基于多源数据的山地地貌数字解译

“3S”技术与地学的结合,对传统地貌制图的编绘方法必然产生较大影响。遥感影像不仅作为地面调查的重要辅助手段,而且是一种可以根据需要缩放到所需比例尺的重要数据源;各种数据源的参考数据如地形图、植被图、地质图、土地资源图等均可以数字的方式在GIS环境中集成、叠加与运算,从而改变了地貌制图依赖于地形图进行多次综合概括的制图方式,使基于多源数据的遥感地貌信息定量解译成为可能。以青藏高原昌都幅遥感地貌解译为例,探讨不同类型的数据在山地地貌解译过程中的使用方式和对地貌判读的作用,并在此基础上总结基于多源数据的遥感地貌解译方法,为全国1∶100万地貌遥感解译和地貌信息系统的建立奠定基础。     

基于多源信息的区域尺度山地植被带数字化提取

山地植被带的提取及分析是地学和生态学研究的基础问题之一.利用野外点/线调查和历史文献资料,可以对局域尺度山体的植被带进行归纳和描绘,而在区域乃至全球尺度上更多依赖于学者的经验和知识.利用内蒙古大青山地区1∶100万植被图、1∶10万土地利用图、1∶25万DEM等,设计逻辑判别规则,提取典型的山地植被带斑块;然后基于贝叶斯识别算法,利用地形、水热和太阳辐射等因子对区域尺度山地植被带进行空间分布模拟,最终提取的植被带具有较高的精度,总体精度为74.53％,Kappa系数为0.69.研究表明,利用多源数据可以提取和模拟区域尺度山地植被带连续分布格局,中小比例尺空间数据的集成应用使得该方法的推广具有较大的可行性,为进一步获取大陆及全球尺度的山地植被带数据奠定了基础.     

南京幕燕山地森林植被恢复重建研究

在大量野外工作的基础上,借助AutoCAD技术,运用植被生态学、恢复生态学的原理与方法,对幕燕山地森林植被的恢复与重建进行了研究。建立了幕燕山地植被分类系统,包括3个植被型组、5个植被型、5个植被亚型、8个群系组、12个群系,绘制了幕燕山地1∶5000植被群系图,计算了幕燕山地各群系的面积。分析了南京地区山地森林植被10个主要群系(青冈+栓皮栎林,枫香林,白栎林,栓皮栎林,麻栎林,黄连木+黄檀林,朴树+构树林,刺槐林,马尾松林,黑松林)间的演替关系,构建了南京地区森林植被次生演替模式。根据上述研究结果,提出了幕燕山地森林植被恢复重建的关键措施,预测了上述措施实施后幕燕山地植被类型构成的变化,并绘制了幕燕山地森林植被恢复重建规划图(1∶5000)。     

高分辨率遥感影像在岩墙地质体信息提取中的应用

高分辨率遥感影像可明显表现地物的几何结构和纹理特征,从而使得在较小空间尺度上观察地物细节变化、进行大比例尺遥感制图成为可能。利用高分辨率QuickBird遥感影像,对新疆巴楚县麻扎尔塔格山地区的岩墙进行计算机辅助地质解译,共获得1227条岩墙。结合GIS空间分析方法获得了解译岩墙长度、走向分布等特征。结果表明:该地区76%的解译岩墙走向为NNW(135°~180°);QuickBird能够满足1∶2.5万地质调查的要求;通过地质分析综合解译结果获得了麻扎尔塔格岩体内部存在发育岩墙、岩墙形成应晚于内部的正长岩体的新认识。探讨并验证了高分辨率遥感影像在中小规模地质体解译中的可行性和有效性。     

秦岭中部山地落叶阔叶林超级垂直带的发现与意义

山地垂直带谱是气候和植被水平地带变化和更替的缩影,垂直带的带幅、带间过渡方式、带内结构和垂直带组合方式都表现出高度的异质性和复杂性。本文发现在中国南北过渡带中部太白山发育了世界上最宽的山地垂直带——山地落叶阔叶林垂直带。该垂直带从基带到典型垂直带再到先锋性垂直带皆为山地落叶阔叶林,3种本来可以独立存在的垂直带,连续分布形成了包含3个栎林亚带、2个桦林亚带的“三层五亚带”超级垂直带,远远超过正常情况下山地垂直带1000 m的阈值,且其上限达到了海拔2800 m。它的形成与秦岭所处的过渡性地理位置、秦岭中部垂直带谱的完整性、丰富的落叶木本植物种群及其形成的强大群落竞争优势等因素紧密相关。超级垂直带的发现有多方面的意义：它是中国南北过渡带又一重要的标志性自然地理特征;它表明山地垂直带在特殊的山地环境中可以具有非常复杂的内部结构和宽大带幅,这扩展了我们对山地垂直带谱结构及机理认识的广度,对于创建山地垂直带谱结构理论具有十分重要的意义;超级垂直带的发现,也说明中国南北过渡带还有很多科学内容有待我们去探索和发现,希望本文能起到抛砖引玉的作用,引起学界对超级垂直带形成的气候和生物多样性因素、地理过渡带的结构和生态效应等重大问题进行深入研究。     

基于山地垂直带谱的秦岭土地利用空间分异

为揭示秦岭山地垂直带与土地利用之间的相互关系,文章基于2000年夏季卫星遥感影象和1∶25万DEM数据,采用目视解译的方式提取出秦岭南北坡的土地利用类型。将垂直带与土地利用进行叠加分析得出:秦岭山地林地占44.83%,草地占35.93%,耕地占18.42%。土地利用在垂直带上地空间分异显著,由基带往上耕地的比例呈指数关系减少,林地呈正抛物线变化,草地则与林地相反。在秦岭南北坡同一垂直带土地利用上也有明显的变化,特别体现在栓皮栎林带、锐齿栎林以及冷杉林带上。     

土壤盐渍化遥感应用研究进展

文章从地面数据的调查、盐渍土影象的目视判读特征、光谱特征和土壤盐渍化区域的植被特征以及多光谱、高光谱遥感技术等方面综述国内外应用遥感数据探测土壤盐渍化程度及其制图的研究。利用数字图象并结合野外调查数据进行目视解译和计算机自动解译、图象变换提取盐渍土信息;结合G IS方法在分类中加入非遥感数据来提高分类精度;在研究盐渍土的光谱特征的基础上应用高光谱技术定量或半定量地提取盐渍土信息。这都是制定综合治理措施、决定土地利用方向的关键,也是进行区域土壤盐渍化动态预报的重要依据。     

中国南北过渡带东段样带植被序列与气候分界问题

国家科技基础资源调查专项“中国南北过渡带综合科学考察”将秦岭—大巴山定义为中国南北过渡带的主体,秦巴山地植被南北变化研究,对于揭示中国南北过渡带地域结构的过渡性、多样性和复杂性具有重要意义。基于植物群落实地调查数据,本文将中国南北过渡带东段分为：东秦岭北麓（EQMN）、东秦岭南麓（EQMS）、东大巴山北麓（EBMN）和东大巴山南麓（EBMS）4个地理单元,从植物物种、群落结构和物种多样性三个层面,对区域气候分界问题进行研究。结果表明：① 植物种类层面,EQMN主要为北方植物,EQMS出现常绿树种且北方植物减少,东大巴山以喜湿喜热的南方植物为主。② 群落结构层面,EQMN群系有4个（北方群系3个,南方群系0个,广布群系1个）、EQMS有6个（北方群系3个,南方群系1个,广布群系2个）、EBMN群系有4个（北方群系0个,南方群系2个,广布群系2个）、EBMS群系3个（北方群系0个,南方群系3个,广布群系0个）,只有EQMS群系出现南北性质混合;③ 丰富度层面,随着纬度增加,科、属、种3个分类群物种多样性均减小,但南北方植物混合现象开始在EQMS出现。本文对植被变化序列的研究增加了对东秦巴山地南北分界线判断的科学性,东秦岭南麓更适合作为暖温带—北亚热带的分界线。     

雅鲁藏布江流域植被格局与NDVI分布的空间响应

雅鲁藏布江流域海拔高差约达7 000 m,气候条件复杂、生态系统类型多样,植被格局空间变化显著.笔者基于1:100万植被类型图、SPOT_VEGETATION NDVI数据集和数字高程模型(DEM),综合运用GIS空间分析技术,提取与定量分析了流域主要植被类型、空间分布特征,并结合海拔梯度、气候条件变化探讨了流域植被格局与NDVI空间变化的耦合关系.结果表明:(1) 雅鲁藏布江流域植被类型包括针叶林、阔叶林、灌丛、荒漠、草原、草丛、草甸、高山植被等11个植被型组,21个植被型,其中米林宽谷的植被型最多,自下游至上游的山南宽谷、日喀则宽谷及马泉河宽谷随着海拔梯度的变化,植被类型多样性总体呈下降趋势.(2) 随着海拔的增加,植被型组和植被型的个数均呈先增大后减小的趋势,以海拔3000～4 000 m和4 000～5 000 m最多,流域植被格局的垂直地带性显著.(3) 流域植被格局与NDVI变化表现出较好的空间一致性.针叶林、阔叶林和草丛等3个植被型组的NDVI值均以10-12月最大,其余8个植被型组的NDVI值均以7-9月最大、1-3月最小.海拔3 000 m是流域尺度植被格局变化的一个转折点.     

内陆干旱区天然植物群落遥感制图研究——以敦煌盆地为例

内陆干旱区天然植物群落与当地居民生活质量、区域生态安全及地质环境关系密切。以敦煌盆地为研究区,选择Rapid Eye卫星遥感数据开展植物群落遥感制图研究。(1)根据1∶250 000地貌图及1∶200 000水文地质图设置了天然植被样方调查路线,据此实地调查了植物物种、高度、频度、长势等,区内共记录植物31种,分属16科,主要有9种优势植物,分别为红柳、胡杨、芦苇、骆驼刺、白刺、黑果枸杞、獐茅、蒙古韭和盐穗木;(2)结合地貌图及水文地质图,提出了以Rapid Eye数据为主、多源地学数据支撑的过渡带天然植物群落类型的确定方法:利用植物样方数据集确定单方向上一种特定植物类型到另一种植物类型之间的变化边界;分析Rapid Eye遥感图像的光谱、纹理和几何特征,基于Rapid Eye卫星遥感数据确定沿单方向变化的植物类型边界;在植物样方数据集和遥感图像无法精确确定边界的情况下,利用微地貌和地下水流动系统空间分布,确定区域空间上相邻的植物类型边界。基于这些数据集合方法建立了研究区植物群落的遥感解译标志;(3)采用优势种命名法,划分了研究区植物群落分类体系,完成其遥感制图,并分析了其空间分布分别与地貌及土壤盐渍化之间的关系。     

山地垂直带坡向信息提取方法

坡向对垂直带的空间分布有重要的影响作用。长期以来,垂直带坡向数据的质量较低,主要以阴坡和阳坡数据为主,4个坡向和8个坡向的数据非常罕见。数据质量的问题严重阻碍了垂直带坡向效应的定量研究。为了克服这个难题,我们利用GIS、遥感、程序设计等现代信息技术手段提出了山地垂直带坡向信息提取的方法(SAI-IMAB),实现垂直带随坡向分布情况全数字化、定量化地显示和表达。本方法包括以下步骤:1.数据预处理,2.垂直带坡向数据库的构建,3.定量表达,4.图形显示。在Matlab 2010b平台下开发绘图函数,根据以下形式来表达和显示垂直带的分布情况,包括:点阵分布模式(PDP)、点阵界限模式(PLP)、曲线带谱模式(CSP)。和传统柱状图的显示方法相比,这些方法具有数据概括程度低、精度高、与现实相似度高的特点。以巴基斯坦Kaghan流域作为试验区,植被图和地形图作为数据源,利用该方法,我们高精度提取出Kaghan地区随坡向变化的山地垂直带谱数据。该方法的提出,有效地提升了山地垂直带的识别精度,提高了垂直带数据的质量,使垂直带分布规律的定量化研究成为可能,有助于更加准确地揭示山地垂直带随坡向变化的规律。     

基于因子分析方法的中国植被NDVI与气候关系研究

利用1982~2000年NDVI数据和气象台站资料,对我国几种植被型组和气候的相关关系进行了研究。首先利用NDVI结合植被类型图将我国植被划分为9种植被型组;然后利用因子分析方法进行了气候指标的选择并采用相对湿度、平均最高温度和平均风速作为本研究的气候因子;最后对7种植被型组NDVI值同相应季节及其前三个季节的气候指标进行了相关分析。结果表明,利用因子分析方法选择的气候指标可以较好地进行植被气候关系分析;在我国温度条件比水分条件更明显地影响植被的生长,水分条件较其他气候因素对植被生长表现了更明显的滞后效应;而平均风速则对我国荒漠植被生长有较大的影响。     

青藏高原植被垂直带与气候因子的空间关系

集成了青藏高原气候区149个山地植被垂直带数据,利用国家基本气象台站自建站以来到2001年的地面观测日气象数据,计算了地面的温暖(WI)、寒冷(CI)、湿润(MI)、吉良龙夫(Kira)干湿指数、干燥度(Idm)等水热指数,运用GIS的空间分析模块,模拟了青藏高原水热条件的空间分布形势,探讨山地植被垂直带谱分布规律与制约因子的定量指标.结果表明:在高原的东北部、西北边缘,以荒漠、荒漠草原、山地森林、山地草原、灌丛、草甸为组合的半干旱、干旱结构向高原腹地以高寒草原、高山草甸、荒漠带组合的高寒干旱带谱结构的变化;东南、南部边缘,以温暖湿润为特征的以森林带为优势带谱组合结构逐渐向寒冷的高原中心变化;高原的地势效应,致使的水热形势旱现从中央向边缘变化的趋势是致使青藏高原植被垂直带谱分布的重要原因.     

塔里木河干流植被遥感监测时空多尺度协同分析方法

利用遥感植被指数、典型植被样方和地面观测信息进行塔里木河干流植被监测是目前的主要方法。由于塔里木河干流具有流域下垫面均匀性差,自然植被随机分布的特点,使得现有研究方法局限在特定的时间和空间尺度,很难使用地面的观测数据和不同尺度的遥感数据进行植被生长状态的协同分析。针对这些问题,本文提出了利用不同分辨率遥感数据和地面观测数据进行多尺度协同分析的方法MSSA(Multiple Scale Synergy Analysis)。该方法包括以下几个步骤:①通过低空间分辨率的遥感数据构建时间序列的塔里木河干流植被指数分布图像,在分析图像特征的基础上划分塔里木河遥感监测单元;②对监测单元内部不同组分的时间和空间状态参数进行量化与率定;③根据几何光学模型原理和植被随机分布特性,采用线性混合模型模拟单元植被指数;④根据模拟结果和遥感数据的对比分析,获得地面植被参量的可靠估计。该方法将地面组分的状态参量和遥感数据通过模拟模型相关联,实现了不同时空尺度遥感数据以及地面样方或者点观测数据的协同分析,为塔里木河干流植被监测进行长期、细致的研究建立了海量数据综合分析的方法体系。     

青海湖地区沙生植被遥感解译及其保护

应用遥感技术解译青海湖地区沙生植被的影象物征,地面群落学调查结合的方法,将环湖地区沙生植被划分为6个群落类型。其分布特点表现为:(1)沙丘边缘环带状分布;(2)沙丘间呈孤岛状分布;(3)沙堤带状分布;(4)湖水退缩后的沙地植被演替。为本区沙生植被的保护及沙化治理提供一些基础资料。     

《中华人民共和国地貌图集》的研究与编制

《中华人民共和国地貌图集(1∶100万)》是全面反映我国地貌宏观规律、揭示区域地貌空间分异的国家级基本比例尺基础性图集。本文回顾了我国地貌制图的发展历程,阐述了全国百万数字地貌遥感综合解译和地貌图集编制的过程,从图集内容结构、数值地貌分类体系、数据基础、地貌遥感解析技术、数字地貌数据库共享系统、地貌图图例系统、图集编制及印刷技术、图集蝴蝶装帧技术等方面详细分析了地貌图集的研究内容和编制特色。地貌图集研究成果已在全国土地调查、区域规划、环境保护和灾害监测等多个方面得到广泛应用。     

分层分类和多指标结合的西北农牧交错带植被信息提取

参照《中国植被》中的植被分类体系，结合野外考察结果，建立了适合中国西北农牧交错带的植被分类体系。以覆盖研究区的多幅Landsat影像为基础，按“分层分类，逐层验证”的思路，实现了对研究区植被信息的提取。提取时，先利用完全约束的最小二乘模型对遥感影像进行混合像元分解方法，将整个研究区划分为植被区和非植被区；在植被区，基于光谱特征、纹理特征和地形特征，构建CART决策树，获得了乔木林、灌丛和草原等7种主要植被型组；在植被型组内，基于不同植被类型NDVI的季节差异特征，构建NDVI差值比值指数 (NDVI_DR)，将乔木林和灌丛区分为常绿和落叶植被型，使用温度植被干旱指数(TVDI)，将草原进一步区分为荒漠草原、典型草原和草甸草原3种类型，从而得到各个植被型的空间分布范围。经验证，最终分类的总体精度能达到79.51%，kappa系数为0.773。采用的分类方法充分利用了遥感数据既有的光谱信息和纹理信息，同时辅以地形信息。实践结果表明，分层分类和多种指标相结合的方法可以有效实现对影像跨幅的、以复杂镶嵌结构为主要特征的农牧交错带植被信息提取，精度较高，技术可行。     

基于决策树的帽天山小流域磷矿开采区植被遥感判读研究

基于RS技术平台,将ASTER遥感数据与土地利用现状图和地形图相结合,采用决策分类方法对抚仙湖帽天山小流域磷矿开采区植被类型进行分类研究,结果表明,基于RS的多源数据融合对小流域内不同植被类型信息具有较强的识别能力,通过野外随机抽样证实,帽天山小流域磷矿开采区植被类型遥感解译准确率92%。     

干旱区稀疏芦苇盖度遥感信息提取

选择对角线法、之字型法、随机采用法及全采样法提取干旱区稀疏芦苇覆盖度,对比分析不同采样方法获取参数的精度,同时结合遥感影像,采用线性混合像元分解模型、亚像元变密度分解模型、三波段最大梯度差模型提取样地覆盖度信息,与地面实测覆盖度参量信息进行对比分析,探讨适宜的干旱区植被盖度野外监测方法及遥感模型。研究表明:对角线法及之字型法所获取参数可以满足样地总体植被覆盖度参数精度要求;地面验证结果表明:2006年线性混合像元分解模型所提取的覆盖度精度最高,为19.72%,与地面实测值20%最为接近,证明该模型可有效提取干旱区低覆盖度植被信息,但端元的正确选取较难,从而影响其运用;亚像元分解模型预测值为22.30%,高于实际覆盖度值,绝对误差为11.5%;而三波段最大梯度差法模型与实测值相差最大,绝对误差达到了-75%,说明该模型对于极端干旱区稀疏植被敏感度低。     

基于GIS的公路沿线地表植被变化遥感监测——以昆石公路为例

随着道路网络的发展所带来的许多生态效应，道路沿线生态环境及其安全分析显得越来越重要。以昆石公路为例，利用多时相遥感影像和GPS定位调查等数据，对公路沿线区域地表植被覆盖变化信息进行了测定与分析理解。研究采用不同时相的NDVI图像进行彩色合成直观反映地表植被的变化信息；对不同时相NDVI图像进行NDVI值分级和彩色压缩以定量和定性地描述区域地表植被的变化情况；将多时相NDVI彩色合成图进行IHS变换获取变化类型图，对植被覆盖变化进行定量分析；最后结合资源与生态环境信息数据库中有关信息进行植被覆盖变化影响因素分析。