山区1979-2005年间植被覆盖的变化情况进行了遥感监测和定量分析.结果表明,北京山区的植被覆盖度由1979年的70.05%下降为2005年的66.14%;植被退化的总面积为3672.90km2;植被覆盖度在80%～100%的退化面积最大,为617.45km2.     

红壤侵蚀区马尾松林碳储量估算的遥感植被指数选择——以长汀河田地区为例

以福建省长汀县河田地区为研究区,在野外样方生物量调查和典型植被光谱测定基础上,对比分析SPOT5影像8种植被指数与马尾松林(Pinus massoniana)碳储量关系,估算区域尺度马尾松林碳储量。结果表明,马尾松林冠层与林下植被芒萁(Dicranopteris dichotoma)在短波红外波段(SWIR)反射率区分明显。加入SWIR的修正的归一化植被指数(MNDVI)与森林碳储量回归决定系数最高,并有较小的均方根误差,同时可减少林下植被覆盖对马尾松林碳储量估算影响。生态恢复驱动下研究区平均碳储量增加到30.37 t/hm2。     

红壤侵蚀区马尾松林碳储量估算的遥感植被指数选择——以长汀河田地区为例

以福建省长汀县河田地区为研究区,在野外样方生物量调查和典型植被光谱测定基础上,对比分析SPOT5影像8种植被指数与马尾松林（Pinus massoniana）碳储量关系,估算区域尺度马尾松林碳储量。结果表明,马尾松林冠层与林下植被芒萁（Dicranopteris dichotoma）在短波红外波段（SWIR）反射率区分明显。加入SWIR的修正的归一化植被指数（MNDVI）与森林碳储量回归决定系数最高,并有较小的均方根误差,同时可减少林下植被覆盖对马尾松林碳储量估算影响。生态恢复驱动下研究区平均碳储量增加到30.37 t/hm²。     

三江并流河源区植被覆盖度对气候要素的响应

基于AVHRR/NDVI和MODIS/NDVI遥感数据,通过拟合两种数据源延长NDVI时间序列来反演了三江并流河源区1982—2012年植被覆盖度空间格局的变化规律,并结合气温和降水量数据,从不同时空尺度上分析了植被覆盖变化趋势及其对气候变化的响应。结果表明:1.研究区植被覆盖度整体上随着热量梯度呈南高北低、东高西低的态势分布,且海拔在4 000 m以下的区域植被覆盖度较高,平均值在0.68~0.75;2.研究期间,植被覆盖度以0.02/(10 a)的变化率呈增加趋势,海拔在4 600 m左右和低覆盖度的区域植被增加趋势显著,显著增加区域面积占研究区总面积的36.4%,主要分布于沱沱河流域、怒江流域(除源头外)和研究区东南部等地区,这些区域植被覆盖度平均值仅为0.36;3.相对于降水量,研究区的植被覆盖度与气温要素相关性更为显著,特别是高原面上的植被覆盖度整体上与气温呈显著正相关关系,显示了强烈的热量限制性生态类型的特点。     

气候和土地利用变化对塔里木河干流区植被覆盖变化的影响

基于遥感和地理信息系统技术,利用1998—2008年SPOT-VEGETATION归一化植被指数（NDVI）数据对塔里木河干流区1998—2007年植被覆盖的时空变化进行了监测,并从气候变化和土地利用变化双重角度分析了植被覆盖变化的原因。研究表明,塔里木河干流区植被覆盖变化经历了两个阶段:1998—2001年植被覆盖严重退化时期;2002—2007年植被覆盖度由急剧上升到缓慢下降再到持续升高时期,NDVI明显高于20世纪末期水平。塔里木河干流区植被覆盖变化存在显著的空间差异,绿洲农业灌溉区和退耕还林还草生态恢复区的植被覆盖度显著提高,天然草地植被区的植被退化严重。塔里木河干流区植被覆盖变化是气候和土地利用变化共同作用的结果。温度对植被覆盖变化的影响表现为对植被生长年内韵律的控制和秋季植被生长期的延长,年降水量的波动式上升是导致塔里木河干流区植被覆盖变化两个阶段呈现差异的主导因素。     

基于优化GeoCA模型的土壤侵蚀时空变化模拟——以福建省长汀县为例

土壤侵蚀动态监测是侵蚀研究体系中的重要内容, 目前研究主要集中在强度评价以及趋势预测两方面, 其中, 地理元胞自动机(Geo-Cellular Automata, GeoCA)是最常用的土壤侵蚀趋势模拟模型, 但是现有研究主要基于邻域计算规则, 强度模型的数学意义, 而忽视了元胞自身发生变化的可能性, 不能完全体现土壤侵蚀演变的复杂性, 这些问题不仅降低了模拟的精度, 而且使得趋势预测与侵蚀评价两者间的融合性降低, 不利于完整的研究体系形成。本研究认为土壤侵蚀时空变化趋势是其自身侵蚀状态、自然条件以及邻域转换规则共同作用决定, 从而设计元胞侵蚀强度指数算法、元胞侵蚀强度函数以及元胞邻域转换函数, 对传统GeoCA进行了优化, 并在GIS与遥感技术支撑下, 以福建省长汀县为研究区, 设计了上述算法的整合模型, 对福建省长汀县30 年来土壤侵蚀时空演替过程进行了测算与分析。研究结果显示: 长汀县土壤侵蚀最严重的地区主要分布在以河田镇为中心的汀中地区, 20 世纪90 年代以来, 土壤侵蚀治理工作成效显著, 改善趋势明显加快, 至2000 年以后有所放缓。预计至2020 年, 土壤侵蚀区的比重将从1990 年的约40%下降至约20%。通过比较, 整合算法的精度达到72.7%, 高于单纯的侵蚀强度评价算法以及传统GeoCA模型, 证明优化GeoCA不仅是进行土壤侵蚀时空演变模拟研究的有效手段, 更为土壤侵蚀这一复杂地理系统的元胞表述规则研究进一步深入提供了思路。     

新疆荒漠稀疏植被覆盖度信息遥感提取方法比较

植被覆盖度信息是荒漠生态环境表征的重要指标之一。荒漠区地表植被稀疏,在遥感光谱信息中表现较弱,通用的植被覆盖度遥感提取方法应用于干旱荒漠区存在一定的局限性,为了探寻一种满足大尺度荒漠地区的植被覆盖度信息的提取方法,必须对比和分析现有的遥感方法在干旱荒漠区的应用效果。以新疆荒漠区为例,利用MODIS遥感影像和野外植被覆盖度实测数据,对常用的6种遥感植被覆盖度提取方法（改进的三波段梯度差法、像元二分法、线型混合像元分解法、归一化植被指数法、增强型植被指数法和修正型土壤调整植被指数法）的结果进行精度验证和对比分析。结果表明：MODIS影像上较难提取纯荒漠植被像元,用农作物的像元值代替会降低像元二分法和线性混合像元分解模型的模拟精度;植被指数法对地面实测数据依赖性较大,模拟的精度差异很大,仅考虑红光和近红外的归一化植被指数法模拟精度最低,而综合考虑土壤和大气因素的增强型植被指数法的模拟结果精度最高;改进的三波段最大梯度差法虽然模拟精度稍次之（R²=0.74;RMSE=13.46）,但依据光谱的物理特性,能显著地反映南、北疆荒漠植被覆盖度的差异,是目前大尺度的荒漠区覆盖植被信息提取较为适宜的方法之一。     

中国土壤侵蚀与其地理环境背景的空间关系

土壤侵蚀是地理环境各因子综合作用的结果。为了比较不同单元之间的土壤侵蚀与其地理环境背景的空间关系 ,在计算土壤侵蚀综合指数的基础上 ,利用遥感和GIS技术 ,对不同地理环境背景下的土壤侵蚀进行了空间分析 ,主要参与的地理环境背景因子为 :降雨量、植被、坡度、地貌类型、高程、土地利用类型。通过对土壤侵蚀不同类型及强度等级下的各地理环境背景分析 ,揭示出中国土壤侵蚀与其地理环境背景的空间关系。     

基于RWEQ的20世纪90年代以来内蒙古锡林郭勒盟土壤风蚀研究

土壤风蚀是中国北方地区重要的生态环境问题。锡林郭勒盟位于中国干旱、半干旱地区,是中国北方典型风蚀区,其特殊的地理位置又使得本区成为华北重要的生态屏障,为此锡林郭勒盟全区均划入了京津风沙源治理工程区。为了更好地阐明锡林郭勒盟的土壤风力侵蚀过程,指导区域的荒漠化防治,,基于气象、遥感数据,利用RWEQ模型定量分析了20 世纪90 年代以来锡林郭勒盟的土壤风蚀时空格局,揭示土壤风蚀的主要影响因素。研究表明：锡林郭勒盟多年平均土壤风蚀量为3.39 亿t。土壤风蚀强度以微度和轻度为主,主要集中在植被较好,风蚀力较低,降雨量较高,雪被覆盖地表时间较长的东、中部地区以及南部地区。侵蚀强度为中度以上的侵蚀区集中在苏尼特右旗、正镶白旗和正蓝旗的浑善达克沙地;90 年代以来,锡林郭勒盟的土壤风蚀强度总体上呈减弱趋势,主要与风场强度的减弱,植被盖度等的变化有关。土壤风蚀多发生于风蚀力较大的春季,风蚀强度较大区域的春季植被盖度与风蚀量呈显著负相关（r>0.7,p<0.01）,且近20 年植被盖度提升有效降低了该区域的土壤风蚀。     

植被破坏对黄土高原加速侵蚀及土壤退化过程的影响

如何评价黄土高原自然侵蚀与人为加速侵蚀作用，恢复与重建植被的可能性和必要性等是近年来治理黄河的热点问题。通过定位试验和野外调查，研究了黄土高原子午岭林区植被破坏对土壤理化特性以及土壤侵蚀过程演变的影响；分析了人为破坏植被耕垦后坡面土壤侵蚀特征与土壤退化过程。表明：植被是影响土壤侵蚀最敏感的因子；人为破坏植被造成的加速侵蚀，是导致土壤退化和生态环境恶化的主要原因；恢复和重建植被，应为黄土高原加速治理和减少入黄泥沙的根本措施。     

新疆生态系统健康遥感评估及关键驱动因子研究

作为我国陆地面积最大的省级行政区,新疆维吾尔自治区具有多样的生态系统结构和丰富的动植物物种资源,是我国西北地区重要的生物多样性热点研究区域。通过以新疆维吾尔自治区为研究对象,结合区域特点和定量遥感数据实时、易获取、周期性等优势,选取归一化植被指数、动物物种丰富度、干旱度、人类扰动指数四类单因子指标,依据“活力-组织-恢复力”生态健康评估模型,定量化的构建了新疆以遥感数据为主导的区域综合生态健康遥感评估指数,并进一步基于地理探测器探明不同环境驱动因子对新疆生态健康的影响程度,在县级行政区层面对该方法进行了长时间序列的应用分析和验证。结果表明:(1)新疆生态健康水平以塔里木河—叶尔羌河流域为分界线,北疆生态健康水平明显高于南疆,具有显著的空间分异性和集聚特征。(2)各环境因子对新疆生态健康的影响程度依次为:归一化植被指数(0.645)>人类扰动指数(0.512)>动物物种丰富度(0.414)>干旱度(0.116)。(3)2000—2018年新疆整体生态健康水平呈现逐步攀升的趋势,变化最为显著的区域是在昌吉回族自治州的玛纳斯县、呼图壁县以及昌吉市;阿勒泰地区的福海县和富蕴县。     

基于MODIS数据新疆土壤干旱特征分析

干旱是一种常见的自然灾害,严重影响着新疆的农业生产。利用中分辨率成像光谱仪MODIS影像MOD11A2数据和MOD13A2数据,数字高程模型(DEM)对Ts进行了纠正,提取归一化植被指数(NDVI)和地表温度(Ts)构建NDVI-Ts特征空间,并依据特征空间计算的温度植被干旱指数(TVDI)作为监测土壤湿度指标,反演了新疆2013年5、6、7三个月每16 d的土壤湿度。较好地反映地表图层土壤湿度,分析了新疆土壤湿度的时空分布特征,新疆北部地区土壤湿度高于南部,西部的土壤湿度高于东部,且土壤湿度由西北向东南逐步减小,依次表现为湿润>正常>轻旱>中旱>重旱>极旱;由5月到7月土壤湿度不断增大,这与新疆降水量分布和实地土壤含水率十分吻合,监测结果可信,能够为决策部门防旱抗旱提供有力的信息支持。     

基于树轮资料重建森林净初级生产力的研究进展

森林净初级生产力(NPP)反映了森林植被固定和转换光合产物的能力,表示了森林碳汇功能强度,也是评价森林植被的演替状况以及陆地生态系统承载力的主要指标。基于遥感、清查资料等方法估算NPP已经取得了一些进展,但传统的研究方法受限于观测(调查)年份,难以有效获取长时间尺度的区域森林种群或群落年际NPP。树轮资料较为有效地反映了历史时期森林植被的逐年生长状况,从而在估算高精度且长时间尺度区域森林种群及群落NPP中具有较大的优势。本文对利用树轮资料重建区域森林NPP的两种主要方法进行了总结,第一种方法主要是依据树轮资料提供的立木逐年生长量进行生物量以及NPP的估算;第二种方法则是利用树轮指数与其他植被指数的相关性间接反演过去时间段区域森林群落NPP的变化。上述两种估算NPP的方法均存在较多的限制性,未来利用树轮资料估算NPP的时空精度仍有待提高。     

遥感在土壤碳储量估算中的应用

土壤碳库是陆地生态系统碳库的主体,在全球碳平衡中具有重要作用。从20世纪70年代早期Landsat-MSS数据的使用开始,各种传感器的卫星多光谱测量开始广泛应用于土壤调查中。首先,分析了利用遥感方法估算土壤碳储量的可行性。之后,系统分析总结了国内外在土壤碳储量研究中的常用遥感方法,即遥感影像直接估算法、植被指数法和光谱测定分析法。最后,对遥感在土壤碳储量估算研究中的发展趋势做出展望。