基于RS的近30年滹沱河流域植被覆盖度动态变化研究

以滹沱河流域1984年、2001年和2014年3期遥感影像为数据源,基于像元二分模型,利用归一化植被指数(NDVI)反演流域植被覆盖度信息,分析了滹沱河流域近30年来植被覆盖度时空演变特征及其变化原因。滹沱河流域近30年来植被覆盖度总体呈增加趋势,其中高植被覆盖度区面积比例增幅最明显,增加了1.1倍。空间分布上,受气候和人类活动双重因素影响,流域不同区域植被覆盖度变化差异较显著,上中游植被总体以改善为主,海拔相对较低的区域则表现为退化,尤其是下游植被覆盖度持续下降,植被退化面积占该区的71.52%。     

2000-2015年石羊河流域植被覆盖度及其对气候变化的响应

内陆河流域植被覆盖度的敏感性是预测未来生物多样性变化的重要指标,是植被应对气候变暖的重要反馈。分析了2000-2015年MODIS-NDVI数据反演的植被覆盖度时空动态变化趋势,结合平均气温、降水量、日照时数、相对湿度、地面温度和蒸发量数据,研究了流域及各生态功能区的植被覆盖度与气候因子的相关性,探讨植被覆盖度变化过程中的气候因素制约方式,了解不同时空尺度下内陆河流域植被覆盖度在全球暖湿化过程中对气候的响应。结果表明：（1）石羊河流域平均植被覆盖度较低,上游的植被覆盖度59.4%,下游13.6%;2000-2015年,流域植被呈现改善趋势的面积远远大于退化的面积,盆地绿洲区植被覆盖度增加趋势最明显。流域植被总体恢复较好,但高海拔地区、城市和民勤绿洲的周边地区植被有不同程度的退化。（2）2000-2015年,石羊河流域各气候因子对植被覆盖度表现为不显著的相关关系,其中与降水量呈正相关的面积最大,与蒸发量呈负相关的面积最大;从上游到下游,植被生长与热量的相关程度逐渐变弱,与水分的相关程度则逐渐增强。（3）石羊河流域的植被覆盖度与气候因子的样条函数存在极显著的线性相关,水原涵养区和荒漠区的植被覆盖度对气候因子的响应较高;绿洲区的植被覆盖度对气候因子的响应相对较低。地面温度的变化是影响石羊河流域植被覆盖度空间格局变化的主要气候制约因素。     

黄河流域植被覆盖度动态变化与降水的关系

利用8km分辨率Pathfinder NOAA-NDVI数据，对黄河流域1982－1999年地表植被覆盖的空间分布及时间序列变化进行了分析，并通过计算不同时段降水量与年最大NDVI之间的相关系数分析了降水对流域植被覆盖的影响。结果发现近20年来黄河流域平均植被覆盖度有增加趋势，但青藏高原上有所减小；汛期降水量的多少对地表植被覆盖度的年际变化起主要作用，其中草原地区影响最显著，而在森林植被区及部分灌溉农作区，降水的年际变化对地表覆盖的影响比较小。     

三江并流河源区植被覆盖度对气候要素的响应

基于AVHRR/NDVI和MODIS/NDVI遥感数据,通过拟合两种数据源延长NDVI时间序列来反演了三江并流河源区1982—2012年植被覆盖度空间格局的变化规律,并结合气温和降水量数据,从不同时空尺度上分析了植被覆盖变化趋势及其对气候变化的响应。结果表明:1.研究区植被覆盖度整体上随着热量梯度呈南高北低、东高西低的态势分布,且海拔在4 000 m以下的区域植被覆盖度较高,平均值在0.68~0.75;2.研究期间,植被覆盖度以0.02/(10 a)的变化率呈增加趋势,海拔在4 600 m左右和低覆盖度的区域植被增加趋势显著,显著增加区域面积占研究区总面积的36.4%,主要分布于沱沱河流域、怒江流域(除源头外)和研究区东南部等地区,这些区域植被覆盖度平均值仅为0.36;3.相对于降水量,研究区的植被覆盖度与气温要素相关性更为显著,特别是高原面上的植被覆盖度整体上与气温呈显著正相关关系,显示了强烈的热量限制性生态类型的特点。     

青藏高原植被覆盖变化及其与气候变化的关系

近几十年来,全球气候变化对青藏高原植被覆盖产生了重要影响。基于青藏高原1981—2005年遥感影像及同期气象数据,结合生态学模型,分析了青藏高原植被覆盖度变化趋势及其与气候变化的关系。结果显示,25 a间,青藏高原温度升高、降水量增加,植被覆盖度呈"整体升高、局部退化"趋势;地表植被改善区主要位于植被低覆盖区,退化区主要位于高覆盖区;从不同植被类型看,除针叶林、阔叶林受采伐影响覆盖度下降外,其他植被覆盖度均不同程度的上升;植被覆盖度变化与同期降水量变化、温度变化均呈正相关,且具有明显的区域差异。     

基于MODIS数据的济南市年最大植被覆盖度动态监测

植被覆盖度是反映地表植被覆盖状况的重要指标,也是衡量区域环境质量与水土保持情况的重要因子。以济南市MODIS数据为数据源,应用像元二分模型计算,获得济南市不同年份最大植被覆盖度。应用一元线性回归方法,通过数据统计,分析2001—2013年间济南市最大植被覆盖变化状况,并分析了主要变化驱动因子。结果表明:2001—2013年济南市最大植被覆盖度空间分布具有显著的区域性,大部分地区以稳定为主,局部地区变化较大;济南市植被覆盖度变化与降水的相关性较小,与气温的相关性较高,受人为影响大;植被覆盖度空间分布受地形影响:地势平缓地带,植被覆盖度与坡度负相关,在地势较高地区,植被覆盖度与坡度正相关。根据植被生长需求的特殊性,可以因地制宜、因时制宜地调整植被布局,改善济南市生态环境。     

山地城市土地覆盖变化对地表温度的影响

针对山地城市复杂的城市地貌和下垫面类型,本文使用TM、DEM、ETM⁺等遥感影像资料,提取了重庆市土地利用覆盖类型;借助TM、MSS等遥感数据的红外波段,反演出1988年和2000年的地表温度。分析了重庆市近十年的土地覆盖变化及其对地表温度的影响,结果表明,在1988~2000年间,研究区土地覆盖变化明显,特别是城市土地覆盖面积有显著增加。土地覆盖类型的变化会改变地表温度的空间分布,尤其是城市土地的扩展会提高地表温度。对山地、丘陵、平坝、陡坡四种耕地的地表温度进行了深入分析与研究,结果表明:山地城市土地覆盖变化引起了植被覆盖度的变化,而植被覆盖度的变化又相应地影响了地表温度的变化,植被覆盖度每下降10%,地表温度上升0.49K。     

额尔齐斯河流域中亚段植被覆盖遥感动态监测

利用中亚北部额尔齐斯河流域2000-2008年的中分辨率成像光谱仪(Moderate ResolutionImaging Spectrometer,MOD IS)数据,分析了额尔齐斯河中亚段不同区域的归一化植被指数(Nor-malized D ifference Vegetation Index,NDVI)随季节变化的规律,并合成全年最大NDVI值代表当年植被最好时期的NDVI值,应用混合像元分解模型,计算研究区内的植被覆盖度并根据植被覆盖度的高低将研究区内的植被覆盖程度分为六个等级:无覆盖、极低覆盖度、低覆盖度、中覆盖度、中高覆盖度和高覆盖度。通过研究区内植被覆盖度的变化情况在一定程度上揭示研究区内植被变化情况。2000-2003年,研究区的植被覆盖水平有降低趋势,2003-2007年呈增加趋势,2007覆盖水平与2002年相近,2008年覆盖水平降低明显,为9 a来最低,是由研究区当年降水量减少引起;植被覆盖水平高的区域主要分布在研究区东北部的山区和西北部的平原区,植被覆盖水平较低的区域集中在流域中西部的干旱草原;高覆盖区域的植被覆盖年际变化幅度较中低覆盖区域的小。     

2001-2015年间我国陆地植被覆盖度时空变化及驱动力分析

本文基于MODIS-NDVI遥感数据反演计算了我国陆地2001—2015年地表植被覆盖度的空间分布,讨论了植被覆盖度的时空变化规律,分析了影响植被覆盖度近十几年来动态变化的主要驱动因素。研究结果表明：我国陆地植被覆盖度从2001—2015年,植被覆盖度总体上呈增加趋势,其中淮河流域、华北平原地区、以及黄土高原地区增加趋势显著。根据植被覆盖度在时间序列上的变化特征,可将其变化类型分为持续增长型、先减小后增长等六种类型,其中农业种植区基本为一直增长型,而主要森林覆盖区,特别是西南地区的植被覆盖度在研究时段内表现出波动性的变化特征。降水是驱动华北平原北部,内蒙古,以及西北大部分区域植被覆盖度动态变化的重要因素,东北、青藏高原等地区植被覆盖度受温度的影响较大,而在中国东南沿海地区,光照条件是影响该区域植被覆盖度的主要因素。     

黄土高原祖厉河流域潜在植被分布模拟研究

植被空间分布格局深受环境影响, 分析植被与环境之间的关系一直是植物生态学的中心问题。论文从黄土高原自然植被恢复问题出发, 引出植被恢复的参照标准- 潜在自然植被。 依据气象站和雨量站观测资料, 建立气温降水与海拔高度和地理位置的统计方程, 以GIS 为技术支撑, 对两大环境变量进行空间化。通过野外观测取样, 结合气温降水的空间分布, 界定祖厉河流域不同草地覆盖度的生境空间。根据生境空间边界函数, 对整个流域内的潜在草地植被分布进行模拟。草地分布现状与潜在草地分布对比发现, 低覆盖草地由北向南扩展, 占潜在中覆盖草地面积的37.39%, 占潜在高覆盖草地面积的34.98%。中覆盖草地也在此向南部区域和北部山地扩展, 占潜在高覆盖草面积的11.51%。高覆盖草地收缩到南部和北部山地狭小地带, 仅占其应有区域的4.84%。     

黄河中游多沙粗沙区流域坡面水保措施变化特征

选用Landsat TM、环境星CCD、SPOT4 和资源三号卫星影像等多源地学数据,通过人机交互式解译和修订土地利用与梯田数据,提出用相邻图幅递进回归分析法消除NDVI时相差异后反演植被盖度,构建起退耕还林还草面积比例、植被盖度均值变化量和有效梯田累计保存面积比例3 个坡面特征变化指示参数后,运用综合聚类分析和多要素贡献率模型研究黄河中游多沙粗沙区的流域坡面水保措施变化特征。结果表明：（1） 1998-2010 年间研究区内流域坡面水保措施变化显著,平均退耕还林还草面积比例为5.55%,平均林草植被盖度均值增加20.63%,平均有效梯田累计保存面积比例达6.25%;（2） 多要素水保措施变化共同作用下的流域坡面变化特征主要有7 种类型,即植被盖度变化主导型、植被—土地变化主导型、土地—植被变化主导型、植被—梯田变化主导型、梯田—植被变化主导型、梯田面积变化主导型和多要素变化共同主导型;（3） 不同类型的空间分布存在一定的地貌背景差异,后续研究应结合流域坡面变化特征及其地貌格局来优化配置水保措施,并合理估计水沙模型模拟的敏感性参数。     

黄土高原小流域土地利用优化调控

At present, land use optimization at small watershed scale is the key measure to control soil erosion, restore the eco-environment and improve the farmers’ living standard on the Loess Plateau, China. Based on the land use survey maps of 1966, 1988, 1997, 2003 and the digital topographic map of 1984 in Yangou watershed, and assisted by spatial techniques of GIS, the basic characteristics and driving forces of land use change in Yangou watershed are analyzed. According to the summarization of land-use optimization characteristics since 1997, and with the help of continuous monitoring data for years and farmer investigation data, this paper appraises eco-environmental benefits, economic benefits and sustainability of Yangou watershed. We have used sediment reduction benefits, coverage ratio of permanent vegetation, per capita food production and per capita income of farmers as indices. The results show that Yangou watershed project has successfully controlled the soil and water loss and the farmers’ living standard has been improved markedly by reasonable adjustment to land use structure. The benefit of sediment reduction is higher than 80% and the coverage ratio of permanent vegetation reaches 61.03%. In 2006, the per capita income increased by 1493 yuan compared with the year 1998. The successful measures and experiences of Yangou watershed are worth promoting on the Loess Plateau.     

Land use optimization at small watershed scale on the Loess Plateau

At present, land use optimization at small watershed scale is the key measure to control soil erosion, restore the eco-environment and improve the farmers’ living standard on the Loess Plateau, China. Based on the land use survey maps of 1966, 1988, 1997, 2003 and the digital topographic map of 1984 in Yangou watershed, and assisted by spatial techniques of GIS, the basic characteristics and driving forces of land use change in Yangou watershed are analyzed. According to the summarization of land-use optimization characteristics since 1997, and with the help of continuous monitoring data for years and farmer investigation data, this paper appraises eco-environmental benefits, economic benefits and sustainability of Yangou watershed. We have used sediment reduction benefits, coverage ratio of permanent vegetation, per capita food production and per capita income of farmers as indices. The results show that Yangou watershed project has successfully controlled the soil and water loss and the farmers’ living standard has been improved markedly by reasonable adjustment to land use structure. The benefit of sediment reduction is higher than 80% and the coverage ratio of permanent vegetation reaches 61.03%. In 2006, the per capita income increased by 1493 yuan compared with the year 1998.The successful measures and experiences of Yangou watershed are worth promoting on the Loess Plateau.     

青藏高原植被覆盖变化的地域分异特征

植被的空间分布及其变化都具有明显的地域分异特征。本研究以1981-2006年间的GIMMS/NDVI产品为主要数据源,在地理信息系统技术的支持下,分别从植被空间分布、植被波动和植被变化等方面,探讨了青藏高原植被覆盖变化的水平地域分异特征。研究结果显示,1981-2006年间,雅鲁藏布江河谷区、错那县和墨脱县的西北部、柴达木盆地南缘、三江源地区的顶端和青海南山北麓等区域地表植被年际波动较大。反映区域植被盖度时间变化趋势的SLOPE值以及植被盖度,具有从南部、东南部向北、西北部"下降—上升—不变"的规律。植被盖度下降显著的区域主要分布在喜马拉雅山南麓和青海湖南部,其次是三江源中南部地区;植被没有明显变化的区域主要分布在藏北高原和柴达木盆地。植被指数显著上升的区域集中在雅鲁藏布江河谷区,植被指数明显上升区域主要分布在人迹罕至的唐古拉山和念青唐古拉山等山间盆地区,轻微上升的区域分散在明显改善区的周围。依据SLOPE值的空间分异特征将整个高原划分为4个一级区:帕米尔高原植被指数上升区、藏北高原—阿里高原—柴达木盆地植被指数稳定区、高原中部—雅鲁藏布江中上游河谷植被指数上升区和三江源—横断山区植被指数下降区。     

2000—2015 年伊犁河谷植被覆盖时空变化特征

利用 2000—2015 年的 EOS／MODIS 数据,采用趋势分析、Hurst 指数、变异系数法对伊犁河 谷植被时空变化及未来趋势进行分析,结果显示：空间分布上,伊犁河谷植被覆盖度呈北部、南部、 东部偏高,西部、中部偏低的分布特征;时间变化上,2000—2015 年,伊犁河谷植被覆盖度波动减 小,减速为 6.25%·(10 a)^-1;区域分布上,伊犁河谷植被表现为低波动变化,波动程度中等以及下占 73.16%,波动程度高的区域占 26.84%。未来预测表明,伊犁河谷植被覆盖呈退化趋势,其中,持续 退化的面积占 57.55%,持续改善的面积占 13.51%。     

青海省都兰县察汗乌苏绿洲植被覆盖度变化研究

为研究青海省都兰县察汗乌苏绿洲植被覆盖度变化,利用归一化植被指数NDVI提取察汗乌苏绿洲不同时期的植被覆盖度等级图,定量分析评价植被覆盖度的多年变化。结果表明,近16 a来,察汗乌苏绿洲植被覆盖度总体呈现波动增长趋势,2001—2006年期间各植被覆盖等级变化幅度明显高于1990—2001年期间的变化幅度,1990—2001年植被整体向好的方向发展,有50 017.50 hm2的极低覆盖度植被转变为更高覆盖度植被,2001—2006年增加了6 026.85 hm2的极低覆盖度植被,并有4 048.47 hm2的高覆盖度植被减少,说明仍存在局部退化。影响都兰县察汗乌苏绿洲植被覆盖度变化的主要因子是生态工程措施、气候因素和水资源因素。研究结果可以为该区域植被恢复和荒漠化防治提供理论支撑。     

间歇性输水影响下的2001-2011 年塔里木河下游生态环境变化

采用2001-2011 年野外调查资料和卫星遥感影像数据,对生态输水影响下的塔里木河下游地下水、植被变化特征进行分析,并探讨了典型断面植被对地下水埋深变化的响应关系。结果表明:(1) 各断面地下水位变化过程与河道来水过程密切相关,近10 年来经历了显著抬升(2000-2005 年)—缓慢降低(2006-2009 年)—小幅抬升(2010 至今) 的过程,主要表现为随生态输水量的改变呈波动变化;地下水位抬升幅度与生态放水量的相关系数达0.78,与生态放水持续时间的相关系数为0.70。(2) 2001-2011 年塔河下游植被覆盖面积总体上呈增加趋势,其中灌木林地和草地变化显著,林地和耕地面积呈小幅度变化;植被覆盖度的变化主要表现为2001-2006 年显著提高和2006-2011 年小幅变化。(3) 植被覆盖度随地下水位的抬升呈现出增加的趋势;垂直河道的方向上,同时期植被覆盖度与地下水埋深空间分布特征一致,均以输水河道为轴向两侧植被覆盖度(地下水埋深) 逐渐降低(增大);平行河道的方向,植被覆盖度对地下水埋深的响应幅度随着离大西海子水库距离的增加而减小。     

黄土丘陵区燕沟流域土地利用变化与优化调控

采用GIS空间分析技术，分析和概括了1966－2000年期间燕沟流域土地利用变化时空过程及其基本特征：解析了土地利用变化的主要成因；总结了1997年以来土地利用结构优化调控的主要特点；评价了土地利用结构优化调控后的生态环境效益、经济效益及其可持续发展性。籍此希望揭示出黄土丘陵区土地利用变化与优化调控所具有的一些共性特点和规律。     

2000—2018年塔里木河流域植被覆盖时空格局

选取2000—2018年MODIS-NDVI数据,采用Sen+Mann-Kendall趋势分析、变异系数法、Hurst指数、偏相关分析及残差分析等方法,分析塔里木河流域植被覆盖时空格局及气候因子和人类活动对植被变化的影响。结果表明：(1) 塔里木河流域植被覆盖总体呈明显增加趋势,以2008年为转折存在明显阶段变化。(2) 植被分布存在明显地域差异,“北高南低,西高东低”,植被覆盖高区分布于山体多的地带、绿洲及绿洲荒漠交错带。(3) 全区植被覆盖趋势以基本不变居多。山体等植被覆盖高区,植被活动响应显著。全区大部分区域将保持现有的稳定趋势。(4) 气温和降水量对[WTBX]NDVI[WTBZ]的综合影响从东北向西南逐渐增强,且降水量对NDVI的影响更为明显。人类活动对植被变化产生积极影响的区域主要分布于绿洲、绿洲荒漠过渡带以及塔里木河下游附近。