2010年中国西南旱情的时空特征分析——基于MODIS数据归一化干旱指数

 近年来,干旱灾害频繁发生,对区域内农业生产和生态环境造成了极大的破坏。为了快速准确地获取大面积地表土壤水分信息用以评估地表受旱程度,本文以2010年年初中国西南大旱为例,运用MODIS可见光-红外波段数据以及像元可信度综合生成了归一化干旱指数(NDDI)。同时,结合研究区内地面气象站点实测的土壤湿度数据验证了NDDI对地表土壤湿度的敏感度。结果表明:相比于植被状态指数(VCI)干旱监测模型,NDDI能更加灵敏地对浅层地表干湿变化做出迅速响应。最后,本文利用NDDI分析了2010年年初中国西南大旱旱情发展的时空演变过程,宏观上重现了此次旱情的发展历程,并使用该指数统计了不同时间节点、不同干旱等级下的贵州省土地受旱面积。结果显示:2010年1月-2010年4月为贵州省旱情最为严重的4个月,平均受旱面积达103 352km²,最大受旱面积达132 257km²,占贵州省总面积的75%以上。同时,旱情等级为重旱的土地面积最大达到88 246 km²,占贵州全境土地面积的50%以上。     

高速公路对路域植被影响的时空格局变化遥感监测分析

植被覆盖动态监测及与生态环境变化的响应是陆地生态系统研究的重要内容。本文以不同时相的TM遥感影像为信息源,基于辐射传输模型PROSAIL,定量反演了不同时期高速公路两侧植被的叶面积指数,以反演的叶面积指数作为路域植被生长状况的监测指标,对实验区路域植被的生长状况进行了时空格局变化的动态遥感监测研究。研究表明：① 在时间上,路域植被的生长状况在高速公路开通后5年内受到的影响相对最大;② 在空间上,离高速公路越近的植被的生长状况受到的影响较大,离高速公路越远的植被的生长状况受到的影响较小。本研究为监测路域植被生长状况提供了重要的方法,为指导路域植被的生态恢复与保护提供了可靠的基础。     

基于MODIS-NDVI的云南省植被覆盖度变化分析

植被覆盖变化监测是区域资源环境承载力研究的基础,本文通过计算2001-2016年MODIS-NDVI植被指数,辅以趋势分析、变异系数等方法,估算了2001-2016年云南省植被覆盖度,进而探讨了植被覆盖度的时空变化特征及与地形因子之间的分布关系。结果表明：① 2001-2016年云南省植被覆盖度呈显著增加趋势,增速为4.992%/10 a。② 在空间上,植被覆盖度空间格局呈现由南向北、由西向东逐渐降低的特征,滇西、滇西南地区植被覆盖度最高,滇西北地区最低;植被覆盖度稳定性表现为由西南向东北方向波动性越来越大;滇东北地区植被覆盖度增加趋势明显优于其他区域,研究区内植被覆盖度变化趋势为增加、基本稳定和减少趋势的面积分别占49.53%、43.76%和6.71%。③ 植被覆盖度在2001-2006年、2006-2011年、2011-2016年3个时段的面积转移矩阵结果均表现为植被覆盖进化面积大于退化面积,二者的比值分别为1.42、1.63、2.01,植被覆盖情况呈持续改善趋势。④ 云南省植被覆盖度与地形因子之间的关系表现为,平均植被覆盖度随海拔增加呈先增加再减少、再增加、再减少趋势;随坡度的增加呈先增加再减少趋势;随坡向的变化呈由北向南逐渐减少趋势。     

湖南省不同云状态的时空特征分析

云的存在使得遥感对地观测地表信息受损或缺失,特定区域的云状态时空分布特征有助于提升遥感数据云噪声去除的针对性和准确性。本文采用2001-2017年湖南省MOD09A1地表反射率产品像素级产品质量数据集,逐像素解析并提取云状态信息,利用地统计学方法和空间分析方法等,从云状态空间分布概率、云状态季节分布概率、云状态持续时长和云干扰率 4个方面分析了湖南省晴朗无云、云污染和云混合3种云状态时空分布特征。研究结果表明：① 湖南省整体受云影响较为严重,不同云状态空间分布呈现较为明显的差异性,云污染状态主要分布在湘西、湘南山区,云混合状态主要分布在湘北、湘中、湘南连接的地势相对平缓的平原、丘陵地区;② 云污染状态在云影响中起主导作用,其主要分布在1-2月、11-12月以及5月下旬-7月上旬之间,云混合状态平均出现概率全年维持在10%左右,在6-10月增加至18%左右;③ 云状态持续时长为8、16 d是受云影响的主要情形;④ 随着合成窗口的增加,云干扰率迅速下降,采用月合成（4期）后,可以忽略云的影响;⑤ 云状态数据经主成分变换后,前2个主分量可表征不同云状态空间分布模式,全省可划分为4个具有显著云状态特征的区域;⑥ 不同云状态与高程变化具有显著的关系模型,除云污染状态外,均与高程呈负相关关系。本研究可为湖南省遥感数据选择、云去除方法选择、植被指数时间序列重构等提供技术支撑。     

基于SPEI的内蒙古地区近55年干旱时空变化趋势分析

研究干旱变化的特征,有利于预防干旱发生.利用1961～2016年内蒙古境内的气温、降水数据计算得到不同时间尺度的标准化降水蒸散指数,结合趋势分析法、Mann-Kendall突变检验法和消除趋势波动(DFA)分析法,分析不同时间尺度干旱演变趋势及未来干旱预测.结果表明:①内蒙古年际干旱呈现增加趋势,1995年发生突变,由湿润转变为干旱.总体上,内蒙古地区呈现东部干旱程度加重,而西部减缓的趋势.轻旱发生频率较高,且东南部干旱的发生较多.②春、夏和秋季存在明显变干及突变趋势,且突变年份不一致,而冬季有不太明显的变湿趋势.春、夏和秋季干旱发生较为严重且范围较广.③在未来,内蒙古地区干旱将保持现有趋势,干旱仍持续一段时间.     

基于NDVI的三峡大坝岸边植被时空特征分析

三峡工程建设对生态系统中植被的破坏很明显,尤其是岸边带附近。本文基于多时相遥感图像,采用NDVI序列计算植被覆盖度,通过比较三峡大坝蓄水前后1978、1999、2006年3个时期坝区9月份岸边3km缓冲区的植被覆盖度特征、动态变化,描述了研究区各年份植被覆盖分布以及近30年的植被覆盖变化特征;同时,从面积角度定量,采用分级分析了变化大小,并应用统计学的非参数Wilcoxon秩和检验方法对不同时期、不同土地利用类型的覆盖度样本进行了检验,得到如下结论:近30年间,三峡大坝岸边带植被覆盖变化显著,1978～1999年时间段,由于大坝工程建设植被破坏程度较高,有植被覆盖的区域面积下降了3.31km²;1999年至2006年时间段,在有8km²的淹没区情况下,有植被覆盖的区域仅下降1.57km²,说明植被恢复较明显。近30年间,三峡大坝植被覆盖度整体上有增加的趋势。     

干旱荒漠区植被覆盖变化的遥感监测分析

多期的遥感数据可以用来分析干旱荒漠区植被的空间分布格局和变化特征。本文以1989、2000和2007年3个不同时相的Landsat TM/ETM+影像为数据源,利用线性光谱混合分析和RGB彩色合成法构建一个研究框架,对古尔班通古特沙漠西缘进行植被信息的提取和变化监测分析。在混合像元分解过程中,通过多种方法选择端元,比较...     

地缘政治经济背景下中老-中越边境地区橡胶林时空扩展特征研究

国家间地缘政治经济关系正在驱动区域土地利用变化,边境地区首当其冲。20世纪90年代以来,全球橡胶市场的强劲需求以及中南半岛与域外国家40多个地缘经济合作机制的实施,引起了包括中国与老挝(以下称“中老”)-中国与越南(以下称“中越”)边境地区橡胶林扩展种植在内的显著土地利用变化。基于此,利用Landsat影像构建的橡胶林落叶-新叶萌生期内植被-水分指数(Renormalized Vegetation Index, RNVI)组合算法,获取中老-中越边境地区1990年代以来中老、中越地缘政治经济关键节点的橡胶林种植信息,进而揭示中老、中越地缘政治经济关系对其边境地区橡胶林扩展的影响及其国别差异。结果表明:(1)在“替代种植”与边境农林合作等地缘政治经济影响下,中老-中越边境地区橡胶林种植面积由1992年的995.5 km²增加至2018年的5537.7 km²,增长近4.6倍,且呈明显的沿边性和跨境性;(2)随着中老磨憨-磨丁口岸开通、中老北部九省合作机制构建等,1992—2018年,中老边境沿线30 km缓冲区内橡胶林种植面积从244.7 km...     

基于多源数据的农业干旱监测模型构建

在全球气候变暖的大背景下,干旱事件发生越来越频繁,严重危害我国的粮食生产安全。构建准确的干旱监测模型不仅能够及时地反映出干旱事件的发生,同时可以为地方政府制定减灾保产措施提供科学支撑和保障。传统的气象干旱监测方法因为缺乏对植被本身需水状态和土壤供水信息的考虑旱情判定结果往往比实际情况偏重,而遥感监测指标大多只考虑了植被或土壤等单方面因素具有局限性,目前已有的综合干旱监测模型大多以气象指标为因变量,一方面需要数据资料较多参数复杂,另一方面模型准确度依赖于气象指标对当地农业干旱的响应能力,而同一气象指标在不同区域适应性存在差异,因此同样存在局限性。本文以河南省的冬小麦为研究对象,利用2001-2011年的EOS-MODIS数据产品以及气象站点监测数据,计算了标准化降水蒸散指数SPEI、植被状态指数VCI、温度状态指数TCI、温度植被状态指数TVDI,同时结合河南省农业气象灾害旬报对冬小麦受灾的记录,构建了基于决策树的定性农业干旱监测模型。测试集结果表明,模型综合了大气异常信息、植被状态信息以及土壤水分信息,优于单个指标的监测结果。另外,基于此模型监测了河南省2009年4-5月的干旱事件,结果与实情相符,能够较好地反映农业旱情的发生和空间演变情况。     

基于TRMM数据的福建省降水时空格局BME插值分析

传统空间插值方法可获得福建省区域内降水的总体分布,但该地区气象站点较稀疏且分布不均,导致该区域内降水的空间插值结果误差较大。为提高插值精度,本文利用TRMM卫星数据以弥补站点数据的不足,尝试将TRMM数据作为"软数据"、台站数据作为"硬数据",两者相结合后采用贝叶斯最大熵(Bayesian Maximum Entropy,BME)方法对福建省降水的时空格局进行分析。以2000-2012年近13年20个气象站点的年降水量和月降水量为基础数据,分别利用普通克里格法(Ordinary Kriging,OK)和TRMM为"软数据"的BME插值法,分析福建省多年降水的时空分布格局,并对2种方法的插值结果进行比较。结果表明:在时空分布上,以TRMM数据为辅助变量的贝叶斯最大熵插值结果能更好地体现降水的局部差异特征;在误差评价上,以TRMM数据为辅助变量的贝叶斯最大熵插值结果的MAE和RMSE较小,表明TRMM数据作为"软数据"参与插值的BME方法可以在一定程度上弥补站点数据的不足,有效降低预测结果的绝对误差。通过对福建省降水插值的时空分布格局分析和误差评价可看出,BME插值法通过对基础台站数据,以及TRMM卫星产品数据的利用,使降水的时空分析结果更加真实客观,同时,为TRMM卫星降水数据的应用提供了一个新思路。     

不同数据源归一化植被指数在中国北方草原区的应用比较

中国北方草原区生产力在区域碳水循环、农牧业发展中举足轻重。归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）广泛应用于生产力的计算,然而目前来源众多的NDVI数据反映中国北方草原植被时空动态的一致性仍未可知。本研究利用2000—2015年3个来源NDVI数据集（MODIS NDVI、GIMMS NDVI和SPOT NDVI）并以国际上公认的数据准确性较高的MODIS NDVI为基准对比分析了中国北方草原区NDVI时空动态的一致性,并选取适宜的NDVI产品揭示研究区NDVI长期的时空格局。结果表明：整个中国北方草原区以及部分草原类型（高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠、温带荒漠草原）GIMMS NDVI和MODIS NDVI 2套数据集无论是数值范围,还是年际波动和变化趋势具有较高一致性（二者在高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠、温带荒漠草原的相关系数分别为0.60、0.47、0.51、0.74）,而SPOT NDVI数值远高于其他2个数据集,尤其是在青藏高原草原区,SPOT NDVI数值每年较另外两套数据集约偏高0.15,表明该区域使用SPOT数据应慎重。部分温带草原类型（典型草原和草甸草原）GIMMS NDVI和SPOT NDVI数据集在年际波动以及变化趋势上具有较高的一致性（相关系数分别为0.85和0.60）,但温带草原区3种数据集NDVI数值范围整体相差不大,小于0.06。基于上述结果,本研究进一步采用时间序列最长且与MODIS NDVI一致性最好的GIMMS NDVI分析了研究区NDVI的时空动态,发现1982—2015年中国北方草原区NDVI整体呈增加趋势,25%的区域达显著水平（p<0.05）,主要集中在温带草原区;高寒草原区NDVI大部分区域变化不显著且有一定比例的区域NDVI呈显著下降趋势。本研究可以为模型数据集选择和预测中国北方草原区植被对未来气候变化的响应提供科学依据。     

Impact of Meteorological Drought on Streamflow Drought in Jinghe River Basin of China

Under global climate change, drought has become one of the most serious natural hazards, affecting the ecological environ- ment and human life. Drought can be categorized as meteorological, agricultural, hydrological or socio-economic drought. Among the different categories of drought, hydrological drought, especially streamflow drought, has been given more attention by local govern- ments, researchers and the public in recent years. Identifying the occurrence of streamflow drought and issuing early warning can pro- vide timely information for effective water resources management. In this study, streamflow drought is detected by using the Standard- ized Runoff Index, whereas meteorological drought is detected by the Standardized Precipitation Index. Comparative analyses of fre- quency, magnitude, onset and duration are conducted to identify the impact of meteorological drought on streamflow drought. This study focuses on the Jinghe River Basin in Northwest China, mainly providing the following findings. 1） Eleven meteorological droughts and six streamflow droughts were indicated during 1970 and 1990 after pooling using Inter-event time and volume Criterion method. 2） Streamflow drought in the Jinghe River Basin lagged meteorological drought for about 127 days. 3） The frequency of streamflow drought in Jinghe River Basin was less than meteorological drought. However, the average duration of streamflow drought is longer. 4） The magnitude of streamflow drought is greater than meteorological drought. These results not only play an important theo- retical role in understanding relationships between different drought categories, but also have practical implications for streamflow drought mitigation and regional water resources management.     

多源遥感数据时空融合模型应用分析

多源遥感数据时空融合模型是解决目前遥感数据获取能力不足问题的重要方法之一,当前主要融合方法的研究,集中于平原区域,缺乏复杂条件下的多源遥感数据融合技术的应用研究。针对我国南方复杂条件,本文对比研究了多源遥感数据时空融合模型在我国南方复杂条件下的应用能力。针对LORENZO模型、LIU模型、统计回归模型、STARFM和ESTARFM 5种主流多源遥感数据时空融合模型,采用Landsat-ETM+和MODIS数据,以江苏省南京市的小块区域为实验区,利用5种模型生产融合影像,以真实Landsat-ETM+数据为模板,定性和定量评价融合效果的好坏。结果表明：除LORENZO模型外,其余4种模型获得的融合影像与真实影像之间都具有较高的相关性,相关系数均高于0.6,其中,ESTARFM模型的融合影像与真实影像间的相关性最高,融合效果最好,其次为STARFM模型,再次为LIU模型和统计模型法。在融合过程中采用距离、时间和光谱等信息越多,融合效果越好,在复杂地区的适用能力越强,融合影像更能反映地物的细节特征。     

ESTARFM模型在西藏色林错湖面积时空变化中的应用分析(1976-2014年)

湖泊（特别是内陆湖）作为全球气候变化的敏感区域,是气候变化与环境变异的指示器,其面积变化在一定程度上可反映区域的气候变化。因此,精确监测湖泊面积的时空变化,对分析区域生态环境变化具有重要的意义。本文基于ESTARFM时空数据融合模型,利用MODIS数据模拟了2000年后无法得到的Landsat数据;利用NDWI和MNDWI 2种水体指数并辅以DEM数据分析了1976-2014年西藏色林错湖湖面面积的时空变化;综合湖区周围6个气象站点的气象数据(1970-2014年),探究了湖面面积变化的原因及其对气候变化的响应。结果表明：(1)利用ESTARFM时空融合模型得到的Landsat-Like数据与真实的Landsat数据在水体信息提取方面具有较高的相关性,R²可达0.93,时空数据融合的结果可用于湖泊水体的信息提取;(2)近40年来（1976-2014年）,色林错湖处于持续扩张状态,面积呈较显著的增长趋势,增加了近711.652 km²,增幅为42.36%,年平均增长速率约为18.728 km²a^-1,增长最快时可达55.954 km²a^-1;湖面面积变化先后经历了平稳变化-迅速变化-平稳变化3个阶段;北部湖区在40年间变化最为明显,向北扩展了约22.812 km;2003-2005年,南部湖区已与雅根错湖连为一体,随后二者共同扩张;(3)气温的持续升高造成的冰雪融水补给增加可能是导致湖泊面积扩张的主要因素,风速的降低为次要因素,湖面的面积变化与降水量、日照时数的变化相关性不明显。     

河北省活动积温时空分布规律研究

为了解河北省作物生长发育和产量形成的热量条件,利用1961~2009年河北省139个观测站的逐日气温资料,应用线性趋势分析、样条函数插值等方法分析河北省≥0℃、≥10℃活动积温的时空分布特征。结果表明:(1)49年来河北省大部分地区≥0℃(≥10℃)活动积温的最小值出现在20世纪70年代,≥0℃(≥10℃)活动积温的最大值出现在1991年之后。从整体看,河北省≥0℃(≥10℃)活动积温在增加。(2)1961~2009年的河北省≥0℃(≥10℃)活动积温空间差异较大,大部分地区介于2700~5016℃·d(2185~4526℃·d),其中冀南平原地区活动积温最大,沿海地区活动积温居中,冀北高原地区活动积温最小。(3)1961~2009年的河北省≥0℃(≥10℃)活动积温的相对变率南北差异较大,冀北高原活动积温相对变率明显大于冀南平原;≥0℃活动积温比≥10℃活动积温稳定。     

新疆NDVI时空特征及气候变化影响研究

基于新疆50个气象测站2003-2010年逐日降水、气温资料,结合逐月归一化植被覆盖影像资料,利用趋势分析、R/S分析、模糊C均值聚类、图像处理等方法,系统分析了全疆NDVI时空变化特征及其可持续性,并探究NDVI与气候因子（气温、降水）之间的相关性。研究表明：植被覆盖及气象因子年际间差异不大,呈现出整体稳定的态势,但年内变化明显。北疆/天山北坡水热条件优良、植被长势最好,且植被长势对气候因子的滞后效应并不明显且滞后时间短。天山南坡/天山东段次之,而南疆植被覆盖程度最差,南疆/天山南坡植被长势对气候因子（降水、气温）存在明显的滞后效应,植被生长受气温、降水限制性更大,且气温作为主要因子,对天山南坡植被生长的限制作用表现得更为突出。总体上,新疆植被覆盖呈持续性变化,现有植被覆盖情况基本保持不变,但呈退化趋势的面积大于得到改善的面积,在一定程度上与人类活动有很大关系,探查植被长势的变化趋势并及时做出相应调整,不仅能为新疆地区的植被保护以及植被恢复工作提供一定的科学依据,更能够为合理有效地安排农作物生产提供重要的理论指导。     

北京地面沉降时空分布特征研究

20世纪60年代以来,北京市地面沉降不断发展,目前已经形成了东郊八里庄-大郊亭、东北郊-来广营、昌平沙河-八仙庄、大兴榆垡-礼贤和顺义平各庄5个沉降区。本文选取目前地面沉降较为严重的北京市朝阳区、顺义区和通州区作为研究区,利用2003-2010年的47景ASAR影像数据,采用SBAS-InSAR技术获取了研究区的地面沉降监测结果,并分别以SFP点年均沉降速率和各年沉降量作为权重,计算SFP点空间分布中心与方向特征椭圆,定量分析了研究区地面沉降时空特征。结果表明：2004-2010年,北京市地面沉降表现为严重的不均匀沉降,年沉降量最大值由104.04 mm增加到178.83 mm;标准差椭圆长轴与南北方向平行,反映出地面沉降空间发展方向性在南北方向较东西方向明显,椭圆面积由592.25 km²减小到 503.84 km²,表明2004-2010年研究区内发生地面沉降的区域范围变化呈减小趋势,但从沉降量可以发现,北京地面沉降一直处于加重趋势。     

Temporal and spatial differences of the industrial restructuring of Guangdong Province in the 1990S

１　ＣＨＡＮＧＥＳＯＦＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＳＴＲＵＣＴＵＲＥ１．１　ＣｈａｎｇｅｓｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴｈｒｅｅＥｃｏｎｏｍｉｃＳｅｃｔｏｒｓＳｉｎｃｅｔｈｅｒｅｆｏｒｍｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｓｙｓｔｅｍａｎｄｏｐｅｎｉｎｇｔｏｔｈｅｏｕｔｓｉｄｅｗｏｒｌｄｉｎｔｈｅｌａｔｅ１９７０ｓ,ｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅｈａｓｂｅｅｎｅｘｐｅｒｉｅｎｃｉｎｇａｎｏｂｖｉｏｕｓｐｒｏｃｅｓｓｏｆｎｏｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｉｚａｔｉｏｎｗ…