基于NOAA NDVI的中国植被绿度始期变化

在对1982-1999 年NOAA/AVHRR NDVI 数据集进行缺失处理、平滑处理以及残存误差订正的基础上,利 用基于NDVI 累积频率曲线的Logistic 拟合模型计算生成了各年份全国植被绿度始期数据, 统计了所有气候植被 类型和生物气候区的平均绿度始期,并对不同空间类型植被绿度始期的年际变化趋势与显著性程度、时空变化特 征等做了统计分析。结果表明：①全国大部分地区植被绿度始期呈提前趋势,其中华北平原、贵州东北部、湖南中南 部山地丘陵区、广东西部地区以及内蒙古高原东部典型草原区等明显提前。②植被绿度始期年际波动程度高于10 天的地区主要分布在农业植被区、常绿植被区和草原区,其中河套平原、关中盆地、河南中东部、川西盆地、广东、藏 东南边缘地带以及台湾部分地区超过15 天。③除温带荒漠以外,其它所有植被类型绿度始期均为提前趋势。④从 各生物气候区空间变化来看,随着年积温降低和干旱指数增大,植被绿度始期大致呈推迟趋势;从年际变化来看, 华南、华东、华中、华北、内蒙、东北和青藏区植被绿度始期提前,陕晋和西北区植被绿度始期推迟。⑤受1982～1983 年厄尔尼诺事件影响,各空间类型植被绿度始期分别表现为推迟和提前趋势。     

基于GIMMS 3g NDVI的近30年中国北部植被生长季始期变化研究

基于全球库存建模与绘图研究第三代归一化差值植被指数（GIMMS 3g NDVI）、土地利用和气温降水数据,利用NDVI时间序列谐波分析法(HANTS)重构了中国北部地区原始植被NDVI,用一元六次多项式拟合了植被生长曲线并结合逐像元动态阈值法提取了中国北部地区1983~2012年植被生长季始期并分析了其时空变化及对气温和降水的响应情况。结果表明：①GIMMS 3g NDVI具有较长的时序特征和较好的数据质量,经HANTS时间序列谐波分析后能很好的表现植被生长季曲线特征,可用于后续植被生长季的研究。② 北部地区生长季始期均值主要集中分布在80~150βd之间,全区30βa平均为111.6βd,东北平原、华北平原、河套平原、新疆天山和阿尔泰地区生长季始期早于其它区域。③ 研究时段内北部地区生长季始期总体上呈提前趋势（R²=0.19）,空间上由西北向东北逐渐推移,明显提前的区域主要分布在内蒙古中东部、东北平原、陕西南部和新疆天山的部分地区,明显推迟的区域主要分布在青藏高原高寒地区。④ 因植被类型的不同和区域的差异,生长季始期对气温和降水的响应程度不同,春季气温是影响生长季始期变化的主要自然因素。     

基于NDVI的绿洲植被生态景观格局变化研究

使用经严格配准的同一季相 1990年和 1998年Landsat -TM和SPOT -HRV图像数据为基础底料 ,编制规一化植被指数 (NDVI)图 ,进而简化生成植被盖度图像。根据策勒绿洲特有的生态景观特征 ,利用两个图像所提供的各植被覆盖级的数量和空间密度分配状况 ,来评价图像所包括时段植被生态环境质量的变化 ,提出绿洲植被生态景观若干保护措施     

基于因子分析方法的中国植被NDVI与气候关系研究

利用1982~2000年NDVI数据和气象台站资料,对我国几种植被型组和气候的相关关系进行了研究。首先利用NDVI结合植被类型图将我国植被划分为9种植被型组;然后利用因子分析方法进行了气候指标的选择并采用相对湿度、平均最高温度和平均风速作为本研究的气候因子;最后对7种植被型组NDVI值同相应季节及其前三个季节的气候指标进行了相关分析。结果表明,利用因子分析方法选择的气候指标可以较好地进行植被气候关系分析;在我国温度条件比水分条件更明显地影响植被的生长,水分条件较其他气候因素对植被生长表现了更明显的滞后效应;而平均风速则对我国荒漠植被生长有较大的影响。     

近50a内蒙古不同植被类型区生长季变化

气候生长季是植物生长发育可能进行的理论时段,有针对性地评估不同植被类型区生长季时空变化特征具有很强的指示意义和应用价值。基于内蒙古1961-2010年46个气象站点的日平均气温资料,采用线性回归与Mann-Kendall(M-K)趋势性检验法探讨近50 a来内蒙古不同植被类型区生长季时空特征。结果显示:近50 a来,内蒙古荒漠区生长季延长最明显,年际波动最大,分别为22 d和13 d;草原区生长季延长约14 d,以生长季初日提前为主(75%),且由东向西延长幅度增加,年际波动加大;而农业、森林区生长季长度分别增加17d与15d,生长季初日提前与终日推迟幅度相差不大,年际波动小。气候变暖背景下生长季延长不仅可以保证农作物具有较充分的生长时间,而且也将促使高产、优质的晚熟作物品种种植范围扩大。     

基于MOD13Q1数据的宁夏生长季植被动态监测

宁夏自2000年后实施退耕还林以来,局部地区的生态环境得到明显改善,为探求近15来年宁夏地区植被的动态变化及其影响因子,本文以MOD13Q1为数据源,结合DEM数据、土地利用分类图,采用Sen+Mann-Kendall非参数检验方法和Hurst模型,分析了宁夏不同行政区、不同海拔、不同坡度、不同坡向及不同植被类型生长季NDVI的空间变化特征及未来变化趋势;并利用重心迁移模型和转移矩阵分析宁夏2000-2014年间植被覆盖的时空演变特征。结果表明：①从空间分布看,宁夏南部六盘山、北部贺兰山及引黄灌溉区植被长势较好,中部干旱地区植被长势较差;且植被NDVI与海拔高程和坡度呈显著正相关。②从植被覆盖的转移矩阵看,较高植被覆盖的面积占比从2000年的17.29%增长到2014年的31.55%,主要是由较低植被覆盖转化而来的。③从重心迁移方向看,中度植被覆盖和较高植被覆盖的重心迁移最为明显,分别向东北方向偏移了129.49 km和向东南方向偏移了89.49 km。④从变化趋势看,生长季植被NDVI整体呈上升趋势,明显改善的面积占总面积的59.63%,轻微改善区域占31.72%;林地和水田显著改善的面积分别占总面积的71.50%和70.80%;显著改善的面积比例随海拔高程和坡度的增加均先增加后减少,且南部各行政区植被改善的面积均高于北部。⑤从可持续性看,植被恢复的持续性较强,89.24%的植被NDVI呈现持续改善的趋势;南部地区的持续改善的面积大于北部地区。     

基于NDVI的绿洲植被生态景观格局变化研究

使用经严格配准的同一季相1990年和1998年Landsat-TM和SPOT－HRV图像数据为基础底料，编制规一化植被指数（NDVI）图，进而简化生成植被盖度图像。根据策勒绿洲特有的生态景观特征，利用两个图像所提供的各植被覆盖级的数量和空间密度分配状况，来评价图像所包括时段植被生态环境质量的变化，提出绿洲植被生态景观若干保护措施。     

基于SPOT-VGT NDVI的矿区植被遥感监测方法

以SPOT-VGT NDVI为遥感数据源,结合中国北方矿区环境特点,研究矿区植被和土地荒漠化的遥感监测方法,包括时间序列数据合成、植被变化趋势分析和土地荒漠化分级3方面.对每个像素的NDVI时间序列数据进行线性拟合,据直线斜率将NDVI变化程度分为7级;依据NDVI转换得到的植被覆盖度,将矿区土地荒漠化程度分为5级.以中国西北神东矿区为例,对该文提出的方法进行验证.     

基于MODIS/NDVI的新疆伊犁河谷植被变化

利用2000-2010年16 d合成的MODIS/[NDVI]数据,结合植被异常指数、趋势线分析和Hurst指数等分析方法,对新疆伊犁河谷植被覆盖的时空变化特征进行了分析。结果表明：（1） 伊犁河谷内植被覆盖随海拔增高而先增加后减小,最高植被覆盖区位于2 000～2 500 m的高程带;2000-2010年伊犁河谷各高程带内植被覆盖整体下降趋势明显,但海拔低于1 000 m的高程带除外。（2）受干湿环境影响,伊犁河谷全区平均被植异常指数最高值出现在降水最多的2002年,最低值出现在降水最少的2008年,但不同区域植被异常指数的变化存在较大差异。（3）伊犁河谷内植被覆盖增加和减小的区域分别占总面积的4.09%和19.34%,增加区域主要位于伊犁河两岸的平原区,减小区域主要位于乌孙山两端以及伊犁河谷周围海拔2 000 m左右的低山区域;变标度极差分析结果表明,伊犁河谷内植被覆盖年际变化呈现很强的持续性,未来一定时间内将保持现有变化趋势不变。     

中国东北地区植被生产力控制因素分析

植被生长季长度和生长强度是形态上影响植被生产力变化的重要因子。全球变暖情景下,北半球中高纬度大部分地区植被生长季显著延长并对植被生产力产生正向反馈,而植被生长强度变化情形及对生产力的控制作用并不清晰。中国东北地区属于中纬度温带地区,具有较高的植被覆盖度和丰富的植被类型,探索其植被生长季长度和强度的变化及对生产力的控制作用有利于理解和应对该地区的生态系统变化。以中国东北为研究区,基于1982—2015年长时序遥感植被指数数据（NDVI3g）,利用曲率求导法确定植被生长季开始点（SOS）、结束点（EOS）、生长季长度（LOS）和夏季最大生长季强度（GM）等关键物候参数,然后利用相对重要性（RI）方法定量分析了生长季长度和强度对植被生产力长期变化趋势的相对贡献及时空格局。结果表明：① 研究区整体的植被生产力和生长强度呈现增强趋势,而生长季长度呈现缩短趋势,导致生长强度成为控制生产力变化趋势的主要因素（RI = 70%）;② 在不同植被覆盖区域,生长季长度和生长强度对生产力的影响程度具有显著的空间差异。西部草原区植被生产力受生长强度控制最为显著（RI = 93%）,其次为针叶林（RI = 66%）和阔叶林区（RI = 62%）,农作物区生产力受生长强度影响最小（RI = 56%）。生长季长度对植被生产力的控制在农作物区最为显著（RI = 40%）,在其他区域的影响约为27%~35%。各植被覆盖区生长强度与生产力均为正相关,生长季长度与生产力均为负相关;③ 气候因素（降水、温度）和物候变化均对主要贡献因子生长强度产生影响,其中SOS的变化对生长强度的影响程度和空间范围最为显著,主要表现为SOS推迟促进生长强度增强。本研究基于遥感数据发现1982—2015年间中国东北地区植被生长更加旺盛,但是植被生长活动主要受生长强度的影响,该研究可以为植被生产力变化模拟的参数选择提供新的线索。     

1982~1999 年我国东部暖温带植被 生长季节的时空变化

利用1982~1996 年5 个站点的植物群落物候观测数据和物候累积频率拟合法, 划分各站逐年的植被物候季节, 并确定各季节初日对应的当地归一化差值植被指数(NDVI) 阈值。 在此基础上, 通过对物候站各年NDVI 曲线的年型聚类分析和区内所有像元逐年NDVI 曲线的空间聚类分析, 实现植被物候季节的时空外推估计, 从而得到我国暖温带落叶阔叶林地区1982~1999 年植被物候季节初日和生长季节长度的时空格局。结果表明, 多年平均的植被物 候季节初日和生长季节长度呈现出主要随纬度和海拔高度变化的空间格局。在这18 年中, 整 个区域的物候春季初日以提前为主, 且以华北平原提前的趋势最为显著;夏季、秋季和冬季 初日以推迟为主, 也以华北平原推迟的趋势比较显著;因此, 华北平原植被生长季节呈显著 延长的趋势。本文揭示的植被物候季节初日的趋势变化与华北地区各季节气温的趋势变化基本吻合;植被生长季节的趋势变化特征与欧洲单种植物物候生长季节, 以及欧亚大陆和我国温带遥感植被生长季节的趋势变化基本一致, 但植被生长季节初、终日期和长度的趋势值明显大于后者, 表明该地区植物物候对于气候变暖的响应更加敏感。     

Start of vegetation growing season on the Tibetan Plateau inferred from multiple methods based on GIMMS and SPOT NDVI data

In this study, we have used four methods to investigate the start of the growing season (SGS) on the Tibetan Plateau (TP) from 1982 to 2012, using Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) data obtained from Global Inventory Modeling and Mapping Studies (GIMSS, 1982-2006) and SPOT VEGETATION (SPOT-VGT, 1999-2012). SGS values estimated using the four methods show similar spatial patterns along latitudinal or altitudinal gradients, but with significant variations in the SGS dates. The largest discrepancies are mainly found in the regions with the highest or the lowest vegetation coverage. Between 1982 and 1998, the SGS values derived from the four methods all display an advancing trend, however, according to the more recent SPOT VGT data (1999-2012), there is no continuously advancing trend of SGS on the TP. Analysis of the correlation between the SGS values derived from GIMMS and SPOT between 1999 and 2006 demonstrates consistency in the tendency with regard both to the data sources and to the four analysis methods used. Compared with other methods, the greatest consistency between the in situ data and the SGS values retrieved is obtained with Method 3 (Threshold of NDVI ratio). To avoid error, in a vast region with diverse vegetation types and physical environments, it is critical to know the seasonal change characteristics of the different vegetation types, particularly in areas with sparse grassland or evergreen forest.     

雅鲁藏布江流域植被格局与NDVI分布的空间响应

雅鲁藏布江流域海拔高差约达7 000 m,气候条件复杂、生态系统类型多样,植被格局空间变化显著.笔者基于1:100万植被类型图、SPOT_VEGETATION NDVI数据集和数字高程模型(DEM),综合运用GIS空间分析技术,提取与定量分析了流域主要植被类型、空间分布特征,并结合海拔梯度、气候条件变化探讨了流域植被格局与NDVI空间变化的耦合关系.结果表明:(1) 雅鲁藏布江流域植被类型包括针叶林、阔叶林、灌丛、荒漠、草原、草丛、草甸、高山植被等11个植被型组,21个植被型,其中米林宽谷的植被型最多,自下游至上游的山南宽谷、日喀则宽谷及马泉河宽谷随着海拔梯度的变化,植被类型多样性总体呈下降趋势.(2) 随着海拔的增加,植被型组和植被型的个数均呈先增大后减小的趋势,以海拔3000～4 000 m和4 000～5 000 m最多,流域植被格局的垂直地带性显著.(3) 流域植被格局与NDVI变化表现出较好的空间一致性.针叶林、阔叶林和草丛等3个植被型组的NDVI值均以10-12月最大,其余8个植被型组的NDVI值均以7-9月最大、1-3月最小.海拔3 000 m是流域尺度植被格局变化的一个转折点.     

利用NDVI时间序列数据分析植被长势对气候因子的响应

本文利用1982～2000年旬合成NDVI时间序列数据,计算2000年3月和5月各旬NDVI偏离历年均值及时间序列NDVI的标准差,进而确定不同土地覆盖类型的Z值在空间域内正态分布特征参数,利用概率密度函数方法将Z值归一化,得到植被长势评价指标标准植被指数(SVI),利用SVI分析2000年3月和5月上旬植被生长状况,在此基础上,利用10个气象站观测的降水量和平均气温资料,分析了各个气象站点19年时间序列的SVI和VCI与降水量和平均气温之间的相关程度,结果表明：(1)在华北平原大部分冬小麦耕作区,3月份小麦生长较好,到5月份,生长与历年相比较差;从3月上旬到5月下旬,生长不良的植被面积有扩张趋势;(2)SVI与植被状态指数(VCI),表明SVI与VCI之间相关显著,SVI作为植被生长状况评价指标是有效的;(3)SVI和VCI与降水量和气温之间尽管表现出一定的相关性,但相关程度都不很显著,表明植被长势是由多因素共同作用的结果,在不同地区、不同时期以及不同植被覆盖条件下,植被长势所受主要控制因子存在很大的差别;(4)在森林覆盖类型区,3月份的植被长势与该月份之前总降水量存在的关系更显著,而与当月降水和当月平均气温关系并不明显,到5月上旬,由于森林覆盖条件下植被绿度达到饱和,引起建立在光谱植被指数基础上的长势评价指标对气温和降水均不敏感;(5)自然植被条件下的灌丛、草原和草甸覆盖区,相对于降水量,植被长势对气温变化的响应更敏感;(6）农作物覆盖条件下,SVI与降水和气温的关系都不明显,而VCI在不同的季节所受影响的主要气候因子不同,3月份,气温成为作物生长的主要限制因子,而到5月份,水分条件成为作物生长的主要限制条件,特别是在华北平原的冬小麦耕种区;(7)利用时间序列NDVI数据在时间域内构建的指标,进行干旱监测存在明显局限性,因为指标对降水量的敏感性在不同季节不同;(8)VCI和SVI与降水和气温的相关分析说明VCI对气候环境的变化更敏感。     

Application of Multi-Temporal MODIS NDVI Data to Assess Practiced Maize Calendars in Rwanda

Crop calendar is an important tool providing relevant information on crops cycles in a specific area for effective agricultural management. Crop calendars vary in different areas given dissimilarities in agro-ecosystems’ characteristics. This research used multi-temporal MODIS NDVI stratification to assess differences in practiced maize crop calendars in various areas of Rwanda. Four (4) sample NDVI strata dominated by agriculture were purposively chosen, and 433 local farmers were randomly selected from the strata for interviews. The collected information helped to know about their maize planting as well as harvesting dates in order to generate maize calendars per NDVI strata. The generated crop calendars were later classified using k-means unsupervised classification, and produced 4 groupings of practiced maize calendars irrespective of NDVI strata. ANOVA results revealed significant differences between both the generated maize crop calendars by NDVI strata and the practiced crop calendars irrespective of NDVI strata, at p = 0.05. Moreover, chi-square tests and t-tests revealed not only a significant relationship between maize calendars and number of crop growing seasons, but also a significant relationship between maize calendars and NDVI strata, at p = 0.05. Finally, findings of this research contrasted the present conviction that there exist a single general maize calendar all over the country. Instead, the results were in accordance with the fact that Rwanda agro-ecosystems differ from East to West in terms of, mainly, altitude and rainfall patterns variations.     

生长季流动沙地水量平衡研究

利用水分分配箱对流动沙地土面蒸发量和入渗补给量的月动态特征及其水量平衡作了定量研究。结果表明:①生长季流动沙地土面蒸发量从４月开始逐渐增大,至８月达到蒸发的最高点,９月蒸发量开始回落;5月、6月受气温的影响蒸发量相对较小,只占到同期降水量的30%~40％,有利于土壤储存更多的水分;生长季总蒸发量为167.42 mm,占同期降水量的76.07％,远小于固定沙地小叶锦鸡儿灌丛蒸散量占同期降水量的135.83％的比值。②补给量从4月开始逐渐增大,8月达到最大值16.79 mm,进入9月,随着降水量的减少以及8月较大的蒸发消耗,补给量迅速减少。补给系数从5月至8月逐渐增大,最大值可达到26.73％,平均值为15.09％。