基于MODIS-NDVI的云南省植被覆盖度变化分析

植被覆盖变化监测是区域资源环境承载力研究的基础,本文通过计算2001-2016年MODIS-NDVI植被指数,辅以趋势分析、变异系数等方法,估算了2001-2016年云南省植被覆盖度,进而探讨了植被覆盖度的时空变化特征及与地形因子之间的分布关系。结果表明：① 2001-2016年云南省植被覆盖度呈显著增加趋势,增速为4.992%/10 a。② 在空间上,植被覆盖度空间格局呈现由南向北、由西向东逐渐降低的特征,滇西、滇西南地区植被覆盖度最高,滇西北地区最低;植被覆盖度稳定性表现为由西南向东北方向波动性越来越大;滇东北地区植被覆盖度增加趋势明显优于其他区域,研究区内植被覆盖度变化趋势为增加、基本稳定和减少趋势的面积分别占49.53%、43.76%和6.71%。③ 植被覆盖度在2001-2006年、2006-2011年、2011-2016年3个时段的面积转移矩阵结果均表现为植被覆盖进化面积大于退化面积,二者的比值分别为1.42、1.63、2.01,植被覆盖情况呈持续改善趋势。④ 云南省植被覆盖度与地形因子之间的关系表现为,平均植被覆盖度随海拔增加呈先增加再减少、再增加、再减少趋势;随坡度的增加呈先增加再减少趋势;随坡向的变化呈由北向南逐渐减少趋势。     

海岛建设引发的植被覆盖度变化的遥感分析

海岛生态脆弱、稳定性差,大规模的海岛开发使得原本脆弱的岛上植被生境面临更大的威胁,对海岛开发中的植被覆盖变化开展分析显得尤为重要。本文基于Landsat 5卫星和Landsat 8卫星的2001、2010和2014年的遥感影像,采用Gutmand和Ignatov提出的植被覆盖度计算模型提取福建平潭岛的植被覆盖度,并结合其土地覆盖变化信息,探究平潭综合实验区建设前后植被覆盖度变化特点及其原因。研究结果表明,3个时相的平潭岛植被覆盖度达中度以上的区域面积比例分别为86.00%、58.92%和71.16%,表明研究区整体植被覆盖状况良好。动态变化分析结果显示,2001-2014年研究区植被覆盖度总体呈下降趋势,其中2001-2010年植被覆盖度下降显著,下降区域面积比例高达53.95%;而2010-2014年岛上植被覆盖状况有较大改善,植被覆盖度增加区域面积比例达47.77%,这在一定程度上弥补了之前植被覆盖度大幅下降的影响,分析原因主要得益于平潭综合实验区建立后所采取的科学规划、进一步加大植树造林、逐步完善海岛绿地系统的植被建设与保护措施。     

塔里木河下游生态环境变化时序监测与对比分析

塔里木河下游地区是我国西部干旱区生态环境问题比较突出的区域。本文主要从地表水(湖泊、河流和湿地)、地下水、地表植被覆盖的角度,基于多源遥感和长时间序列数据,监测和分析生态输水前后区域环境变化和生态响应。首先,采用基于知识迁移的专题图斑更新技术,实现了1990、1995、2000、2005、2010和2015年区域湿地遥感制图和植被覆盖度等生态因子指标提取;然后,以2000年为基准（生态输水起始年）,结合地下水位观测数据,对比分析了人工生态输水前后区域生态环境动态变化过程。结果显示：① 生态输水前（1990-2000年）,塔河下游的生态环境持续恶化,流域范围内一半以上的沼泽湿地消失、河道干涸,地下水位下降,区域植被覆盖大幅度下降;② 生态输水后（2000-2017年）,区域生态环境明显好转,改变了下游河道长期断流状态,区域地下水位明显抬升,地表水域（湖泊和沼泽）面积呈现“V”型逆转增加,区域植被覆盖区和覆盖度均呈现显著增加趋势,曾经一度干涸的塔河尾闾台特玛湖水域面积2017年8月达到147.87 km²。以上研究结果综合表明人工生态输水工程对塔河下游生态环境拯救和治理发挥了重要作用,遏制了生态输水前塔河下游生态环境继续恶化局面,流域生态环境正在逐步恢复。     

西南地区近21年来NDVI变化特征分析

利用美国国家航天航空局（NASA）归一化植被指数（GIMMS NDVI）资料,初步分析了近21年（1982~2002）来西南地区植被变化特征。结果发现：21年来西南地区植被覆盖状况较好,总体呈增加趋势,同时也存在较明显的季节和区域差异：春季西南大部分地区植被呈较明显的增加趋势。夏季全区NDVI以显著的减小趋势为主,尤以90年代中期以后更为明显。秋季NDVI与夏季类似同样表现为减少趋势,并且范围有所增加。冬季ND-VI以增加为主,存在明显的东西反向特征,东部以减少为主,西部则以增加为主。     

1990-2010年中国土地覆盖时空变化特征

本文基于CG-LTDR土地覆盖数据产品,利用GIS空间统计等方法分析了中国1990-2010年土地覆盖的变化特点。与参考数据的比较检验表明,CG-LTDR土地覆盖数据在中国具有与其他同类数据相当甚至更高的分类精度。经逐年的长时间地表覆盖数据分析发现,由于受气候与人为因素影响,土地覆盖类型有明显的年际变化波动,尤其是云南-内蒙一线的干旱区与湿润区的过渡带。1990-2010年中国的林地和荒漠呈增加趋势,而草地和耕地呈减少趋势。利用5年的合成数据分析其年际变化,结果显示1990-2000年土地覆盖类型变化大,2000-2010年的变化较为平缓。在几种主要覆盖类型中,林地增加最明显,这主要与东南地区大部分耕地、西南和东北地区大面积草地转变为林地有关,但也有部分省份由于树木砍伐和农耕区扩张导致林地面积减小。耕地面积占比最高,其减少趋势主要与耕地变为林地和草地有关。南部的耕地减少最明显,北部略有增加,新增耕地的重心从东南向北转移。林地的增加趋势与耕地的减少趋势主要与全国大范围的退耕还林工程和生态保护政策有关。草地主要分布在生态脆弱区,其面积减少最显著,在西南及东北部分地区主要是草地变为林地,在内蒙中东部-陕西北部一线发生草地与耕地相互转换,而在内蒙北部-青藏高原一线有草地与荒漠的互相转换,在土地覆盖类型交错区,其利用类型容易发生改变。荒漠主要分布于西北地区,由于受到草地退化等因素影响,荒漠化趋势在进一步加剧。     

秦巴山区植被覆盖与土壤湿度时空变化特征及其相互关系

基于2001-2014年MODIS-NDVI和MODIS-LST数据,利用温度植被干旱指数对土壤湿度进行遥感反演,分析了秦巴山区植被覆盖与土壤湿度时空变化特征及其相互关系。研究发现：① 秦巴山区植被覆盖与土壤湿度均呈增加趋势;② 植被覆盖整体水平较高且表现出“四周低,中间高”的空间分布特征,土壤湿度整体表现出“北低南高”的空间分布特征,大体上二者呈现出空间分布正相关性;③ 植被改善趋势表现明显,显著改善区分布分散,无明显集中区域,退化区域主要集中于北部渭河沿岸及东部边缘少量地区;土壤湿度增长态势明显,增大区分布于除西北边缘及东北边缘外的几乎整个研究区中,减小区域面积小且大部分表现不显著;④ 秦巴山区植被覆盖与土壤湿度时空变化上呈现出明显的正相关性,其中69.71%的区域表现出土壤湿度增大-植被覆盖改善的特征,分布于研究区除四周边缘地带外的大部分地区。     

基于Google Earth Engine平台的三江源地区生态环境质量动态监测与分析

三江源是中国陆地生态系统最脆弱和敏感的区域之一,一旦遭到破坏则不可逆转。受三江源地区多云等不利气象条件的影响,很难获取大范围尺度上季相一致的、无云的Landsat遥感影像。本文利用Google Earth Engine平台,对1990-2015年的相同季节的3766景Landsat影像进行像元级融合并重构最小云量影像集,借助GEE的并行云端计算,快速得到了能够反映生态环境质量的遥感生态指数（RSEI）,对三江源地区的生态环境质量进行了评价与监测。三江源时空变化与差异分析表明：1990-2000年生态环境质量呈快速下降状态,RSEI平均值从0.588下降到了0.505,生态环境质量变化以轻度恶化为主;2000-2015年生态环境质量下降速度变缓,并于2015年呈现变好态势,生态环境质量变化以不变为主,且轻度恶化面积大幅减少;该地区的生态环境状况呈现出空间分异,自西向东,生态状况变差。基于GEE平台在三江源地区的实验结果表明,GEE可以作为大区域范围的生态环境质量评价与监测的计算平台。     

2001-2013年洞庭湖流域植被覆盖度时空变化特征

本文基于2001-2013年MODIS NDVI多时序数据,采用像元二分模型估算了洞庭湖流域植被覆盖度,分析了区域近13年来植被覆盖度的变化特征及趋势,并结合同期气象数据,阐明了植被覆盖度变化对气候因素的响应。结果表明：（1）近13年洞庭湖流域植被覆盖度的整体变化较为稳定,呈微弱减少趋势,速率为-0.3%/10a。（2）洞庭湖流域绝大部分区域植被覆盖状况良好,植被覆盖度呈自西向东递减趋势,高植被覆盖度及中高植被覆盖度占整个流域面积的88.63%,水体或低植被覆盖度及中低植被覆盖度仅占2.57%。（3）洞庭湖流域植被覆盖度变化趋势为北部强于南部、东部强于西部。流域内植被覆盖度极显著与显著减少的面积比例为5.30%、增加面积的比例为4.29%,植被覆盖度变化不显著占90.40%。该区域植被覆盖度变化受人为因素影响更大。     

哈萨克斯坦生态环境状况及影响因素的遥感分析

本文利用基于TM影像所解译的土地利用数据,评价了哈萨克斯坦2000年和2010年生态环境质量状况。结果表明,哈萨克斯坦各州生态环境质量水平差异较大,整体呈现东部各州生态环境质量较高、中西部各州生态环境质量较低的空间格局,且2000-2010年哈萨克斯坦生态环境质量总体呈现变差的趋势。以基于MODIS数据所提取的归一化植被指数、地表含水量、地表温度等自然要素,以人口、GDP等社会经济要素为自变量,以生态环境质量指数为因变量建立回归模型,回归分析表明哈萨克斯坦生态环境状况主要受自然因素特别是NDVI指数的影响,因而改善哈萨克斯坦生态环境质量可从提高植被覆盖度入手。     

三江源生态工程实施前后长江源区宏观生态状况变化分析

基于NDVI时空序列数据,利用GLOPEM-CEVSA模型,本文估算并分析了长江源区1997-2012年植被覆盖度及植被净初级生产力时空变化特征,并在此基础上评估了生态工程实施前、后长江源区宏观生态状况变化。结果表明：工程实施后,长江源区宏观生态状况显著好转,植被覆盖度及植被净初级生产力明显增加。从多年平均值来看,工程实施后,植被覆盖度好转区域面积占植被区总面积的72.10%,净初级生产力增加区域面积占植被区总面积的73.82%;从变化趋势来看,植被覆盖度好转区域面积净增加13.02%,植被净初级生产力好转区域面积净增加24.62%。工程实施前后相比,各流域宏观生态状况恢复程度具有差异,其中楚玛尔河源头植被覆盖度上升最明显,通天河流域植被净初级生产力上升最明显。长江源区宏观生态状况的好转受益于气候的湿润化及生态工程的共同影响,若要全面有效改善仍需持续努力。     

中国生态环境遥感四十年

生态环境是人类社会生存与发展的基础。快速发展的遥感技术显著推动着生态环境遥感监测能力的提升,有效支撑了国家生态文明建设。从1980年天津—渤海湾环境遥感试验开始,经历了近40年的发展,遥感监测技术已经广泛应用于生态、大气、水、土壤等生态环境保护各个方面,取得显著成效。本文回顾了我国生态环境遥感技术近40年的发展,通过典型或重要应用案例,系统梳理了遥感技术在生态环境监测、对地观测能力、支撑生态文明建设等方面应用的发展历程。生态环境遥感监测能力发展主要表现在应用领域逐步扩大、监测精度明显提升、监测时效大幅增强;对地观测能力发展主要分为国外卫星为主期、环境卫星发展期、高分卫星应用期3个阶段;支撑生态文明建设的重大事件主要包括全国生态状况定期调查评估、污染防治攻坚战、应急与监督执法等方面。本文结合国家战略和技术发展,对今后生态环境遥感的发展提出了一些思考。     

福建省生态环境动态监测与管理信息系统的设计

本文系统论述了生态环境动态监测与管理信息系统的重要性,系统建设的目标、原则与具体内容,技术路线与实施方案,以及系统建成后的意义与作用。“福建省生态环境动态监测与管理信息系统”是“数字福建”的重大应用项目之一。该项目由生态环境动态监测、生态环境数据库和生态环境决策支持与管理信息系统3部分组成,包括福建省生态环境遥感动态监测系统、地面动态监测系统、应急响应监测系统,福建省生态环境综合系列地图、多媒体动态演示系统与电子地图集、综合信息图谱,福建省生态环境数据库、决策支持管理信息系统8个方面的内容。     

基于野外台站无人机组网遥感仿真航迹规划

无人机因其灵活、高分辨率等特点在遥感领域中得到了广泛应用,但是目前的无人机遥感多为单机作业,存在缺乏组网协同规划、作业效率有待提高等问题。无人机组网遥感观测能够克服单机作业存在的问题,可以实现多尺度、多平台、多载荷的高频次迅捷组网观测,快速获取大范围的超高分辨率数据,为大范围的生态环境监测、洪涝灾害监测以及国土安全应急监测提供数据支撑。无人机航迹规划能够为高频迅捷的无人机组网观测提供最优航迹。本文针对日益繁杂的航空遥感任务,以及无人机野外台站资源的逐渐完善,提出了基于野外台站的无人机遥感航迹规划模型,以优化后的单机航迹为基础,以无人机数量最少为目标进行多机组网任务分配,旨在解决基于台站的无人机组网航迹规划问题。首先对单机航迹进行优化,将无人机总航程分为有效作业航程和非有效作业航程,通过分析单机作业的任务约束,证明了非有效作业航程最短时作业效率最高,非有效作业航程由转弯航程以及无人机往返于台站的航程决定,因此,确定提高单机作业效率的航迹优化方法：采用“最小宽度”的方法确定最优飞行方向以减少转弯航程,以无人机往返于台站航程最短为原则确定最优的任务起点;其次,以优化后的单机航迹为基础,提出基于台站的无人机组网任务分配算法,考虑每架无人机往返于台站的航程,充分利用无人机的续航能力,以无人机数量最少为目标进行任务分配,从而获得基于台站的无人机组网航迹规化结果。通过仿真分析,验证了本文模型的有效性和正确性。     

海岸工程变化的BJ-1遥感监测分析

 海岸工程对海岸带经济发展和生态环境影响很大。随着海岸工程建设迅猛的发展,采用遥感的方法对海岸工程变化进行遥感监测显得尤为重要。本文以北京一号小卫星(BJ-1)资料为数据源,利用多种变化监测的方法对天津港和曹妃甸港区2006年和2010年的海岸工程变化进行监测。结果显示,波段替换法与SVM分类相结合的方法在2个重点研究区域精度最高,其总体精度和Kappa系数分别为92.35%和0.7902;面向对象的方法精度和稳定性其次,其总体精度和Kappa系数分别为91.77%和0.7732。     

基于GEE黄河三角洲长时序生态指数遥感估算与分析

基于遥感长时间序列的分析能够得到更加科学、完整、全面的特征规律,本文以黄河三角洲为研究区域,开展了生态指数遥感估算及分析研究。基于Google Earth Engine (GEE)分析了2000年以来逐年度归一化植被指数（NDVI）、湿度指数（Wet）、盐分指数（SI3）、遥感生态指数（RSEI）,获得了完整、细致长时间序列的分析结果。考虑到黄河三角洲的区域特点,引入了盐分指数（SI3）与遥感生态指数（RSEI）相结合的评价分析方法。研究发现,自2011年以来研究区的生态环境指数呈上升趋势,生态环境持续改善。     

国家城镇生态环境综合监测技术体系构建

近年来,我国城镇突出的生态环境问题受到社会广泛关注,作为生态环境保护工作的重要组成部分,随着城镇化的快速发展,城镇生态环境监测任务也越来越重、要求越来越高,对结合空间信息的天地一体综合监测的需求非常迫切,急需建立其技术体系,以指导城镇生态环境综合监测工作的开展。本文面向城镇生态环境综合监测的需求,从城镇污染气体、水体水质、生态资源3个方面出发,通过梳理城镇生态环境综合监测中的关键科学技术问题,结合开展的关键技术攻关研究,经过分析论证,构建了城镇生态环境综合监测技术体系框架、指标体系框架以及标准体系框架。在此基础上,根据遥感数据特点及国家生态环境监测需求,提出城镇生态环境综合监测业务应用方案,为国家和省市地方下一步有效开展城镇生态环境监测、管理等工作提供重要指导和支撑。     

渤海陆源入海排污口的多尺度遥感监测分析

 陆源入海排污口是主要的海洋污染源之一,陆源入海排污口调查是海洋环境监测的重要内容。故此,针对陆源入海排污口监测与评价的业务需求,参照现行"陆源入海排污口及邻近海域生态环境监测指南"(HY/T086-2005), 在综合考虑各类卫星传感器应用能力与经济性的基础上,研究提出了一种利用多尺度卫星遥感数据对陆源入海排污口监测的方法。通过中分辨率卫星遥感数据的水质参数反演,结合水体光谱特征,进行渤海海域水质评价,划分重点监测区域,再利用高分辨率遥感影像,进行排污口的解译与制图。试验结果表明,该方法可以准确识别陆源入海排污口的分布及污染类型,对该区环境整治具有深远科学意义。     

基于多时间序列Landsat-8遥感影像的珊瑚礁白化监测

近年来, 受人类活动和全球变暖的双重影响, 我国南海区域珊瑚礁生态系统退化, 发生白化现象。利用遥感技术监测和掌握珊瑚礁的白化情况, 对南海生态环境的保护和治理具有重大价值。首先通过多期海表温度数据获取珊瑚礁白化预警的区域, 选定西沙群岛永乐环礁中的羚羊礁作为研究对象; 然后, 提出了一种新型的珊瑚礁白化监测模型, 分别采取水深校正、珊瑚礁分类、反射率调整以及阈值选择等方式对2013-2018年的Landsat-8遥感影像开展了多时间序列的珊瑚礁白化监测研究。最终的结果显示, 该模型能够较为准确地获取珊瑚礁白化区域, 为南海珊瑚礁白化现象的长时间序列监测提供依据。      

中国面向遥感应用的垂直起降无人机现状和 应用前景分析

近年来,针对中国生态环境、洪涝灾害应急响应、国土安全监测等遥感观测任务,无人航空遥感手段需求越来越多。构建异构无人航空器遥感观测多任务集群系统是近几年的发展目标,为完成无人航空遥感生态建设,垂直起降无人机以其不受场地限制起降又可快速巡飞的特点,在多个领域发挥着越来越大的作用。本文主要研究内容包括国内垂直起降无人机发展现状调研、面向航空遥感应用市场的无人机分析及典型机型介绍、垂直起降无人机在遥感领域的应用场景及案例分析、垂直起降无人机在遥感领域的应用前景及发展趋势等。通过广泛调研及深入分析可知,目前垂直起降固定翼无人机正逐步取代多旋翼飞行器的主导地位;垂直起降无人机占据了遥感应用无人机80.47%的市场份额;动力多元化、系统智能化、布局多样化、尺寸小型化等是面向遥感应用的垂直起降无人机的发展方向。本文较为全面地阐述和剖析了面向遥感应用的垂直起降无人机的相关内容,为遥感航空无人机生态建设提供了参考与支撑。     

云南省北部地区矿产资源违法开采遥感动态监测研究

矿产资源违法开采不仅造成资源的浪费,还破坏矿山地质环境,不利于生态环境的保护。该文基于高分辨率卫星遥感影像,借助GIS空间数据处理平台,对云南省北部地区2011—2015年矿产资源违法开采活动进行了遥感监测,通过野外实地核查,得出了5年内矿产资源违法开采遥感动态监测结果,分析了违法图斑的时空变化趋势和原因,并提出相应的对策和建议。对维护矿业秩序,保护环境,促进矿产资源的可持续开发利用起到重要的作用,同时也为云南省国土部门执法监管提供数据支撑和决策依据。