基于EOS/MODIS数据的NDVI与EVI比较研究

作为NOAA/AVHRR 归一化植被指数(NDVI) 的延续和发展, EOS/MODIS 归一化植被指 数(NDVI) 和增强植被指数( EVI) 在许多领域得到广泛应用。应用数理统计和地统计学方法对二 者进行的对比研究表明: NDVI 在植被生长旺盛期容易达到饱和, 而EVI 则能克服这一现象, 比 较真实地反映植被的生长变化过程; 相同空间分辨率下, EVI 取值范围、标准差与变异系数均高 于NDVI, NDVI 数据比较均一, 其空间相关性高于EVI, EVI 更能反映研究区域内植被空间差异。 关键词:MODIS; 归一化植被指数(NDVI) ; 增强植被指数( EVI) ; 对比     

基于MODIS NDVI的西辽河流域主要粮食作物时空分布格局（英文）

研究以西辽河流域为案例区,以MODIS遥感数据为基础,选取2000、2005和2010年时间点,利用NDVI时间序列信息,结合西辽河流域不同作物物候历,运用决策树提取模型,获取西辽河流域春玉米、春小麦和大豆等主要作物的空间分布信息,定量揭示了10年间西辽河流域主要粮食作物的时空分布特征。研究表明:(1)2010年西辽河流域主要粮食作物播种面积为11 965.08 km2,其中春玉米播种面积约占流域主要粮食作物的92.28%,集中在西辽河流域下游地区;春小麦播种面积占比3.14%,以西辽河流域中游面积最大;大豆播种面积占比4.58%,以西辽河上游流域面积最大。(2)2000-2005年西辽河流域主要粮食作物播种面积大幅增加,涨幅达29.77%,集中在西辽河流域下游地区。其中,春玉米播种面积增长38.99%,春小麦播种面积减少39.04%,大豆播种面积增长21.27%。(3)2005-2010年西辽河流域主要粮食作物播种面积增长缓慢,涨幅为5.18%,集中在西辽河流域下游地区。春玉米播种面积呈现增加趋势,春小麦呈现减少趋势,大豆呈减少趋势。     

利用MODIS影像和气候数据模拟青藏高原草地地上生物量（英文）

精确量化高寒区域的草地地上生物量在精确量化全球碳循环方面起着非常重要的作用。本研究利用月尺度的归一化植被指数、增强型植被指数、平均空气温度、≥5℃积温、总降水、降水积温比模拟了青藏高原高寒草地地上生物量。本研究对比分析了三种多重逐步回归模型,即地上生物量与归一化植被指数和增强型植被指数的逐步回归模型,地上生物量与空气温度、积温、降水和降水积温比的逐步回归模型,地上生物量与归一化植被指数、增强型植被指数、空气温度、积温、降水和降水积温比的逐步回归模型。结果表明,在高寒草甸,归一化植被指数模拟的地上生物量与观测的地上生物量间的平均绝对误差和均方根误差分别为31.05 g m~(-2)和44.12 g m~(-2);在高寒草原,归一化植被指数模拟的地上生物量与观测的地上生物量间的平均绝对误差和均方根误差分别为95.43 g m~(-2)和131.58 g m~(-2)。在高寒草原,积温模拟的地上生物量与观测的地上生物量间的平均绝对误差和均方根误差分别为33.61g m~(-2)和48.04 g m~(-2)。在高寒草甸,植被指数和气象数据模拟的地上生物量与观测的地上生物量间的平均绝对误差和均方根误差分别为28.09 g m~(-2)和42.71 g m~(-2);在高寒草原,植被指数和气象数据模拟的地上生物量与观测的地上生物量间的平均绝对误差和均方根误差分别为35.86 g m~(-2)和47.94 g m~(-2)。因此,植被指数和气候数据同时参与的逐步回归模型比植被指数或气候数据单独参与的逐步回归模型的精度高;不同高寒草地类型的回归模型精度不同。     

利用MODIS/EVI数据分析干旱对西南地区植被的影响(英文)

2009年9月至2010年3月我国西南地区出现了有气象记录以来最严重的干旱,给当地的自然环境和生产、生活带来严重影响。本文利用多年MODIS/EVI数据求取距平植被指数来反映干旱对西南地区植被的影响。在此基础上,分析了西南地区植被受旱的时空格局及其可能影响因素。结果表明,我国西南地区植被受干旱影响的范围很大,超过地区总面积的50%,植被受旱程度时空差异显著。这种显著的差异除了受降水等气象因素影响外,还与不同植被类型对干旱的响应差异有很大关系。在西南地区三种主要的植被类型中,作物是最易受干旱影响的植被类型,草地次之,林地的抗旱能力最强。此外,植被干旱的空间分布与气象干旱也存在很大的差异,进一步证明了降水以外的其他因素对干旱程度的调节作用。研究证明与气象干旱指数相比,植被指数更能反映干旱的实际情况。但在使用植被指数衡量干旱影响时也要考虑到植被指数本身的局限性。     

基于多时相MODIS的NDVI分层数据在卢旺达玉米历法评估中的应用（英文）

作物历作为一种可以提供特定地区作物生长周期相关信息的重要工具,对有效的农业管理十分重要。由于农业生态系统的特点不同,不同地区的作物历也各不相同。本研究基于多时相MODIS的NDVI分层数据,评估在卢旺达不同地区实践玉米作物日历的差异。有针对性地选取了4个以农业为主的NDVI层并随机采访433名当地农民。这些信息有助于了解当地玉米种植情况和收获日期,以便生成玉米生长历的各个NDVI层。对玉米生长历执行k-均值非监督分类,将其分类生成4组不考虑NDVI层的玉米生长日历。ANOVA结果显示,在p=0.05时,无论NDVI层数如何,由NDVI层生成的玉米作物历与实际不考虑NDVI层的作物历之间均存在显著差异。在p=0.05时,卡方检验和t检验的结果显示,不仅玉米生长日历与作物生长季数之间有显著的相关关系,而且玉米生长日历与NDVI层数之间同样存在显著相关。最终来看,认为存在一个适用于卢旺达全国各地的通用玉米生长日历的现有认知与本研究的结果相左。然而,本研究结果与卢旺达农业生态系统从东到西主要在海拔和降雨模式变化方面存在差异的事实一致。     

中国干旱半干旱地区草地植被碳存量动态变化及其对气候和地形的响应（英文）

草地生态系统在干旱、半干旱地区的生态稳定和陆地生态系统碳循环中扮演着重要的作用。但是,有关干旱、半干旱地区草地植被碳存量动态变化及其对气候和地形因素的响应研究却很少。本研究利用2001–2012年的气象数据、NDVI(normalized difference vegetation index)数据及改进型CASA(Carnegie Ames Stanford Approach)模型模拟估算草地植被碳存量时空动态变化及其对气候和地形因素的响应。研究结果表明:(1)甘肃省草地植被碳存量为4.4×1014 gC,年增长率为9.8×1011 gC(P0.05),草地植被碳密度为136.5 gC m~(–2)。(2)草地植被碳密度和碳存量表现出较强的时空变化特征,基本与温度、降水量和太阳辐射的时空变化保持一致,且在高程2500–3500 m、坡度30°和坡向朝东的时候达到最大值。(3)气象要素(温度、降水量和太阳辐射)对5种草地类型(沙漠和盐碱草地、典型草原、高寒草地、灌草丛和林下草地)植被碳密度的影响主要取决于在空间尺度上草地植被所能获取的水分和热量。研究结果不仅能够为合理解释草地植被碳存量动态变化的时空异质性提供新的证据,同时也能为我国干旱、半干旱地区草地农业管理提供理论和实践基础。     

中国地区植被对温度变化趋势的响应（英文）

Though many studies have focused on the causes of shifts in trend of temperature, whether the response of vegetation growth to temperature has changed is still not very clear. In this study, we analyzed the spatial features of the trend changes of temperature during the growing season and the response of vegetation growth in China based on observed climatic data and the normalized difference vegetation index(NDVI) from 1984 to 2011. An obvious warming to cooling shift during growing season from the period 1984–1997 to the period 1998–2011 was identified in the northern and northeastern regions of China, whereas a totally converse shift was observed in the southern and western regions, suggesting large spatial heterogeneity of changes of the trend of growing season temperature throughout China. China as a whole, a significant positive relationship between vegetation growth and temperature during 1984 to 1997 has been greatly weakened during 1998–2011. This change of response of vegetation growth to temperature has also been confirmed by Granger causality test. On regional scales, obvious shifts in relationship between vegetation growth and temperature were identified in temperate desert region and rainforest region. Furthermore, by comprehensively analyzing of the relationship between NDVI and climate variables, an overall reduction of impacts of climate factors on vegetation growth was identified over China during recent years, indicating enhanced influences from human associated activities.     

北半球春季植被NDVI对温度变化响应的区域差异

利用1982年到2000年的探路者NDVI资料，采用奇异值分解分析方法，研究北半球春季NDVI对温度变化响应的空间差异，前7对模态对总的协方差平方的解释率高达91％以上，反映出NDVI和气温的相关性非常高，第一对模态解释率达42．6％，显示北半球最显著的NDVI响应中心在西西伯利亚，其次是北美大陆，中心在其中东部，第三对及以后的模态反映的是次一次的空间特征，分析表明这些NDVI一温度的耦合模态受大尺度的大气环流系统的显著影响，9个重要的大气环流指标能解释整个北半球NDVI方差的55．6％，其中对欧洲、北美东南部，北美西北部，亚洲高纬以及东亚地区的影响最突出，因此，研究未来植被生态系统对全球变化响应的区域特征时，必须要考虑到这些环流系统的可能变化及其影响。     

中国东部植被NDVI对气温和降水的时空响应(英文)

Temporal and spatial response characteristics of vegetation NDVI to the variation of temperature and precipitation in the whole year,spring,summer and autumn was analyzed from April 1998 to March 2008 based on the SPOT VGT-NDVI data and daily temperature and precipitation data from 205 meteorological stations in eastern China.The results indicate that as a whole,the response of vegetation NDVI to the variation of temperature is more pronounced than that of precipitation in eastern China.Vegetation NDVI maxi...     

胶州湾滨海盐沼芦苇地上部生长动态及EVI分析（英文）

在胶州湾滨海盐沼设置3条样带,分时段采集芦苇样品,分株测定芦苇的形态学参数、干湿重,结合遥感数据,通过EVI回归模型对胶州湾滨海盐沼芦苇地上部生长动态及生物量分配进行了研究,为胶州湾滨海盐沼及其他湿地生物地球化学循环提供基础数据支撑。结果表明,整个生长季,芦苇茎和叶的变化有差异。茎长增长迅速并于9月份达到峰值(194.40±23.89 cm),而叶宽于7月份首次达到峰值。茎长与茎直径之间呈显著负相关关系(R=-0.785)。茎生物量高于叶,并且地上生物量的最大值为27.17±3.56 g。芦苇地上部生物量的增长趋势可以F/C表征,其值为0.37~0.76。芦苇样方地上生物量于9月份达到峰值(2356±457gm~(-2))。EVI为0.05~0.5,EVI与生物量之间的幂指数模型比其它模型具有更好的模拟合效果,其方程式为:y=4219.30x~(0.88)(R~2=0.7810)。其它三个模型的R2以线性函数最大,多项式函数次之,指数函数最小,其值分别为0.7769,0.7623和0.6963。EVI可以用于估算植被生物量并有效解决传统收割法对样地带来的破坏性影响。     

生态系统退化的人类响应（英文）

生态系统为人类提供了必要的服务,其中大部分是没有市场价格的,因此被认为是"自然的免费赠品"而被大量使用。近年来由于快速的工业化和城市化,不断增长的人口已经使人们认识到生态系统服务也是有限的。环境退化是用来描述生态系统服务的损失或损害的常用指标,而移民往往是环境恶化的后果。那么,生态系统服务退化到什么程度才足以导致人们搬迁?本文通过对移民和环境退化相关文献的综述,力求寻求及时监测生态系统退化状况、避免人类承受生态移民痛苦、探求不同环境下人类更好地生存与发展的途径。     

豫西山地植被NDVI及其气候响应的多维变化

豫西山地是秦岭山系在河南境内的余脉,处于亚热带向暖温带的过渡区域,是气候变化的敏感区。利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法探讨豫西山地NDVI及其气候响应的多维变化。结果表明:(1)14年来豫西山地NDVI呈增长态势,增速为0.041/10a。NDVI值随山地海拔升高先增后降,随坡度增加而增大,在各坡向的分布相差不大。(2)植被在1100 m海拔区恢复概率最高,在1700 m区域退化概率最高;在10°~20°坡度区域恢复概率最高,在0°~5°区域退化概率最高;坡向对植被变化的分异作用不明显。(3)不同海拔、坡度、坡向上的植被所受影响因素不同,高海拔区植被动态主要受降水控制;不同坡度上的植被NDVI与气温的相关性均大于与降水的;在不同坡向上差异不明显。(4)崤山、熊耳山、伏牛山三大山脉北坡NDVI增速均大于南坡;北坡植被对降水变化较敏感,而南坡植被对气温变化较敏感。这些都是在全球变化背景下该区生态环境响应的重要信号,反映了过渡带生态响应因子对山地生态系统的重要性。     

马尾松年轮宽度年表特征及气候响应的相关性研究（英文）

树木径向生长形成的年轮与气候变化密切相关,不同气候条件(例如温度、降水)能影响树木生长,年轮的宽度变化能够反映气候变化情况。树木年轮具有定年准确、连续性强、分辨率高和记录性好等优点,应用树木年轮信息进行气候变化的研究是现今气候变化研究的重要手段。我国树轮气候学的研究区域主要集中在新疆、内蒙等西北干旱、半干旱地区以及东北地区的长白山自然保护区,研究的主要方向为历史时期的气候重构和树木年轮信息的气候变化响应。近年来,国内树轮气候学界以邵雪梅、史江峰等学者开始将研究区域拓展到我国东南沿海地区,并取得了一定的进展。本文利用采自湖南丘陵山区双牌县阳明山西北坡3个采样点的马尾松年轮宽度样本,建立了一个长度为36年的区域马尾松年轮宽度年表。阐述了马尾松年轮宽度年表的建立过程,并论述了马尾松年轮宽度年表与气候要素之间的关系,旨在探讨我国南方丘陵湿润山区树木在生长前期(径向连年生长达到最大值)的年轮宽度对气候要素响应研究的可靠性,同时揭示该地区过去环境变化的一般规律及其对树木生长的影响。相关分析发现:阳明山三个采样点的区域马尾松树木年轮宽度变化和当地气候要素存在良好的相关性。树木生长季前的径向生长与当年1–5月份的平均温度显著正相关,相关系数0.596(P0.01),与上一年的夏季6、7月份的平均温度显著正相关,相关系数0.630(P0.01);降水对马尾松的径向生长的影响主要表现在"滞后效应"方面,上一年生长季外的11–3月份以及夏季6、7月份的降水对马尾松径向生长存在负相关,相关系数分别为-0.46、-0.582(P0.05)。     

民勤春小麦NDVI与产量的关系及其对气候变暖的响应

应用1982—2003年的GIMMS NDVI时间序列遥感数据集和民勤站气象资料以及1985—2000年民勤作物物候期观测和产量资料,借助于GIS技术,在识别春小麦种植区的基础上,分析了其生长季平均NDVI与产量的相关关系,并采用时滞互相关法对月际尺度的平均气温、最高气温、最低气温、降水和日照时数与春小麦NDVI的相互关系进行研究,建立了春小麦生长季平均NDVI对气候因子的响应关系模型。结果显示,民勤县春小麦生长季平均NDVI与单产产量极度相关;月际尺度上,春小麦NDVI与平均气温、最高气温、最低气温和降水相互作用同步,而滞后于日照时数1个月,且气温和降水对春小麦NDVI影响时效为1个月,日照时数为2个月;近年来,日照时数延长和降水增多有利于春小麦NDVI的增加及产量的提高。     

黑河流域NDVI与环境因子的空间关联性（英文）

The Heihe River Basin is located in the arid and semi-arid regions of Northwest China.Here,the terrestrial ecosystem is vulnerable,making it necessary to identify the factors that could affect the ecosystem.In this study,MODIS-NDVI data with a 250-m resolution were used as a proxy for the terrestrial ecosystem.By combining these with environmental factors,we were able to explore the spatial features of NDVI and identify the factors influencing the NDVI distribution in the Heihe River Basin during the period of 2000–2016.A geographical detector(Geodetector) was employed to examine the spatial heterogeneity of the NDVI and to explore the factors that could potentially influence the NDVI distribution.The results indicate that:(1) the NDVI in the Heihe River Basin appeared high in the southeast while being low in the north,showing spatial heterogeneity with a q-statistic of 0.38.The spatial trend of the vegetation in the three sub-basins generally increased in the growing seasons from 2000 to 2016;(2) The results obtained by the Geodetector(as denoted by the q-statistic as well as the degree of spatial association between the NDVI and environmental factors) showed spatial heterogeneity in the associations between the NDVI and the environmental factors for the overall basin as well as the sub-basins.Precipitation was the dominant factor for the overall basin.In the upper basin,elevation was found to be the dominant factor.The dominant factor in the middle basin was precipitation,closely followed by the soil type.In the lower basin,the dominant factor was soil type with a lower q-statistic of 0.13,and the dominant interaction between the elevation and soil type was nonlinearly enhanced(q-statistic = 0.22).     

西藏青稞生长和生物量对短期实验增温的响应（英文）

青稞是西藏主要的粮食作物。青藏高原正经历着显著的气候变暖。尽管如此,有关青稞生长和生物量分配对气候变暖的响应研究仍然很少,这限制了我们预测气候变暖情景下青稞将如何变化的能力。2014年5月,在西藏的一个青稞农田,通过布设红外辐射器实现了两个不同幅度的增温。2014年9月14日,测量分析了青稞生长参数(株高、地径、茎长和叶片数)、生物量参数(总生物量、根系生物量、茎生物量、叶片生物量和穗生物量)和碳氮浓度参数(根系碳含量、根系氮含量、根系碳氮比、茎碳含量、茎氮含量、茎碳氮比、叶片碳含量、叶片氮含量、叶片碳氮比、穗碳含量、穗氮含量、穗碳氮比)。低幅度和高幅度增温分别显著增加了1.52℃和1.98℃的土壤温度。虽然低幅度增温并没有显著降低土壤湿度,但是高幅度增温显著降低了0.03 m~3 m~(–3)的土壤湿度。低幅度和高幅度增温都没有显著影响青稞株高、地径、茎长、叶片数、总生物量、根系生物量、茎生物量、叶生物量、穗生物量、根系碳氮含量及碳氮比、茎碳氮含量及碳氮比、叶碳氮含量及碳氮比和穗碳氮含量及碳氮比。低幅度和高幅度增温处理间的青稞株高、地径、茎长、叶片数、总生物量、根系生物量、茎生物量、叶生物量、穗生物量、根系碳氮含量及碳氮比、茎碳氮含量及碳氮比、叶碳氮含量及碳氮比和穗碳氮含量及碳氮比也都无显著差异。因此,在西藏,青稞生长、总生物量、根系生物量、茎生物量、叶生物量、穗生物量、根系碳氮含量及碳氮比、茎碳氮含量及碳氮比、叶碳氮含量及碳氮比和穗碳氮含量及碳氮比对气候变暖的响应与增温幅度并不是线性关系。     

青藏高原东北部河流地貌过程对构造和气候变化的响应（英文）

The geomorphological evolution of the Northeastern Tibetan Plateau(NETP)could provide valuable information for reconstructing the tectonic movements of the region.And the considerable uplift and climatic changes at here,provide an opportunity for studying the impact of tectonic and monsoon climate on fluvial morphological development and sedimentary architecture of fluvial deposits.The development of peneplain-like surface and related landscape transition from basin filling to incision indicate an intense uplift event with morphological significance at around 10–17 Ma in the NETP.After that,incision into the peneplain was not continuous but a staircase of terraces,developed as a result of climatic influences.In spite of the generally persisting uplift of the whole region,the neighbouring tectonic blocks had different uplift rates,leading to a complicated fluvial response with accumulation terraces alternating with erosion terraces at a small spatial and temporal scale.The change in fluvial activity as a response to climatic impact is reflected in the general sedimentary sequence on the terraces from high-energy(braided)channel deposits(at full glacial)to lower-energy deposits of small channels(towards the end of the glacial),mostly separated by a rather sharp boundary from overlying flood-loams(at the glacial-interglacial transition)and overall soil formation(interglacial).Pronounced incision took place at the subsequent warm-cold transitions.In addition,it is hypothesized that in some strongly uplifted blocks energy thresholds could be crossed to allow terrace formation as a response to small climatic fluctuations(10~3–10~4 year timescale).Although studies of morpho-tectonic and geomorphological evolution of the NETP,improve understanding on the impacts of tectonic motions and monsoonal climate on fluvial processes,a number of aspects,such as the distribution and correlation of peneplain and the related morphological features,the extent and intensity of tectonic movements influencing the crossing of climatic thresholds,leading to terrace development,need to be studied further.     

基于MODIS/EVI的内蒙古高原西部植被变化

内蒙古高原西部生态环境脆弱,是全球变化的敏感地带.为了解该区域植被覆盖的时空动态变化,根据2000—2012年MODIS/EVI影像,使用趋势分析和标准差分析方法,研究了近13年内蒙古高原西部植被生长状况及其空间格局动态变化.同时,根据《1:100万植被类型图》把研究区分为荒漠区、草原区、草甸区和灌丛区,以研究不同植被类型下的EVI变化情况.结果显示:内蒙古高原西部植被覆盖退化面积大于改善面积;植被退化区主要分布在内蒙古农牧交错带北部边缘,包含乌兰察布、呼和浩特、包头等市及大通河、疏勒河、黑河等河谷地带;植被增加区域分布在河西地区、河套地区和阿巴嘎旗附近;研究区植被稳定性存在明显的地域差异,波动较高的区域位于阴山南部、祁连山南北和阿巴嘎旗,与植被覆盖退化或者增加的区域基本吻合;仅荒漠区植被覆盖水平上升,草甸、草原区植被覆盖退化严重.     

中国生态效率时空差异和影响因素分析（英文）

经济发展、资源利用和生态保护之间存在着尖锐矛盾,而生态效率概念和评价体系构建为这一问题提供了解决方案。本研究基于超Slacks-BasedMeasure模型,评价了2005–2016年中国大陆30个省份生态效率的时空特征、区域差异性,并利用面板回归模型分析了其影响因素。研究发现:(1)2005–2016年各省份生态效率在研究时段总体呈现上升态势,伴有波峰变化,但各地区生态效率水平及其变化幅度的差异较为显著。东部地区生态效率明显高于中部地区、西部地区和东北部地区。(2)通过变异系数测算表明各省份生态效率差异在逐渐缩小,但空间分布仍不均衡。从区域内差异看,西部省份区域内差异均值最高,其次为东部地区和东北部地区,中部地区区域差异最小。(3)通过生态效率影响因素研究显示,工业结构、对外开放度、城镇化、技术创新和环境规制对生态效率产生积极影响,能源消费、交通对其产生消极影响,而在不同区域生态效率的影响因素呈现不同作用力。据此,提出各地区提升生态效率的相关政策建议,为缩小绿色发展差距及加快促进区域绿色可持续协调发展提供重要的实证参考。