不同趋势法的宁夏长时序植被变化分析

宁夏地处黄土高原,植被变化趋势直接影响其生态保护。本文应用2005—2015年的MODIS NDVI月合成产品,并采用最大合成法得到年NDVI数据,分别利用一元线性回归法和Sen+Mann-Kendall法对宁夏11年间植被变化趋势和空间差异进行研究分析。结果表明,在月际变化上,月NDVI均值呈高斯分布,7—9月是植被长势最好的阶段;在年际变化上,2005—2007年NDVI值明显增长,2008—2012年NDVI值呈稳定性增长,2013—2015年NDVI值有下降趋势;在变化趋势上,一元线性回归法与Sen+MannKendall法得到的植被变化趋势基本一致,均表现为北部植被整体改善,但局部城区植被退化较为严重;中部地区轻微改善,局部存在明显改善;南部植被有明显改善且植被改善面积较大;通过差异性分析二者差异性仅为22.95%,且Sen+Mann-Kendall法能更好地监测轻微变化区域,变化趋势更加准确。     

陕西省1998～2008年植被覆盖度的时空变化研究

以1998-04～2008-07的372景逐旬SPOT4VEGETATION数据(S10)为主要数据源,利用MVC法、一元线性回归趋势分析法和差值法,分析1998～2007年陕西省年最大化NDVI的变化趋势,并对年最大化NDVI和月最大化NDVI的年际变化规律和陕西省植被覆盖度动态变化及其空间分布规律进行分析。结果表明,1998～2008年间,年最大化NDVI整体呈变好的趋势,但是月最大化NDVI的年际变化趋势在不同月份存在很大的差异;年最大化NDVI和月最大化NDVI在每相邻2a间的变化均存在很大差异,植被退化与改善波动出现;1998～2008年陕西各地区植被覆盖度变化是很明显的,一般8、9月份植被覆盖度最高。从空间分布上看,陕北北部地区(榆林市的东南部和延安市北部地区)植被覆盖度显著增加,宝鸡市中南部、西安市、商洛和安康部分地区植被改善也较明显。     

基于GIMMS NDVI3g的青海高原植被分布特征研究

利用GIMMSNDVI3g等数据对青海高原地区植被覆盖的空间分布特征、自相关特征、聚集规律以及分异特征进行研究。结果表明,研究区3000m以下主要为荒漠和草甸覆盖,3000~4000m主要为草甸、荒漠和草原覆盖,而4000m以上主要为草甸、草原和高山植被覆盖,高程分异特征显著;研究区植被覆盖从东南向西北方向呈递减趋势,年内总体NDVI在0.11~0.34范围内变化,3000~4000m区域的植被覆盖最好;东部及东南部地区的NDVI值具有较高的高值聚集性,西北部地区具有较高的低值聚集性;全局NDVI与经度有明显的正相关关系,与纬度有明显的负相关关系,NDVI分布有明显的水平地带性特征。     

太湖水生植被NDVI的时空变化特征分析

为了明确太湖不同生态区水生植被长势的变化规律及其影响因子,利用MODIS传感器提供的NDVI数据,分析了太湖2000年—2015年NDVI的时间及空间变化特征。结果表明:太湖水生植被NDVI存在明显的季节变化和年际变化,NDVI每年最小值出现在冬季,最大值出现在植被生长旺盛的8月或9月,其值可达0.35;太湖全湖NDVI多年平均值为0.1,最大值为0.14,出现在2007年。太湖NDVI的空间差异可将太湖划分为不同的植被类型区,太湖西北部(竺山湾和梅梁湾)NDVI最大值可达0.2,植被类型主要以浮游藻类为主,东太湖区域最大值超过0.6,主要以沉水植被为主;太湖不同区域植被动态特征对气象因子的响应也不尽相同,沉水植物生长与平均气温有显著的正相关关系,而浮游植物区的生长状况受平均风速影响较大。     

MODIS NDVI和AVHRR NDVI 对草原植被变化监测差异

以草地作为研究载体,对比分析草原植被AVHRR NDVI和MODIS NDVI两种NDVI序列的年内、年际变化特征,讨论两种NDVI序列对降水量、平均气温和水汽压3种气候因子的响应差异,为合理选择NDVI序列对植被进行监测研究提供参考。结果表明：(1)两种NDVI序列所反映的草原植被年内变化趋势相似,但MODIS NDVI对各类草原的区分度优于AVHRR NDVI;(2)两种NDVI序列所反映的2000年—2003年草原植被年际变化差异明显。较之于MODIS NDVI,AVHRR NDVI变化趋势分类图表现出更强的植被改善趋势,植被改善面积在AVHRR NDVI变化趋势分类图中占94.25%,在MODIS NDVI中为83.33%;两种NDVI变化趋势分类图反映的植被变化趋势吻合度为52.88%。(3)两种NDVI序列与水汽压、降水量相关性差异显著。MODIS NDVI与各站点平均气温的相关系数均大于GIMMS NDVI;而MODIS NDVI与水汽压的相关系数83%(10个站点)小于GIMMS NDVI,与降水量的相关系数67%(8个站点)小于GIMMS NDVI。     

应用遥感时序数据研究植被变化与气候因子的关系——以环渤海地区为例

在全球气候变化背景下研究陆地植被的时空变化规律,探讨气候因素的驱动作用,对于预测未来气候变化对生态系统的可能影响、制定合适的生态环境保护策略具有重要意义。利用2000—2009年MODIS归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时间序列数据和地面气象站点的气温、降水量数据,从遥感角度分析环渤海地区植被的时空变化,并研究变化与气温、降水的相关关系,探讨区域植被年内和年际变化的驱动因素。结果表明,2000—2009年环渤海地区植被覆盖总体呈增加的趋势,但存在一定的空间异质性,局部有减少的倾向;区域植被的生长受温度和降水的双重驱动,对降水和温度的响应存在明显的滞后,滞后期大约为1个合成期;年际的变化主要受降水和人类活动的影响,降水增加可使区域NDVI提高;不同的人类活动会导致NDVI向相反的方向发展。     

MODIS NDVI时序数据支持下的湖南省植被变化及其驱动因素分析

本文基于MODIS NDVI时问序列数据集,运用Sen+Mann-Kendall趋势检验、Hurst指数和相关分析等方法,对湖南省2000—2018年植被的时空变化特征、演化趋势可持续性及其与气候因子的相关性进行了研究.结果表明:①湖南省植被覆盖整体较高,并具有明显的季节变化特征;研究区植被与气温的相关性要强于降水.②近19年湖南省植被NDVI整体呈上升态势,增速为8.6％/10 a(P<0.001),其中显著和极显著上升的地区分别占10.3％、57.3％;主要分布在湘中与湘西北的林地、耕地区域;降低的地区主要分布在长株潭等城市建设用地区域及洞庭湖平原的局部耕地区域.③未来湖南省植被变化可能向退化的恶性方向发展的面积占80.1％.     

近30年来渭河流域植被与气候变化互影响模式的探寻分析

基于1982-2006年间的GIMMS NDVI和2001-2013年的MODIS NDVI数据对渭河流域30年来植被NDVI的年际变化和空间分布特征进行了分析,并结合研究区内的气象数据探讨了植被NDVI与气候因子的相互影响关系。研究显示,近32年间渭河流域植被NDVI整体呈上升趋势,且空间差异显著,主要表现为流域西北地区的黄土丘陵沟壑区及北部的黄土高原区NDVI较低,植被覆盖较差;流域南部的秦岭山区、关中平原区等地植被生长状况较好。流域气温和降水呈现缓慢增长趋势。植被NDVI与年均气温整体上表现为负相关,与年降水量间呈正相关。总体上,降水是渭河流域植被生长的主要影响因子。     

基于MODIS数据和BFAST方法的植被变化监测

植被是联结土壤、大气和水分的自然"纽带",在全球气候变化研究中具有"指示器"的作用。对归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时间序列分析,可以为相关部门的工作和决策提供更好的支持。使用MODIS NDVI数据结合BFAST(breaks for additive seasonal and trend)方法实现对老哈河流域及周边地区的植被变化监测,并确定其NDVI时间序列出现突变点的时间节点。结合气象数据以及数据本身的质量作为影响因子,分析出现突变点的主要原因。研究结果表明,降水量、相对湿度、温度、日照时数、流域蒸发量与NDVI变化趋势呈正相关,风速与NDVI变化趋势相关性很小。降水量对NDVI变化的影响具有滞后性,滞后时间与降水量大小有关。     

河西地区NDVI变化及其对气温和降水的响应

针对不同地区植被变化对气温和降水的响应不一致的现象,该研究基于MODIS-NDVI遥感影像及同期33个气象站点数据,采用斜率分析和相关分析等方法,探究了河西地区2000-2017年生长季植被覆盖的年际和年内变化及其与气候因子的关系.结果表明:河西地区生长季NDVI的总体水平偏低,空间上由东南向西北逐步递减;近18年,河西地区NDVI的趋势变化为整体增加,增加速率为0.022/(10 a).年尺度上,河西地区NDVI变化与气温相关性较小,主要受降水影响,86.80％的区域与降水呈正相关.月尺度上,植被覆盖随温度升高而逐渐增加,20℃时趋于最大;月降水量在0～60 mm之间时,NDVI随降水量增大而快速增加;超过60 mm后,则稳定在0.16左右.河西地区植被对降水的响应存在2个月滞后性,而与气温则无明显时滞性.     

斯里兰卡亚洲象栖息地生境质量时空变化及分异特征

斯里兰卡亚洲象栖息地是全球重要的亚洲象保护区,象群分布密度约为其他地区的10倍,但由于生境破碎与丧失以及人象冲突等原因导致亚洲象数量急剧下降。对斯里兰卡亚洲象栖息地的生境质量监测与评估能够为亚洲象及其栖息地的保护政策制定与规划提供理论依据,并在全球物种多样性保护中具有重要意义。为评估斯里兰卡亚洲象栖息地的生境质量,综合考虑亚洲象栖息地需求以及影响亚洲象栖息地的关键要素,应用InVEST-HQ模型来估算生境质量指数,同时分析亚洲象栖息地生境质量在海拔梯度及植被覆盖梯度上的分布状况;随后引入空间自相关分析方法在像元尺度上探讨亚洲象栖息地生境质量的空间分布模式与时间演化过程,进而分析栖息地内不同保护区和气候分区的生境质量所存在的空间分异特征。研究结果表明：在空间分布上,斯里兰卡亚洲象栖息地生境质量具有高度聚集性,空间异常值不显著。生境质量高值区主要集中在中低海拔、植被覆盖情况较好、保护区范围密集的区域;生境质量低值区集中于耕地面积大、海拔偏高的区域。在梯度分布上,斯里兰卡亚洲象栖息地生境质量对海拔和植被覆盖度均具有显著线性相关关系,且在较低海拔和较高植被覆盖度梯度上存在聚集现象。在区域尺度上,斯里兰卡亚洲象栖息地生境质量存在显著的地域差异性。栖息地内自然保护区的生境质量明显高于非自然保护区,其中严格自然保护区的生境质量相对较高;热带雨林气候带的生境质量高值聚类大于其余气候分区,而热带疏林草原气候带与热带季风气候带生境质量受到季节性降水的影响较大,高值像元占比偏少。在时间尺度上,斯里兰卡亚洲象栖息地的生境质量总体呈现先降低后趋于平缓的态势。1995年—2010年,生境质量高值聚类占比明显减少,低值聚类占比缓慢上升;2010年—2020年生境质量低值占比有小幅度下降,高值聚类逐渐增加,生境质量逐渐稳定并呈缓慢上升的趋势。     

1983—1992年中国陆地植被NDVI演变特征的变化矢量分析

以NDVI时序资料为基本数据源，综合应用变化矢量分析和主成分分析方法对1983年至1992年中国陆地植被NDVI的变化强度、变化类型及空间结构变化特征进行了分析。研究结果表明在此期间中国陆地植被NDVI变化有以下特点：（1）十年间NDVI变化东西分异明显，东部变化幅度远大于西部。NDVI变化整体表现为稳中略增，增加区主要分布在台湾、福建、四川、河南等地；减少区主要分布在云南省和新疆北部等地。（2）空间结构信息表现了景观异质性，其变化主要发生在南方，反映了植被的生长和衰老过程及地形（山脉走向）变化。     

Spatial-temporal changes of NDVI and their relations with precipitation and temperature in Yangtze River basin from 1981 to 2001

Multitemporal NOAA/AVHRR NDVI images and monthly temperature and precipitation data were obtained across Yangtze River basin covering the period 1981–2001. The spatial and temporal patterns of NDVI are the same, while spatial analysis shows that the NDVI is influenced by the vegetation types growing in the study regions, and NDVI presents an increasing trend during the study period in the whole basin. The climate indicators play an important role in the changes of vegetation cover in the river basin. In the two Indicators, temperature has a significant effect on the NDVI values than precipitation in the whole basin. However, in the 11 subbasins, the different rules are shown in different subbasins.     

Spatiotemporal analysis of vegetation index after typhoons in the mountainous watershed

An extensive land cover change was triggered by a series of typhoons, especially Typhoon Morakot in 2009 in Taiwan. The normalized difference vegetation index (NDVI) series from multiple satellite images were applied to monitor the change processes of land cover. This study applied spatiotemporal analysis tools, including empirical orthogonal functions (EOF), and multiple variograms in analyzing space–time NDVI data, and detected the effects of large chronological disturbances in the characteristics of land cover changes. Spatiotemporal analysis delineated the temporal patterns and spatial variability of NDVI caused by these large typhoons. Results showed that mean of NDVI decreased but spatial variablity of NDVI increased after typhoons in the study area. The EOF can clarify the major component of NDVI variations and identify the core area of the NDVI changes. Various approaches showed consistent results that Typhoon Morakot significantly lowered the NDVI in land cover change process. Furthermore, the spatiotemporal analysis is an effective monitoring tool, which advocates the use of the index for the quantification of land cover change and resilience.     

2000-2012年鄂尔多斯高原植被动态及干旱响应

针对鄂尔多斯高原植被覆盖变化受干旱胁迫的状况,该文结合降水和气温的协同变化,以2000-2012年生长季的MODIS-NDVI数据和同期降水、温度和帕尔默干旱指数为依据,采用线性趋势分析、标准偏差分析和相关性分析等方法,对鄂尔多斯高原植被与气候变化的相关关系和干旱异常变化对植被动态的影响进行了研究.结果表明:鄂尔多斯高原生长季及季节(春季、夏季和秋季)植被归一化植被指数主要受降水的控制和干旱的制约,秋季归一化植被指数更多地受到夏季干旱的影响.与气象因子的空间相关分析表明,春季温度上升有利于研究区北部归一化植被指数像元的增加.在荒漠草原和沙漠地区,夏季干旱与归一化植被指数的相关关系最强.秋季降水对典型草原归一化植被指数的提升显著.     

Vegetation Dynamics from Denoised NDVI Using Empirical Mode Decomposition

A novel approach to study vegetation dynamics is introduced, using the Empirical Mode Decomposition (EMD) to analyze NDVI time series. The NDVI time series which is nonlinear and nonstationary can be decomposed by EMD into components called intrinsic mode functions (IMFs), based on inherent temporal scales. The highest frequency component which has been found to represent noise is subtracted from the original NDVI series; thus smoothing the noisy signal. The different key features describing vegetation phenology have been extracted by analyzing the noise free signal. The lowest frequency component (last IMF) is the trend in the NDVI series. The trend in the series has been identified finding the Sen’s slope of last IMF, and the non-parametric seasonal Mann–Kendall test has been used to confirm the significance of the observed trend. The method has been applied on per–pixel basis to the SPOT Vegetation NDVI product covering Northeast India and surrounding regions for the time span of 1998–2009. Results show that the method has performed well in identifying the pixel clusters with significant trends. Hotspot regions with severe vegetation degeneration have been identified, and the relationship of the observed trends with the expected causative variables such as land use and land cover, topographic relief, and anthropogenic causes has been explored. The spatial locations of these critical regions closely matches with the findings of the previous studies carried out locally in the region, mainly indicating the shifting cultivation practice to be the main cause for land cover change.     

中国人口生育率的时空演变与空间差异研究

将探索性空间数据分析应用于低生育水平下的全国生育率区域差异研究,分析了1990～2000年省级总和生育率的时空演变趋势。研究表明,省级生育水平表现为显著正的空间自相关,且呈上升趋势,其中西藏、贵州两个潜在的极高值区域对空间自相关模式有很大的影响;全国仍呈现明显的东西差异,高值聚集模式由西部、中部向西部边缘收缩,西北、西南地区呈现显著性的高值聚集模式,空间差异较小,但四川比邻近地区的生育水平低;低值聚集模式从北部、沿海向中部扩张集中,空间差异较大,仅吉林、北京-天津、江苏表现显著。     

基于空间连续数据的小流域景观格局破碎化研究

基于空间连续数据，采用局部空间关联指标（LISA）——局部Moran指数（Local Moran Index, LMI），通过探测小流域内景观均质性和异质性的变化情况来反映景观格局破碎化的变化过程。作为一种空间明确的景观格局研究方法，LMI能够发现流域景观格局变化过程中的热点地区，并分析其与流域土地利用变化之间的联系，明确了土地利用变化是引起小流域景观格局变化的最主要的驱动因素。研究表明，基于空间连续数据的局部空间关联指标方法可以作为传统景观格局变化研究方法的有益补充。     

1982-2013年青藏高原植被动态变化时序分析

针对不同的数据源及时间和空间尺度会使植被覆盖度及其与气象因子影响的结果有所差别这一情况,该文基于青藏高原1982-2012年GIMMS NDVI和2001-2013年MODIS NDVI遥感数据集,结合研究区内12个典型的气象站点数据,进行了青藏高原地区植被覆盖时空动态变化规律及其与气象因子响应的时序分析,并利用重合时间段的数据对比分析了两种传感器在青藏高原地区对植被动态变化监测方面的差异.结果表明:近30年来,青藏高原地区植被呈整体改善趋势,尤其是高海拔地区;不同阶段植被的变化趋势有所不同;两种传感器在反映植被动态变化趋势上差异显著,但两者与气候因子的响应规律相同.