基于NOAA/AVHRR和Terra/MODIS数据的植被指数季节信息比较

依据云南省中部地区的气候系统和地形地貌的区域差异,选择西南山地和东部高原地区为对比区,应用ArcGIS 9.2点面结合分析了AVHRR-NDVI、MODIS-NDVI及MODIS-EVI 3种植被指数对植被季节性变化的敏感度.结果显示:MODIS-EVI在消除影响因素方面效果最好,其与植被覆盖度的线性关系得到明显改善,尤其是在高植被覆盖区表现良好,既避免了植被指数饱和问题的产生,又削弱了大气云雨、地形地貌及土壤背景的影响程度,为遥感定量研究陆地植被提供了数据保证,尤其是涉及有关植被季节性信息的研究.     

黑河流域湿地资源分布特征

黑河流域湿地是丝绸之路文化孕育和发展的摇篮,对河西走廊的天然生态环境和社会经济发展具有十分重要的作用.采用野外实地调查的方法,开展了黑河流域湿地资源的调查,分类统计了黑河流域的各类湿地面积和湿地分布状况.结果表明,黑河流域有2大类13种湿地类型,湿地总面积为170411.62hm2.黑河流域天然湿地面积为159701....     

陕西黑河流域地下水水化学特征

2017年在秦岭黑河流域7个采样点进行地下水样品采集。通过综合分析、Gibbs图、Piper三角图、主要离子比值法、主成分分析法得出黑河地下水化学成分的特点、水化学类型及其成因。结果表明:阳离子的主要组成成分是Ca^2+,HCO3^-是阴离子的主要组成成分,黑河流域地下水化学类型为HCO3^--Ca^2+和SO4^2--HCO3^--Ca^2+型。Gibbs图分析得出该地下水化学离子组成受岩石风化作用控制;Piper三角图、主要离子比值法、主成分分析及相关分析表明,地下水化学组分主要受方解石、白云岩等碳酸盐岩矿物的风化溶解,同时伴有硫酸溶解碳酸盐岩,受硅酸盐岩的溶解控制作用较小。     

黑河流域水土资源可持续利用研究

黑河流域属于典型的环境脆弱区,水资源供需矛盾和土地退化问题是区域社会经济可持续发展中面临的迫切需要解决的问题。文章对黑河流域水土资源状况进行了概要性论述,分析了水土资源对区域社会经济发展的影响以及水土资源的承载力。基于黑河流域水土资源利用现状,提出了水土资源可持续利用模式。     

黑河流域不同类型土地沙漠化驱动力分析

在分析黑河流域土地沙漠化历史和现状的基础上得出造成黑河流域土地沙漠化发生、发展的原因,除了该区脆弱的生态环境:蒸发量大,干旱多风,降水极少,地表组成物质疏松等自然因素外,主要是人类不合理的经济活动,导致流域内有限的水资源不能合理利用,从而使得中上游用水量大幅度增加,造成下游水资源的枯竭,致使地表植被因缺水、过度樵采和放牧而大量死亡,引起土地沙漠化的发生。同时,干旱区绿洲的地形地貌条件对于绿洲的兴衰和发展有重要影响,自然灾害是由于某种作用超出了人类所能承受的能力,对人类的生存与发展造成巨大的威胁和损害。河流改道是绿洲废弃的最直接原因之一。战争导致的农牧业更替也是绿洲演变的一个因素,同时战争对农田水利设施的破坏性也是巨大的。政策导向可以影响到绿洲人口的迁入和迁出,绿洲规模的扩大与缩小,绿洲内部结构、功能、性质的变化,以及对整个流域资源的管理和利用,对于绿洲的影响具有显著的时效性。总之,黑河沙漠化土地形成是在气候暖干化条件下,不合理的人为活动同脆弱的环境、贫乏的水、土、生物资源之间不相协调的产物,是涉及自然、社会、经济等多因子共同作用的综合过程。过度的人为活动是沙漠化的主导驱动因素。     

利用多源数据估算黑河流域总初级生产力

总初级生产力(GPP)决定了进入陆地生态系统的初始物质与能量,但由MODIS GPP产品获取的GPP在地表覆盖复杂的黑河流域却不足以准确的反映生态系统物质与能量的分布。因此,利用MODIS影像数据、ASTER GDEM数据、30 m分辨率土地利用覆被数据和中国区域地面气象要素驱动数据,驱动VPM模型模拟黑河流域2015年5～10月的总初级生产力,并据此揭示黑河流域GPP在生长季的时空格局,时间分辨率为8 d,空间分辨率为500 m。研究结果表明:VPM模型估算结果的精度高于MODIS GPP产品,判定系数增长了45.5%,总均方根误差降低了57.0%;黑河流域生长季累积GPP总体呈现出中游最高、上游其次、下游最低的显著空间分布梯度格局;全境与局部有植被覆盖区域的日GPP均呈先增加后减少倒U型变化规律,且前者在7月下旬达到最高值;植被覆盖率极低的地表区域生长季内的日GPP在基本稳定中上下波动,稳定值处于1 gC·m^-2·d^-1附近。     

黑河流域水资源承载力分析计算与对策

根据干旱区水资源开发利用阶段可用水资源的计算方法和内陆河流域社会经济发展及其需水预测,分析计算了黑河流域中游地区的水资源承载力。结果表明,当完成水资源开发利用第二阶段,可用水资源在首先保证未来50 a内流域中游地区人口、环境和工业等部门发展的需水后,农业灌溉用水的总量将还有所增加,水资源不会成为社会经济发展的制约因素,可以使绿洲和农业走可持续发展道路。但东干流中游张掖盆地,因要在下世纪初完成分水指标,在下世纪的前20 a农业灌溉用水有缺口,但只要加大农业节水力度,在此期间提前完成农业节水目标的60%,就能顺利渡过今后20 a的社会经济快速发展时期。如果在2050年能按计划完成流域社会经济发展的预测目标,则届时流域人均国内生产总值将超过一万美元,可以达到世界中等发达国家的水平。     

黑河流域气象要素与全球性大气环流特征量的多尺度遥相关分析

黑河流域生态-水文过程集成研究是我国近年来干旱半干旱地区的研究热点,气候变化条件下流域生态-水文过程的响应机制是其中一个重要科学问题。基于1956-2015 年黑河流域气温、湿度、降水观测数据及多个大气环流特征量监测资料,采用小波分析方法研究了流域气象要素与大气环流特征量的周期性及遥相关。结果表明：（1）流域气温与大气环流特征量的遥相关关系最为明显,湿度、降水次之。（2）气温与Niño3.4 SSTA、SOI 的显著遥相关共同周期为12～16 a,与NAO、AO为9～11 a,与WP遥相关周期为5～9 a,与PDO为8～15 a。（3）湿度与NAO遥相关周期为4～5 a,与POL为3～6 a,与WP为9～15 a,与PNA为2～8 a。（4）降水与Niño3.4 SSTA遥相关周期为9～15 a,与NAO为2～4 a,与AO为3～7 a,与POL为11～19 a,与WP为9～14 a。（5）上述各遥相关周期的地域分布、显著时段与时滞特征各有差异。本文研究有助于加深流域气象要素对环流特征量响应机制的认识,为我国干旱半干旱地区内陆河流域严峻的水-生态问题的解决及水资源管理提供依据。     

河西地区黑河流域水资源空间组合与优化利用研究

对黑河流域水资源的组成类型和时空分布特征进行了分析 ,以降水补给为主的地表径流 ,季节变化大 ,是作物春季形成“卡脖子旱”的主因。上游山区来水量多年平均无大的变化 ,某些时段的偏枯或偏半是正常水主序列的必然变化过程。但进入下游地区的水确有明显的递减趋势 ,制定合理的分水方案势在必行。实施节水灌溉技术 ,提高水资源有效利用率 ,强化水资源的统一管理 ,是实现水资源优化利用的有效途径。     

近55 a来黑河流域绿洲演变特征的初步研究

 以航空照片（1956年）、Landsat MSS影像（1975年）、TM和ETM+影像（1990、2000、2005、2010年）为基础数据源,提取了黑河流域近55 a来的绿洲演变信息,并对绿洲演变的驱动力做了初步分析。研究结果表明:①研究区绿洲在1956—1975年间呈萎缩状态,1975—2010年间均呈扩张状态,并在2010年达到8 137.89 km2,整个绿洲扩张期间,2000年前的增长较平稳,2000年后增长较快;②绿洲内部的土地利用类型以耕地和林地所占比例最大,合占绿洲总面积的90%左右,1975年后耕地成为绿洲中比重最大的土地类型,约占60%;③研究时段内耕地和城镇居民地的变化相对平稳,多为单向转入,而林地、水域的变化相对剧烈,双向转换频繁;④关于绿洲演变驱动力的初步研究表明,自然和人为因素的共同作用影响了水资源的时空分布变化,并决定了绿洲演变的方向和特征,但是其机制还需在今后开展更深入的研究。     

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     

NDVI、NDMI与地表温度关系的对比研究

通过研究归一化植被指数(NDVI)、归一化水汽指数(NDMI)与地表温度(LST)的相关关系,对比NDVI和NDMI定量分析LST的适宜程度。以Landsat 8遥感影像为数据源,以郑汴都市区为例,反演LST,计算NDVI和NDMI。从整体、分区、像元等不同层面分析NDVI和NDMI与LST的相关关系,并利用GEO-Da软件,分析150 m、300 m、450 m三种不同采样间隔数据的NDVI、NDMI与LST的空间相关性。主要结论为：①NDVI与LST的线性拟合度较差,而NDMI与LST具有很强的线性关系,剖面分析显示NDMI与LST呈显著负相关关系。②缓冲区分析结果表明,随着距城市中心距离的增加,用地类型增多,LST和NDMI之间的相关性逐渐增强。③在Moran's I空间相关性分析中,不同采样间隔下两指数与LST的负相关关系均比较明显,但由于水体在2个指数中数值的差异,使NDMI与LST表现出更强的空间负相关性,而NDVI与LST空间相关性则相对较弱。因此,总的来说NDMI是热环境研究的有效指标,与NDVI相比,NDMI与LST的负相关关系更强、更稳定,也更适宜于对LST的定量分析。     

毛乌素沙地东南缘植被NDVI时空变化及其对气候因子的响应

了解植被生长对气候变化的响应是厘清生态系统动态关系的重点。基于1990—2018年气象数据和归一化植被指数（NDVI）,应用偏相关分析与地理探测器等方法,分析了在生长季,毛乌素沙地东南缘不同类型植被年均NDVI的变化趋势,探讨了年均气温与年总降水量对各类型植被的影响。结果表明：（1） 1990—2018年生长季研究区植被年均NDVI显著与极显著增加面积达97.9%,整体生态环境质量大幅度改善。2005年之前植被年均NDVI增速缓慢,此后以0.011·a^-1的速率发生了突变增加,其中灌丛类植被年均NDVI增长幅度最大。（2） 2000年为年总降水量与年均气温的趋势突变点,突变前年总降水量以-5.510 mm·a^-1的速率减少,此后以5.541 mm·a^-1的速率增加,且主要依赖于大雨雨量的增加;年均高温与年均低温在突变前上升速率分别为0.122 ℃·a^-1与0.230 ℃·a^-1,突变后,年均高温下降速率为-0.014 ℃·a^-1,而年均低温上升速率为0.022 ℃·a^-1。（3） 在植被年均NDVI缓慢增长阶段（1990—2005年）,年均低温对植被影响较大,与不同类型植被年均NDVI多呈显著正相关;在植被年均NDVI快速增长阶段（2006—2018年）,年总降水量与不同类型植被年均NDVI呈显著正相关,大降雨事件的频发使得降水量对于植被的生长起主导作用。年总降水量与年均气温尤其是年均低温的交互作用是促进植被生长的关键。     

3个时期骆马湖大型水生植物的分布及变化

大型水生植物对湖泊的生物地球化学循环具有重要影响.一方面,大型水生植物在生长过程吸收营养;另一方面,其通过向水体释放氧气而影响磷元素以及其他相关因子,进而影响磷元素的生物地球化学循环.为了从宏观上了解骆马湖生态系统变化,以1990年9月20日、2000年5月2日和2008年10月15日Landsat TM/ETM+影像为主要数据源,以大型水生植物的归一化植被指数(NDVI)为测试变量,运用分类回归树(classifica-tion and regression tree,CART)方法确定分割阈值,通过构建知识决策树的方法识别骆马湖大型水生植物动态变化特征.3个时期的遥感分类的总体精度与kappa系数分别为92.28％和0.87、91.73％和0.86、93.38％和0.88,因此,该方法的分类精度完全满足骆马湖水生植物分布及变化的研究.研究结果表明,骆马湖大型水生植物分布面积由1990年的55.461 6 km2,减少到2000年的41.801 4 km2,2008年又增加到79.065 km2;大型水生植物主要分布在骆马湖北部河湖交汇区;人类活动干扰是造成骆马湖大型水生植物分布面积发生变化的主要原因.     

黑河上游水系发育特征分析

对黑河上游山区部分的水系发育特征进行了分析。在1:250 000比例尺的地形图上,黑河河道可以划分为五级。根据Horton的地貌关系统计结果,黑河水系特征不都服从于Horton的河道定律。河道数量定律适用于本地区,但河道分岔比较高。河道长度定律不适用于本地区,在半对数纸上,平均河道长度的累计值与河道级序有较好的直线关系,而河道总长度与级序则呈双对数直线关系。河道频率及河网密度与河谷局地气候呈正相关,湿润气候条件下,河道频率与河网密度较大;反之,干旱气候条件下,河道频率与河网密度较小。但河流的产流则与区域降水量有关。河川径流的泥沙含量与河流切割程度呈正相关,祁连山北坡河流的泥沙主要来源于横向深切河谷。     

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NDVI/土地利用对蒸散发时空变化的影响

基于蒸散发(ET)、归一化植被指数(NDVI)及土地利用数据利用M-K检验、Sen趋势分析等方法,研究2001—2015年黄河流域ET时空分布及不同植被覆盖/土地利用下的ET变化规律.结果 表明:(1)黄河流域年均ET呈东南高西北低的空间分布格局,与植被覆盖和土地利用的关系具有较好的一致性;(2)黄河流域ET、NDVI...     

基于MODIS数据新疆土壤干旱特征分析

干旱是一种常见的自然灾害,严重影响着新疆的农业生产。利用中分辨率成像光谱仪MODIS影像MOD11A2数据和MOD13A2数据,数字高程模型(DEM)对Ts进行了纠正,提取归一化植被指数(NDVI)和地表温度(Ts)构建NDVI-Ts特征空间,并依据特征空间计算的温度植被干旱指数(TVDI)作为监测土壤湿度指标,反演了新疆2013年5、6、7三个月每16 d的土壤湿度。较好地反映地表图层土壤湿度,分析了新疆土壤湿度的时空分布特征,新疆北部地区土壤湿度高于南部,西部的土壤湿度高于东部,且土壤湿度由西北向东南逐步减小,依次表现为湿润>正常>轻旱>中旱>重旱>极旱;由5月到7月土壤湿度不断增大,这与新疆降水量分布和实地土壤含水率十分吻合,监测结果可信,能够为决策部门防旱抗旱提供有力的信息支持。     

The aboveground biomass of desert steppe and its spatiotemporal variation in western Inner Mongolia

A precise understanding of the aboveground biomass of desert steppe and its spatio-temporal variation is important to understand how arid ecosystems respond to climate change and to ensure that scarce grassland resources are used rationally. On the basis of 756 ground survey quadrats sampled in western Inner Mongolia steppe in 2005–2011 and remote sensing data from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)—the normalized difference vegetation index (NDVI) dataset for the period of 2001–2011—we developed a statistical model to estimate the aboveground biomass of the desert steppe and further explored the relationships between aboveground biomass and climate factors. The conclusions are as follows: (1) the aboveground biomass of the steppe in the research area was 5.27 Tg (1 Tg=10¹² g) on average over 11 years; between 2001 and 2011, the aboveground biomass of the western Inner Mongolia steppe exhibited fluctuations, with no significant trend over time; (2) the aboveground biomass of the steppe in the research area exhibits distinct spatial variation and generally decreases gradually from southeast to northwest; and (3) the important factor causing interannual variations in aboveground biomass is precipitation during the period from January to July, but we did not find a significant relationship between the aboveground biomass and the corresponding temperature changes. The precipitation in this period is also an important factor influencing the spatial distribution of aboveground biomass (R²=0.39, P<0.001), while the temperature might be a minor factor (R²=0.12, P<0.01). The uncertainties in our estimate are primarily due to uncertainty in converting the fresh grass yield estimates to dry weight, underestimates of the biomass of shrubs, and error in remote sensing dataset.     

黑河流域植被水分利用效率时空变化特征及其与气候因子的关系

利用中分辨率成像光谱仪（MODIS）产品总初级生产力（GPP）、蒸散发（ET）及气象数据估算了黑河流域植被水分利用效率（WUE）,分析了WUE的时空变化及与气候因子的相关性。结果表明：2005-2014年黑河流域单位面积上多年平均GPP为314.44 gC·m^-2,ET为363.35 mm,多年平均植被WUE为1.15 gC·mm^-1H₂O·m^-2;黑河流域WUE总体呈由南向北递增的空间分布格局,年内呈现单峰型结构,WUE高值区分布在酒泉-临泽东西线上及额济纳斯荒漠河岸林地带,托勒的东南部地区为WUE低值区;黑河流域生态系统WUE具有明显的季节变化规律,表现为夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季的特征,夏季为1.32 gC·mm^-1H₂O·m^-2,冬季为0.75 gC·mm^-1H₂O·m^-2;水分利用效率年均分布与倾向率的增加具有一定的对应关系,莺落峡、民乐一带是WUE的高值区也是整个流域倾向率快速增长区,在WUE稳定性方面,中下游绿洲区变化最为显著,上游高海拔区、中下游戈壁区变化不显著;WUE与年降水量、年平均气温以负相关为主,其中降水是影响植被WUE的主要因素,正相关的区域分布在山丹县、民乐县东部、肃南裕固族自治县南部湖泊区域,而气温只在下游绿洲区呈正相关。