卫星影像数据构建山地植被指数与应用分析

 本研究以Landsat影像为数据源,在分析复杂地形山地植被在阳坡和阴坡反射率差异特征的基础上,提出一种归一化差值山地植被指数NDMVI (Normalized Difference Mountain Vegetation Index)。该指数模型无需辅助数据(如DEM)的支持,通过同时降低近红外波段(TM4)和红光波段(TM3)反射率的方法来消除或抑制地形的影响,具有较强的可操作性。研究表明:NDMVI与太阳入射角余弦值(cos i)的相关性相当小,对地形起伏变化表现不敏感,可有效消除或抑制地形的影响;比NDVI值动态变化范围更宽,对地物有更强的遥感识别能力;该模型抑制地形影响的效果比用C校正模型的效果更佳,不会出现过度校正的问题。     

Response of Vegetation Cover Change to Drought at Different Time-scales in the Beijing-Tianjin Sandstorm Source Region,China

Dominated by an arid and semiarid continental climate, the Beijing-Tianjin Sandstorm Source Region(BTSSR) is a typical ecologically fragile region with frequently occurring droughts. To provide information for regional vegetation protection and drought prevention, we assessed the relations between vegetation cover change(measured by the Normalized Difference Vegetation Index,NDVI) and the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index(SPEI) at different time-scales, in different growth stag...     

基于TM数据的黄河三角洲地区植被覆盖度提取

以TM遥感影像为数据源,利用ENVI软件,基于像元二分模型,用归一化植被指数(NDVI)定量提取1992年、2000年和2004年黄河三角洲的植被覆盖度,获取了植被覆盖度分级图。并对该地区的植被覆盖情况做了分析。结果表明:提取三时相植被覆盖度与实际情况基本相符,说明利用基于像元二分模型的植被指数法近似估算植被覆盖度的可行性。     

Impacts of Drought and Human Activity on Vegetation Growth in the Grain for Green Program Region,China

The Chinese government adopted six ecological restoration programs to improve its natural environments. Although these programs have proven successful in improving local environments, some studies have questioned their performance when regions suffer from drought. Whether we should consider the effects of drought on vegetation change in assessments of the benefits of ecological restoration programs is unclear. Therefore, taking the Grain for Green Program(GGP) region as a study area, we estimated vegetation growth in the region from 2000–2010 to clarify the trends in vegetation and their driving forces. Results showed that: 1) vegetation growth increased in the GGP region during 2000–2010, with 59.4% of the area showing an increase in the Normalized Difference Vegetation Index(NDVI). This confirmed the benefits of the ecological restoration program. 2) Drought can affect the vegetation change trend, but human activity plays a significant role in altering vegetation growth, and the slight downward trend in the NDVI was not consistent with the severity of the drought. Positive human activity led to increased NDVI in 89.13% of areas. Of these, 22.52% suffered drought, but positive human activity offset the damage in part. 3) Results of this research suggest that appropriate human activity can maximize the benefits of ecological restoration programs and minimize the effects of extreme weather. We therefore recommend incorporating eco-risk assessment and scientific management mechanisms in the design and management of ecosystem restoration programs.     

基于植被状态指数的云南省农业干旱状况时空分析

本文首先计算了云南省2004-2013年农业干旱指数VCI,然后使用Pearson相关系数评价降水与VCI的相关性,基于VCI识别云南省2004-2013年农业干旱事件,最后,与SPEI气象干旱识别结果进行对比分析,在VCI农业干旱识别的基础上,使用干旱频率和干旱面积占比指标分析了云南省2004-2013年农业干旱时空特征。结果表明：降水只是影响VCI指数的关键因素之一;VCI和SPEI指数均能够较好对干旱进行监测并识别典型干旱,但两者的识别结果存在差异;云南省农业干旱频率在春冬两季较高,夏季较低,秋季介于夏季和春冬季之间;春夏冬三季农业干旱频率空间分布较为均匀,秋季农业干旱频率呈南低北高的分布态势,整体上北部干旱频率高于南部;2004-2013年云南省整体干旱面积占比呈现先减小后增加再波动的趋势,春冬两季整体干旱面积占比最高,分别为46.63%和47.18%,呈现下降趋势,夏季整体干旱面积占比最低,为43.81%,呈现上升趋势,秋季整体干旱面积占比介于冬春季和夏季之间,为45.74%,呈现下降趋势。总之,云南省农业干旱春冬易发性最高,影响范围最大,夏季易发性最低,影响范围最小。     

Spatial-temporal Analysis of Daily Air Quality Index in the Yangtze River Delta Region of China During 2014 and 2016

Urban air pollution is a prominent problem related to the urban development in China, especially in the densely populated urban agglomerations. Therefore, scientific examination of regional variation of air quality and its dominant factors is of great importance to regional environmental management. In contrast to traditional air pollution researches which only concentrate on a single year or a single pollutant, this paper analyses spatiotemporal patterns and determinants of air quality in disparate regions based on the air quality index(AQI) of the Yangtze River Delta region(YRD) of China from 2014 to 2016. Results show that the annual average value of the AQI in the YRD region decreases from 2014 to 2016 and exhibit a basic characteristic of ‘higher in winter, lower in summer and slightly high in spring and autumn'. The attainment rate of the AQI shows an apparently spatial stratified heterogeneity, Hefei metropolitan area and Nanjing metropolitan area keeping the worst air quality. The frequency of air pollution occurring in large regions was gradually decreasing during the study period. Drawing from entropy method analysis, industrialization and urbanization represented by per capita GDP and total energy consumption were the most important factors. Furthermore, population agglomeration is a factor that cannot be ignored especially in some mega-cities. Limited to data collection, more research is needed to gain insight into the spatiotemporal pattern and influence mechanism in the future.     

Different Responses of Vegetation to Frozen Ground Degradation in the Source Region of the Yellow River from 1980 to 2018

Frozen ground degradation under a warming climate profoundly influences the growth of alpine vegetation in the source region of the Qinghai-Tibet Plateau. This study investigated spatiotemporal variations in the frozen ground distribution, the active layer thickness(ALT) of permafrost(PF) soil and the soil freeze depth(SFD) in seasonally frozen soil from 1980 to 2018 using the temperature at the top of permafrost(TTOP) model and Stefan equation. We compared the effects of these variations on veg...     

基于多源数据的长江经济带内河港口区位优势度评估

内河港口是内河航运纽带的重要节点,评估内河港口的区位优势度对长江经济带港口基础设施建设等具有重要意义。以2021年长江沿岸内河港口为研究对象,采用多源数据,结合长江内河港口辐射范围内的3个指标并对原模型进行改进,结合AHP-EWM模型计算长江经济带长江沿岸28个港口的区位优势度,研究结果显示：① 除重庆和武汉以外,江苏省以外的其他省份港口辐射范围内交通网络密度都比较低;从交通干线影响度来看,分布比较均衡且数值较为相近;而城市经济影响力的空间分布较为无序;② 根据区位优势度的高低以及空间分布得出长江经济带货运港口空间格局为“三中心,一组团”的空间格局;③ 将内河港口按长江岸线所属省份进行划分后发现：江西省3个港口区位优势度差异最小,但其优势度也整体偏低;安徽省与江西省类似;江苏省整体优势度较高且差异小,湖北省的优势度差异最大,表明存在基础设施建设不均衡等问题且亟需改善。研究成果可对长江经济带内各个港口范围内基础设施建设、道路交通规划、港口选址等方面提供指导性意见帮助打通铁路、高等级公路进港“最后一公里”。     

烟台大沽夹河地下水水源地评价研究综述

烟台大沽夹河地下水水源地以第四系冲积—冲洪积砂及砂卵砾石层孔隙为主要蓄水空间,分布有烟台市南上坊水源地、烟台市西牟水厂、烟台市套口水厂、福山区芝阳水厂、烟台市东陌堂水厂等水源地,是烟台市重要的城市供水水源地。该水源地已有近30年的长期监测资料,积累了大量的水位、水质、水量动态变化数据。在充分收集和分析地形、地貌、水文地质、环境地质等资料基础上,进行了综合研究,总结了烟台大沽夹河地下水水源地水文地质特征和地下水动态变化规律,评价了在地质环境约束条件下的地下水允许开采量。大沽夹河地下水水源主要在排泄区或下游地段形成了多个小到中型集中供水水源地。水源地水位变化主要受降水及人工开采影响;水源地水质有变差趋势。经评价,确定东陌堂水厂允许开采量为2.53万m~3/d,南上坊-西牟水厂允许开采量为1.77万m~3/d,合成革水厂允许开采量为5.33万m~3/d,芝阳水厂允许开采量为2.30万m~3/d。     

Efficiency pattern and spatial strategy of ports in Yangtze River Delta Region

This paper measures the efficiency of ports in the Yangtze River Delta Region (YRDR) in 2008 and 2013 using port berth quantity, quay length, and human resources as input indicators, using cargo and container throughput as output indicators, and considering traditional (foreign trade dependence and industrialization level) and modern environmental factors (traffic line density, financial development level, and informatization level). To achieve such aim, this study constructs a multi-stage data envelopment analysis model (DEA) that identifies effective port decision-making units (DMUs) and generates a highly accurate conclusion by eliminating the interference from the exogenous environment and random errors. First, the external environment significantly affects port efficiency, with the traditional environmental factors showing huge fluctuations and the modern environmental factors producing great benefits. Second, the efficiency of ports in YRDR has increased from 2008 to 2013 primarily because of their pure technical efficiency. Third, the weighted standard deviation ellipse (SDE) analysis results reveal that the efficiency pattern of ports significantly deviates from their throughput pattern, while the center of SDE of port efficiency moves from the eastern coastal regions to the northwest regions. Based on these findings, this paper proposes spatial development strategies for YRDR, such as creating an unblocked environment where spatial elements can freely circulate, intensifying port-city joint development, implementing differentiated policies, and focusing on the spatial collaboration of port efficiency.     

长江流域陆地水储量异常的卫星重力监测与干旱指数对比分析北大核心CSCD

利用GRACE/GRACE-FO数据对长江流域2003~2021年期间发生的干旱事件进行定量分析,以探究卫星重力监测区域性干旱的可行性。采用3个机构发布的5种GRACE/GRACE-FO数据产品(CSR_SH、JPL_SH、GFZ_SH、CSR_M、JPL_M)反演长江流域陆地水储量异常(TWSA),计算陆地水储量亏损(WSD)和水储量亏损指数(WSDI),结合气象干旱数据(SPI、SPEI、scPDSI)对5种数据产品的结果进行比较,并对2003~2021年长江流域干旱事件进行分析。结果表明,不同机构发布的GRACE/GRACE-FO数据产品对长江流域干旱事件严重等级的划分具有一定差异;WSDI与6个月时间尺度的SPEI相关性最高,相关系数为0.66,与scPDSI相关系数最低为0.54,降水是影响长江流域陆地水储量变化的重要因素;长江流域最严重的干旱事件发生在2019年夏秋季,干旱强度为2.31,持续10个月,水储量累计亏损达到415 Gt,此次干旱事件的WSDI空间分布图显示2019-09干旱最为严重,出现极端干旱区域。WSDI可反映长江流域干旱分布的时空变化,可在监测全球和大尺度区域干旱方面发挥重要作用。     

黑河流域植被类型分布模拟分析

针对黑河流域植被类型空间分布的垂直地带性特征,本文基于支持向量机算法构建黑河流域植被类型空间分布的模拟分析模型,并运用Kappa系数和混淆矩阵检验方法对模拟精度进行检验。验证结果显示,模型总体精度（OA）值为75.54%,Kappa系数值为0.66,表明了该方法在植被分布模拟上具有较好的结果,适用于区域尺度下植被类型分布的空间模拟。模拟结果表明,该方法对半灌木-矮半灌木荒漠和温带禾草-杂类草草甸草原类型的模拟精度最高,分别为（90.20%和90.02%）;分布面积最大的植被类型（如半灌木-矮半灌木荒漠,灌木荒漠、嵩草-杂类草高寒草甸等）相比于其他面积较小的植被类型具有显著优异的模拟结果;人工经济作物、荒漠植被类型以及草原草甸等植被类型对于所选环境因子的敏感性更强,而灌丛类型和乔木类型的模拟结果在不同类型间的波动较大;空间分布上,环境要素差异性明显、植被类型丰富的上游地区具有更好的模拟结果,优于地势平坦、气候差异性小的黑河中下游地段,但模拟结果在景观形态上具有更高的破碎度。     

基于GRACE重力卫星数据监测分析贵州干旱特征

基于GRACE重力卫星数据,采用改进的组合高斯滤波法和尺度因子法提高数据精度,利用陆地水储量变化原理反演贵州2003-08?2013-07的水储量变化量,并将计算的相对水储量指数作为干旱指标,提出运用游程理论基于相对水储量指数识别干旱历时和干早烈度,监测分析贵州干旱特征.结果表明,基于GRACE卫星数据获得的相对水储量...     

长江三角洲地区高温热浪人群健康风险评价

在全球极端气象、气候事件频发的背景下,获取高分辨的灾害风险信息对于区域防灾减灾决策具有重要的参考价值。而在当前的灾害风险评估中,基于行政单元的人口和社会经济等承灾体信息与栅格水平上的致灾因子普遍存在空间不匹配的现象。本文通过融合多源遥感数据和人口、社会经济统计数据,在利用人居指数对高温人口暴露进行空间化的基础上,获取了250 m分辨率的长江三角洲地区高温热浪人群健康风险空间格局。结果表明,风险等级较高的地区集中在上海、常州、杭州、宁波、无锡、嘉兴、泰州等城市的中心城区,主要是较高的人口暴露度和城市高温共同作用的结果;而大城市近郊以及各规模较小的城区的风险等级次之;相对欠发达地区虽然人口暴露程度较低,但较高的高温危险性和社会经济脆弱性指数使得这些地区的高温人群健康风险也不容忽视。识别高风险地区的风险主导因子对于提高人群高温适应能力以及减轻高温健康风险具有重要意义。     

长江三角洲城市化地区植被初级生产力的时空变化研究

城市化过程对植被初级生产具有重要影响。以往研究主要集中于城市用地扩张对植被初级生产力的直接影响分析,而较少关注其间接效果。本文以长江三角洲地区为例,分别从地区尺度和城市尺度分别分析了2000-2013年植被初级生产力的时空变化,探讨了其与气温、降水量及城市建成区绿化覆盖率的关系。研究表明：地区尺度上,2000-2013年长江三角洲植被初级生产力呈现不断增加,其中城市建成区植被初级生产力呈现显著增加的趋势（P<0.05）;城市尺度上,城市建成区内植被初级生产力主要呈现增加的趋势,而其外围缓冲区内则与此相反。在当前气候变化背景下,这可能与城市建成区绿化覆盖率不断增加,及快速的城市扩张有关。     

基于多特征指标和层次聚类分析的河源区范围自动划分方法研究

河源区边界是重要的国家基础地理信息之一,但除长江、黄河等大江大河外的我国大部分其他中小流域仍缺乏确切的河源区边界信息,需要科学划定河源区边界以支持流域水生态保护相关政策的规划与实施。对此,本文在确立河源区划分原则、明确划分依据的基础上,提出了基于多特征指标和层次聚类分析法的河源区边界划定方法。以沁河流域为研究案例,首先利用均值变点分析法计算沁河流域子流域提取的最佳汇流累积量分位数阈值为0.15%,再基于子流域的多特征指标运用层次聚类分析法最终确定河源区范围边界,并将该方法应用于长江、黄河流域进行验证分析。结果表明：(1)基于多特征指标和层次聚类分析提取的沁河流域河源区范围处于河底比降法、水文站点方法得到的源区范围面积之间;(2)该方法在长江、黄河流域河源区划分结果的交并比分别达到85.40%和79.99%,侧面验证了本文方法进行河源区边界划分的合理性与适用性。基于多特征指标和层次聚类分析的河源区边界自动划分方法可以简捷高效地识别缺乏明确河源区边界信息的流域河源区范围,为我国河源区生态安全屏障识别、水资源保护相关政策的规划和实施提供科学支撑。     

CBERS-1林被信息挖掘的GIS多元分析

本文论述了基于知识的CBERS-1 CCD图像分割的波段优化组合方案.以及组合运算生成非线性波段比图像和筛选分析与应用。同时运用地学多元分析原理探讨了影响森林植被中灌木林、灌丛等类型影像特征的地形、地质岩性、成土母质等因素。讨论了基于地理信息系统(GIS)及其背景数据库,通过分类重编码的分析处理,以及与地学信息的融合挖掘分析,利用建模工具二次开发模型,分层提取和人机交互系统综合分析与制图,取得理想的效果。     

黄河源区放牧家畜数量及空间分布无人机遥感调查

黄河源区拥有独特的生态系统和生物资源,是我国重要的江河水源涵养地和重要的生态屏障。近年来,放牧家畜数量的增加使该地区传统草地畜牧业面临过度放牧、草地退化、季节性失衡等发展难题。为科学掌握黄河源区放牧家畜的情况,本文以黄河源区的玛多县为研究区,应用无人机对玛多县放牧家畜（牦牛、藏羊和马）的数量和空间分布开展航拍调查。根据牦牛、藏羊和马的无人机图像解译标志库进行目视解译,采用5种方法估算玛多县放牧家畜的数量,利用选择指数分析家畜空间位置与环境因子的关系,结果表明：① 在冷季无人机航拍样带内,牦牛、藏羊和马的样带密度分别为4.12、7.34和0.06 只/km²。② 玛多县有牦牛7.08万头,藏羊10.22万只,马0.12万匹,经验证,估算牦牛、藏羊和马数量的误差分别为-0.93%、2.27%和-13.23%。③ 家畜对环境因子的选择倾向于坡度小于12°,草地覆盖度高于0.6,距居民点小于1 km,距水源小于 3 km,距公路大于3 km的区域。研究结果表明,无人机遥感技术在畜牧业方面有较大的应用潜力,为研究牧区放牧家畜的特征和草畜平衡情况提供新的思路。     

基于大数据的遥感图像植被识别方法

〗植被泛指地球表面的植物群落,包括草地、森林、沼泽等。遥感影像具有宏观性、客观性、精确性、实时性等特点,能够真实地反映地表覆盖物的状态,清晰地展现各种地表覆盖类型的特征及分布情况。传统的基于遥感影像的植被识别采用人工作业的方式,极大地依赖于人的先验知识,且效率极低。随着遥感应用技术的快速发展,很多自动化的植被检测技术被提出。这些方法在特定范围内得到了应用,但同时也存在着一些缺陷。在采用分块原则预处理较大影像数据的基础上提出了一种基于特征融合的SVM分类算法来探讨遥感影像中的植被识别。实验表明,提出的算法具有较好的识别效果和较高的执行速度。      

基于夜间灯光与LUC数据的川渝地区人口空间化研究

高精度的人口空间分布数据是开展小尺度人口活动变化规律研究的关键数据。夜间遥感影像对于反映人类社会活动具有独特的能力,因而被广泛的应用于社会经济领域的空间数据挖掘。本研究以DMSP/OLS夜间灯光数据、NPP/VIIRS夜间灯光数据、常住人口统计数据、土地利用数据为数据源,在县级尺度上建立逐步回归模型,构建川渝地区人口空间分布数据;并随机抽取研究区内500个乡镇,以常住人口统计数据为真实数据,对人口空间化结果进行精度检验。结果表明：① 2种夜间灯光数据与人口均有较高的相关性,相关系数均在0.76以上,NPP/VIIRS夜间灯光数据与人口的相关性要高于DMSP/OLS,且受拟合模型的影响不大。② 与人口相关性较高的土地利用类型有多种,耕地、林地对人口空间分布也有影响,在建模时不应只考虑建成区。③ 在2种夜间灯光数据分别与土地利用与土地覆被数据（Land Use/ Land Cover, LUC）结合时,使用DMSP/OLS夜间灯光数据和NPP/VIIRS夜间灯光数据得到的逐步回归模型的复相关系数R²分别为0.796、0.817,模型拟合率较高,而基于NPP/VIIRS夜间灯光数据得到的人口空间化结果分辨率（500 m）相比DMSP/OLS提高了一倍（1 km）,中心城区与周边城区人口密度变化更加自然,更符合实际人口分布情况。④ 与LUC数据结合时,使用NPP/VIIRS夜间灯光数据得到的人口空间化结果精度要高于DMSP/OLS夜间灯光数据,表明NPP/VIIRS夜间灯光数据相比DMSP/OLS更适用于人口数据空间化研究。