中国东北样带NDVI的季节变化及其与气候因子的关系

NDVI是研究大尺度生态学问题一个非常有用的指数,它可以为估价全球植被动态模型提供足够的信息.中国东北样带是全球变化研究中首选样带之一,本文分析了分辨率为1km×1km的NDVI年内季节变化的两个特征值:年均NDVI(NDVI-I)和NDVI年内极差(NDVI-MM)在样带内5种不同植被类型间的变化及其与年平均气温和降水量之间的相关关系.结果表明,NDVI具有明显的季节变化格局,NDVI-I和NDVI-MM由东到西均呈下降趋势,NDVI-I与降水量具有显著的线性回归关系,降水量能够解释NDVI-I和NDVI-MM空间变异的绝大部分.这一结果说明NDVI反映了植被沿环境梯度的时空变化格局,可用于监测样带植被对气候变化的响应.     

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。     

黑河中游绿洲灌溉区土地覆盖与种植结构空间格局遥感监测

以高空间分辨率、高光谱分辨率CASI航空遥感数据作为采样带,对黑河中游绿洲灌溉区土地覆盖和农作物种植结构空间格局进行遥感监测。设计了分层分类方法,综合采用基于像素和基于对象的2种遥感图像分类方法对航空样带区域进行土地覆盖制图。根据实地土地覆盖类型调查与目视解译,对样带土地覆盖和农作物种植结构的分类结果进行精度评价,总体分类精度为84.2%,Kappa系数为0.793。与样带区域2007年Landsat TM/ETM+土地覆盖产品相比,高分辨率CASI航空数据能够对树木、草地与农作物类别进行有效监测。监测结果表明,中游绿洲灌溉区内接近59.1%的地区为裸地与建筑用地;植被覆盖区域占39.8%,其中,农田34.9%,树木5.3%,草地仅有0.1%;而在农田区域中玉米为大宗作物,分类成数占96.1%。研究结果表明高质量与高分辨率的航空遥感数据能够实现对流域下垫面异质性进行有效监测,为生态—水文过程研究提供高分辨率的下垫面类型信息。     

2000-2014年蒙古高原植被覆盖时空变化特征及其对地表水热因子的响应

利用MODIS NDVI数据、同期地表水热组合数据和植被类型数据,对2000-2014年蒙古高原生长季和三季（春、夏、秋季）植被覆盖时空演变特征及其对地表水热因子响应模式进行分析。研究表明：这15 a来,蒙古高原生长季及三季归一化植被指数NDVI均呈增加趋势,且呈显著增加趋势区域主要集中在内蒙古地区,一定程度上反映了该地区生态恢复工程的有效性。研究区植被覆盖变化与地表水分指数LSWI有密切的关系,因此证明研究区植被覆盖的增加归因于自然和人为因素的共同作用。不同类型植被NDVI均呈增加趋势,其中荒漠植被NDVI增加最明显,森林植被增加平缓,且存在季节性差异。此外,不同类型植被NDVI受水热因子影响也存在季节性差异。     

1998—2007年新疆植被覆盖变化及驱动因素分析

利用1998-2007年SPOT VGT归一化植被指数(NDVI)数据对新疆植被覆盖的年际和空间变化进行了动态监测,并从气候变化和人类活动双重角度分析了植被覆盖演变的原因.1998-2007年新疆植被覆盖变化经历了2个阶段:1998-2001年植被覆盖严重退化时期;2002-2007年植被覆盖由急剧上升到缓慢下降再到持续升高时期,NDVI明显高于20世纪末期水平.新疆植被覆盖变化存在显著的空间差异,阿尔泰山地森林、巴音布鲁克草原等自然植被NDVI明显退化,农业灌溉区和生态建设地区的植被覆盖明显提高.从不同的土地利用类型来看,沙地和耕地的NDVI上升趋势显著,林地和草地植被的NDVI退化严重.研究表明,新疆植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果.温度对植被覆盖变化的影响表现为对植被生长年内韵律的控制和春季植被生长期的延长,年降水量的波动式下降是导致新疆植被覆盖变化呈现2个阶段的主导冈素.农业生产水平的提高是新疆农业灌溉区NDVI不断上升的重要原因,同时,近年来大规模实施的生态建设工程所带来的生态效应正在呈现.     

典型冰冻圈地区植被变化对人类活动的响应研究 ——以祁连山为例

在全球气候变化、种植业结构调整等背景下,亟需对祁连山区的植被展开长期有效的监测和持续研究。基于2000-2017年分辨率为250 m的MODIS数据,采用Mann-Kendall时间序列非参数估计模型、相关分析等方法,分析了祁连山区生长季NDVI与植被盖度的时空变化特征及其与气候因子的相关性,并从正反两方面就人类活动对对植被的影响做了讨论,得出结论如下：（1）从东向西祁连山年平均NDVI整体上逐渐减小,NDVI随海拔升高呈先增大后减小的特征,NDVI最大的区域分布在海拔2 700~2 900 m的范围内;（2）祁连山区域内NDVI显著减小的区域占祁连山总面积的0.6%,而显著增加的区域占总面积的33.6%,植被呈现出整体向好,局部退化的趋势;（3）2000-2017年,林地、草地和其他土地利用区的植被盖度分别以0.0029、0.0026和0.0004的速率增加,工矿用地的覆盖度以0.0112的速率在减少,反映出工矿业开发活动是造成植被盖度下降的主要因子;（4）植树造林区植被NDVI以0.0455的速度增加,而工程实施和矿产开发区NDVI以0.0125速度降低,表明人类活动是导致植被群落变化的主要因素之一。     

新疆玛纳斯湖景观演化及其生态环境效应

遥感影像以多分辨率记录了地表的覆盖特征。影像的空间分辨率限定了遥感对地观测的最小单元。地理环境特征监测的基本空间尺度的适宜性对遥感提出了多分辨率的需求 ,同时 ,多种全球变化模型对土地覆盖类型及空间格局需求的尺度也不同。因此 ,作为模型重要参数的土地覆盖特征的多分辨率遥感监测对满足不同模型的需求以及对利用实测数据进行尺度转换研究是重要的。本文在遥感、地理信息系统支持下 ,从遥感数据采集的空间分辨率的角度定量化判断空间分辨率放大过程对土地覆盖特征监测的影响。研究区域选定在ＮＥＣＴ(中国东北样带 )的西部 (42°～ 46°Ｎ、1 1 0°～1 2 1°Ｅ)。采用美国地球资源观测系统数据中心提供的     

1981-2006年西北干旱区NDVI时空分布变化对水热条件的响应

气候是植被变化的重要驱动因子. 利用1981-2006年GIMMS归一化植被指数（NDVI）时间序列数据,结合68个气象站降水、气温数据和DEM地形数据等资料,研究分析了西北干旱区植被活动的年、季变化和空间差异. 结果显示：在1981-2006年的26 a,西北干旱区植被的覆盖率增加了4.5%,年平均NDVI增加了3.2%;植被的生长季延长,主要表现在生长季的推迟. 从总体来说,植被覆盖率、生长季和NDVI值在2000年以前显著增加,而在2000年以后都呈现减小的趋势;其中,减少明显的区域是在伊犁河谷、中天山及平原区,在河流上游山区或源头以及部分河流两岸呈现增加态势;在年际变化上,大部分区域的气温、降水与NDVI相关性不强. 而年平均气温在4.58 ℃以下低温区和年降水在180 mm以上的相对湿润区,气温和降水都呈现正相关;在季节变化上,NDVI值在春季和秋季与温度相关显著,而夏季与降水相关性强. 2000年以后,植被覆盖率和NDVI值开始出现降低趋势与气温持续升高、降水量增幅下降有关.     

最近18年来中国植被覆盖的动态变化

基于遥感和地理信息系统技术,利用NOAA-AVHRR数据对我国最近18年(1982～1999)来的植被覆盖的动态变化进行了分析.结果表明:我国植被覆盖的动态变化受气候波动的影响十分显著,并且这种变化的区域性差异明显.18年来,NDVI减小的地区主要分布在西北地区和青藏高原,而NDVI增加的地区主要发生在东部地区;20世纪80年代和90年代的NDVI变化趋势之间存在较大差异;90年代NDVI减小的区域明显地比80年代增加,特别是西北干旱地区NDVI的下降趋势明显.我国珠江三角洲和长江三角洲地区是18年来植被覆盖下降趋势最明显的地区,表明快速城市化的影响.     

基于北斗与InSAR的地质灾害监测关键问题探讨

针对我国南方地区在地形复杂、植被覆盖度高的特殊条件下,地质灾害监测成本高、精度低的难题,提出了基于北斗联合光学、雷达等多源卫星遥感手段的地质灾害监测技术体系。充分利用北斗的高时间分辨率、雷达卫星的高空间分辨率,结合高分率光学遥感手段,探讨了面向复杂地形和植被覆盖的CR和PSInSAR联合监测、基于多源遥感数据的地表覆盖信息提取与变化监测以及集成北斗与多源遥感的地表形变监测等关键技术问题,建立地质灾害区域的高时间分辨率+高空间分辨率的地表形变场,耦合地表覆盖物的变化场,建立了一套基于地表形变的地质灾害监测技术方法。相比于传统方法,此技术方法成本相对低廉,监测精度相对较高,可为今后复杂地区的地质灾害监测提供一种新的方法。     

基于EOF分析的三江源区植被覆盖变化时空分布特征

基于遥感图像1999-2010 年SPOT VEGETATION NDVI 数据,利用经验正交函数(EOF)分析方法,研究了近12a来三江源区植被变化的时空分布特征。结果显示近12a来源区植被覆盖呈整体增加趋势：(1)第一特征向量(方差贡献率为45.62%)及对应时间系数表明源区植被覆盖逐渐增加,且增速加快;(2)第二特征向量(方差贡献率为9.77%)及对应时间系数表明东南部和中部植被变化情况以退化为主,而东北部和西南部植被变化情况以增加为主。     

东北三省城市扩展及植被覆盖状况

基于三期遥感影像数据( MSS、ETM、CBERS) 对城市建成区的面积进行了调查,研究30 多年来东北三省城市的扩展情况,并且结合NDVI 数据,对研究区范围内的植被覆盖情况进行了研究。结果表明: 1976-2000 年、2000-2007 年两个阶段,城市建成区的面积持续增加,年均扩展率由 5. 10%增加至6. 32%,扩展强度比较显著的区域主要分布在哈大交通经济带上; 研究区范围内东部的植被覆盖情况明显好于西部,NDVI 均值随与城市距离的增加而提高。     

黄河流域植被时空变化及其与土壤湿度的相关性分析

黄河流域连接了青藏高原、黄土高原、内蒙古高原、华北平原,是我国重要的生态屏障。开展黄河流域植被时空变化及其与土壤湿度相关性分析,定量揭示土壤湿度对植被生长的影响,有利于干旱监测及生态环境保护。利用MOD13Q1NDVI产品和全球陆面数据同化系统（global land data assimilation system,GLDAS）土壤湿度数据,采用Sen+Mann-Kendall趋势检验法和相关性分析法,分析了2000—2020年黄河流域植被时空变化特征及土地利用变化对植被生长的影响,并在流域尺度探索了生长季植被归一化植被指数（NDVI）与不同深度土壤湿度的相关性。结果表明：（1）研究区植被NDVI在空间上呈现“南高北低”的特征,沿黄河径流方向,上游右岸区域植被生长状况明显好于左岸,中下游两岸区域植被生长状况无明显差异。2000—2020年NDVI整体呈增加趋势,从2000年的0.356增加到2020年的0.435。（2）不同用地类型的NDVI由大到小依次为：林地>耕地>草地>未利用地,不同季节NDVI由大到小依次为：夏季>秋季>春季>冬季。（3）研...     

1982～2006年全球植被生长时空变化

基于遥感和地理信息系统技术,利用 1982～2006年间NOAA-AVHRR获得的归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,简称NDVI)数据对全球最近25年来的植被生长的动态变化及其与温度、降水的相关关系进行了分析.结果表明: 25年间,全球植被生长季NDVI总体上呈显著上升趋势(R2=0.27,P<0.01),尤其在1982～1997年间(R2=0.68,P<0.01); 而在最近的10年(1997～2006年),全球平均生长季NDVI呈下降趋势(R2=0.34,P=0.08).不同地区生长季NDVI变化趋势存在较大差异.1982～2006年间,热带地区生长季NDVI增加速度最快(R2=0.32,P<0.01),其次为北半球中高纬地区(R2=0.14,P=0.06),而南半球温带地区平均生长季NDVI主要处于波动中(R2=0.04,P=0.31).生长季平均NDVI与气候因子之间相关关系分析表明,北半球中高纬大部分地区植被的NDVI与温度成正相关,说明温度上升对该地区植被生长有利.     

植被覆盖度遥感估算研究进展

植被覆盖度是刻画地表植被覆盖的重要参数,在全球变化研究、地表过程模拟和水文生态模型中发挥着重要作用.遥感能够反映不同空间尺度的植被覆盖信息及其变化趋势,是获取区域及全球植被覆盖度参数的一个重要手段.综合分析了用于植被覆盖度估算的遥感数据源,包括高光谱数据、多光谱数据、微波数据和激光雷达数据.而且分析了各种常用的植被覆盖度遥感估算方法及其优缺点,并评价了现有基于遥感数据的植被覆盖度产品及存在问题.最后,针对目前研究中存在的问题,讨论了植被覆盖度遥感估算研究的发展趋势,指出高时空分辨率长时间序列的全球植被覆盖度数据集、多源遥感数据融合和同化技术是未来植被覆盖度遥感估算研究的主要方向.     

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。     

基于时序MODIS NDVI的黑河流域土地覆盖分类研究

归一化植被指数(NDVI)是植被生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子,其时序数据也已成为基于生物气候特征开展大区域植被和土地覆盖分类的基本手段。基于时序NDVI数据的土地覆盖分类,即通过提取NDVI时间信号所包含的植被生物学参数,构建起一个包含植被生物学信息的分类特征空间。利用2006年重建得到的MODIS NDVI 16天合成时间序列数据,并结合1 km分辨率的DEM数据、野外实地调查资料等辅助数据,综合分析了不同土地覆盖类型对应的时序NDVI谱线及其第一、二谐波的特征阈值,建立决策树对黑河流域的土地覆盖开展分类研究。结果表明,基于时序MODIS NDVI谱线特征的决策树分类精度为78%,Kappa系数为0.74。利用1 km时序MODIS NDVI时间序列获得较为准确的黑河流域土地覆盖类型是可行的。     

山东半岛2000～2014年蒸散发时空分异特征

蒸散发的时空格局分析对于合理利用水资源、水资源短缺问题的解决以及旱涝灾害预警和监测具有重要意义。基于山东半岛区域气象资料、MOD16遥感影像数据集及GIS背景信息,分析了山东半岛20002014年地表蒸散量的时空变化特征及趋势,并在年时间尺度上通过基于像元的相关分析法分析了蒸散量与降水和气温的相关性。研究结果表明:在研究时段内平均蒸散量年际波动较大,波动范围为397.9479.8mm,多年蒸散平均值为440.78mm;其中2003年和2008年蒸散量最大,分别超出平均值77.3mm和81.9mm。除水体、滨海湿地外,ET年平均值有明显的由东南向西北递减的特征,降水量和地表植被覆盖度的差异是其空间变异的主要因素。蒸散量与气象因素的相关分析表明,年平均降水量与蒸散量变化呈现明显的正相关关系（0.663）,温度与蒸散量呈显著负相关关系（-0.143）,NDVI与蒸散量相关性较弱（0.33）。     

京津风沙源区2000—2015年植被覆盖状况的区域差异研究

植被覆盖状况是监测与表征区域生态建设成效的重要指标。以往研究注重区域植被覆盖状况的整体变化分析,对长时期区域内部植被覆盖变化及其差异研究较少。文中基于京津风沙源区遥感影像数据,采用GIS空间分析技术,重点评估了2000—2015年植被覆盖度的年际变化及其区域差异。研究结果表明,2000—2015年京津风沙源区植被覆盖度变化为35%~45%,且随年份变化呈波动增加趋势,年均增速为0.4%(P<0.05),生态治理取得明显植被恢复成效。8个治理分区植被覆盖均有所增加,但区域差异明显,晋北山地丘陵亚区和燕山丘陵山地水源保护亚区植被覆盖度年均增速超过0.6%,浑善达克沙地亚区与荒漠草原亚区植被覆盖度年均增速不及0.2%,这与区域地表组成和气候背景有关。从地市来看,北京、天津和承德植被覆盖度较高,但朔州和张家口植被覆盖度增速明显,而乌兰察布和包头植被覆盖度年均增速低于0.1%。相比2000年,2015年京津风沙源区有51%的区域植被覆盖度增加,49%区域植被覆盖度未变或降低,主要集中在京津风沙源区的中部和西部县市(旗),未来生态治理过程中应加以重点关注。