1996—2015年黄河源区植被覆盖度提取和时空变化分析

研究黄河源区植被覆盖度时空变化对于深入理解青藏高原多年冻土区在气候变化和人类活动双重作用下的植被响应,以及为黄河源区生态环境保护和治理提供决策具有重要的意义。以陆地卫星（Landsat）影像为主要数据源,利用多端元混合像元分解模型（Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis,MESMA）,完成了1996—2015年黄河源区4.4万km²、7个时相的植被覆盖度提取,并基于转移矩阵和一元线性回归趋势法分析了植被覆盖度变化情况。结果表明：黄河源区东南部植被覆盖度较高,西北部植被覆盖度较低,且植被覆盖度在空间上由东南向西北呈递减趋势。1996—2004年植被覆盖度整体呈下降趋势,2004—2015年植被覆盖度呈增加趋势。1996—2015年植被覆盖度呈增加趋势的区域占57.25%,基本不变的区域占16.02%,植被覆盖度呈下降趋势的区域占26.73%。植被覆盖度下降的主要原因是黄河源头及一些河谷地带、环湖地区受人类影响较大,且东南部海拔较低地区受到过度放牧的影响。尽管黄河源区1996—2015年植被覆盖度总体呈改善趋势,但毒杂草的面积也由1996年的16 060 km²增加到2015年的22 942 km²,20年间增加了6 882 km²,毒杂草面积的增加对黄河源区局部地区畜牧业的发展有不利影响。     

基于Google Earth Engine云平台的植被覆盖度变化长时间序列遥感监测

基于Google Earth Engine遥感大数据云计算平台,以云南省南洞地下河流域为例,利用近2 000景30 m分辨率Landsat-NDVI长时间序列数据,采用像元二分模型对研究区1988-2016年的年最大植被覆盖度进行定量估算,并分别从流域整体和像元尺度分析近29 a间植被覆盖度的时空变化特征。研究结果表明:（1）南洞地下河流域大部分区域处于中等覆盖度和中高覆盖度,覆盖度随高程和坡度的增加而增大,其中年最大植被覆盖度 > 60%的区域占流域总面积的45.75%;（2）近29 a来,流域年最大植被覆盖度整体呈现不断增加的趋势,年均增长速率为0.56%,其中植被覆盖度轻微改善或是明显改善的面积占38.84%;（3）相比1988年,2016年高植被覆盖区和中高植被覆盖区面积分别增长50.51%、18.40%;而中等植被覆盖区、中低植被覆盖区和低植被覆盖区面积分别减少24.05%、47.95%和37.72%。封山育林等石漠化治理工程以及气候变化对于流域植被恢复和生态环境重建具有重要影响,其研究成果可为后续石漠化监测提供重要的基础研究数据。      

基于遥感计算云平台高原山区植被覆盖时空演变研究——以贵州省为例

为揭示喀斯特山区植被时空变化规律,选取2000-2018年间1 748景30 m分辨率Landsat-NDVI影像,结合35个气象站点数据,辅以像元二分模型、线性趋势分析及地理探测器等方法,对贵州省19年间年植被覆盖度进行定量估算,分析其植被覆盖度时空变化特征及驱动因素。结果表明:（1）贵州省中、高植被覆盖度以上的区域面积占比约63%,其中高植被覆盖度区域面积占21.16%,主要集中分布于碎屑岩地区。（2）近19年来,贵州省植被覆盖度总体缓慢趋好,年均增长速率为0.4%,严重石漠化样区多年最大植被覆盖度均值始终低于整体植被覆盖度均值。（3）研究期间贵州省植被覆盖度以轻微改善、基本不变两个等级为主,两者面积比重之和约为95.4%,退化区域主要分布在城镇周边,面积比重约为3.8%。（4）气象因素、地理区位各因子间交互作用对植被覆盖度空间格局影响大于单因子作用。综上所述,城镇面积扩展、石漠化治理工程、地理区位及气象因素等是影响植被恢复与生态环境重建的关键要素,研究植被覆盖度多年动态特征力求为相关部门的水土保持、生态环境保护及石漠化治理提供重要的基础数据及科学参考。      

粤北岩溶山区连江流域植被覆盖度动态变化研究

基于多时相MODIS数据和归一化植被指数的像元二分模型以及GIS技术,分析了2001—2010年连江流域植被覆盖度的时空变化特征。结果表明:连江及其子流域、岩溶区与非岩溶区的植被覆盖度空间分布差异性明显;近10年来连江流域的植被覆盖度总体上呈下降趋势,高植被覆盖度与中度植被覆盖度的面积数量变化剧烈,较高植被覆盖度与较低植被覆盖度的面积相对稳定;岩溶区植被分布以较高植被覆盖度、中植被覆盖度和高植被覆盖度为主,其分布面积分别占整个流域面积的53.84%、25.59%、18.54%,而非岩溶区则以高植被覆盖度、较高植被覆盖度和中植被覆盖度为主,分别占整个流域面积的48.12%、34.10%、15.05%;近10年来流域的植被覆盖度下降明显,且空间分布范围广,植被覆盖度相对稳定的区域占整个流域面积的65%以上,植被覆盖度下降区的面积比上升区增加近20%。      

基于TM影像的广西河池市岩溶地区植被覆盖度的动态变化研究

选取广西河池市岩溶地区1990、2000和2010年3个时相的TM影像,采用基于NDVI的像元二分模型,探讨该区植被覆盖度的时空动态变化特征及其与非岩溶区的异同。结果表明：（1）近20年来,高植被覆盖区的面积在逐渐增加,其占整个研究区域面积的比例从1990年的30.81%增加到2010年的53.66%,较低植被覆盖区、中度植被覆盖区和较高植被覆盖区的面积在逐渐减少,其占整个研究区域面积的比例从1990年的9.63%、17.25%和31.97%下降到2010年的8.54%、9.88%和26.74%。（2）近20年来,岩溶区低植被覆盖区的面积变化率比非岩溶区的大,岩溶区的面积变化率是37.74%,非岩溶区仅为是3.28%。而非岩溶区的较低植被覆盖区、中度植被覆盖区、较高植被覆盖区和高植被覆盖区的面积变化率则比岩溶区的要大,非岩溶区的面积变化率分别是54.30%、57.47%、26.75%、75.77%,而岩溶区的面积变化率分别是34.87%、43.07%、16.34%、71.55%。（3）1990-2000年岩溶区中较低植被覆盖区、中度植被覆盖区的面积变化幅度比2000-2010年的要大,两个时期的变化率分别是4.68%、0.11%和5.68%、1.79%。2000-2010年低植被覆盖区、较高植被覆盖区的面积变化幅度比1990-2000年的要大,两个时期的变化率分别是1.75%、5.07%和1.64%、3.59%。2000-2010年非岩溶区中高植被覆盖区的面积变化幅度比1990-2000年的大,1990-2000年的变化幅度是8.38%,2000-2010年的变化幅度是16.04%。岩溶区与非岩溶区植被覆盖度变化的这种差异,主要由于两者间的岩性条件不同所引起。     

基于时间序列植被指数资料的承德市植被覆盖时空演变分析

承德是京津冀地区重要的水源涵养区和防风固沙区,是京津冀生态环境支撑区的重要组成部分,其植被状况将直接影响着区域生态环境质量的改善。基于MOD13Q1时间序列NDVI资料,利用线性回归分析法、像元二分法、稳定性分析法等测度承德市全域2000—2018年植被覆盖时空演变特征,并分析气候、地形等因素对植被覆盖的影响。结果表明:（1）承德市全域植被状况年际变化总体发生了改善,植被生长季夏季的NDVI值最高,月度变化中7月份NDVI值最大,多年均值达到0.775 2。（2）植被年际变化趋势显著性存在空间差异,植被指数极显著增加区域面积最大,占比59.08%,而极显著减少和显著减少的区域面积较小,分别占全域的0.76%和0.58%,主要分布在承德市中部、南部等地区。（3）承德市各区县植被覆盖状况均以较高覆盖度为主,面积达到45 585.69 km2。在多年植被覆盖度稳定性格局中,西北部波动较大,其余大部分地区稳定性好,波动较低。（4）承德市NDVI受5—7月份降水量和月均温的影响较大,植被的长势可能受到了前期气象条件的滞后效应影响。地形特征对承德全域植被覆盖状况也有一定的影响,总体来看承德市地势低平地区的NDVI值相对较低。研究结果可为承德市加强重要区域生态保护、优化国土空间开发格局和科学制定生态修复措施提供参考。     

基于NDVI的新疆玛纳斯湖湿地植被覆盖度变化研究

以2000年、2006年、2010年、2013年和2016年5期的Landsat遥感影像为基础数据源,基于像元二分模型反演了玛纳斯湖湿地植被覆盖度。通过动态度、转移矩阵对比不同时期各等级植被覆盖度的转化比例,分析植被变化的驱动力。结果表明： 2000-2016年,玛纳斯湖湿地植被覆盖度总体较差。极低植被覆盖度所占比例由19.6%增加到了46.3%,低植被覆盖度所占比例由60.6%减少到了28.7%,中植被覆盖度所占比例由9.4%减少到了4.6%,中高植被覆盖度相对变化较小,所占比例由2.9%增加到4.2%,高植被覆盖度所占比例由7.4%增加到16.2%。整个地区的荒漠盐碱土地和农田土地利用面积在逐渐增加,影响植被覆盖度和湖泊萎缩干涸的主要因素是过度利用水资源和人类活动对主要源流流域土地资源的大规模开发。     

典型喀斯特石漠化地区植被动态监测与土地利用变化的影响分析

基于2001至2014年MOD13Q1数据集、数字地面高程数据以及中梁山地区多期土地覆盖数据,进行植被覆盖度（FVC）估算及其变化趋势模拟、多期土地利用转移矩阵分析,探讨中梁山地区植被覆盖度动态变化特征、土地利用的时空变化特征以及土地利用和地形同植被覆盖度间的响应机制。研究结果表明:中梁山76.69%的区域为植被改善区,退化区面积占总面积的10.12%,存在明显的改善趋势,生态情况得到良好恢复;人类活动对中梁山区域影响方式主要表现为耕地向林地和建设用地转化的特点;植被生长趋势的空间异质性与坡度有关,坡陡区植被改善面积约为退化面积的14倍,缓坡区仅为7倍;植被退化现象受人览活动的影响较大,而人类晃动对植被改善影响较小,植被改善主要与植物的自然生长演替有关。      

2000-2015年祁连山植被变化分析

植被变化对区域生态系统稳定和生态环境变化有着重要的影响。基于MOD13A3数据,建立了2000-2015年祁连山地区植被覆盖时空数据集,结合DEM和土地覆盖分类数据,分析了祁连山地区植被时空分布格局及变化特征,并利用同期气象数据探讨其对气候变化的响应。结果表明：祁连山植被呈东多西少的分布格局,其空间分布与降水空间分布一致;2000年以来祁连山地区灌丛和高寒稀疏草甸先增后减,山地森林草原和高寒草甸增加;整体上祁连山植被覆盖有转好趋势,这与区域暖湿化有关。     

1990—2019年黑河流域植被覆盖度动态变化及气温对其影响

植被覆盖度的变化特征是流域生态监测的重要内容,能为流域综合管理决策提供基础信息。黑河流域是中国西北干旱-半干旱地区第二大的内陆河流域。为研究我国西北干旱-半干旱地区的生态状况,以黑河流域为研究区,根据1990—2019年Landsat NDVI数据,综合应用像元二分模型和一元线性回归方法,分析黑河流域植被覆盖度的动态变化并探讨气温对其影响。结果表明: 黑河流域植被覆盖度呈现由南向北递减的空间分布特征; 近30 a来,植被覆盖面积总体呈上升趋势,中高植被覆盖度增长速度最快; 流域大部分地区植被覆盖度保持不变,植被覆盖度增加的区域多于退化区域; 受全球变暖影响,整个流域气温呈升高趋势,中游气温上升最快,上游最慢,流域上游和中游气温的升高对植被覆盖度起到促进作用,下游气温的升高则抑制了植被生长。     

Evolutionary trend of water cycle in Beichuan River Basin of China under the influence of vegetation restoration

To understand the influence of vegetation restoration on the water cycle in semiarid areas, the effects of vegetation restoration on evolution of the key elements of water cycle were clarified by analyzing the evolutionary trend of atmospheric precipitation, ecological consumption water, and surface runoff on a river basin scale on the basis of analytical results of the changes in vegetation coverage and the long-term meteorological and hydrological monitoring data of Beichuan River Basin. The results show that the vegetation cover in the Beichuan River basin has rapidly increased in the hilly and mountainous areas since the 1980s, especially from 2000 to 2019, with the maximum and average vegetation cover rates increased by 14.98% and 52.2%, respectively. During 1956-2016, the annual precipitation in the basin remained relatively stable; the annual surface runoff slightly declined, with an average attenuation rate of 20 million m~3/10 a. The main reason for the runoff decline is the increase in ecological water induced by the vegetation restoration, which has changed the spatial-temporal distribution of the water from atmospheric precipitation in the basin. Spatially, more precipitation was converted into ecological water. As a result, the remnant runoff supplied to the lower reaches reduced accordingly. Temporally, more precipitation participated in the soil water-groundwater cycle, thus prolonging the outward drainage period of the precipitation. Moreover, the large-scale vegetation restoration induced a significant decrease in the surface wind speed, evaporation from water surface and drought index. As a result, a virtuously mutual feedback relationship was formed between the vegetation and meteorological elements. Therefore, vegetation restoration is of great significance for the improvement in the water conservation capacity and semiarid climate conditions in the Beichuan River basin.     

基于MODIS NDVI的贵州省植被退化及归因

为了解森林退化的原因,利用2000-2015年的MODIS NDVI数据,在分析贵州省植被变化趋势的基础上识别了归一化植被指数（NDVI)显著下降的区域,并在NDVI显著下降区选取面积大于10 km2的森林图斑为兴趣区,分析其内气候变化趋势及对森林NDVI值的影响。研究表明:197个兴趣区主要分布在贵州省西北部的赤水—习水、东北部的梵净山和东南部的非喀斯特区域;区内春、夏季NDVI变化趋势与年NDVI值变化趋势一致,下降速率达到-0.01·yr-1,冬季与其他季节变化趋势相反,呈不显著升高趋势;区内春季和夏季气温升高显著,降水和日照时间无明显变化,整体气候变化呈暖干趋势;夏季温度升高是NDVI降低的主要驱动因素。      

疏勒河灌区2000-2014年植被生态适宜需水动态研究

以疏勒河灌区为研究对象,利用2000-2014年MOD13Q1遥感数据,采用植被生长旺季的增强型植被指数(EVI)建立植被生态分区标准,获得人工种植植被区、中覆盖率天然植被区、低覆盖率天然植被区、荒漠稀疏植被区和荒漠区的面积数据,采用阿维里扬诺夫潜水蒸发模型估算了各类生态分区的植被生态需水量,分析了各类植被生态适宜需水量的时空变化规律.结果表明,研究区总植被生态需水量年均增幅达2.64%,其中,人工种植地植被生态需水量年均增幅达3.65%,呈现稳定增长的趋势;天然植被生态需水量年均减少幅度为1.58%,呈现逐步减少的趋势.最后,根据疏勒河干流昌马堡水文站同时期的年均径流量数据,分析了影响植被生态适宜需水动态变化的因素,揭示了植被生态适宜需水量对径流量变化和灌区工程建设的响应关系,为灌区水资源配置提供了科学依据.     

寒区露天煤矿排土场边坡生态修复研究

通过对寒旱区生态修复技术的集成创新,结合寒区露天煤矿排土场植物生长条件特点,提出了适合矿区边坡的生态修复技术. 选择典型煤矿排土场展开现场试验,观测人工种植植物的生长情况,并采用计算流体力学数值分析手段,对排土场边坡生态修复防止风力侵蚀和降雨冲刷的效果进行了分析. 结果表明：采用边坡穴植植物装置实施的排土场生态修复工程效果良好,施工1 a后其边坡植被覆盖度达到95%,且边坡植物群落较为稳定,有效地消除了该地区冬季的风力侵蚀和夏季的降雨冲刷,彻底解决了排土场的水土流失问题.     

NDVI dynamic changes and their relationship with meteorological factors and soil moisture

Normalized difference vegetation index (NDVI) is an important indicator for measuring vegetation coverage, which is of great significance for evaluating vegetation dynamics and vegetation restoration. It can clearly analyze the suitable growth condition of vegetation by studying the relationship between meteorological factors, soil moisture and NDVI. Based on MODIS/NDVI data, the spatio-temporal characteristics of vegetation coverage in the Weihe River Basin (WRB) were analyzed by the trend analysis method. The relationship of NDVI with meteorological factors and NDVI with soil moisture simulated by the soil and water assessment tool (SWAT) model was analyzed in this paper. The results show that NDVI values gradually change with an increase from north to south in the WRB. The maximum of the average monthly NDVI is 0.702 (August) and the minimum is 0.288 in February from 2000 to 2015. The results of the seven grades of NDVI trend line slope indicate that the improvement area of vegetation coverage accounts for 30.93% of the total basin, and the degradation area and basically unchanged area account for 23% and 42.9%, respectively. The annual mean soil moisture is 19.37% in the WRB. There was a strong correlation between NDVI and precipitation, temperature, evaporation and soil moisture, and the correlation coefficients were 0.78, 0.89, 0.71 and 0.65, respectively. The ranges of the most suitable growth conditions for vegetation are 80–145 mm (precipitation), 13–23 °C (temperature), 94–144 mm (evaporation) and 25–33% (soil moisture), respectively.     

祁连山地区生态系统服务间权衡的社会-生态环境响应机制研究

生态系统服务间权衡和协同关系存在显著的空间异质性,现有研究较少从社会-生态环境的角度进行分析,难以对将生态系统服务纳入实际政策制定过程中。以祁连山地区为研究区,利用InVEST模型和CASA模型对2019年五项调节服务（碳固定、碳储存、产水量、土壤保持和水质净化）和一项支持服务（生境质量）进行计算,结合多元回归树分析法,研究服务间关联的空间异质性及其对社会-生态环境的响应。结果显示,全区尺度上六项服务间呈协同关系,主要受到土地利用类型、降雨和植被覆盖度的影响。植被覆盖区的服务供给量整体高于无植被覆盖区。研究区可被分为5个聚类,不同聚类内服务间关联存在差异。无植被覆盖且年均降雨量低于440.2 mm的区域与植被覆盖度高于0.559的非耕地区内,服务间关联均呈显著协同,后者服务整体较高。降雨升高可促使无植被覆盖区内产水量和土壤保持与其他服务间呈权衡关系,植被覆盖度较低或耕地区内服务间关联变弱。研究成果可为生态管理和政策制定提供有效参考。