基于遥感的民勤绿洲植被覆盖变化定量监测

基于混合像元条件下的TM影像植被覆盖度遥感反演,定量研究了甘肃省民勤绿洲1987年至2001年植被覆盖时空变化的规律与特点。结果表明,15年中,民勤绿洲的植被覆盖发生了很大的变化,农田植被(耕地)面积增加了53.11%,而中、高盖度植被的面积却减少了25.21%,这对民勤绿洲的长久生态安全构成了严重的威胁。民勤绿洲植被覆盖变化的空间转化过程复杂,但总体属于开垦—植被退化型。15年中因开垦和植被退化而损失的中、高盖度植被达42204.81hm2,占原面积的81.73%,而且损失的主要是绿洲边缘的防风固沙植被,其中因开垦损失的面积为18776.08hm2,占损失面积的44.5%。超采地下水引起的地下水位快速下降是导致绿洲边缘天然和人工灌丛植被退化的主要原因。控制开垦并培育相对稳定的灌丛型植被,应该是研究区生态环境建设的重点。     

基于3S的豫北内黄县近30年来植被覆被变化研究

运用3S技术,分析和探讨了河南省内黄县1979—2007年的植被覆盖度变化特征。结果显示,该区30年间的植被覆盖度变化显著。具体为:高覆盖度和中高覆盖度逐年上升,而中覆盖度、低覆盖度和极低覆盖度出现不同程度的降低,中覆盖度降低的幅度较小,而低级覆盖度下降幅度较大。结论表明研究区的生态环境质量呈现不断上升的态势。一方面反映了人口增长和经济建设需求对植被覆被变化的积极影响,另一方面反映相关部门重视生态环境的建设,研究区人口素质提高环保意识增强。     

间歇性输水影响下的2001-2011 年塔里木河下游生态环境变化

采用2001-2011 年野外调查资料和卫星遥感影像数据,对生态输水影响下的塔里木河下游地下水、植被变化特征进行分析,并探讨了典型断面植被对地下水埋深变化的响应关系。结果表明:(1) 各断面地下水位变化过程与河道来水过程密切相关,近10 年来经历了显著抬升(2000-2005 年)—缓慢降低(2006-2009 年)—小幅抬升(2010 至今) 的过程,主要表现为随生态输水量的改变呈波动变化;地下水位抬升幅度与生态放水量的相关系数达0.78,与生态放水持续时间的相关系数为0.70。(2) 2001-2011 年塔河下游植被覆盖面积总体上呈增加趋势,其中灌木林地和草地变化显著,林地和耕地面积呈小幅度变化;植被覆盖度的变化主要表现为2001-2006 年显著提高和2006-2011 年小幅变化。(3) 植被覆盖度随地下水位的抬升呈现出增加的趋势;垂直河道的方向上,同时期植被覆盖度与地下水埋深空间分布特征一致,均以输水河道为轴向两侧植被覆盖度(地下水埋深) 逐渐降低(增大);平行河道的方向,植被覆盖度对地下水埋深的响应幅度随着离大西海子水库距离的增加而减小。     

石家庄市域近期植被变化及其驱动因素分析

利用2004年和2010年TM卫星影像数据,对石家庄市域范围的植被变化情况进行了研究,结果表明:石家庄的植被近期变化以改善为主。从时间变化看,在2004-2010年间,全市NDVI的平均值从0.470 7提高到了0.541 6;极低覆盖度、低覆盖度、中覆盖度和高覆盖度植被所占比例分别降低了0.12%、0.7%、4.77%和24.32%,而极高覆盖度的植被面积比例则增加了29.9%;从植被指数差值结果看,全市植被改善面积比例高达83.84%,植被退化面积比例仅为16.16%。从植被变化的区域差异来看,极低覆盖度减幅最大的区域是中部丘陵区和东部平原区;中、高覆盖度的植被盖度等级则以东部平原区减幅最大;西部山区与中部丘陵区这两个区域极高植被盖度等级面积的增加幅度都达5 500 hm2以上。从植被指数差值结果看,改善面积最大的是东部经济林发展区,其改善面积比例达到了91%,改善面积比例最小的为城郊城市林业区,该区域植被改善的面积比例为74.9%。从植被变化的驱动力来看,研究时段的暖干型气候变化特点对于植被的生长于发育十分不利,因此研究时段内植被改善的主导驱动力是人为因素,其中山区的天然林保护工程、退耕还林工程是山区植被变化的主因;平原与丘陵区的植被改善主要得益于该区域的林果产业的发展;城郊城市林业区的植被变化与城区绿化工程的实施与绿地面积的扩大关系最为密切。     

黑河下游绿洲NDVI对地下水位变化的响应研究

本研究选取黑河下游核心绿洲区作为研究区域,通过对绿洲区植被变化和地下水位的长期监测,分析黑河下游绿洲植被与地下水位的关系;通过表面分析以及空间分析方法,探讨地下水位变化对绿洲植被的分布格局的影响,揭示绿洲植被变化对地下水位的响应。结果表明：额济纳地区2001年归一化植被指数(NDVI)值整体上小于1990年NDVI值,植被生长状况较1990年差;2009年河道附近绿洲区局部NDVI值增加,但大部分NDVI值仍小于1990年。相较2001年,2009年西河中上段河道附近植被有明显改善,西河下段植被仍呈现退化趋势,这主要与东西河分水措施有直接关系;东河上段河道附近绿洲呈现明显好转,东河中段变化不大,而东河下段植被面积略微增加,东居延海周围植被明显好于2001年。通过比较1990年、2001年和2009年地下水位与NDVI值的关系发现,地下水较为适宜的水位仍保持在2~4 m之间,地下水位下降与植被退化或者植被盖度降低有直接关系。     

额尔齐斯河流域中亚段植被覆盖遥感动态监测

利用中亚北部额尔齐斯河流域2000-2008年的中分辨率成像光谱仪(Moderate ResolutionImaging Spectrometer,MOD IS)数据,分析了额尔齐斯河中亚段不同区域的归一化植被指数(Nor-malized D ifference Vegetation Index,NDVI)随季节变化的规律,并合成全年最大NDVI值代表当年植被最好时期的NDVI值,应用混合像元分解模型,计算研究区内的植被覆盖度并根据植被覆盖度的高低将研究区内的植被覆盖程度分为六个等级:无覆盖、极低覆盖度、低覆盖度、中覆盖度、中高覆盖度和高覆盖度。通过研究区内植被覆盖度的变化情况在一定程度上揭示研究区内植被变化情况。2000-2003年,研究区的植被覆盖水平有降低趋势,2003-2007年呈增加趋势,2007覆盖水平与2002年相近,2008年覆盖水平降低明显,为9 a来最低,是由研究区当年降水量减少引起;植被覆盖水平高的区域主要分布在研究区东北部的山区和西北部的平原区,植被覆盖水平较低的区域集中在流域中西部的干旱草原;高覆盖区域的植被覆盖年际变化幅度较中低覆盖区域的小。     

2001-2015年间我国陆地植被覆盖度时空变化及驱动力分析

本文基于MODIS-NDVI遥感数据反演计算了我国陆地2001—2015年地表植被覆盖度的空间分布，讨论了植被覆盖度的时空变化规律，分析了影响植被覆盖度近十几年来动态变化的主要驱动因素。研究结果表明：我国陆地植被覆盖度从2001—2015年，植被覆盖度总体上呈增加趋势，其中淮河流域、华北平原地区、以及黄土高原地区增加趋势显著。根据植被覆盖度在时间序列上的变化特征，可将其变化类型分为持续增长型、先减小后增长等六种类型，其中农业种植区基本为一直增长型，而主要森林覆盖区，特别是西南地区的植被覆盖度在研究时段内表现出波动性的变化特征。降水是驱动华北平原北部，内蒙古，以及西北大部分区域植被覆盖度动态变化的重要因素，东北、青藏高原等地区植被覆盖度受温度的影响较大，而在中国东南沿海地区，光照条件是影响该区域植被覆盖度的主要因素。     

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。     

2000-2015年石羊河流域植被覆盖度及其对气候变化的响应

内陆河流域植被覆盖度的敏感性是预测未来生物多样性变化的重要指标,是植被应对气候变暖的重要反馈。分析了2000-2015年MODIS-NDVI数据反演的植被覆盖度时空动态变化趋势,结合平均气温、降水量、日照时数、相对湿度、地面温度和蒸发量数据,研究了流域及各生态功能区的植被覆盖度与气候因子的相关性,探讨植被覆盖度变化过程中的气候因素制约方式,了解不同时空尺度下内陆河流域植被覆盖度在全球暖湿化过程中对气候的响应。结果表明：（1）石羊河流域平均植被覆盖度较低,上游的植被覆盖度59.4%,下游13.6%;2000-2015年,流域植被呈现改善趋势的面积远远大于退化的面积,盆地绿洲区植被覆盖度增加趋势最明显。流域植被总体恢复较好,但高海拔地区、城市和民勤绿洲的周边地区植被有不同程度的退化。（2）2000-2015年,石羊河流域各气候因子对植被覆盖度表现为不显著的相关关系,其中与降水量呈正相关的面积最大,与蒸发量呈负相关的面积最大;从上游到下游,植被生长与热量的相关程度逐渐变弱,与水分的相关程度则逐渐增强。（3）石羊河流域的植被覆盖度与气候因子的样条函数存在极显著的线性相关,水原涵养区和荒漠区的植被覆盖度对气候因子的响应较高;绿洲区的植被覆盖度对气候因子的响应相对较低。地面温度的变化是影响石羊河流域植被覆盖度空间格局变化的主要气候制约因素。     

新疆植被覆盖度趋势演变实验性分析

基于MODIS-NDVI数据,提取新疆2005-2015年植被覆盖度（FVC）。通过依据海拔和植被覆盖度的指标划分出山地、绿洲、平原、荒漠等11个子系统。通过斜率、变异系数、线性回归模型等方法来对全疆和不同生态分区的现状和未来发展趋势进行分析,并用BP人工神经网络来预测新疆2016-2020年的植被覆盖度的时空变化和分析2005-2020年时空动态变化趋势。主要结论为：① 新疆植被覆盖度总体为上升趋势,从西北向东南逐渐下降;山地呈逐年上升趋势,荒漠呈不显著退化趋势。植被覆盖度的变化主要是由降水量的变化引起;② 在整个新疆的荒漠和绿洲边缘构成了一个“绿洲—荒漠改善过渡带”,绿洲呈明显的改善趋势;③ 2009年是研究期内多数分区植被覆盖度的历史最低点;④ 在山脉的冰川积雪、湖泊周围的变异性很大,范围在150%~316%之间,这主要是由于气候变化、冰川消融和湖泊水位的波动变化所致;⑤ 北疆生态明显好于东疆与南疆,其绿洲区域呈现明显的改善趋势。伊犁地区的植被覆盖度相比于其他3个分区的变幅很大,山地区域呈明显的逐年退化趋势。伊犁地区植被覆盖度的局部最低点是在2008年,比其他分区的2009年提前了一年,相应的存在“实时”（伊犁）和“滞后”（东疆、南疆和北疆）的效应,主要是由于降水量和气温的变化所致。     

地下水位变化对干旱区植被盖度的影响及其空间变异特征

Sampling and testing are conducted on groundwater depth and vegetation coverage in the 670 km^2 of the Sangong River Basin and semi-variance function analysis is made afterwards on the data obtained by the application of geo-statistics. Results showed that the variance curve of the groundwater depth and vegetation coverage displays an exponential model. Analysis of sampling data in 2003 indicates that the groundwater depth and vegetation coverage change similarly in space in this area. The Sangong River Basin is composed of upper oasis, middle ecotone and lower sand dune. In oasis and ecotone, influenced by irrigation of the adjoining oasis, groundwater level has been raised and soil water content also increased compared with sand dune nearby, vegetation developed well. But in the lower reaches of the Sangong River Basin, because of descending of groundwater level, soil water content decreased and vegetation degenerated. From oasis to abandoned land and desert grassland, vegetation coverage and groundwater level changed greatly with significant difference respectively in spatial variation. Distinct but similar spatial variability exists among the groundwater depth and vegetation coverage in the study area, namely, the vegetation coverage decreasing (increasing) as the groundwater depth increases (decreases). This illustrates the great dependence of vegetation coverage on groundwater depth in arid regions and further implies that among the great number of factors affecting vegetation coverage in arid regions, groundwater depth turns out to be the most determinant one.     

河西地区绿洲NDVI的演变特征及与气候因子的关系分析

选取NOAA和NASAPathfinder AVHRR陆面资料中的1982-2000年中国区域的NDVI逐月数据,进行河西地区植被覆盖状况分析,探讨河西绿洲植被的演变规律,分析研究河西地区NDVI的年际变化特征,发现近20年来额济纳绿洲是明显退化的;临泽和民勤是明显的正值,金塔绿洲也为正值,但值较小。从时间段上来说,1982-1984年,NDVI处于相对高值段,各绿洲有所发展;1985-1989年是NDVI的低值段,绿洲退化;1990-1995是NDVI的高值段,绿洲的发展很明显;1996年开始,NDVI有所下降,绿洲有所退化。对1982-2000年河西绿洲的降水、气温、地温、及各内陆河的径流资料与河西绿洲中部临泽、民勤、金塔、额济纳旗四个绿洲的NDVI作了相关分析,研究了河西中部地区绿洲发展和气候变化及水资源的关系,发现河西中部地区绿洲NDVI与前期3、4月份的气温、降水、内陆河径流的关系较好,与5月份地气温差的相关关系较好。     

Influence of groundwater level change on vegetation coverage and their spatial variation in arid regions

Sampling and testing are conducted on groundwater depth and vegetation coverage in the 670 km2 of the Sangong River Basin and semi-variance function analysis is made afterwards on the data obtained by the application of geo-statistics. Results showed that the variance curve of the groundwater depth and vegetation coverage displays an exponential model. Analysis of sampling data in 2003 indicates that the groundwater depth and vegetation coverage change similarly in space in this area. The Sangong River Basin is composed of upper oasis, middle ecotone and lower sand dune. In oasis and ecotone, influenced by irrigation of the adjoining oasis, groundwater level has been raised and soil water content also increased compared with sand dune nearby, vegetation developed well. But in the lower reaches of the Sangong River Basin, because of descending of groundwater level, soil water content decreased and vegetation degenerated. From oasis to abandoned land and desert grassland, vegetation coverage and groundwater level changed greatly with significant difference respectively in spatial variation. Distinct but similar spatial variability exists among the groundwater depth and vegetation coverage in the study area, namely, the vegetation coverage decreasing (increasing) as the groundwater depth increases (decreases). This illustrates the great dependence of vegetation coverage on groundwater depth in arid regions and further implies that among the great number of factors affecting vegetation coverage in arid regions, groundwater depth turns out to be the most determinant one.     

2000-2015年毛乌素沙区植被覆盖度变化趋势

毛乌素沙区是中国生态安全屏障的重要组成部分,土地沙漠化严重,近年来国家和地方政府实施了一系列生态保护与建设工程。利用2000-2015年MODIS13Q1 NDVI产品、年平均气温、年降水量数据,采用回归分析方法和显著性检验,对毛乌素沙区植被覆盖度变化趋势及其对气温、降水变化的响应进行了分析研究。结果表明：（1）毛乌素沙区植被覆盖度总体由东向西呈减少趋势,大部分区域植被覆盖度在30%以下,沙地腹地依然明显存在极低植被覆盖的流沙区。（2）21世纪以来毛乌素沙区植被覆盖度总体呈增加趋势,但空间差异明显。中东部大部分地区及腹地流动沙带之间植被覆盖度呈显著、极显著增加趋势;西部西鄂尔多斯荒漠草原区植被覆盖度变化不显著;植被覆盖度变化显著或极显著减小的地区极少,呈点状零散分布。（3）毛乌素沙区植被覆盖度对气温和降水响应的敏感性存在空间差异,且存在时滞性差异。东部黄土高原过渡区和西部西鄂尔多斯荒漠草原区植被对降水和气温的响应敏感,植被覆盖度的变化与气温和降水因子呈显著相关关系;毛乌素沙地主体区植被覆盖度变化与当年总降水量和年平均气温相关性不强,但与时滞降水的相关系数显著增大,可能与毛乌素沙地土壤质地和植被类型对降水的分配与利用方式有关。     

2000—2018年塔里木河流域植被覆盖时空格局

选取2000—2018年MODIS-NDVI数据，采用Sen+Mann-Kendall趋势分析、变异系数法、Hurst指数、偏相关分析及残差分析等方法，分析塔里木河流域植被覆盖时空格局及气候因子和人类活动对植被变化的影响。结果表明：(1) 塔里木河流域植被覆盖总体呈明显增加趋势，以2008年为转折存在明显阶段变化。(2) 植被分布存在明显地域差异，“北高南低，西高东低”，植被覆盖高区分布于山体多的地带、绿洲及绿洲荒漠交错带。(3) 全区植被覆盖趋势以基本不变居多。山体等植被覆盖高区，植被活动响应显著。全区大部分区域将保持现有的稳定趋势。(4) 气温和降水量对[WTBX]NDVI[WTBZ]的综合影响从东北向西南逐渐增强，且降水量对NDVI的影响更为明显。人类活动对植被变化产生积极影响的区域主要分布于绿洲、绿洲荒漠过渡带以及塔里木河下游附近。     

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。     

绿洲外围植被防风生态效益的紊流模型

风沙灾害严重地威胁着处于茫茫沙漠中的绿洲,绿洲外围植被则是防御风沙危害的绿色屏障。我们选择位于昆仑山北麓塔克拉玛干沙漠南缘受风沙危害极其严重的策勒绿洲外围植被为研究对象,采用k-ε紊流数学模型,对三种典型植被覆盖度:18.75%、37.5%、56.3%,七种风速:4、5、6、7、8、9、10m/s共21种处理的流场细节进行了模拟。每一处理中以4320个数据模拟了i=1,2,…,108,j=1,2,…,20,共2160个点位在u方向和v方向的速度,由此,找出风沙流通过植被区,在顺流方向随植被盖度变化的递变规律,并定量的反映了绿洲外围植被降低风速、降低进入绿洲沙流量的生态效益。试验表明:顺流方向2km厚的植被,盖度由0增至15%~20%,可降低风速37%~40%;增至35%~40%,可降低48%左右;增至55%,可降低54%左右。植被盖度由0增至15%,35%,50%,在地面以上0~20cm的高度内,可不同程度地降低沙流量50%~90%。     

半干旱典型风沙区植被覆盖度演变与气候变化的关系及其对生态建设的意义

中国北方四大沙地（毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地）是半干旱地区荒漠化发展的典型地区和荒漠化防治的重点区域。分析四大沙地植被覆盖度的时空演变规律及其对气候要素的响应机制,对保护北方生态脆弱区的生物多样性与生态安全具有重要意义。基于1998—2018年SPOT-VEGETATION的植被覆盖度指数（NDVI）数据,结合相应气候资料数据分析发现：四大沙地NDVI年际波动较大,毛乌素沙地和科尔沁沙地植被覆盖度总体趋于好转态势,分别有75.22%和42.06%的面积植被得到改善,而浑善达克沙地和呼伦贝尔沙地植被覆盖度呈非显著下降趋势,其发生植被退化的面积比例分别为60.04%和51.4%。结合极端气候指数分析表明,呼伦贝尔沙地NDVI与持续湿润指数（CWD）的正相关系数最高（r=0.429）,而浑善达克沙地NDVI与持续干旱指数（CDD）的负相关系数最大（r=-0.264）,表明呼伦贝尔沙地和浑善达克沙地植被分别对持续湿润和持续干旱事件响应最为敏感。基于不同沙地的植被变化驱动分区,建议在毛乌素沙地非气候驱动区域继续实施禁牧封育和飞播造林技术,而在气候驱动区域主要采取封育措施;在浑善达克沙地实施生态移民和“以地养地”模式;对科尔沁沙地的疏林草原应采取严格的封育措施;在呼伦贝尔沙地要坚持生物措施与工程措施相结合,形成“外围封禁、边缘治理、内部发展”的生态发展格局。