GEE云平台支持下的西天山森林遥感监测与时空变化分析

针对区域大尺度森林遥感调查、精确信息提取和时间序列变化监测过程中存在的数据挑选困难、计算效率较低、提取精度不高等问题,本文基于谷歌云计算平台（GEE）强大的海量遥感数据组织、存储和计算功能,根据新疆干旱区森林资源的空间分布特点,结合多源遥感数据和地理要素数据集,首先构建了光谱+纹理+地形等多维分类特征集;然后在地理国情监测森林地面调查样本数据的协助下建立了西天山森林分类样本数据库;进而采用随机森林分类算法实现了对西天山森林1995、2000、2005、2010、2015和2018年6期自动分类;最后通过云端与本地相结合完成了森林资源遥感分类数据编辑检查、制图与分析。研究结果表明：①1995-2018年西天山森林总体呈动态扩张趋势,森林分布面积从1995年的3 953.6 km²年增加到2018年的4 243.2 km²,增长速率为12.6 km²/a;在结构组成上,西天山森林以针叶林为主,阔叶林、灌木林、针阔混交林较少。②在时间变化过程上,西天山森林的扩张态势呈现缓中增强,2005-2018年增长速率要明显高于1995-2005年。③在空间变化特征上,不同森林类型之间的转化很少,新增林地主要来自非林地,2000年以来非林地转林地的面积约为520 km²。非林地转化为林地区域主要集中在特克斯县分局、尼勒克县分局、昭苏县分局、新源林场、巩留分局、伊宁分局,转入面积分别为111.14、102.19、67.16、56.45、42.76、40.71 km²。     

青川县LUCC遥感动态监测及驱动力分析

四川广元市青川县是国家生态试点县和退耕还林实施县,查明该区土地利用/覆被现状及其时空动态变化信息,为政府有关部门规划决策提供科学依据具有重要意义。应用RS和GIS技术,基于2000年、2005年和2010年3个时相的陆地卫星TM图像,通过图像处理和信息提取,获得了该区3期土地利用/覆被数据。在此基础上,分析了青川县近10 a土地利用/覆被动态变化过程,查明了引起动态变化的主要驱动力因素,最后,对该区2015年和2020年土地利用/覆被的面积比例进行了预测。研究结果表明:青川县2000—2005年间,耕地、水域和未利用地面积减少,林地、草地和建设用地面积增加;2005—2010年间,耕地和草地面积减少,林地、水域、建设用地和未利用地面积增加;两段时期耕地面积持续减少,但减幅减小,林地面积持续增加,增幅减小,建设用地持续增加且增幅增大,水域和未利用地先减后增,草地先增后减。究其原因,认为政策、经济发展和人口增长及自然灾害等因素是研究区土地利用变化的主要影响因子。经过预测,在相关政策不变且没有自然灾害发生的情况下,2015年林地面积占全县总面积的比例将由2010年的58.57%增长为59.01%,到2020年将继续增长为59.44%,耕地面积比例到2020年将减少至29.13%,建设用地面积比例继续增加至0.22%。     

基于TM影像的西伯利亚北方森林覆盖度近30 a空间变化研究

在全球变暖的背景下,研究西伯利亚北方森林覆盖的长时间尺度空间变化特征不仅对全球气候变化研究和可持续发展有着重要意义,也为进一步研究北方森林变化对气候变化的响应提供支撑。以1985年和2015年2期Landsat TM/OLI为数据源,选取俄罗斯克拉斯诺亚尔斯克边疆区为西伯利亚北方森林典型研究区,采用决策树分类法得到研究区2期森林覆盖分类图,并采用高分二号(GF-2)影像随机选点验证,分类精度达到94.53%。对2期森林覆盖分类图在N51°～69°纬度范围内以2°为区间进行纬度分割并开展空间叠加分析,定量化分析每个纬度带内森林覆盖空间变化信息及其空间变化规律。结果表明:近30 a来,西伯利亚北方森林变化显著,森林总体覆盖度由1985年的75.42%增加到2015年的80.53%,增加了5.11百分点。同时,不同纬度带林地面积变化率有较大的差异:N67°～69°纬度带林地面积变化率最高,N63°～65°纬度带次之,N57°～59°纬度带最低。总体上看,森林覆盖度在各个纬度内都出现了不同程度的增加,在N63°～67°纬度带内增加最显著; N57°～63°纬度带森林覆盖度变化相对平稳;而N51°～57°纬度带内森林覆盖度增加量随着纬度的降低而降低。     

近20年辉南县土地利用时空变化特征研究

基于GIS空间与统计分析模型,从时间和空间格局变化两方面对辉南县1986年和2006年两期土地利用数据进行定量分析。结果表明:1)近20年内研究区的主要用地类型:耕地、建设用地和水域面积增加;林地面积大幅减少,且多转变为耕地。用地类型面积的增加虽有助于促进该区经济发展,但林地资源的大量减少会对该区生态环境产生一定影响。2)土地利用类型整体均向东南方向偏移,体现出林地向东南山区收缩而耕地向山区扩张的特点,格局变化较明显,且主要发生在海拔较低、坡度较缓地带。但研究区内转换为坡度大于15°的耕地也占有一定比例,应采取退耕还林政策,以防止由于坡耕地而产生的水土流失、土壤侵蚀等现象。     

基于GIS的岷江上游流域土地利用／覆被变化研究

以岷江上游流域为对象,选取3期9景TM/+ETM遥感影像,通过多步骤最大似然监督分类、变化检测,结合空间动态分析测算模型,分析近20年土地利用/覆被变化情况。结果表明:从整个流域分析,林地面积减少,主要转化为未利用地、建设用地和耕地;未利用地在前8年以每年3.7%、后8年以每年0.4%的速度增加;建设用地在1994—2002年以每年34%的速度增加,到2002—2010年增长速度减缓;耕地总面积减少54 431hm2;从县域分析,1994—2002年间,松潘和黑水县大面积林地转为未利用地;2002—2010年间,松潘县未利用地转为林地和建设用地,茂县和汶川县未利用地面积大幅增加。该研究结论不仅为国土资源管理部门优化土地利用结构提供依据,亦为当地政府实现生态资源可持续发展提供数据支撑。     

延河流域土地利用变化特征分析

研究土地利用时空变化特征对促进区域生态经济协调发展具有重要意义.以延河流域为例,基于不同时期遥感影像,借助RS、GIS和ENVI软件平台技术,获取了1980-2015年延河流域土地利用变化状况,并进行了土地利用转移分析;在此基础上解译了不同时期的土地利用类型,分析了延河流域土地利用时空变化特征和影响因素.结果表明,1980-2000年流域内土地利用结构整体变化较小,耕地、林地、草地3类土地利用面积相互转化频繁但整体面积趋于稳定,建筑用地面积增加了1.25倍;2000-2015年流域内耕地、林地和草地发生了显著变化,其中耕地面积减少了28％,林地面积增加了40％,草地面积增加了15％,建筑用地面积增加了近两倍,但比例很小,未利用地和水体变化幅度不明显;2000年前后流域内土地利用变化空间特征存在明显不同,2000年之前各土地利用类型变化主要发生在延安市区,2000年之后整个流域地区均有不同土地利用类型的转移;2000-2015年国家"退耕还林、草"生态修复政策、产业经济生产总值不断上升、人口数量稳定增长、城镇化发展迅速等均对流域土地利用结构产生了影响.     

近25年来中国典型温带草原系统土地覆被变化及NPP响应——以皇甫川流域为例

以皇甫川流域为研究区域,定量分析皇甫川流域土地利用变化,采用光能利用率模型,研究1987年、1995年、2000年、2007年和2011年7月份皇甫川流域植被净第一性生产力(net primary productivity,NPP)的动态变化。结果表明:研究区建设用地、林地面积逐渐增加,水域面积逐渐减小,耕地、草地、灌丛、裸岩和沙地呈波动变化;5个时期皇甫川流域NPP总量分别为28.12 Gg C,53.47 Gg C,73.23 Gg C,157.92 Gg C和78.52 Gg C;1987—1995年间,草地转移为灌丛是NPP增加的主要原因;1995—2000年间,裸岩减少是NPP增加的主要原因;2000—2007年间,灌丛转移为草地是NPP增加的主要原因;2007—2011年间,草地转移为灌丛是NPP减少的主要原因。研究结果对温带草原系统土地资源合理利用、土地利用结构优化、脆弱生态环境改善具有重要的理论与实践意义。     

基于深度学习的高分辨率航空遥感影像单木识别技术研究

城市森林监测的数字化和智能化是未来发展的主要趋势。利用上海市2020年航空影像和植被冠层高度模型,采用U-net卷积神经网络对上海市金山区乔木林进行单木自动识别研究。研究结果表明：利用计算机深度学习自动识别金山区乔木林单株约454万棵;不同林地类型单木自动提取的精度不同,常绿林地的单木提取精度最高为90.77%;不同郁闭度表现出不同的识别精度,不同郁闭度林地的计算机单木自动识别精度均高于80%。本研究将为上海市森林资源的智能化和数字化管理提供技术支持和科学依据。     

基于高分辨率遥感影像的林地变化检测方法研究

本文采用2013年QuickBird和2017年GF-1卫星遥感影像,以黑龙江省五常市为研究区,利用遥感影像的光谱特征提取纯净森林像元,构建整合森林指数(Integrated Forest Z-Score,IFZ)对影像的森林和非森林区域进行区分,叠加对比分析两期影像提取结果,得到研究区内林地的变化区域.再将自动提取结果与人工判读图斑进行精度验证,面积误差为4.2％,图斑重叠率为85％.从精度结果可知,高分辨遥感影像可以准确地监测林地变化,对研究环境变化和森林经营管理具有决策性作用.     

1999～2009年岷江上游干旱河谷聚落区林地变化特征

岷江上游干旱河谷聚落区林地变化情况是检测长江上游生态环境建设好坏的重要指标.本文基于SPOT遥感数据和GIS技术,以聚落生态位为研究单元,分析1999～2009年岷江上游干旱河谷聚落区林地变化特征.结果显示:1)1999 ～2009年,岷江上游聚落生态位内林地面积增加22.58 km2,理县和汶川县增长率较高,分别为87.5％和89.75％;2)岷江上游干旱河谷聚落区林地以2401 ～2600 m为中心呈准正态分布,林地面积增加集中于海拔1 801～2800m地带;3)林地主要分布于15° ～25°之间,不同坡段林地面积均增加,增幅介于36.31％～73.68％之间;4)林地分布呈现北坡与西坡高于南坡与东南坡的特征,受水分与湿度条件影响,北坡和西坡方向上林地增加最多,分别为64.02％和62.78％.因此,由于退耕还林等生态工程的实施,岷江上游干旱河谷聚落区生态环境得到改善.     

基于KanqGIS的河南省林业资源综合管理系统设计与应用

针对目前我国林业资源管理分散、数据格式不统一、现有系统无法兼容等现象,在国家林业信息化政策的推动下,本文以河南省林业信息化建设为研究对象,采用KanqGIS平台建设河南省林业资源综合管理系统,实现林业数据处理自动化、林业办公网上自动化和林业信息共享发布。     

基于ArcGIS的林业综合管理信息系统的设计与实现

探讨了基于ArcGIS的林业综合管理信息系统的总体结构及各主要子系统的功能设计,包括林业GIS应用数据的编辑维护处理、基于B/S结构的林业办公业务系统及信息发布系统等,实现了对林业综合信息的图文一体化交互式管理及林业数据的共享服务。     

自然资源统一调查背景下林业数据与草地数据衔接初探

草地调查是自然资源调查工作的重要内容,其调查成果在草地资源管理中发挥着重要作用。针对长期以来土地调查草地数据与林业调查草地数据存在冲突矛盾的问题,本文对比分析了土地、草地及林业管理部门使用分类标准和调查数据的差异,并结合广西桂林阳朔县第三次国土调查,着眼于自然资源统一调查监测,依据第三次国土调查工作分类,探讨了草地数据的衔接方法,提出新时期开展草地资源调查工作的一些建议,为推进林草调查工作融合和自然资源统一调查监测提供了参考。     

世界森林的数字地球监测

介绍中国风云气象卫星FY－1,FY－2对地观测数据应用于全球森林资源的分类监测。讨论中国加入WTO以后对全球森林资源再分配的新战略。以全球观点,分析贵州省的森林资源特色及其对世界的特殊贡献。评价21世纪中国森林数据库与林业管理信息系统的规划与建设。     

世界森林的数字地球监测

介绍中国风云气象卫星FY－1,FY－2对地观测数据应用于全球森林资源的分类监测。讨论中国加入WTO以后对全球森林资源再分配的新战略。以全球观点,分析贵州省的森林资源特色及其对世界的特殊贡献。评价21世纪中国森林数据库与林业管理信息系统的规划与建设。     

基于广义3S技术的森林资源经营管理系统建设

针对我国森林资源经营管理处于比较粗放的水平,将现代测绘科学与林业相结合,构建基于广义3S技术的森林资源经营管理系统。     

中国数字林场建设关键技术研究

本文从数字地球、数字林业概念出发,提出“数字林场”建设技术体系,并总结出以林场或县级林业局为管理单位的数字化林场建设的“8533”技术框架及技术路线,即选择八种林场基础数据获取方式,实现五种林图的绘制、更新,运用三类模型为林业生产经营及决策提供参考依据,建立林场小班影像、空间、属性三个数据库。最后分析并总结了数字林场在森林资源信息管理、森林防火、森林立地分析评价等方面的作用和效果。     

基于GIS的林业数据库系统架构与实现

随着数字林业的发展,空间数据不断引入,增大了森林资源数据库的数据量,这给应用系统的运行效率带来了挑战。如何有效地组织数据,制定查询优化策略,已经成为森林资源数据库应用系统设计中的关键问题。本文以浙江省诸暨市林业资源为数据源,基于C#语言与ArcGIS Engine组件构建GIS桌面端数据库系统,建立了图形数据库和属性数...     

通用型森林资源调查GIS系统设计与实现

本文分析了PDA森林资源调查采集软件的应用现状,针对现有开发模式和系统框架重用度低、通用性差、难于维护扩展的问题,提出了基于“数据字典”的通用型森林资源调查GIS系统软件的开发方案.采用相关开发工具,进行了系统实现;实践证明,该系统具有良好的通用性和可扩展性.     

Role of aerial photographs and landsat imagery in forest resources surveys

Many of the data needs for efficient management of forest resources can be met by aerial photographs. Commercially important tree species can be distinguished from other less important miscellaneous species with the help of aerial photographs. Forests can be classified according to their height and density classes. Aerial photographs have become indispensable for mapping of forests and preparation of forest inventories. A comparison of interpretation results obtained from landsat imagery and aerial photographs (1 ∶ 10,000 Black and White panchromatic photography) with respect to forestry interpretation is given. It is pointed out that the imagery obtained from satellities can be used for reconnaissance of a region and for deciding the priorities for carrying out more detailed surveys of forest resources with the help of air photointerpretation techniques