全球典型流域地表覆盖变化与净生态系统碳交换量时空相关性分析

随着社会经济的发展,流域管理目标已从早期的防洪、供水、航运等转变为注重资源利用和生态保护的综合管理,并在全球生态系统碳平衡中扮演着重要角色。作为量化生态系统固碳能力的重要指标,净生态系统碳交换量(NEE)在不同地表覆盖类型中的碳源/汇能力存在显著差异。探究全球典型流域地表覆盖类型与NEE的时空相关性对流域生态管理等具有重要意义。本文以全球30 m地表覆盖数据(GlobeLand30)和全球陆地净生态系统碳交换量数据为基础,分析2000—2020年全球8个典型流域的地表覆盖及NEE时空变化特征,研究地表覆盖类型变化与NEE的时空相关性。结果表明：(1)2000—2020年,流域内耕地、裸地、人造地表、湿地、水体及苔原面积增加,草地面积先增加后减少,整体为增加状态;(2)2000—2020年,流域整体NEE先减小后增加,整体为减小趋势,碳汇能力增强;(3)2000—2020年,草地与NEE呈显著负相关,耕地、裸地、人造地表、湿地及水体面积与NEE在2010—2020年呈正相关,地表覆盖类型变化对NEE有显著影响。本文可为流域碳中和管制和土地利用空间优化调控提供理论参考,推动流域协同减排和高...     

基于GlobeLand30的番禺区地表覆盖时空变化分析

本文基于全球30 m地表覆盖数据(GlobeLand30),采用地表覆盖转移矩阵、重心迁移方法，分析了番禺区2000—2020年不同地表覆盖类型的相互转化及其空间分布。结果表明：过去20年间，人造地表持续占用耕地、森林和草地，其中耕地最为明显。同时，2010—2020年人造地表扩张速度较2000—2010年更为迅速。从相互转化的空间分布上看，番禺区人造地表在2000—2010年呈点状增加，之后10 a快速蔓延至全区。人造地表和水体的重心向东迁移，耕地的重心转移则逐步西移，呈“一进一退”的趋势。     

基于InVEST模型的京津冀土地利用变化及碳储量时空分异研究

大气中二氧化碳含量的增加是国际社会广泛关注的环境问题,人类活动改变土地利用格局,而土地利用/覆被(land-use/land-cover, LULC)变化影响陆地生态系统结构、功能及碳循环。本文在全球地表覆盖数据GlobeLand30的支持下分析了2000—2020年京津冀土地利用变化,利用InVEST模型模拟了碳储量时空变化,并结合空间自相关分析技术对其进行了分区研究。结果表明：(1)2000—2020年京津冀地区耕地和人造地表变化面积最大,分别为减少340 222.124 hm²和增加246 333.493 hm²;(2)京津冀地区2000、2010和2020年碳储量总值分别为1666.47×10⁶、1654.63×10⁶、1632.88×10⁶ t,耕地流失和人造地表扩张是碳储量下降的主要原因;(3)京津冀碳储量高值主要分布在海拔相对较高的山林地区,低值主要分布在北京市中心、津冀海岸带,以及河北省沧州和唐山的东部南部区域;(4)局部自相关结果表明,碳储量出现高-高聚集的区...     

珠海市近20年土地利用及景观格局变化分析

在土地利用变化分析基础上引入景观格局指数,基于2000、2010和2020年三期土地利用覆盖数据分析珠海市2000—2020年土地利用和景观格局变化。结果表明：2000年以来珠海市不透水面用地面积增加显著,年均增速达6.85%,农田和林地为土地转出面积最多的用地类型;农田破碎程度进一步加大,不透水面空间分布呈集中趋势,整体景观格局趋于丰富。     

土地利用变化对植被净初级生产力影响研究

针对土地利用变化对植被净初级生产力(NPP)影响尚不明确的问题，该文利用MODIS、MERRA-2和Globeland 30地表覆盖等数据，基于CASA模型估算京津冀地区2000-2020年NPP,从土地利用类型面积和景观格局两方面共同探讨土地利用变化对区域NPP变化的影响。结果表明：耕地面积减小，但NPP增加，森林、草地面积增加，NPP相应增长，2000—2010年、2010—2020年植被土地利用类型面积变化对NPP变化的贡献率分别为18%、34%;景观异质性、破碎程度和连通性变化对NPP变化的影响呈增强趋势；2000—2010年，景观破碎化程度、聚集度、连通性以及森林和草地面积变化对NPP变化影响较强；2010—2020年，景观异质性以及森林和草地面积变化对NPP变化影响起主导作用。成果可为优化京津冀地区土地利用结构、提升区域固碳能力提供数据支撑。     

亚马孙河流域地表覆盖时空变化知识建模

亚马孙河流域地表覆盖时空变化影响着全球气候和生态系统的稳定,目前亚马孙河流域地表覆盖的研究广泛,具有海量数据和信息,但缺少系统性的时空知识体系。为了更好地了解亚马孙河流域地表覆盖时空变化知识,本文首先引入本体建模理论,提出了亚马孙河流域地表覆盖时空变化知识建模方法,利用Protégé工具完成了亚马孙河流域地表覆盖模式层的设计和构建;然后利用提取的亚马孙河流域地表覆盖时空变化数据、时空变化信息和景观格局指数等,完成了亚马孙河流域的建模,从而为亚马孙河流域的分析决策提供支撑。     

基于GlobeLand 30的山东省地表覆盖时空变化与分析

以山东省为研究区域,利用2000年、2010年和2020年的GlobeLand 30数据,综合采用用地面积、构成占比、增量占比以及地表覆盖转移矩阵等分析方法,研究了山东省各地市地表覆盖的空间格局、变化幅度、区域差异,并从人口、经济、政策等方面对山东省各地级市的地表覆盖变化驱动力、变化特点等进行了分析.研究结果表明山东省地表覆盖在过去的20 a中发生了较大的变化.耕地呈现较大幅度的减少,其减少率为11.63％;人造地表扩张速度较快,增长率高达80.92％,其他地类也有不同程度的变化.山东省地表覆盖变化具有显著的区域差异性,草地和森林的变化主要集中在鲁东丘陵的东北部地区和鲁中南山地丘陵中部区域,湿地和水体的变化主要集中在鲁西北平原北部沿海地区和南四湖地区.山东省地表覆盖变化是由多种驱动力因素共同影响的结果,如经济的增长、人口的流动、政策的实施等.     

基于GlobeLand30的全球城乡建设用地空间分布与变化统计分析

城乡建设用地分布与变化是人类活动的直观标志和生态足迹,在环境变化研究、地理国(世)情监测和可持续发展研究等方面发挥着重要作用。以往人们对一些城市、区域或国家的城乡建设用地分布与变化进行过较为深入系统的研究,但在全球尺度上,这方面研究尚为空白。本文是利用我国自主研制的世界上首套30m空间分辨率全球地表覆盖数据集GlobeLand30的人造地表数据层,首次开展了全球城乡建设用地的空间分布及变化的统计分析。它采用用地面积、构成占比和增量占比等主要指标,统计全球范围内城乡建设用地的空间分布及2000年至2010年10年间的变化,重点分析了2010年全球、各大洲及主要国家的城乡建设用地分布现状与地域差异,2000年至2010年全球、主要国家的建设用地变化以及其主要土地来源。研究结果表明,2010年全球城乡建设用地总面积为118.75×104km2,占全球陆表面积的0.88%;2000年至2010年全球城乡建设用地面积增加了5.74×104 km2,变化率为5.08%,其中,中国和美国新增城乡建设用地约占全球的一半;新增城乡建设用地占用最多的是耕地,占总量的50.26%。这些为研究全球陆表人类活动的空间分布特征与变化趋势提供了翔实的信息和知识。     

大运河北京段地表覆盖变化与景观格局演变

及时评估地表覆盖变化下景观格局演变特征,对于促进运河生态廊道建设和保障生态安全具有重要指导意义.本文以大运河北京段遗产监测区为例,分析了研究区2015—2020年的地表覆盖变化和景观格局动态特征.结果表明:(1)房屋建筑、构筑物、种植土地面积持续降低;林草覆盖、水域、铁路与道路面积持续增长.(2)人工堆掘地的破碎化程度不断增加、受人类活动影响越来越大;种植土地不断趋于成片化分布;裸露地表的分散程度急剧增加;水域景观格局稳定.(3)地表覆盖变化和景观格局演变特征与部分施行政策的预期效果基本一致.     

中国版大洋洲地表覆盖产品研制

针对全球变化研究对大洋洲地表覆盖产品的需求,该文以2000年和2010年的Landsat卫星影像为数据源,提出了对大洋洲影像按照月份分组并进行样本采集与规则训练的方法,采用GLC树分类器进行自动分类,经过分类后处理和数据集成,完成了2000年和2010年两期、30m分辨率的大洋洲地表覆盖产品研制工作。利用高分辨率影像、实地采集照片等进行室内精度评定,该大洋洲地表覆盖产品的精度达到90%以上。     

基于GEE的干旱区流域湿地水体时空动态变化特征分析——以宁夏平原为例

黄河流域生态保护和高质量发展已成为国家重大战略,宁夏平原为黄河流域具有代表性的典型湿地区域。本文基于谷歌地球引擎平台(GEE)对宁夏平原1984—2020年湿地水体的历史覆盖、面积变化、类型转变及季节性演变等动态信息进行分析与评价。结果表明：(1) 1984—2020年宁夏平原湿地水体历史覆盖面积为1 373.86 km²,占研究区面积的8.1%,全时段覆盖水体面积为116.46 km²;(2) 1984—1999年至2000—2020年宁夏平原地表水体面积共计增加482.99 km²,总体面积变化率为45.6%;(3)研究区新增永久性水体明显,过去37年新增永久性水体218.89 km²,同时季节性水体面积变化幅度较大;(4) 2020年,全年覆盖水体占比为39.45%,而1—6月覆盖时间的水体面积占比超过50%。本文成果可为环境保护和黄河流域高质量发展提供数据支撑。     

松花江流域(哈尔滨段)景观格局及脆弱性变化分析

以松花江流域(哈尔滨段)为研究区域,对研究区域进行2005、2010和2015年3期景观类型提取,统计研究区域各期景观类型面积,通过景观格局脆弱性指数模型计算研究区域3期整体景观格局脆弱性,分析研究区域各种景观类型及景观脆弱性随时间的变化特征。结果表明:1) 2005—2015年,研究区域耕地、未利用地面积呈现逐渐减少态势,建设用地、林地、草地面积呈现逐渐增多态势,水域景观呈现先增加后减少的变化。2) 2005—2010年,耕地景观面积转出最多,转出2.96%,建设用地景观面积转入最多,转入1.57%; 2010—2015年,仍然是耕地景观面积转出最多,转出1.20%,林地景观面积转入最多,转入0.99%。3) 2005—2015年,研究区域3期整体景观格局脆弱性分别为2.087 4、2.205 0和2.104 5,呈现先增加后减小的变化。     

基于遥感的四川省二级流域地表覆盖变化动态监测

为分析四川省境内各二级流域地表覆盖现状及动态变化趋势,基于遥感技术获取四川省2000-2015年3期地表覆盖分类数据,并分析境内长江干流、嘉陵江、岷江-大渡河等流域地表覆盖现状及16年来的动态变化情况。结果表明,五大流域中,耕地面积及其占比最大的是嘉陵江流域,林地面积及其占比、建设用地面积最大的是岷江-大渡河流域,草地面积最大的是雅砻江流域,建设用地占比最大的是长江干流流域;2000-2015年,各流域地表覆盖变化率从高到低排名依次为:嘉陵江流域、岷江-大渡河流域、长江干流流域、雅砻江流域、黄河干流流域;各流域主要地表覆盖变化表现为耕地转换为建设用地和林地。     

基于主体功能区划的内蒙古自治区近30年国土空间演化遥感监测与分析

本文基于高精度地理国情信息和30 m分辨率土地利用数据,利用数据融合方法系统开展近30年(1990—2020年)国土空间开发强度和格局的变化分析,对比分析了主体功能区实施前后的变化轨迹,并评价了主体功能区实施对其主体功能的影响。研究表明,内蒙古国土空间格局开发强度呈现由1990—2010年的加速增强到2010—2020年增速放缓的趋势。近30年人工建设用地面积增加了42%,人工建设用地和农业用地增加导致自然生态用地大面积减少。自主体功能区规划实施以来,重点开发区内的人工建设用地仍持续增长,农产品主产区内的农业用地面积由增长转向小幅减少,重点生态功能区内的自然生态用地减少幅度显著下降。研究结果对于地区生态文明建设和“美丽内蒙古”目标愿景的实现提供了重要参考。     

太原景观格局脆弱度时空动态研究

针对景观脆弱度评价中存在的因子重复计算以及对建设用地和林地易损度的认识不同问题，对景观格局脆弱度指数进行了改进，并对建设用地和林地易损度进行了探讨。根据Landsat8数据，研究了2000-2019年太原景观格局脆弱度的时空动态变化。采用改进后的景观脆弱度指数很好地避免了因子重复计算问题，合理地确定了建设用地和林地的易损度。太原景观格局脆弱度时空变化研究表明：(1)从太原整个景观层次的景观格局脆弱度来看，2000—2010年逐渐减小，2010—2015年又增大，而2015—2019年又略有减小，2000—2019年的变化趋势与林地和中高覆盖度草地面积变化趋势正好相反。(2)2000年和2005年以中度脆弱区面积最大，2010—2019年均以较低度脆弱区面积最大，2000—2019年，低度脆弱区和较低度脆弱区面积在增大。该文对景观格局脆弱度指数进行的改进，不仅简化了参数，更是避免了重复，使计算更加合理。景观太原景观格局脆弱度具有较强的正相关关系，空间分异总体较小，“高-高”值区分布较集中，出现在人类活动强度较大的东南部平原区域，“低-低”值区分布较分散，主要分布在林草覆盖度较好的区域。     

基于景观格局的红壤丘陵区生态风险评价——以赣州市为例

南方红壤丘陵区生态环境脆弱,为合理评估红壤丘陵区生态风险时空变化规律,以赣州市为例,基于2000—2020年4期30 m分辨率土地利用数据,对该区土地利用时空格局变化进行分析,从景观格局角度构建生态风险指数,结合生态风险影响因素对景观生态评价分析。研究期内,林地面积持续减少,建设用地面积增加。2000—2020年土地利用多样化指数由0.40上升至0.43,土地利用类型总体结构向丰富多样化发展。各时期景观生态风险在空间上分布差异显著,集聚效应明显,高风险区面积由32.75 km^(2)下降到12.00 km^(2)。研究区生态压力和生态响应在空间上分布差异明显,该区生态风险受多重因素影响,应对重点区域加强生态治理。     

陕北干旱区景观生态风险空间分异特征及驱动因素分析

陕北黄土高原属于生态脆弱区,是国家生态修复重点项目区。本文以陕北榆林市2000—2020年3期土地利用数据为数据源,用网格法构建基于景观格局的综合生态风险指数模型,定量分析了榆林市景观生态风险时空分布,并采用地理探测器、R和Origin软件等工具定量分析了土地利用与生态风险的耦合关系。结果表明:2000—2020年该地区生态风险整体趋于下降,低生态风险区面积增加、高生态风险区面积逐渐较少且向西北方向偏移;中风险区域面积逐年增加,该区域仍存在较强潜在生态风险;在人类活动影响下的林地、草地面积变化,以及自然胁迫是驱动景观生态风险变化的主要因素。     

气象驱动下的终端湖泊流域环境变化研究

在干旱地区,终端湖面积变化受气候影响较大,同时湖泊面积变化对生态环境平衡和土地利用变化起着重要作用。基于Landsat和JRC Global Surface Water(JRC GSW)多源遥感数据、气象数据、土地利用数据和NDVI数据,分析了艾比湖水面面积变化及驱动因素,以及对艾比湖流域环境的影响。得出如下结论：2000—2020年艾比湖面积呈现先减少后增加的趋势,2010年左右为转折点;面积变化与降水量的相关性最大(R²=0.589,P <0.01和R²=0.519,P <0.05);流域内耕地面积增长最大,为3 140 km²,占研究区总面积的6.23%;其次是草地面积增加1 402 km²,占研究区总面积的2.78%;而面积减少最多的是未利用土地,为2 974 km²,占总面积的5.90%,主要转化为草地和耕地;由NDVI变化可知,该流域内的植被主要由草地构成,并且草地高覆盖(>0.8)区呈现出增加趋势,集中在人类活动区。干旱区终端湖泊面积变化监测是生...     

特大城市不透水地表时空格局分析——以北京市为例

以北京市为研究区,利用Landsat MSS影像和Landsat TM影像,运用线性光谱混合分解模型提取4期北京地区的不透水地表信息,并结合北京城市用地扩张,分析二者的时空格局。结果表明,近30年来,北京城市用地和不透水地表快速扩张,扩张面积和速度逐年增加,到2010年不透水地表占城市用地面积的64.06%;东城区和西城区在1992年后不透水地表增长幅度较小,丰台区、海淀区、朝阳区和石景山区一直保持快速增长的状态。到2010年,西城区不透水地表占城市用地比例最高,达到高度人工化;在3个扩张阶段中,城市用地扩张中的不透水地表面积所占比例逐年降低,绿地面积所占比例逐年增加,尤其是2000—2010年绿地面积剧烈增加,达到了城市用地扩张面积的27.19%。     

30m全球地表覆盖遥感制图生产体系与实践

在以"多源影像最优化处理、参考资料服务化整合、覆盖类型精细化提取、产品质量多元检核"为主线的总体研究基础上,依托生产技术规范体系、全过程质量控制手段和支持环境,通过30m地表覆盖产品和技术设计、多源影像资料收集整合处理、分区按类型地表覆盖数据提取组织实施及数据产品集成与优化,构建了工程化的30m全球地表覆盖遥感制图生产体系,实现了预期的产品指标,完成了2000和2010两个基准年的30m地表覆盖数据产品研制。通过精度评价,该套数据产品分类精度达到80%以上。该生产体系的构建为开展较高分辨率全球地表覆盖数据产品研制、细化、更新奠定了基础,为开展大规模遥感影像信息提取、表达和应用起到了示范作用。