景观格局在地理国情综合统计分析中的应用——以三江自然保护区为例

为了研究景观格局在地理国情综合统计中的应用,本文以三江自然保护区为例,综合考虑景观格局指数的生态意义并对区域景观的总体结构、斑块特征、多样性及脆弱性进行综合统计分析。研究结果表明,通过景观格局分析可以有效了解区域生态环境状态及地表覆盖格局特征,为地理国情普查综合统计分析生态协调性专题定量化计算提供参考。     

景观格局在地理国情综合统计中的应用研究

在地理国情综合统计分析的研究中,利用景观格局能够进行生态协调性和地表覆盖景观格局分析。在景观格局分析中,常用的方法是景观格局指数。本文对景观格局指数在黑龙江省地理国情普查的两个实验区的应用进行了研究与分析。     

地理国情普查数据的空间尺度转换研究

为了实现地理国情普查中不同尺度地表覆盖分类数据的交叉验证,文章选择郑州、西安等10个地理国情普查试点作为试验区,分析了不同地类在精度损失、景观格局等方面存在的尺度效应,并以林地为例,在空间分辨率6~2 000m的范围内,构建了空间尺度转换模型,估测精度可达92.63%。结果表明:地表覆盖分类数据进行尺度转换时,各种地类都会存在相应的精度损失;基于分辨率、景观格局指数构建的尺度转换模型,可以有效校正粗分辨率地表覆盖数据的尺度误差,为地理国情普查与监测中的质量控制提供参考。     

基于地理国情普查的西安市景观格局分析与评价

以地理国情普查成果中的地表覆盖数据为基础,利用多种类型的景观指数对西安市整体的景观格局和各个区县景观格局进行全面分析,从而获取了西安市2015年景观格局现状信息。结果表明:西安市景观类型以林地、耕地和建设用地为主,景观多样性和景观均匀度好,各个区县因城市化程度不同景观格局表现不同;同时,地表覆盖数据完全满足景观格局分析评价需要。     

基于GIS的长白山景观格局演化信息图谱分析

景观格局是若干生态系统的综合体,受地貌、气候和其他外界多种因素的干扰,是模拟和预测地理要素变化趋势的基础。地学信息图谱理论为景观格局研究提供新的方法。基于RS和GIS技术,分析了20世纪70年代后期以来长白山地区景观格局图谱的时空变化规律。利用1977年MSS、1985年、1999年TM影像时间系列的遥感数据,建立空间信息库,选取景观/斑块类型面积、斑块所占景观面积的比例、平均斑块面积、斑块个数、破碎度指数、分维数、优势度指数等指标,对长白山景观空间格局的动态演变进行了分析。分析了长白山地区近30年来的景观结构变化,建立长白山景观格局演化的信息图谱。景观格局与过程的变化表明,人为活动对景观格局产生的影响,已成为景观格局变化的主要驱动因子。     

西北内陆干旱区河流绿色走廊湿地景观格局变化及其生态效应研究——以车尔臣河下游为例

应用"3S"技术,通过选取景观的多样性、优势度、破碎度和斑块形状等空间格局指数对车尔臣河下游绿色走廊1975~2007年近32 a间湿地景观格局变化进行研究,并对景观格局变化产生的生态效应进行了分析.结果表明:1975~2000年,湿地面积与斑块数量小幅度增大;2000~2007年,湿地面积与斑块数量大幅度减小,斑块平均面积与斑块密度持续减小,斑块形状趋于复杂,景观格局的多样性减小,优势度与破碎化程度增大.在各湿地类型中,河流湿地面积变化幅度较小,湖泊湿地面积大幅度增大,沼泽湿地面积大幅度减小.     

基于地理国情普查成果的阜新市生态协调性分析

地理国情普查综合统计分析是以基本统计成果、普查数据为基础,融合社会经济统计数据对各类专题进行分析评价,客观地反映国土空间布局、生态协调程度、区域经济发展状况和各项事业发展水平。本文基于阜新市地理国情普查成果数据,从影响地表生态环境的植被、水域、荒漠等要素的空间分布、景观格局、人地关系及生态协调性响应等方面进行计算分析,对阜新市资源分布、生态环境等方面进行了综合评价。     

以指数法为基础的矿山地区景观格局研究

以指数法为基础对东北地区某采矿大县的景观格局进行了研究.数据来源为地区2018年地理国情普查数据成果,通过对其地表覆盖数据进行合理的再分类得到研究区的土地利用状况.最后,通过计算研究区的斑块类型尺度水平的度量指标和景观尺度水平的度量指标分析出该区域的景观格局现状.     

城市绿地对城市热岛缓解效应研究

以郑州市作为研究区域,运用Landsat5 TM遥感影像反演研究区地表温度和提取绿地分布,从斑块和景观水平两个尺度研究城市绿地对城市热岛效应的缓解程度。结果表明,在斑块尺度上,斑块面积和斑块形状指数与城市地表温度间均呈负相关关系;在景观尺度上,绿地面积比和聚集度指数与城市地表温度间呈负相关关系,景观碎裂化指数与之呈正相关关系。     

基于地理国情数据的土地利用景观格局分析

基于安徽省地理国情数据,结合相关统计资料,利用Arc GIS10.3软件属性列表中的统计工具,获取2015年、2016年和2017年8种景观类型的相关国情数据,再用FRAGSTATS4.2软件计算出各个年份的景观格局指数,从而分析研究区2015年、2016年和2017年的土地利用景观格局现状。结果表明,2015～2017年耕地、林地、草地、未利用地及水域景观类型面积呈减少趋势,园地、建设用地、交通用地景观类型均呈现增长趋势。景观斑块数目增加,景观的破碎程度增强,多样性指数和均匀度指数逐渐微增,宿松县土地利用景观格局变化明显。宿松县2015年、2016年和2017年生态风险综合指数分别为0.100 6、0.101 7和0.102 1,虽处于极低生态风险等级,但呈现增加态势,景观生态安全的压力增大。     

GF-2支持下的干旱区稀疏植被区植被覆盖度估算

现有像元二分模型MODIS植被覆盖度模型因其形式简单、适用性较强的特点被广泛应用于区域植被覆盖度（FVC）的估算。然而，研究表明在沙漠和低植被覆盖的西部干旱区，从250 m的影像上很难精准地获取NDVI_veg（全植被覆盖植被指数）和NDVI_soil（全裸土区植被指数）参数。利用常用的直方图累计法获取模型所需参数NDVI_veg和NDVI_soil，估算结果存在普遍高估现象。为此，本文首先引入同期获取的GF-2号卫星数据，从GF-2号影像上提取植被覆盖像元；然后，利用Pixel Aggregate方法重采样至250 m分辨率，获取250 m空间分辨率下纯植被和纯裸土像元；最后，将纯植被和纯裸土像元各自空间位置相对应的MODIS NDVI数据最大值作为模型所需NDVI_veg和NDVI_soil参数，实现研究区内植被覆盖度的估算。试验通过与线性回归法、多项式回归法和直方图累计像元二分模型法估算结果进行精度对比，结果表明：利用GF-2影像辅助的像元二分模型，精准地获取了低植被覆盖区NDVI_veg和NDVI_soil模型参数，提高了干旱区植被覆盖度的估算精度，并有效地抑制了受稀疏植被影响NDVI在干旱区普遍偏高问题导致的FVC高估的现象。     

星载微波SSM/I对中国西北沙漠地区遥感数据的辐射特征分析

该文研究了星载波ＳＳＭ／Ｉ对中国西北沙漠地区辐射亮度温度遥感数据的辐射特征，给出了西北沙漠某些地区ＳＳＭ／Ｉ各通道ＴＢ１９９５年全年的变化，１９９３年和１９９６年３７ＧＨｚ垂直和水平极化两通道ＴＢ的极化指数５月份全月平均值的空间分布及其差异值的比较。     

A disaggregation approach for estimating high spatial resolution broadband emissivity for bare soils from Landsat surface reflectance

High spatial resolution land surface broadband emissivity (BBE) is not only useful for surface energy balance studies at local scales, but also can bridge the gap between existing coarser resolution BBE products and point-based field measurements. This study proposes a disaggregation approach that utilizes the established BBE–reflectance relationship for estimating high spatial resolution BBE for bare soils from Landsat surface reflectance data. The disaggregated BBE is compared to the BBE calculated from spatial–temporal matched Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflectance Radiometer emissivity product. Comparison results show that better agreement is achieved over relative homogeneous areas, but deteriorated over heterogeneous and cloud-contaminated areas. In addition, field-measured emissivity data over large homogeneous desert were also used to validate the disaggregated BBE, and the bias is 0.005. The comparison and validation results indicated that the disaggregation approach can obtain high spatial resolution BBE with better accuracy for homogeneous area.     

稀疏植被净初级生产力时空变化及气象因素关系分析

本文探讨了2001-2018年古尔班通古特沙漠植被NPP时空格局,基于改进的CASA模型,采用空间分析、相关性分析及地理探测器模型等方法,揭示了研究区NPP气候驱动因子及其影响。结果表明:①古尔班通古特沙漠近18年植被NPP变化总体呈现波动增加趋势,增速为0.56 gC· a^-1,NPP均值为46.90 gC· m^-2· a^-1;②2001-2018年,年均NPP整体呈西低东高、北低南高的空间分布格局,但从动态上而言,基本呈现沙漠腹地较稳定、四周较活跃的格局;③古尔班通古特沙漠植被NPP主要受降水因子的影响,与降水、气温因子均呈正相关关系,从各因子驱动力分析而言,降水因子(0.614 4)为限制荒漠植被生长的主导因素。     

卫星遥感地表温度降尺度的光谱归一化指数法

针对卫星遥感技术监测地表温度(land surface temperature,LST)存在时空分辨率矛盾这一难题,以TsHARP温度降尺度算法为基础,根据地表覆盖类型的不同,分别选择与LST相关性更好的光谱指数(归一化植被指数,NDVI;归一化建造指数,NDBI;改进的归一化水体指数,MNDWI;增强型裸土指数,EBSI)提出了新的转换模型,并从定性和定量两个角度评价了TsHARP法和新模型的降尺度精度。结果表明:两种模型在提高LST空间分辨率的同时又能较好地保持MODIS LST影像热特征的空间分布格局,消除了原始1km影像中的马赛克效应,两种模型均能够达到较好的降尺度效果;全局尺度分析表明,不管是在降尺度结果的空间变异性还是精度方面,本文提出的模型(RMSE:1.635℃)均要优于TsHARP法(RMSE:2.736℃);TsHARP法在水体、裸地和建筑用地这些低植被覆盖区表现出较差的降尺度结果,尤其对于裸地和建筑用地更为明显(|MBE|3℃),新模型提高了低植被覆盖区地物的降尺度精度;不同季节的降尺度结果表明,两种模型都是夏、秋季的降尺度结果优于春、冬季,新模型的降尺度结果四季均好于TsHARP法,其中春、冬季的降尺度精度提升效果要优于夏、秋季。     

The effect of short ground vegetation on terrestrial laser scans at a local scale

Terrestrial laser scanning (TLS) can record a large amount of accurate topographical information with a high spatial accuracy over a relatively short period of time. These features suggest it is a useful tool for topographical survey and surface deformation detection. However, the use of TLS to survey a terrain surface is still challenging in the presence of dense ground vegetation. The bare ground surface may not be illuminated due to signal occlusion caused by vegetation. This paper investigates vegetation-induced elevation error in TLS surveys at a local scale and its spatial pattern. An open, relatively flat area vegetated with dense grass was surveyed repeatedly under several scan conditions. A total station was used to establish an accurate representation of the bare ground surface. Local-highest-point and local-lowest-point filters were applied to the point clouds acquired for deriving vegetation height and vegetation-induced elevation error, respectively. The effects of various factors (for example, vegetation height, edge effects, incidence angle, scan resolution and location) on the error caused by vegetation are discussed. The results are of use in the planning and interpretation of TLS surveys of vegetated areas.     

植被调节下的干旱区不透水面覆盖率遥感估算方法

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的居住区指数模型（HSI）广泛应用于区域尺度城市不透水面扩张监测。但是,在干旱区由于受到裸岩、沙漠、戈壁等低植被覆盖区干扰,HSI算法的精度和适应性受到了一定的影响。为解决这一问题,本文利用植被覆盖度作为调节系数,对灯光数据与植被指数进行动态调整,构建了适用于干旱区的城市植被调节不透水指数（VAISI）;然后采用SVR模型,通过机器学习的方法构建了城市不透率参考数据与VAISI之间的非线性关系模型,实现对干旱区区域尺度不透水面覆盖率估算;最后,对模型估算结果进行了精度验证和比较分析。试验结果表明：在干旱区,VAISI解决了由于灯光溢出问题及城市周边裸土等低植被覆盖等因素导致的城市周边裸土像元不透率估算过高问题,一定程度上提高了城市内部不透水面空间分布信息的表达能力,有效克服了非灯光区估算结果高于背景值的现象。平均相关系数R由0.69提升到0.79,RMSE由0.17降至0.14。     

国土空间规划视角的北京市生态保护红线建设

针对保障生态保护红线精准落地、服务国土空间规划问题,该文基于北京市生态保护红线评估工作实践,以国土空间规划为视角,提出生态保护红线成效评估指标,分析了北京市生态保护红线校核前后边界规则程度、地表覆盖以及与自然保护区协调程度的变化。研究结果表明,北京市生态保护红线校核后边界复杂程度降低;房屋建筑区、构筑物、人工堆掘地、铁路与道路、种植土地均有所减少,荒漠与裸露地表基本没有变化,林草覆盖、水域明显增加;自然保护区各功能分区面积都有所增加。在今后生态保护红线动态更新过程中要全面掌握空间规划需求,推进“多规合一”实施,实现全市“一张图”。     

Time series evaluation of landscape dynamics using annual Landsat imagery and spatial statistical modeling: Evidence from the Phoenix metropolitan region

Urbanization is a natural and social process involving simultaneous changes to the Earth’s land systems, energy flow, demographics, and the economy. Understanding the spatiotemporal pattern of urbanization is increasingly important for policy formulation, decision making, and natural resource management. A combination of satellite remote sensing and patch-based models has been widely adopted to characterize landscape changes at various spatial and temporal scales. Nevertheless, the validity of this type of framework in identifying long-term changes, especially subtle or gradual land modifications is seriously challenged. In this paper, we integrate annual image time series, continuous spatial indices, and non-parametric trend analysis into a spatiotemporal study of landscape dynamics over the Phoenix metropolitan area from 1991 to 2010. We harness local indicators of spatial dependence and modified Mann-Kendall test to describe the monotonic trends in the quantity and spatial arrangement of two important land use land cover types: vegetation and built-up areas. Results suggest that declines in vegetation and increases in built-up areas are the two prevalent types of changes across the region. Vegetation increases mostly occur at the outskirts where new residential areas are developed from natural desert. A sizable proportion of vegetation declines and built-up increases are seen in the central and southeast part. Extensive land conversion from agricultural fields into urban land use is one important driver of vegetation declines. The xeriscaping practice also contributes to part of vegetation loss and an increasingly heterogeneous landscape. The quantitative framework proposed in this study provides a pathway to effective landscape mapping and change monitoring from a spatial statistical perspective.     

黑土区田块尺度遥感精准管理分区

基于格网采样与空间插值的精准管理分区方法精度高,但时效性差、成本高。本文以东北农垦地区红星农场农田为研究对象,提出一种基于遥感影像的精准管理分区方法:以裸土高空间分辨率遥感影像作为数据源,结合田间格网采样数据,基于裸土反射光谱特征与黑土主要理化性质的显著相关关系,运用面向对象分割、空间统计分析方法,对典型黑土区田块进行精准管理分区研究,并利用土壤理化性质和农作物生理参数,对分区结果进行评价。得出如下结论:(1)典型黑土区田块内部土壤养分含量空间变异显著;(2)基于裸土影像与面向对象的精准管理分区方法精度高,增强了分区之间的土壤养分与归一化植被指数(NDVI)差异性、分区内部各属性的一致性;(3)基于2015年4月1日和2015年5月20日单期影像分区和两期影像波段叠加(Layer stacking)分区,区间变异系数与区内变异系数之比分别为1.42、1.39和7.63,基于两期影像综合信息的分区结果显著优于基于单期影像分区;(4)基于裸土影像面向对象分割的精准管理分区方法时效性强、成本低、精度高。研究成果为田间变量施肥、发展精准农业、实现农业可持续发展提供依据。