豫西山地植被NDVI及其气候响应的多维变化

豫西山地是秦岭山系在河南境内的余脉,处于亚热带向暖温带的过渡区域,是气候变化的敏感区。利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法探讨豫西山地NDVI及其气候响应的多维变化。结果表明:(1)14年来豫西山地NDVI呈增长态势,增速为0.041/10a。NDVI值随山地海拔升高先增后降,随坡度增加而增大,在各坡向的分布相差不大。(2)植被在1100 m海拔区恢复概率最高,在1700 m区域退化概率最高;在10°~20°坡度区域恢复概率最高,在0°~5°区域退化概率最高;坡向对植被变化的分异作用不明显。(3)不同海拔、坡度、坡向上的植被所受影响因素不同,高海拔区植被动态主要受降水控制;不同坡度上的植被NDVI与气温的相关性均大于与降水的;在不同坡向上差异不明显。(4)崤山、熊耳山、伏牛山三大山脉北坡NDVI增速均大于南坡;北坡植被对降水变化较敏感,而南坡植被对气温变化较敏感。这些都是在全球变化背景下该区生态环境响应的重要信号,反映了过渡带生态响应因子对山地生态系统的重要性。     

豫西山地植被NDVI及其气候响应的多维变化北大核心CSCDCSSCI

豫西山地是秦岭山系在河南境内的余脉,处于亚热带向暖温带的过渡区域,是气候变化的敏感区。利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法探讨豫西山地NDVI及其气候响应的多维变化。结果表明:(1)14年来豫西山地NDVI呈增长态势,增速为0.041/10a。NDVI值随山地海拔升高先增后降,随坡度增加而增大,在各坡向的分布相差不大。(2)植被在<1100 m海拔区恢复概率最高,在>1700 m区域退化概率最高;在10°~20°坡度区域恢复概率最高,在0°~5°区域退化概率最高;坡向对植被变化的分异作用不明显。(3)不同海拔、坡度、坡向上的植被所受影响因素不同,高海拔区植被动态主要受降水控制;不同坡度上的植被NDVI与气温的相关性均大于与降水的;在不同坡向上差异不明显。(4)崤山、熊耳山、伏牛山三大山脉北坡NDVI增速均大于南坡;北坡植被对降水变化较敏感,而南坡植被对气温变化较敏感。这些都是在全球变化背景下该区生态环境响应的重要信号,反映了过渡带生态响应因子对山地生态系统的重要性。     

山地高梯度森林生物质能效应研究(Ⅱ):案例

综合应用森林生物量及生产力计算、地理信息技术、生物地理统计等方法,对梅里雪山森林生物质能资源赋存量、资源总量以及与海拔、山地坡度和坡向等的关系作出定量计算,并对其相关性作分析,发现梅里雪山东坡森林生态系统潜在蕴藏生物质能资源具有明显的空间异质性和空间相关性:在海拔2 000 ～3 900 m,森林生物质能资源数量随着海拔的升高而逐渐增加,3900m以上急剧减少;生物质资源数量在坡度25°～35°期间最大,不同坡向上生物质资源数量差异明显,较为集中分布在东坡、东南坡和西北坡.相关分析表明,生物质能资源数量与地形因子海拔、坡度、坡向具有相关性,与海拔、坡向负相关,与坡度呈正相关,其皮尔森简单相关系数分别为-0.17,-0.86和0.30.在山体中部形成森林生物质能资源富集带,构成环形生态廊道,为山地生态系统和人居环境提供了优良环境条件.     

天山北翼坡向对森林分布的影响

坡向对山地森林的空间分布有重要影响,在干旱区尤其如此。天山山地处于西北干旱区,其山地森林的研究过去多集中在南北翼森林的简单对比,而在更详细的中小尺度上,森林沿坡向梯度的连续变化缺乏定量化的分析。以天山北翼中段为研究区,利用1∶5万DEM和SPOT5遥感图像解译,分析山地森林上下限和面积在全坡向的变化规律。结果表明:1.研究区内97.4%的森林分布在海拔1 600~2 690 m;2.森林上限分布在2 691~2 790m,最高值出现在东坡,最低值出现在西南坡,森林上限随坡向变化不明显;森林下限分布在1 371~1 600 m,最高值出现在西南坡,最低值出现在南坡,森林下限的分布和河谷密切相关;3.森林分布面积在北坡最大,阳坡分布面积非常小,在全坡向范围内呈现"U"型分布,西坡森林面积略大于东坡;但在森林分布的上部(2 700 m)及下部(1 600 m),森林面积东坡略高于西坡。     

秦岭太白山气温直减率时空差异性研究

在评估山地生态系统对气候变化响应的过程中,作为气温要素的重要输入参数,气温直减率（γ）的精确性直接影响到相关科研工作的真实性和可靠性。本文基于秦岭主峰太白山（3771.2 m）11个分布于南北坡和不同海拔的标准气象站点2013-2015年连续3年实测日均温资料和25 m×25 m空间分辨率的DEM数据,研究了太白山气温直减率在不同时间尺度上的变化规律及不同坡向上的空间分布特征。结果表明：① 2013-2015年太白山年均γ北坡均大于南坡,北坡为0.513 ℃/100m,南坡为0.499 ℃/100m;北坡年均γ随海拔变化表现出一定的差异性,而南坡相对稳定。② 年内γ在不同时间尺度上均存在明显差异,且南北坡变化趋势不一致。在季尺度上,γ最大值北坡为夏季,为0.619 ℃/100m,而南坡最大出现在春季,为0.546 ℃/100m,最小值均为冬季,南北坡分别为0.449 ℃/100m和0.390 ℃/100m;春季和夏季,北坡γ均大于南坡,而冬季相反,北坡小于南坡,秋季几乎无差异。在月尺度上,气温相对高的月份γ亦较高,北坡γ变化幅度大于南坡;年始和年末（11-12月、1-2月）北坡γ小于南坡,而5-9月北坡大于南坡,且南北坡γ相差较大。③ 经数据可信度分析,所获得的γ可较为客观地反映太白山气温随海拔变化的规律性,将为山地气温空间分布规律及其生态系统响应等定量研究提供理论基础。     

珠海市土地利用空间格局与地形的相关性研究

以2008年Landsat TM遥感影像、地形图为基础数据,通过建立DEM、高程分级、坡度分级及叠加分析等方法,分析了珠海市土地利用空间格局及其与地形因子的关系.珠海市土地利用类型空间分布具有强烈的区域差异性,不同高程与坡度分级区域土地利用类型组合不同;各土地类型的面积在低海拔、低坡度段占绝对优势,随着高程和坡度的上升,土地利用类型减少,多样性降低.在高程<40 m、坡度<2°的区域,水域为主导土地利用方式,而在高程＞40 m、坡度＞2°的区域,林地成为主导土地利用类型的优势越来越明显;在海拔40～100 m、坡度2°～15°区域土地利用破碎度指数最高,受人类活动强烈干扰的地段主要集中在海拔低、坡度平缓的区域,自然因子在高坡度区域对土地利用空间格局起到一定的制约作用.     

张家界城市旅游发展的用地选择特征与成因

旅游用地作为城市旅游发展的载体,其用地选择对于旅游地可持续发展与生态保护具有重要意义。以张家界为例,分析了地形因子影响下的旅游用地结构及其成因机制。研究结果表明:(1)张家界旅游用地主要集中在海拔200~1 000 m和坡度5°~35°的范围,沿坡向的用地在135°~225°和315°~360°更占优势;(2)旅游用地中水域和建设用地集中在海拔600 m和25°坡度以下地段,而林草地则在海拔200~1 000 m和坡度5°~35°地段更占优势,分布相对均匀;(3)各类旅游用地与海拔和坡度具有更高的相关性,其拟合系数在0.6以上,坡向与旅游用地的相关性较低,拟合系数仅为0.06。城市旅游用地结构是城市旅游发展中各类用地在资源、区位以及市场影响下的结果,是人地关系相互作用的重要体现。城市旅游用地结构特征指示了城市发展规模、环境容量以及发展路径等,对于城市旅游的持续发展和生态保护具有重要意义。     

小五台山亚高山草甸生物多样性的空间格局

在野外考察获取第一手资料的基础上，主要采用Shannon-Weaver指数和Sφrensen指数对小五台山亚高山草甸植被的植物生物多样性及其空间变化格局进行了分析和研究。主要结论如下：1）海拔高度对植物生物多样性影响非常明显，海拔2300m和2700m左右分别既是α多样性也是β多样性出现明显变化的地段。2）不同坡向条件下群落的α多样性表现为东坡＞西坡＞南坡＞北坡；而Sφrensen指数分析表明，当坡向变化时，β多样性较高。3）山坡中部特别是中下部具有较高的α多样性，而β多样性较低，坡面上β多样性的大小主要取决于坡面所处海拔高度的范围。     

红壤区植被覆盖变化及与地貌因子关系——以赣南地区为例

以HJ卫星CCD影像为数据源,计算和分析赣南2008和2011年植被覆盖演变和空间分布特征及与地貌因子关系。结果表明:红壤区域植被覆盖度与高程在2008、2011年相关系数分别为0.946 1、0.954 5,具有强正相关性;植被退化主要集中在高植被覆盖区域,100~300 m高程、1~5°坡度、306~360°坡向范围分别占总退化面积的88.84%,88.41%,30.73%;50~150 m高程、13°以下坡度和27°坡度以上区域为退化最剧烈区域。量化了植被覆盖与地貌因子的关系,为红壤区域环境治理和监测提供科学依据,具有一定的实用价值。     

岷江上游林树下线地理分布格局及其空间移动特征

林树下线是干旱河谷背景下一种特殊的地理生态现象,针对林树下线的定位和比对研究是揭示山地环境自然变化过程与人类活动环境效应的有效途径之一。选取岷江上游林树下线为研究对象,采用遥感和GIS聚类分析方法,基于1999-2009年两个时期、聚落区和非聚落区两类区域的比对研究,揭示林树下线的空间分异特征及其移动规律。结果表明：① 林树下线分布具有集聚性特征,主要分布于海拔1400~3800 m V型河谷谷肩上部,这一特征与山区降水随海拔升高的梯度变化相适应;② 6°~15°坡度是林树下线分布的峰值,林树下线随着坡度递增分布明显减少;③ 林树下线坡向分异显著,平均高程表现为南坡高于北坡、东坡高于西坡,最小值为西北方向,源于阴坡水分/湿度更适于植被生长;④ 聚落区林树下线10年间向低海拔空间移动达108.6 m,而非聚落区仅为38 m,这一结果可为定量评估1999年起实施的退耕还林等生态建设工程成效提供科学判据。     

中国高山林线的分布高度与气候的关系

通过研究我国高山林线的分布高度沿纬度、经度的变化格局,和对高山林线处的温度和基带降水等气候指标的分析,对我国高山林线分布高度与气候因子的关系进行探讨。结果表明：(1) 我国高山林线高度表现出明显的纬向和经向变化,总体趋势是：在北纬30^o以北,高山林线高度随纬度升高而下降,下降速率为112 m/度左右;在30^oN以南,则表现出较大的东西部差异：在东部,高山林线高度变化不明显,西部则随纬度增加呈上升趋势。在相似的纬度上,高山林线高度呈现出从东向西升高的趋势。高山林线在藏东南的洛隆、丁青、工布江达一带 (约29^o~32^oN,94^o~96^oE) 达到4 600 m,为世界最高林线高度,并以此为中心向四周降低。(2) 影响高山林线高度的主导气候因子为生长季温度条件。我国高山林线高度的温度指标为年生物温度3.5 ^oC,温暖指数14.2 ^oC·月,生长季平均温度8.2 ^oC。该指标相应海拔高度的地理差异,导致了我国高山林线高度的纬向、经向变化,和从沿海到内陆林线高度的差异。(3) 降水对高山林线高度有显著影响。在中高纬度地区,相同纬度上干旱区域的高山林线高于较湿润区域,降水量是通过温度间接作用于林线高度的。     

汶川地震后公路边坡崩塌灾害发育规律

震后崩塌是强烈地震造成的震裂山体在后期余震、降雨及重力作用下变形不断发展并再次发生的崩塌。基于对四川省省道S303线映秀-卧龙段震后公路边坡崩塌灾害的调查,通过空间分布、崩塌与物质组成、岩性、失稳斜坡坡度、坡高、坡形、坡向和崩塌形成机理的关系等方面的分析,得到了震后崩塌灾害的发育规律:1.震后崩塌分布规律与地震时引发的崩塌的规律一致,即地震时易发生崩塌的地段地震后仍然易发生崩塌。2.按照边坡物质组成,以岩质边坡崩塌占绝大多数,岩土组合体边坡次之;较坚硬岩石中发生的崩塌多而较弱岩石中发生崩塌少,沿线发生崩塌最多的是岩性为闪长岩、辉长岩和变质砂岩等坚硬岩石组成的斜坡。3.失稳斜坡坡度在36°～85°之间,主要分布在41°～60°之间,即震后崩塌灾害主要发生在40°以上的斜坡。映秀-耿达段和耿达-卧龙段发生崩塌的边坡坡度有明显的差别,映秀-耿达段集中在坡度为46°～60°的斜坡,而耿达-卧龙段集中在在坡度为41°～55°的斜坡。4.绝大多数崩塌发生在坡高150 m以内的斜坡上,映秀-耿达段和耿达-卧龙段发生崩塌的边坡高度有明显的差别,映秀-耿达段集中在高度为51～350 m的斜坡,而耿达-卧龙段集中在在高度<200 m的斜坡,尤以高度<100 m的最多。5.阳坡和阴坡的崩塌数量有明显的差异,阳坡发生崩塌的数量远远大于阴坡崩塌发生的数量。6.震后边坡崩塌的形成机理以滑移式崩塌和倾倒式为主。映秀-耿达段和耿达-卧龙段地处不同地质构造单元,由于岩性的差异,发生崩塌的斜坡的坡度、高度和主要形成机理具有差异性。     

哀牢山北段光资源特征初步分析

本文在分析哀牢山北段光资源随海拔和坡向变化特征时发现,与迎风西南坡比较,背风东北坡海拔1000—1900米处有一较强的年日照和太阳总幅射增加的焚风效应带,尤以海拔1500—1600米最明显,这有利于农业生产,但在>1900米处则相对较低。最后,给出日照与雨量的指数关系。     

丹霞山长老峰国家重点保护野生植物丹霞梧桐数据采集与空间分布研究

使用固定翼无人机航测丹霞山核心区长老峰游览区（航测区面积4.25 km²）获得高精度影像数据638张，用Photoscan软件拼接正射影像地图及DEM数据生产。在ArcGIS10.5软件中将正射影像图批量分割成470幅图（长和宽为100 m×100 m，比例尺为1︰1 000），在分割后的地图上目测识别并定位珍稀物种丹霞梧桐（Firmiana danxiaensis H. H. Hsue & H. S. Kiu），共获取航测区内1 515株丹霞梧桐及其位置数据，构建地理数据库。利用ArcGIS10.5的空间分析模块，将DEM数据转换成坡度和坡向数据，叠加1 515株丹霞梧桐点位置数据与DEM数据、坡度和坡向数据后进行可视化定量分析。结果显示：航测区内有71.2%的丹霞梧桐（1078株）分布在海拔210±90 m的范围内。有68.3%（1033株）的丹霞梧桐分布在坡度>15°的丹霞崖壁地带，与实地观察的事实相吻合。虽然，在航测区长老峰的各个坡向上都可以实地观察丹霞梧桐的分布，但定量统计表明，在南东（295株）、南（276株）、南西（244株）3个坡向上分布相对集中，占总数的53.8%（815株），这也与实地观察到的丹霞梧桐属于喜光照的向阳植物一致。小区域范围内珍稀物种的数据采集与空间分析，是珍稀物种保护的重要基础工作，还可以为较大区域范围内丹霞梧桐生态保护红线更准确的落地提供参考和依据。     

天山北坡高山林线分布的生态地理特征

综合利用多源遥感影像和实地勘察资料识别天山北坡高山林线分布格局,结合区域气象数据和土壤理化性质,分析天山北坡林线分布的生态地理特征。结果表明:①天山北坡林线分布高度大约在2 600～2 850 m,从西向东林线分布高度呈上升趋势,奇台至巴里坤段林线高度上升最为显著;伊犁河谷段与玛纳斯段林线垂直宽度较宽。②影响天山北坡林线分布高度的关键气候因子为生长季温度（如年生物学温度3.35 ℃,最热月均温10.49 ℃,生长季均温8.26 ℃）,特别是年生物学温度,能较好的指示天山北坡高山林线分布位置,且各气候指标均在全国均值范围之内,而影响巴音布鲁克地区森林发育的主要原因为冬季低温干旱。③伊犁林线过渡带和玛纳斯林线过渡带有机质、全氮及全磷的含量最高;酸碱性大致以阜康林线为界,向西呈酸性,向东呈碱性;土壤营养物质主要分布于表层（0～10 cm）,深层(30～80 cm)含量低且变化不显著,具有明显的“表聚现象”;下层土壤pH值从西向东逐渐由弱酸性向弱碱性过渡;电导率空间变异性较强,各层变化特征不显著。     

2000—2015 年伊犁河谷植被覆盖时空变化特征

利用 2000—2015 年的 EOS／MODIS 数据，采用趋势分析、Hurst 指数、变异系数法对伊犁河 谷植被时空变化及未来趋势进行分析，结果显示：空间分布上，伊犁河谷植被覆盖度呈北部、南部、 东部偏高，西部、中部偏低的分布特征；时间变化上，2000—2015 年，伊犁河谷植被覆盖度波动减 小，减速为 6.25%·(10 a)^-1；区域分布上，伊犁河谷植被表现为低波动变化，波动程度中等以及下占 73.16%，波动程度高的区域占 26.84%。未来预测表明，伊犁河谷植被覆盖呈退化趋势，其中，持续 退化的面积占 57.55%，持续改善的面积占 13.51%。     

祁连山森林草原带坡面尺度土壤有机碳分布

以祁连山森林草原带3个山头为研究对象,在坡面尺度上分析了坡向和坡位对不同深度(0~10、10~20、20~40、40~60 cm)土壤有机碳浓度和密度的影响。结果表明:坡肩、背坡及坡脚各层有机碳浓度变化趋势为北坡>西坡>西南坡>南坡,不同沟谷土壤有机碳浓度差异不显著。有机碳浓度的坡位分布因坡向而异,在南坡、西南坡及西坡,沟谷各层有机碳浓度均显著高于其他坡位(P<0.05),坡脚高于坡肩与背坡;在北坡,坡肩、背坡及坡脚有机碳浓度无显著差异,沟谷20~40、40~60 cm土层有机碳浓度显著低于坡肩(P<0.05)。不同层次土壤有机碳密度的变化特征与有机碳浓度相似,0~60 cm有机碳密度最大值出现在北坡(33.64±0.91 kg·m^-2)及沟谷(34.30±2.55 kg·m^-2),约为南坡的3.20倍,西南坡的2.87倍、西坡的1.90倍。     

老挝VIIRS活跃火的主要自然地理要素特征

利用美国国家航空航天局火灾信息资源管理系统（FIRMS）VIIRS V1活跃火、先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型（ASTER GDEM）、MODIS NDVI/LSWI与土地覆被数据产品（FROM-GLC）,基于GIS定量分析老挝2012—2017年从分省到国家不同空间尺度活跃火频次的动态变化,并重点分析2015厄尔尼诺年活跃火频次及其与海拔、坡度、植被-水分（NDVI ^*、LSWI）指数、土地覆被等主要自然地理要素的相关特征。结果表明：① 老挝活跃火频次呈先增后减的趋势,峰值在2015厄尔尼诺年,主要集中在上、中寮,其中琅勃拉邦、沙耶武里与沙湾拿吉三省居前三位,而万象市、塞公和赛宋本则居后三位。② 老挝2012—2017年活跃火发生频次与地形因素（海拔、坡度）的关系基本相同,活跃火集中在海拔1000 m以下、坡度小于30°的低山-丘陵区。其中,上寮活跃火集中分布在500~1000 m、10~30°的斜陡坡山地,中、下寮集中在500 m以下、2~20°的缓斜坡丘陵。③ 活跃火高度集中在旱季,以3月、4月最多,并集中分布在NDVI为0.4~0.8和LSWI为0.2~0.6的中高覆盖度植被区。④ 老挝活跃火主要发生在森林这一土地覆被类型中,且以上寮最为集中,而中寮多以农田、草地和灌丛活跃火为主。综上,基于自然地理要素的活跃火特征分析可以有效识别其发生类型,即老挝活跃火主要由刀耕火种农业所引起。