基于协同计算的白洋淀湿地时序水体信息提取

白洋淀湿地是华北平原仅存的为数极少的湖泊型湿地之一,具有改善生态环境、保护生物多样性等功能。通过遥感手段进行白洋淀地区湿地变化研究,可为景观格局变化、生态环境分析及湿地保护等提供重要的信息支撑,具有非常重要的意义。本文在分析遥感大数据特点的基础上,对遥感应用中的大数据信息提取这一重要环节进行了分析,并以遥感信息计算为切入点,深入分析并总结了遥感大数据计算过程中的多种协同计算问题。结合白洋淀地区长时相遥感湿地水体提取与变化分析的应用需求,本文提出了基于协同计算方式下的白洋淀水体提取技术路线,并详细分析了水体信息计算过程中的几种重要的协同计算问题,提高了水体信息提取的精度。最后,根据白洋淀地区43期（1973-2015年）精确的水体提取信息,统计了白洋淀历史时期水体面积的变化,并指出该区域自1973年以来水体面积经历了“减少-增加-再减少-再增加”的变化过程。     

珠海市城区景观空间格局特征分析

本文以遥感影像、野外调查和统计资料为数据源, 在ArcGIS 支持下, 建立以珠海市主城区为起点设置的不同方向的两个空间样带, 结合景观格局指数和空间梯度分析方法, 分析了珠海市城区景观空间格局沿梯度变化的规律。结果表明:珠海市城区15 年来城乡建设用地、道路和林地的面积均呈增加趋势, 农田、裸地, 水体、灌丛和滩涂等类型面积减小, 证明了研究时段内城市扩展在城乡交界区域明显;随着空间样带由城区中心向外围移动, 样带上建设用地的面积均下降, 农田面积逐渐上升, 表明了珠海城市化的发展具有一定的梯度性和方向性。通过空间格局梯度变化特征的分析, 能够定量化地分析珠海城市化进程的发展, 对于珠海的城市规划与管理具有重要理论意义。     

不同城市规划用地类型的生态效应研究

城市发展过程中不同类型城市规划用地的建设活动会引起明显的生态效应差异,研究这种差异及其形成的原因对建设生态宜居城市具有重要意义。本文利用Landsat系列遥感影像,反演了福州市2009年和2013年的遥感生态指数（RSEI）,并结合国务院新近审批通过的福州市城市总体规划方案,对福州市建设活动较明显的5类城市规划用地的22个地块进行了研究,以揭示它们在建设前后所产生的生态质量变化情况。研究发现,2009-2013年5大类城市规划用地的生态质量均呈下降趋势,RSEI指数总体下降了近12%。其中,尤以工业用地生态退化最为严重,RSEI指数下降了18%。结果表明,植被、水体在建设中被破坏以及建筑不透水面的大量增加是导致这些城市规划用地生态质量下降的主要因素。     

基于3S技术的野鸭湖湿地系统景观格局演变研究

野鸭湖湿地自然保护区是北京最大的湿地自然保护区,也是唯一的湿地鸟类自然保护区,因此,选择野鸭湖研究城市湿地景观格局演变特征具有典型意义。以野鸭湖自然保护区为研究对象,分析了1999年、2004年、2009年和2014年4个时期野鸭湖湿地系统景观格局演变过程,并根据景观指数分析其动态变化趋势。研究结果表明:①野鸭湖湿地面积在1999~2004年间逐渐减少,之后逐年恢复,至2014年湿地面积总数已恢复到1999年的水平,但水体的面积仍缩减一半,主要恢复的是草甸湿地和疏林湿地。②野鸭湖湿地景观格局的变化特征主要表现为:景观破碎度增加,景观形状更加复杂,景观多样性和异质性增加而优势度降低。③野鸭湖湿地斑块类型呈现如下特征:耕地连片分布,耕地开垦力度减缓;草甸湿地成片增长且优势度逐渐明显,形状复杂;水体分布聚集,2014年出现恢复现象;疏林湿地面积不断增长,呈现破碎化现象;建筑用地面积也略微增长,但分布分散;滩涂湿地面积最小,形状简单。     

黄河下游沿岸湿地景观格局变化研究

在遥感和GIS技术的支持下,结合研究区湿地的区域特点确定沿黄湿地景观分类系统。构建了湿地景观格局变化表征模型,综合利用景观多样性指数、景观破碎化指数、景观要素斑块分布质心空间变化等景观格局指标和斑块数量,斑块面积、斑块平均面积、斑块数量等景观类型指标,比较系统地分析了近七年研究区湿地景观格局的动态变化。结果表明:①研究区湿地的分布面积呈显著下降趋势;②随着人类干扰强度的增加,景观多样性上升;③湿地景观要素中,稻田湿地、滩涂面积在减少,而水库坑塘、黄河面积都在不断增加。     

武汉城市化进程对湖泊景观格局的空间非平稳性影响分析

武汉城市化过程中的土地利用变化对其湖泊生态系统产生了一系列负面影响,深入研究并分析其影响的空间非平稳性对优化武汉城市化建设和环境保护规划极具现实意义。本文运用景观生态学理论和地理加权回归建模方法,分别构建城市化测度指标和多种类型景观格局指标,衡量武汉城市化进程对于湖泊特征、景观格局的影响,从而揭示了1996~2013年间武汉城市化进程与湖泊景观格局之间的空间非平稳性关系,结果表明:1武汉城市化进程对其不同地理区域的湖泊景观格局影响存在差异,具体表现为城市化强度越大的地区,其引起并解释湖泊景观格局变化的能力越强;2在武汉市大部分地区(超过其总面积的70%),尤其集中在中部及其周边地区,城市化与湖泊景观面积、密度、连通度、斑块分维数的变化均存在负相关,且具有呈方向性的梯度变化趋势。3在某些有针对性保护的区域,如北部黄陂区,景观面积、景观连通度、斑块分维数与城市化强度指数呈现出正相关。针对上述特征本研究提出武汉市湖泊防治的对策和建议。     

海峡两岸城市绿地遥感监测与对比分析

以福州和台北的ASTER和TM遥感影像为数据源,提取两市中心城区绿地信息并计算景观生态指标。对比分析结果表明:1988～2004年期间,两市中心城区面积增加,绿地面积及其所占比例减少,但福州城镇扩张速度和绿地面积所占比例下降幅度远大于台北;两市绿地斑块形状趋向简化,连通性变小,聚集程度降低;与2004年福州相比,2003年台北中心城区绿地的形状更规则,连通性更强,聚集程度较高。     

基于长时间序列遥感数据的阿伯德尔国家公园 生态环境质量评价

阿伯德尔国家公园位于号称肯尼亚“水塔”的阿伯德尔山脉上,是肯尼亚重要的旅游景区和珍稀动植物保护区,开展该地生态环境质量评价对肯尼亚水资源保护与可持续发展具有重要的意义。本研究基于1987-2018年的Landsat系列遥感数据,通过计算综合遥感生态指数RSEI,结合趋势线分析法对阿伯德尔国家公园近32年间生态环境质量变化进行客观定量分析。研究结果显示：① 1987-2018年研究区RSEI均值从0.62下降到0.51,生态环境质量退化的区域面积为551.52 km ²,占总面积的71.85%,表明在气候变化和人类活动影响下,1987-2018年研究区的环境状况呈恶化趋势;②环境质量显著恶化的区域主要分布于亚高山植被区和东部低海拔森林覆盖区,亚高山地区植被生态系统结构单一,稳定性差,对气候变化和人类活动更为敏感;而东部区域存在过度开发,非法砍伐森林等现象,且旅游开发强度大,环境恶化与人类活动密切相关。     

上海气候空间格局和时间变化研究

基于上海地区11个气象站气温、降水数据和主要天气现象记录资料,利用气候统计诊断方法研究了上海主要气候要素和天气现象的时空分布和变化特征。结果表明,上海年均气温呈中心城区高、周边郊区低的分布,中心城区与郊区年均温差最大可达0.9 ℃;降水量在中心城区和南部地区较多,而在北部和西部地区较少;高温日数中心城区明显多于东部和南部沿海,最多相差9.5 d;暴雨日数在中心城区和浦东较多,而在西部地区较少;雷暴、大风和大雾日数没有呈现出显著的城郊差异;霾日数在中心城区远高于郊区,最多相差49.2 d。1961-2013年间,上海年均气温显著上升,降水量略有增加,高温日数和霾日数分别以2.7 d/10 a和11.3 d/10 a的线性趋势增加,暴雨日数呈弱的增加趋势,而雷暴、大风和雾日数在1961-2013年间,分别以1.9、3.7和5.2 d/10 a的线性趋势减少。     

基于长时间序列MODIS数据的鄱阳湖湖面面积变化分析

湖泊是气候、水和生物地球化学循环的关键组分,遥感观测有助于获得湖泊面积变化及对环境的响应信息。本文基于长时间序列遥感观测提出了一种利用像元水淹没/陆地出露比例的湖面变化分析算法,并应用于鄱阳湖的湖面提取及变化分析。首先,用全年遥感数据合成获得当年最大湖面;然后,在此最大湖面范围内,识别出每景数据的水体和陆地状态;最后,统计一定时期内每个像元的水淹没比例,并据此分析湖泊的年际和季节变化特征。该算法的最大优势是克服了云的干扰,以及湖面快速变化造成的年际变化对比分析困难问题。算法应用于2000-2010年MODIS观测,分析结果表明,本算法检测出的湖面面积与鄱阳湖水文站水位观测资料非常一致;算法可以获得鄱阳湖湖面面积的显著季节变化信息;2000-2010年间,鄱阳湖湖面面积在丰水期未发现有规律的变化;在枯水期,2003年后湖面面积急剧减小。     

不同城市规划的生态质量差异对比研究

为定量分析不同城市规划理念带来的生态质量差异,本文以福州市在不同时期规划建设的2座体育场馆为例,基于Sentinel-2A遥感影像,应用新型遥感生态指数RSEI分析对比了这2座体育场馆的生态效应。在全面分析其主要地表覆盖信息的基础上,探讨了二者之间生态质量差异的原因。研究发现,采用传统理念规划的福建省奥林匹克体育中心的生态指数RSEI均值为0.39,而实行绿色生态规划的海峡奥林匹克体育中心的RSEI均值为0.42,优于福建省奥林匹克体育中心。总的看来,海峡奥体中心在规划中采用透水铺装和不勾缝的铺装形式,加大绿地斑块面积以及预留风道等绿色措施有效地提高了地表湿度、降低了地表温度和干度,从而对该体育中心的生态质量起到积极的作用。     

Evaluating lake eutrophication with enhanced thematic mapper data in Wuhan

1 INTRODUCTION Increasing eutrophication of lakes in recent years as a result of human impact has become a se- rious environmental problem in China. Many lakes in the Jianghan Plain, South China, for example, especially near major cities, have been eutrop…     

Impacts of park landscape structure on thermal environment using QuickBird and Landsat images

Urban parks composed mostly of vegetation and water bodies can effectively mitigate the urban heat island effect. Many studies have investigated the cooling effects of urban parks; however, little attention has been given to park landscape structure. Based on landscape metrics, this study has explored the influences of the park landscape structure on its inner thermal environment, taking heavily urbanized Beijing Municipality in China as the study area. Three indices, including the percentage of landscape (PLAND), landscape shape index (LSI) and aggregation index (AI), were used to measure the composition and configuration characteristics of the landscape components inside the parks. The indices were calculated for five landscape types being interpreted from Quickbird images. Urban thermal conditions were measured using the land surface temperature (LST) derived from Landsat TM images. The results showed that the park LST had a negative relationship with the park size, but no significant relationship was found with park shape. For the park’s interior landscape, however, the configuration and composition characteristics of the landscape components inside the park explained 70% of the park LST variance. The area percentage of water bodies and the aggregation index of woodland were identified as the key influencing characteristics. In addition, when the composition and configuration characteristics of the park landscape components were separately considered, the configuration characteristics (LSI and AI) explained approximately 54% of the variance in park LST, which was comparable with that explained by the composition characteristics (PLAND). Thus, this study suggested that an effective and practical way for urban cooling park design is the optimization of spatial configuration of landscape components inside the park.     

“双评价”视角下基于FLUS模型的武汉大都市区土地利用模拟和城镇开发边界划定研究

城镇开发边界的划定对于保障资源合理利用、促进城镇有序发展具有重要意义。国内现有研究多以规划实践的技术探讨为主,但对资源环境的定量化评估不足,且较少在大都市区尺度开展研究。本文以武汉大都市区为研究案例,提出在耦合多种要素构建“双评价”体系的基础上,结合FLUS模型进行土地利用模拟和城镇开发边界的划定,并运用景观格局指数等对结果进行分析校验。结果表明:① 土地利用模拟KAPPA系数为0.95,总体精度为0.96,能较好的反映未来用地变化情况,且结果显示城镇建设用地呈蔓延式扩张,有必要通过划定边界来控制城镇开发;② 根据模拟结果划定城镇开发边界,能够避免城镇建设集中占用生态或农业价值较高的区域,并在优化形态的基础上改善武汉大都市区的城镇空间布局,有很强的适用性;③ 驱动体系评价表明,相较于单一因子库,“双评价”因子库精度更高,且更能优化景观格局,促进建设用地斑块集聚发展并填补建成区空白,更符合区域发展诉求;④ 扩张结果评价表明划定结果与武汉大都市区的未来发展模式吻合,未来空间管控应重点关注临空港片区、阳逻片区、光谷-未来城片区、纸坊片区扩张的潜在价值。本研究验证了FLUS模型在武汉大都市区内应用的有效性,为规划管控及建设用地布局优化提供一定参考。     

基于街景图像的厦门本岛环境特征对住宅价格的影响研究

住宅价格的空间分异是城市空间资源配置不均衡的外在表现,理解住宅价格的主导影响因素及其空间分异特征对于住区规划及房价调控政策的制定具有重要意义。既有研究较少考虑环境品质对住宅价格的影响和影响因素的作用尺度差异,针对以上问题,本文引入街景图像,在特征价格模型的基础上拓展环境特征,构建多尺度地理加权回归（MGWR）模型,研究环境特征对住宅价格的影响效用,并通过分析其他控制变量的系数空间格局,总结各变量的空间分异特征规律。主要结论为：① 街景图像测度的环境特征更符合人们对居住环境的真实感知,研究结论可为居住环境品质提升提供更加精细化的设计策略; MGWR模型对变量的空间分异现象具有更接近于真实值的拟合效果,可描述不同变量的作用尺度差异,这有助于为特定地区制定针对性规划策略。② 厦门本岛住宅价格呈现显著的聚类特征,并沿城市核心发展轴呈“带状”结构分布。③ 3个环境特征变量对于住宅价格均为显著的正向影响,且作用接近全局尺度,街景绿视率的影响最强,其次是天空开敞度和相对步行指数。④ 总结各变量的系数空间分异规律,发现不同特征地区住宅价格的主导影响因素不同,核心地区主要受交通、教育因素的影响;老城地区主要为环境品质、建筑质量因素;新城地区则为区位、生活设施因素。     

Landscape Effects of Land Consolidation Projects in Central China——A Case Study of Tianmen City,Hubei Province

The goal of land consolidation in China is still to develop agricultural production. The study of landscape effects of land consolidation projects （LCPs） faces many difficulties because of the lack of government＇s interest and data. This paper, taking Tianmen City of Hubei Province in Central China as an example, presents a methodology for analyzing landscape effects of LCPs by GIS and Fragstats3.3. It describes landscape effects with indexes of Patch Density （PD）, Largest Patch Index （LPI）, Landscape Shape Index （LSI）, Interspersion and Juxtaposition Index （IJI）, Aggregation Index （AI）, and Shannon＇s Diversity Index （SHDI）, showing more regular shape, simpler structure and less habitat diversity after LCPs. It computes ten landscape indexes of four categories of patches including Cultivated Land, Road, Water Channel, and River and Pond. The indexes show that 1） cultivated land becomes more fragmental in patch area, less irregular in patch shape and more concentrated in block; 2） the transport capacity of roads and irrigation and drainage capacity of water channels have been improved; 3） the landscape change of river and pond can be summarized as decreasing scale, more regular shape, reducing connectivity and diversity of the class. LCPs can facilitate agricultural production as well as protect cultivated land and food security. However, it is doubted that the increase of cultivated land from LCPs results from the reducing in landscape diversity of water area.     

Improvement of glacial lakes detection under shadow environment using ASTER data in Himalayas, Nepal

The detection of glacial lake change in the Himalayas, Nepal is extremely significant since the glacial lake change is one of the crucial indicators of global climate change in this area, where is the most sensitive area of the global climate changes. In the Himalayas, some of glacial lakes are covered by the dark mountains′ shadow because of their location. Therefore, these lakes can not be detected by conventional method such as Normalized Difference Water Index (NDWI), because the reflectance feature of shadowed glacial lake is different comparing to the ones which are located in the open flat area. The shadow causes two major problems: 1) glacial lakes which are covered by shadow completely result in underestimation of the number of glacial lakes; 2) glacial lakes which are partly identified are considered to undervalue the area of glacial lakes. The aim of this study is to develop a new model, named Detection of Shadowed Glacial Lakes (DSGL) model, to identify glacial lakes under the shadow environment by using Advanced Space-borne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) data in the Himalayas, Nepal. The DSGL model is based on integration of two different modifications of NDWI, namely NDWIs model and NDWI she model. NDWIs is defined as integration of the NDWI and slope analysis and used for detecting non-shadowed lake in the mountain area. The NDWIshe is proposed as a new methodology to overcome the weakness of NDWIs on identifying shadowed lakes in highly elevated mountainous area such as the Himalayas. The first step of the NDWIshe is to enhance the data from ASTER 1B using the histogram equalization (HE) method, and its outcome product is named ASTER he . We used the ASTER he for calculating the NDWI he and the NDWIshe . Integrated with terrain analysis using Digital Elevation Model (DEM) data, the NDWI she can be used to identify the shadowed glacial lakes in the Himalayas. NDWIs value of 0.41 is used to identify the glacier lake (NDWIs≥0.41), and 0.3 of NDWIshe is used to identify the shadowed glacier lake (NDWIshe≤0.3). The DSGL model was proved to be able to classify the glacial lakes more accurately, while the NDWI model had tendency to underestimate the presence of actual glacial lakes. Correct classification rate regarding the products from NDWI model and DSGL model were 57% and 99%, respectively. The results of this paper demonstrated that the DSGL model is promising to detect glacial lakes in the shadowed environment at high mountains.