Dynamic change of net primary productivity and fractional vegetation cover in the yellow river Basin using multi-temporal AVHRR NDVI Data

An exponential relationship between net primary productivity (NPP) and integrated NDVI has been found in this paper. Based on the relationship and using multi-temporal 8 km resolution NOAA AVHRR-NDVI data, the spatial distribution and dynamic change of NPP and fractional vegetation cover in the Yellow River Basin from 1982 to 1999 are analyzed. Finally, the effect of rainfall on NDVI is examined. Results show that mean NPP and fractional vegetation cover have an inclining trend for the whole basin, and rainfall in flood season influences vegetation cover most.     

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。     

1982～2010年中国东北地区植被NPP时空格局及驱动因子分析

应用逐像元线性回归模型方法,整合应用MODIS和AVHRR NDVI数据集,构建1982~2010年覆盖东北地区的8 km空间分辨率的NDVI数据集,进而应用CASA模型估算得到东北地区29 a NPP数据集,模拟精度在75%以上。29 a平均的东北地区植被NPP总量为6.5×108tC/a。植被NPP的分布受植被类型、气候、地形因素的综合影响。NPP地域差异明显,山地区植被>平原区植被>高原区植被,变化最大的植被类型为草地植被。过去29 a间,植被NPP呈显著上升趋势(P<0.01)。气候变化和土地利用变化均是影响植被时空格局的重要因素。     

黄土高原植被降水利用效率对植被恢复/退化的响应

基于2000-2014年MODIS NDVI数据及气象数据,运用累计降水利用效率变化差异（CRD,cumulative rain use efficiency differences）估算模型和基于地形要素降水量插值法,探讨2000-2014年黄土高原RUE（降水利用效率rain use efficiency）对植被变化的响应,以期为黄土高原生态可持续发展提供数据支撑。结果表明：黄土高原大部分地区植被覆盖得以改善,其面积约占总面积的81%,区域边缘植被覆盖退化严重。黄土高原降水利用效率RUE与累计NDVI的相关性总体表现为“东南呈正相关,西北为负相关”的空间格局,全区相关系数以正相关为主。黄土高原CRD与植被变化趋势的相关性显著,其中,植被退化背景下,植被退化程度越严重,RUE越低;植被恢复背景下,RUE受“退耕还林还草”作用显著,2000-2005年,RUE呈上升趋势,2007年后,随着退耕还林还草政策的工作重心转移,RUE呈波动变化。     

2000—2015年柴达木盆地植被覆盖度时空变化及其与环境因子的关系

基于MODIS-NDVI、DEM和气象数据,分析柴达木盆地2000—2015年植被覆盖度(FVC)时空变化特征,并与降水、温度、日照时数、相对湿度、蒸散量和海拔进行相关、偏相关或叠加分析,探讨FVC与各环境因子的关系。结果表明:FVC整体自东南向西北内陆呈半环状递减,FVC集中在20%以下,人类活动及径流等打破植被地带性规律;2000—2015年FVC明显改善,广泛分布于盆地中西部地区,2001—2002年年际变化最显著;FVC与降水、相对湿度以正相关为主,与温度关系不显著,与日照时数和蒸散量主要为负相关,降水对FVC贡献最大,温度通过影响蒸散量等间接影响FVC,而土壤蒸发对蒸散量的影响大于植物蒸腾;FVC与等高线空间分布较吻合,FVC在2 800~2 900 m和4 600~4 700 m出现两个峰值,4 700 m以上FVC迅速降低。     

气候和土地利用变化对塔里木河干流区植被覆盖变化的影响

基于遥感和地理信息系统技术,利用1998—2008年SPOT-VEGETATION归一化植被指数（NDVI）数据对塔里木河干流区1998—2007年植被覆盖的时空变化进行了监测,并从气候变化和土地利用变化双重角度分析了植被覆盖变化的原因。研究表明,塔里木河干流区植被覆盖变化经历了两个阶段:1998—2001年植被覆盖严重退化时期;2002—2007年植被覆盖度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。塔里木河干流区植被覆盖变化存在显著的空间差异,绿洲农业灌溉区和退耕还林还草生态恢复区的植被覆盖度显著提高,天然草地植被区的植被退化严重。塔里木河干流区植被覆盖变化是气候和土地利用变化共同作用的结果。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秋季植被生长期的延长,年降水量的波动式上升是导致塔里木河干流区植被覆盖变化两个阶段呈现差异的主导因素。     

MODIS影像的NDVI和LSWI植被水分含量估算

植被含水量估算在作物灌溉和森林火灾预警中具有重要指导意义。采用8天合成MODIS地表反射率数据,针对植被水分含量与陆表水指数,植被覆盖与归一化植被指数的关系及不同植被类型和地表水分含量状况在NDVI-LSWI二维空间中的分布规律,在NDVI-LSWI梯形特征空间中确定最大和最小含水量边界线的基础上采用植被干燥指数直接估算植被水分亏缺程度。该方法不仅简便,而且可以避开植被指数温度梯形图中陆地表面温度和气温差值的测量。     

黑河下游绿洲NDVI对地下水位变化的响应研究

本研究选取黑河下游核心绿洲区作为研究区域,通过对绿洲区植被变化和地下水位的长期监测,分析黑河下游绿洲植被与地下水位的关系;通过表面分析以及空间分析方法,探讨地下水位变化对绿洲植被的分布格局的影响,揭示绿洲植被变化对地下水位的响应。结果表明：额济纳地区2001年归一化植被指数(NDVI)值整体上小于1990年NDVI值,植被生长状况较1990年差;2009年河道附近绿洲区局部NDVI值增加,但大部分NDVI值仍小于1990年。相较2001年,2009年西河中上段河道附近植被有明显改善,西河下段植被仍呈现退化趋势,这主要与东西河分水措施有直接关系;东河上段河道附近绿洲呈现明显好转,东河中段变化不大,而东河下段植被面积略微增加,东居延海周围植被明显好于2001年。通过比较1990年、2001年和2009年地下水位与NDVI值的关系发现,地下水较为适宜的水位仍保持在2~4 m之间,地下水位下降与植被退化或者植被盖度降低有直接关系。     

俄罗斯布里亚特共和国植被NPP时空分布格局及其对气候变化的响应

研究利用遥感和气象数据以及改进后的CASA模型（生物温度代替月均温）,估算俄罗斯布里亚特共和国2000-2008年的植被NPP,并验证模型的精度,分析该地区植被NPP的时空分布格局及其对气候变化的响应规律。研究结果表明：改进后的CASA模型具较高精度,可运用于布里亚特共和国植被NPP的估算。时间上,植被NPP年际上呈现为在波动中上升的趋势,月份上表现为先升后降的单峰变化趋势;空间上,植被NPP呈现出随经度的增加而增大,随纬度的增加而减小,由西南到东北逐渐递增的分布格局;不同植被类型的NPP从大到小依此为：草地、沼泽林〉森林〉森林、草原〉稀树草原〉高山植被。该地区植被NPP的变化主要受气温和降水量变化的作用。     

青藏高原中东部植被覆盖对水热条件的响应研究

植被覆盖的变化常是自然因子和人类活动的综合作用,分析植被对水热条件的响应关系有助于认识人类活动在地表植被变化中的作用程度。本文旨在结合1982~2000年地面气象观测资料和NOAA卫星的AVHRR 植被指数（8km）,对气象站点分布相对密集的青藏高原中东部的NDVI（归一化植被指数）空间变化同水热条件的响应关系进行分析。通过水热有关指标的趋势面模拟、植被类型比较和样带分析,表明：在青藏高原中东部地区,水热条件组合较好（如常绿针叶林）或较差（如荒漠半荒漠）的区域,多年平均的NDVI旬值同水热条件的相关性不强;而范围广阔的水热条件组合中等区域（如高山草甸/草原）同水热条件相关性很高;青藏高原周边区域植被对水热条件相对不敏感,而高原主体部分植被覆盖同水热的相关性则很高（0.75以上）;此外,海拔对热量条件影响很大,进而影响植被覆盖。     

20世纪80年代以来西南喀斯特地区植被变化对气候变化的响应

气候变化与植被变化的关系已经在全球和区域尺度上得到了研究证明。在前人研究的基础上,基于AVHRR GIMMS NDVI和AVHRR GloPEM NPP数据集,通过对逐个像元信息的提取和分析,研究了20世纪80年代以来,我国西南喀斯特地区植被变化对气候变化的响应。研究结果显示:(1)20世纪80年代以来,西南喀斯特地区植被覆盖度和净初级生产量总体均呈增加的趋势,但不显著。植被指数的年际变化存在着明显的区域差异;(2)植被指数年际变化与气候因子年际变化的相关系数区域分异比较明显;(3)不同的植被类型对气候变化有着不同的响应特征;在该研究区气温变化对植被变化的影响要高于降水量变化对其影响;(4)植被指数年际变化与气候因子年际变化的相关系数在不同气候条件下分布的规律性比较明显。本研究将会增进对影响喀斯特生态系统稳定性的自然过程的认识,同时也会为喀斯特生态系统的管理提供科学依据。     

2001-2010年甘肃省植被覆盖的时空变化

基于长时间序列MODIS影像数据,通过并行计算方法获得甘肃省2001-2010年NDVI序列,利用均值法、最大值合成法、线性回归、Moran’s I指数分析方法,研究甘肃省10年间植被覆盖程度的动态变化、NDVI空间格局以及各生态区NDVI变化趋势。结果表明：甘肃省植被分布差异明显,从南到北,植被覆盖逐渐减少,省内植被覆盖总体呈增长趋势,各生态区植被覆盖差异较大,少数生态区内植被退化,整个甘肃省以及各生态区域内都呈现NDVI聚集的空间格局。     

1982~2013年青藏高原高寒草地覆盖变化及与气候之间的关系

利用GIMMS NDVI数据和地面气象站台观测数据,对青藏高原1982~2013年高寒草地覆盖时空变化及其对气象因素的响应进行研究,结果表明：青藏高原高寒草地生长季NDVI表现为从东南到西北逐渐减少的趋势,近32 a来,整个高原草地生长季NDVI呈上升趋势,增加速率为0.000 3/a (p<0.05);高寒草地生长季NDVI年际变化具有空间异质性,整体为增加趋势,呈增加趋势的面积约占研究区域面积的75.3%,其中显著增加的占26.0% （p<0.05）,类型主要为分布在青藏高原东北部地区的高寒草甸;比例为4.7%,草地类型主要为高寒草原,主要分布在高原西部地区;基于生态地理分区的分析显示,青藏高原草地与降水、温度的相关关系具有明显的空间差异,高寒草地生长季NDVI均值与降水呈显著正相关,对降水的滞后效应显著;高原东北部温度较高,热量条件较好,降水为高寒草地生长季NDVI变化的主导因子;东中部地区降水充沛,温度则为高寒草地生长的制约因子;南部地区降水和温度都较适宜,均与高寒草地生长季NDVI相关性显著(p< 0.05),共同作用于草地的生长;中部和西部地区,气候因子与高寒草地生长季NDVI关系均不显著。     

NDVI spatial pattern and its differentiation on the Mongolian Plateau

GIMMS NDVI database and geo-statistics were used to depict the spatial distribution and temporal stability of NDVI on the Mongolian Plateau.The results demonstrated that:(1) Regions of interest with high NDVI indices were distributed primarily in forested mountainous regions of the east and the north,areas with low NDVI indices were primarily distributed in the Gobi desert regions of the west and the southwest,and areas with moderate NDVI values were mainly distributed in a middle steppe strap from northwest to southeast.(2) The maximum NDVI values maintained for the past 22 years showed little variation.The average NDVI variance coefficient for the 22-year period was 15.2%.(3) NDVI distribution and vegetation cover showed spatial autocorrelations on a global scale.NDVI patterns from the vegetation cover also demonstrated anisotropy;a higher positive spatial correlation was indicated in a NW-SE direction,which suggested that vegetation cover in a NW-SE direction maintained increased integrity,and vegetation assemblage was mainly distributed in the same specific direction.(4) The NDVI spatial distribution was mainly controlled by structural factors,88.7% of the total spatial variation was influenced by structural and 11.3% by random factors.And the global autocorrelation distance was 1178 km,and the average vegetation patch length(NW-SE) to width(NE-SW) ratio was approximately 2.4:1.0.     

干旱生态系统净初级生产力估算及变化探测

针对中国西部干旱区特有的气候-植被特征,利用卫星遥感混合像元分解技术对干旱区植被进行了光合作用植被和非光合作用植被区分和组分解析,尝试通过对干旱覆被植被灌层结构进行解析而解决因植被区系差异和环境背景干扰的问题,并参考国际上遥感-生态模型GLO-PEM和CASA,借助遥感生态反演的物理分析,初步构建起基于遥感与生态过程的干旱区适用的光能利用率模型NPP-PEM,并以中国西部干旱区喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统为案例,利用AVHRR/NOAA气象卫星遥感数据和气候资料估算了1992年和1998年中国西部喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统1 km分辨率年净第一性生产力,并进行了变化探测分析。模拟检验结果精度较好,生态系统碳吸收的空间异质性特征明显。结果表明,考虑了干旱植被生理特征和灌层结构的光能利用模型,模拟结果较为合理,也为引入其他生态模型应用到干旱区生态系统研究提供了借鉴,从而为干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径。     

基于NDVI与偏最小二乘回归的荒漠化地区植被覆盖度高光谱遥感估测

以星载高光谱影像Hyperion为数据源,系统比较了NDVI与偏最小二乘回归（PLS）估测荒漠化地区植被覆盖度的能力,模型的建立（n=46）与独立检验所用样本（n=10）均为地面实测数据。研究结果表明,基于星载高光谱数据的NDVI与PLS模型可以有效地估测荒漠化地区植被覆盖度。相比于宽波段NDVI（RMSEP=10.5618）及基于803.3/671.02 nm计算的标准高光谱NDVI（RMSEP=8.3863）,选择特定高光谱波段（823.65/701.55 nm）构建的NDVI预测植被覆盖度的误差明显较低（RMSEP=6.5189）。基于高光谱所有波段原始反射率、一阶导数及包络线去除光谱的PLS回归模型表现,要明显优于仅利用两个波段信息的NDVI,其中基于原始反射率的PLS回归模型表现最佳,RMSEP为4.4998,约为因变量平均值的23%。     

2000~2014年黑龙江流域（中国）植被覆盖时空变化及其对气候变化的响应

采用MODIS/NDVI数据,利用Theil-Sen Median 趋势分析、Mann-Kendall 以及Hurst指数方法分析2000~2014年黑龙江流域（中国）植被的时空变化特征、植被变化发展趋势及可持续性特征;应用相关分析法研究了气候变化对植被生长的影响。结果表明,2000~2014年黑龙江流域（中国）植被NDVI指数呈缓慢增加趋势,山区植被覆盖增加显著,东北部平原区植被覆盖持续退化,总体上植被覆盖持续改善能力较弱。植被NDVI对气候响应的季节差异显著,且不同类型植被对气候因子的响应不一致：春季植被NDVI主要受温度影响,夏季植被NDVI主要受降水量影响,秋季林地NDVI与温度正相关、草地NDVI与降雨量正相关。     

1981-2010年气候变化和人类活动对内蒙古地区植被动态影响的定量研究

基于GIMMS NDVI以及MODIS NDVI数据,分析内蒙古地区1981-2010年的植被变化趋势,并结合气候、社会经济数据,以旗县为单位定量分析气候变化和人类活动对植被变化的影响,结果表明：①1981-2010年间,内蒙古地区植被变化具有典型的空间异质性,其中植被显著增加区域主要集中在西南部的阿拉善盟、鄂尔多斯市以及东部通辽市等地区,显著减少区域主要集中在北部的锡林郭勒盟以及东北部的呼伦贝尔市的部分地区;②对于植被显著增加区域,人类活动作用的影响面积最大,其次为气候因素,气候与人类活动的耦合作用也对植被增加有一定显著影响;内蒙古西部降雨量的增加、围封禁牧政策的实施以及农作物播种面积的增加为驱动植被增加的主要因素;③对于植被显著减少区域,人类活动的作用略大于气候因素;内蒙古中东部地区降雨减少以及近10年来部分旗县风速的增加是导致植被显著减少的重要气候因素;虽然人工造林、农作物播种面积会增加局部植被盖度,但在县域尺度不足以抵消干旱对植被生长的不利影响,反而会导致区域植被退化。     

近15a新疆不同类型植被NDVI时空动态变化及对气候变化的响应

为了研究新疆不同类型植被对气候变化的响应,以地带性划分的植被类型作为研究对象,1998-2012年为时间尺度,利用GIS的空间分析方法结合数学统计方法,分析了新疆各地带植被覆盖变化的时空分布特征;并采用"多元回归+残差插值"的方法,模拟了气温和降水量的空间分布;利用SPOT VGT/NDVI数据以及气候数据(气温和降水量数据),分析了5个不同地带植被的动态变化、年际变化和生长季内各月变化及其对气候变化的响应。结果表明:(1)新疆各地带植被覆盖度存在着显著差异,其中,温带北部草原地带高植被区和浓密植被区的范围较广,植被覆盖度较高,而高寒荒漠地带的极低植被区占该地带面积的一半以上,且植被覆盖度最低。(2)新疆各地带植被覆盖在近15 a间呈波动增加的趋势,5个地带的植被覆盖均有所改善,其中,高寒荒漠地带和暖温带半灌木、灌木地带的植被覆盖改善较为明显,其余3个地带均有少部分地区出现轻微改善现象。(3)温带半灌木、矮乔木荒漠地带,暖温带半灌木、灌木荒漠地带和温带半灌木、灌木荒漠地带4~10月的平均气温呈上升趋势,而温带北部草原地带、高寒荒漠地带对应的平均气温则出现下降趋势。5个地带的降水量在该时段内均表现为下降趋势。(4)基于年际尺度,新疆各地带植被NDVI与气温、降水量的相关性均不显著;基于月尺度,各地带植被NDVI受降水量的影响比气温大。同时,仅有暖温带半灌木、灌木荒漠地带植被NDVI与气温存在1个月的滞后性,其余4个地带对气温和降水均不存在滞后性。     

自然因子对四川植被NDVI变化的地理探测

许多研究已表明基于遥感的植被指数在地表过程和全球变化研究中具有重要作用,对认识植被变化的驱动因素具有重要意义,但自然因子对植被变化影响仍然难以量化。应用地理探测器模型,研究四川地区自然因子变化对植被分布的空间模式和植被变化的交互影响,并确定了促进植被生长的各主要自然因子最适宜特征。结果表明：① 2000-2015年,四川植被覆盖度状况良好,中高、高植被覆盖面积之和均超过94%;归一化植被指数（NDVI）转化表现为NDVI > 0.4以上区域转化明显,中高和高植被覆盖区面积分别呈显著下降和上升趋势;植被覆盖时空变化差异显著,植被覆盖较高区域位于四川盆地东北部、川西北高原地区,植被覆盖较低区域分布于四川盆地中部城市密集区域。② 土壤类型、高程和年均温度变化等因子较好地解释了植被状况的可变性。③ 自然因子对植被NDVI影响存在交互作用,自然因子协同效应呈现相互增强和非线性增强关系,两种因子交互作用增强了单因子的影响。④ 研究揭示的促进植被生长的各主要因子最适宜特征,有助于更好地理解自然因素对植被NDVI变化的影响及其驱动机制。