干旱区典型绿洲地表温度与植被覆盖度相关性研究

 绿洲空间热环境的研究是深入了解绿洲-沙漠间,以及绿洲内部物质能量流动机理的重要手段。利用TM/ETM+遥感影像反演了于田地区地表温度以及植被覆盖度,在统计地表温度-植被覆盖度二维散点图的基础上,研究不同结构区域下绿洲地表温度与植被覆盖度的相关关系。结果表明:①于田地区地表温度与植被覆盖度呈显著负相关关系,相关系数在-0.79158和-0.48816范围之间。②从1991年到2002年,于田绿洲内部区域地表温度与植被覆盖度散点图上各点分布由密集到分散,表明原有相对整体的植被覆盖地块被打散,成为多种土地类型交错的破碎化地块。③外部荒漠带及绿洲与荒漠交错带区域地表温度与植被覆盖度散点图上各点分布由分散到集中,表明绿洲外部荒漠化程度的逐年加剧,导致了绿洲外围植被覆盖有所降低,植被物种单一,植被多样性也呈现下降趋势。     

塔里木南缘绿洲“冷岛”效应时空变化研究——以于田地区为例

 利用遥感技术，选取研究区TM/ETM热红外波段，反演了塔里木盆地南缘绿洲于田地区1989年、1999年、2002年的陆表温度（LST），构建了绿洲“冷岛”比例指数（OCRI），定量分析了于田地区14 a来，绿洲内部“冷岛”效应的时序变化，指出于田绿洲“冷岛”效应有减弱的趋势;并且通过对于田温度场的分析，总结了“冷岛”效应空间变化的特点：①于田县绿洲内外部温度差异变小，温度波动趋缓，“冷岛”效应减弱;②于田县城建成区面积的扩大减弱了“热岛”效应的强度和范围。     

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。     

新疆策勒沙漠-绿洲过渡带不同下垫面地表蚀积变化特征

沙漠-绿洲过渡带天然植被具有良好的防风阻沙效益,对绿洲内部农田起到重要生态保护作用。在新疆策勒沙漠-绿洲过渡带流沙地、半固定沙地、绿洲边缘固定沙地6个不同植被覆盖度样地风蚀、风积变化观测基础上,结合地表风速数据,探讨流沙地、半固定沙地、固定沙地不同植被覆盖度和地形下地表风蚀风积变化特征及其影响因素。结果表明：流沙地表现出较强烈的地表风蚀;半固定沙地整体表现出强烈的地表风积;固定沙地上植被覆盖度越高、植株越高和排列方式越均匀、整体地势越低,单位面积风积量也就越大、风蚀量越小,风蚀主要发生在灌丛沙堆的上风向、侧翼、背风风向的裸低凹沙地表面,较高沙堆侧翼的地表风蚀量最大。植被覆盖度与单位面积风蚀量呈多项式或指数函数关系递减,植被覆盖度与单位面积风积量不呈函数分布,说明除了植被覆盖度外,植株类型、高度、排列方式、地形等都会对地表风积量产生一定影响。     

新疆于田绿洲荒漠交错带土地利用变化的社会驱动力研究

 以新疆于田绿洲为例,在遥感手段对图形分析的基础之上，从景观特征上为于田绿洲土地利用变化的具体表现提供空间分析功能。结合多年的调查数据和统计资料，通过研究区遥感分类影像获得的不同土地利用类型的面积变化和转移趋势，运用SPSS软件获得于田绿洲荒漠交错带土地利用变化的综合驱动力方程，包括经济发展、人口增长、和政治经济政策等个方面。获得了影响该研究区土地利用变化的社会影响因子。结果表明，20世纪90年代以来于田地区人口的增长是土地利用/覆盖变化最主要驱动力因素，其次是牲畜头数的增长以及采樵量的变化。     

南水北调西线调水工程区的自然生态环境评价

应用遥感与地理信息系统方法，对南水北调西线调水工程区遥感数据、地理信息数据进行一系列的信息识别、信息提取，获取了工程区地形地势、土地覆盖、植被覆盖度、植被净初级生产力、年均温度和年降雨量等主要的自然环境因子。用海拔高度反映地势状况，土地覆盖类型反映地表覆盖状况，植被覆盖度反映抗侵蚀能力，植被净生产力反映物质能量的循环状况，年均温度反映热量状况，年降水量反映降水状况，建立综合自然环境指数，对调水工程区的自然生态环境现状进行定量评价。按计算结果将调水工程区分为四级区域，并对这四级区域进行空间统计，分析了它们的自然生态环境，为全面深入进行南水北调西线工程区环境影响评价提供可供借鉴的新思路和新方法。     

干旱区绿洲LUCC马尔柯夫过程分析——以新疆于田绿洲为例

土地利用/覆盖变化(LUCC)在干旱区环境变化及生态监测中具有重要意义。本文选取塔里木盆地南缘典型绿洲于田县,利用TM遥感影像,基于Markov模型预测了于田绿洲未来的发展趋势,得出绿洲将向良性方向发展的结论。通过对Markov模型中不同步长收敛结果的讨论,可以看出间隔10 a1、2 a步长的马尔柯夫过程与间隔两年的马尔柯夫过程有着明显的不同,短时间序列(两年)具有很大的随机特性,说明马尔柯夫模型中时间尺度是一个重要环节。由本文研究可以看出,基于遥感的Markov模型可以分析绿洲的变化趋势,在干旱区绿洲LUCC及其环境动态监测中具有重要的实用意义。     

河西内陆河流域绿洲面积对地表径流的响应

利用NASA AVHRR NDVI 3g遥感资料计算得出河西内陆河流域植被归一化指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）,将NDVI>0.20区域视为绿洲,通过计算绿洲区NDVI的变差系数和线性斜率分析1982—2013年绿洲面积变化,并进一步分析其对地表径流的响应特征。结果表明：河西内陆河流域绿洲整体呈扩张趋势,扩张区域主要在绿洲边缘区、河流两侧和尾闾;小规模斑块绿洲的破碎度呈增加趋势,连片的绿洲核心区相对稳定;绿洲面积随着出山径流变化呈现出阶段性特征,山区降水量对绿洲变化的贡献率约为地表径流贡献率的一半,冰川融水对绿洲面积变化的贡献率自东向西依次增加,绿洲区降水的贡献率则依次减少。     

热红外遥感图像中云覆盖像元地表温度估算初论

云覆盖是热红外遥感应用和地表温度(Land Surface Temperature,LST)遥感定量反演的重要障碍。如何估算热红外遥感图像中云覆盖像元的地表温度,是热红外遥感的前沿研究难题。以地表热量平衡为基础,根据地表温度的空间分布连续性、植被对地表温度的影响,提出三种解决云覆盖像元地表温度估算方案:空间插值修正法、植被关系修正法和改进型地表热量平衡法,并探讨云覆盖区地表温度空间分布的洼地效应现象、洼地效应强度及计算方法。基于地表热量平衡方程的洼地效应强度因子和影像灰度值之间关系的数值模拟,是三种估算方案切实可行的关键。     

基于FSDAF模型的干旱区典型绿洲城市夏季地表热岛效应时空演变研究

全球城市化进程加快引起的干旱区绿洲城市热岛效应变化及其生态环境问题已成为当前国内外城市气候、环境和生态等领域的研究热点之一。基于遥感热红外通道反演的地表温度(Land surface temperature,LST)是开展城市地表热岛(Surface urban heat island,SUHI)效应监测研究的关键参数。然而,受热红外遥感数据“时空矛盾”的制约,目前在单一星载卫星传感器下尚不存在同时具有高时间分辨率和高空间分辨率的热红外遥感数据源,因而制约了在干旱区绿洲城市范围内开展高精度地表热岛效应监测研究。针对上述问题,以干旱区典型绿洲城市--乌鲁木齐市为研究区域,以Landsat系列影像和MODIS地表温度产品为基础数据源,基于FSDAF(Flexible spatiotemporal data fusion method)时空融合模型分析了2001-2018年乌鲁木齐市在城市扩张背景下夏季地表热岛效应的时空变化特征以及夏季LST与城市地表参数之间的关系。研究结果表明:(1)乌鲁木齐市夏季热岛强度(SUHI intensity,SUHII)在不同的郊区范围内均呈现增加的趋势。在较小的郊区范围内,SUHII1从2001年的1.24℃增加到了2018年的2.83℃;在较大的郊区范围内,SUHII2从2001年的1.44℃增加到了2018年的2.88℃;(2)在研究区各土地利用类型中,裸地的夏季LST最高,水体最低;(3)研究区地表反照率和不透水面的增加与城市夏季LST升高呈正相关,而植被指数与植被覆盖度则与LST呈负相关关系;(4)在干旱区绿洲城市,城区内部植被面积的增加有助于缓解城市热岛效应,而仅郊区植被的增加则会导致SUHII的进一步增强。     

塔里木盆地南缘绿洲土地覆盖变化

绿洲土地覆盖变化信息的定量提取在干旱区生态环境演变研究中具有重要价值，选择塔里木盆地南部特有的干旱地区和田绿洲于田县为研究区，首先对土地覆盖变化信息提取方法作了对比论述，并对利用卫星遥感数据的空间结构信息以提高分类精度，进而提高分类后比较法的总体精度进行了研究；最终利用该方法做出的系列图件，总结了该地区近10年来的土地覆盖类型变化，并与实地考察结果及有关资料结合，分析了该地区近年来的环境变化及其影响因素，其方法和结论对塔里木盆地南缘绿洲地区未来的环境可持续发展研究具有一定参考价值。     

南京市热场分布特征及其与土地利用/覆被关系研究

文章采用Landsat ETM⁺热红外波段反演LST,分析南京市热场分布规律,构建了土地覆被指数LCI定量表示热场分布特征与土地利用/覆被的关系。结果表明:南京市存在三个连续分布且范围较广的热岛中心,主要分布在工业区;建成区平均温度比郊区高0.972℃;土地利用/类型的空间格局总体上决定了城市热场的空间分布,下垫面介质的热特征和生物学特征差异是地表温度不同的根本原因,工业热源是南京市热岛形成的重要因素;LCI可以和城市气候模型、水文模型结合起来运用,为城市热岛提供一种新分析方法。对某一特定区域而言,随着城市化水平的提高,单位面积内LCI值逐渐减小。     

植被指数-地面温度特征空间的生态学内涵及其应用

植被指数与地面温度是描述土地覆盖特征的重要参数 ,对两种数据的综合分析 ,可以衍生出更丰富、更清晰的地表信息 ,有助于更加准确、有效地认知土地覆盖 /土地利用的时空变化规律。本文探讨了植被指数与地面温度构成的二维向量空间的物理意义与生态学内涵 ,以基于 NOAA AVHRR的时间序列数据为本底 ,分析了不同土地覆盖类型在该特征空间上的时序变化规律 ,并以黄淮海地区主要农作物冬小麦为例 ,研究了植被指数-地面温度指标与干旱、半干旱地区农作物产量之间的响应关系。     

基于MODIS遥感定量反演的松嫩平原生态环境要素

以MODIS遥感影像为基础,在各种气象参数和遥感空间建模的支持下,应用定量遥感反演技术,获取了松嫩平原植被覆盖度、土壤湿度、陆面温度和植被净初级生产力四种生态环境要素的空间分布栅格影像。通过应用GIS空间分析功能,总结了各种生态环境要素的空间分布规律,并对植被覆盖度与土壤湿度、陆面温度和植被净初级生产力之间的相关性分别进行了定量研究。     

基于遥感的城市热岛效应研究

热红外遥感和气候学的交叉融合为城市热岛效应提供了新的研究方法。从城市热岛的空间分布与土地利用类型、植被覆盖关系、人为热关系以及城市热岛效应演变4方面分析热红外遥感在城市热岛研究中的应用现状;探讨目前存在的两个主要问题:城市地物真实温度难以获取,遥感和气候模型结合不密切;提出遥感和气候模型结合以及多平台、多尺度、多角度遥感的综合应用等是城市热岛效应遥感研究的发展趋势。     

城市地表热通量遥感反演及与下垫面关系分析

选择日本埼玉县熊谷市为研究区,应用ASTER热红外遥感图像,采用PCACA模型以及理论定位算法,对城市地表热通量的相关参数进行反演,进而分析城市下垫面不同土地覆盖类型对地表热通量以及能量平衡的影响.结果表明,PCACA模型应用于城市区域地表通量估算是可行的.这种算法可以大大减少在下垫面结构复杂的城市区域进行地表热通量估算时所需的参数,并有效降低研究结果的不确定性.研究发现,城乡不同下垫面地表覆盖类型对地表热通量的影响差异显著.不同地表下垫面类型的波文比由大到小顺序依次为:工业用地＞住宅用地＞交通用地＞公共设施用地＞旱田＞公共绿地＞水域.在相同的外部气象条件下,与城市周边的植被覆盖区相比,城市人工建筑用地具有较高的显热通量,较低的潜热通量,以及较高的波文比.由于城市地表显热通量和波文比明显高于周边植被覆盖地表,导致城市地表向低层大气供热的增加,这是城市热岛效应形成的重要机制之一.     

全球及区域模式中陆面过程的地表植被覆盖分类方法

全球和区域尺度上陆面生态系统与气候密切相关。全球和区域模式的发展对于我们认识气候与陆地生态的变化起到重要作用。在这些模型中,植被覆盖是影响大气-植被间热量、水分和CO2等交换的重要陆面参数。在分析了陆地植被覆盖分类原理基础上,介绍了目前全球不同植被覆盖分类方案,包括基于地基观测的植被分布、基于生物气候特征的分类方案（如：Holdridge的方案）;特别近年来陆面过程试验表明,各种遥感数据源（如：NOAA—AVHRR,EOS—MODIS,Landsat—TM）等为我们提供了有利的工具来监测全球植被动态,完善植被分类,并且采用高时空分辨率的全球土地覆盖状况特征,在不同时空尺度揭示植被-大气相互作用。本文分析了代表性的3种基于卫星遥感技术的陆面植被分类方案,分别是BATS（18类）、SIB（9类）、SIB2（12类）和BIOME—BGC（31类）陆地模式的植被覆盖分类方案．最后分析了目前可用于全球植被覆盖分类的新的遥感数据库。     

新疆于田景观特征变化的遥感分析

以4期Landsat遥感影像为基础,结合两期土地利用图及历年实地考察资料,分析了1977—2002年间新疆于田的景观变化特征。研究发现,于田平原与荒漠区环境退化严重,荒漠增加而交错带减少,高生态级别的高覆盖度草地锐减;绿洲在稳定增长,以绿洲为中心的核心区生态环境质量却明显退化,但天然绿洲整体变化不明显,波动小且变化恢复较快;生态的主要退化期为20世纪70—80年代,此后趋于好转,1999年以后好转明显;人工绿洲的开发只是明显影响了绿洲近缘景观,对远缘影响较弱。