基于小波的浙江省NDVI与自然—人文因子多尺度空间关联分析

对地表植被的空间分布格局及其与自然、人文因子间的关系开展综合的、多尺度的定量分析,这是全球气候变化背景下土地利用与覆被研究中的一项重要内容。以地处亚热带湿润季风区的浙江省为研究区,设置了东西向(样线A)和北南向(样线B)两条样线,并应用小波分析方法对研究区NDVI、高程、坡度和土地利用强度等因子的尺度特征以及这些因子间的多尺度相关关系进行了分析。结果表明:1研究区内,NDVI、高程、坡度及土地利用强度的空间分布格局存在四个尺度域;2上述因子在样线A及样线B上的空间分布分别存在两个主要特征尺度,其中东西向(样线A)上的特征尺度为40 km和80 km,北南向(样线B)上主要的特征尺度为30 km和50 km;3在较大尺度域(8 km以上),土地利用强度是影响NDVI空间分布的最主要因素,而在小尺度域(0~8 km),坡度和高程因子成为影响NDVI分布的主要因子。研究还认为,小波分析方法为识别地理要素空间分布的特征尺度、量测要素间任意尺度、任意位置上的相干关系,提供了方便的工具。     

基于小波变换的生态综合信息图谱的多尺度结构分析

融合小波分析和逐步回归分析方法,对研究区内不同尺度上决定区域生态信息分异的因素进行研究.结果表明,起伏度在研究区中起总体控制作用,坡度的作用有一定范围,人类作用有明显表现.该方法可有效地分解出不同尺度上各作用因子的作用强度,有可能进一步拓展应用于生态信息研究.     

基于小波变换的生态综合信息图谱的多尺度结构分析

融合小波分析和逐步回归分析方法,对研究区内不同尺度上决定区域生态信息分异的因素进行研究.结果表明,起伏度在研究区中起总体控制作用,坡度的作用有一定范围,人类作用有明显表现.该方法可有效地分解出不同尺度上各作用因子的作用强度,有可能进一步拓展应用于生态信息研究.     

城市地表温度与NDVI空间相关性的尺度效应

城市地表温度与NDVI的空间相关性已被广泛研究,但是其尺度效应常常被忽略,给研究结果带来不确定性。本文以郑州市为例,基于四幅Landsat8影像,经辐射传导法反演地表温度(LST),运用半变异函数识别地表温度的空间相关性分析尺度,并结合空间相关指数Moran's I,从多尺度、多季节、多邻接范围3个方面对地表温度与植被覆盖的空间相关性的尺度效应进行了探讨,结果表明：①LST和NDVI的单变量空间自相关和双变量空间相关尺度均在300 m左右;②300 m相关尺度内,单变量空间自相关性存在显著尺度效应,相比之下双变量空间相关性尺度效应较为微弱;③LST和NDVI的单变量空间自相关性和双变量空间相关性尺度效应均表现出明显的季节差异;④随着邻接范围增大,LST和NDVI的空间自相关性减弱,尺度效应更明显。因此度量LST和NDVI的空间相关性要考虑时空尺度效应,本文研究结果有助于进一步认识LST和NDVI间空间相关性的尺度效应。     

黑河流域NDVI与环境因子的空间关联性（英文）

The Heihe River Basin is located in the arid and semi-arid regions of Northwest China.Here,the terrestrial ecosystem is vulnerable,making it necessary to identify the factors that could affect the ecosystem.In this study,MODIS-NDVI data with a 250-m resolution were used as a proxy for the terrestrial ecosystem.By combining these with environmental factors,we were able to explore the spatial features of NDVI and identify the factors influencing the NDVI distribution in the Heihe River Basin during the period of 2000–2016.A geographical detector(Geodetector) was employed to examine the spatial heterogeneity of the NDVI and to explore the factors that could potentially influence the NDVI distribution.The results indicate that:(1) the NDVI in the Heihe River Basin appeared high in the southeast while being low in the north,showing spatial heterogeneity with a q-statistic of 0.38.The spatial trend of the vegetation in the three sub-basins generally increased in the growing seasons from 2000 to 2016;(2) The results obtained by the Geodetector(as denoted by the q-statistic as well as the degree of spatial association between the NDVI and environmental factors) showed spatial heterogeneity in the associations between the NDVI and the environmental factors for the overall basin as well as the sub-basins.Precipitation was the dominant factor for the overall basin.In the upper basin,elevation was found to be the dominant factor.The dominant factor in the middle basin was precipitation,closely followed by the soil type.In the lower basin,the dominant factor was soil type with a lower q-statistic of 0.13,and the dominant interaction between the elevation and soil type was nonlinearly enhanced(q-statistic = 0.22).     

蒙古高原地形与植被指数的特征尺度及多尺度耦合关系

基于GTOP30 DEM数据及MODIS NDVI数据,应用小波变换和小波多尺度相关分析方法对蒙古高原地形因子、NDVI因子的尺度特征及两因子间的多尺度相关关系进行研究。结果表明:1 DEM在北部地区的变异程度较南部强烈,在西部地区的变异程度较东部强烈。DEM的空间分布呈现出一个约为20 km的特征尺度。2NDVI空间分布格局的态势与DEM态势基本相同,且呈现出2个特征尺度,较小的特征尺度出现在2~4km左右,较大的特征尺度出现在20 km左右。3 DEM与NDVI在20 km尺度上存在耦合关系,即随着地形地貌在20 km尺度上发生较大变化,植被生长状况的空间分布也随之发生变化。地形因子趋向于在宏观尺度上制约NDVI的空间分布。论文最后总结了小波分析方法在地学空间数据中具有特征尺度识别和多尺度耦合相关分析的能力,同时也指出了该方法在连续尺度分析、特点位置多尺度相关分析以及二维小波分析方面的不足。     

基于小波分析长株潭核心区土地利用变化尺度特征研究

根据长株潭核心区1989-2008年4期遥感影像数据资料,提取区域土地利用变化数据。以湘江样带为典型研究区,运用小波分析方法对样带内的典型样线进行分析,得到时间及位置变化对土地利用特征尺度值的差异。分析结果表明,长株潭核心区不同部位的特征尺度选择不是唯一的,具有不同的尺度敏感性。长株潭城市建成区土地利用类型最为单一,对于尺度变化最不敏感,适宜采用3300m左右的平均粒径为特征分析尺度;城市边缘区土地利用变化的尺度敏感性最强,特征尺度采用1980m左右的分析粒径为宜;长株潭生态绿心区域对土地利用变化的尺度敏感性较强,以3060m的平均粒径为特征尺度。     

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.     

青藏高原植被NDVI对气候因子响应的格兰杰效应分析

多变的气候和复杂的地理环境使得青藏高原植被对气候变化响应敏感,因此分析高原植被与气候因子之间的动态关系对气候变化研究和生态系统管理具有重要意义。论文基于1982—2012年青藏高原气象数据(气温、降水)以及GIMMS NDVI3g遥感数据,在像素级别上运用格兰杰因果关系检验方法,在月尺度和季节尺度上分析了高原植被NDVI(主要是草原)与平均气温、降水量之间的响应情况及因果关系。研究表明：① 月尺度上NDVI与平均气温之间、NDVI与降水量之间的时序平稳性比例高于季节尺度,月尺度下达到平稳性的植被区域分别占99.13%和98.68%,季节尺度下分别占64.01%和71.97%;② 月尺度下高原平均气温和降水量对NDVI影响的滞后期都集中在第12~13个月,荒漠草原、典型草原和草甸3种植被类型的滞后期一致,季节尺度下平均气温和降水量对NDVI影响的滞后期主要分布在第3~4和第6个季度,3种植被类型的滞后期差异性较大;③ 月尺度下,青藏高原约98.95%的植被覆被区的平均气温是引起NDVI变化的格兰杰原因,反之,大部分地区(约89.05%,除高原东南区域)内NDVI也是引起平均气温变化的格兰杰原因;季节尺度下,青藏高原中部以外植被区域(约92.03%)内的平均气温是引起NDVI变化的格兰杰原因,而在东部和西部部分地区(约50.55%)中NDVI也是引起平均气温变化的格兰杰原因;④ 月尺度下,高原东北和西北地区(约72.05%)内的降水量是引起NDVI变化的格兰杰原因,大部分地区(约94.86%,除东南部少量区域)中NDVI是引起降水量变化的格兰杰原因;季节尺度下,高原东南部(约61.43%)地区内的降水量是引起NDVI变化的格兰杰原因,高原中东部地区(约48.98%)中NDVI是引起降水量变化的格兰杰原因。总之,高原植被NDVI与气温、降水的相互作用显著,彼此均可构成格兰杰因果效应,但总体上气候因子的影响程度大于植被的反馈作用,月尺度的效应区域大于季节尺度的效应区域。     

基于森林详查与遥感数据降尺度技术估算中国林龄的空间分布

森林的林龄结构及空间分布是评估区域尺度森林生态系统碳汇潜力的重要参数.以第五次全国森林详查获取的省级优势树种的平均林龄及分布面积为基础,以同期生长季节的NOAA/AVHRR NDVI遥感数据为辅助,在空间降尺度统计技术的支持下,得出了全国8km分辨率下的森林林龄的定量分布.结果表明:中国林龄在空间分布具有很大异质性.东...     

红河流域NDVI时空变化及其与气候因子的关系

纵向岭谷区的＂通道-阻隔＂作用及其生态效应多年来一直是山地生态学研究的热点。位于纵向岭谷区东侧的红河流域,其地表关键生态水文要素的时空格局及变化也受到＂通道-阻隔＂作用的极大影响。利用红河流域1981～2006年GIMMS数据和2006年SPOTVEGETATION数据以及42个气象站点1981～2001年逐日降水、温度数据,使用GIS方法和地统计学方法,探讨河谷和山脉地形的＂通道-阻隔＂作用下红河流域NDVI时空变化及与气候因子的关系。研究表明：（1）红河流域植被指数在不同方向的空间自相关程度分异明显,植被指数分布总体上受地形、水热分布格局等因素的结构性影响,但在各个方向存在差异：在哀牢山的阻隔作用下,西南-东北向和东西向的植被指数分维数较低,随机部分引起的植被指数空间分异较小,而结构性变异较大;在河谷的通道作用下,西北-东南向和南-北向的植被指数分维数较高,均匀性程度较好。（2）红河流域NDVI对温度和降水变化的响应具有＂时滞效应＂,滞后时间属于30～165 d,NDVI对降水变化的响应在时间上先于对温度变化的响应;在河谷和山脉的＂通道-阻隔＂作用下,NDVI对温度和降水变化的滞后时间和敏感程度有明显的空间差异。（3）红河流域NDVI总体上没有明显的增加趋势,但存在区域差异性和空间异质性;占流域面积66.77%地区的NDVI有增加的趋势,33.23%的地区有减少的趋势,年NDVI变化率在-15.23%～23.16%间。     

黄土高原地区NDVI与气候因子空间尺度依存性及非平稳性研究

基于MODIS传感器的植被指数产品(MOD13Q1)及50年气候数据,通过地理加权回归与普通最小二乘回归模型对比,对中国黄土高原地区NDVI与气候因子间的空间尺度依存性及非平稳性进行研究,以期准确建立二者间关系.结果表明:① 研究区域内,NDVI与气候因子间存在很强的空间尺度依存关系,相同空间尺度下,年均降水较年均温对NDVI影响的波动性更大;② 与普通最小二乘回归模型相比,地理加权回归模型能够更准确地展现二者间关系;③气候因子对该地区NDVI的影响差异明显,降水存在直接正向影响,而温度的影响则较复杂;④ NDVI与气候因子间沿东北--西南的分布格局体现出区域内不同植被--气候区差异特征.二者间的异质情况还反映出除气候外,人类活动,地形等其他因素对NDVI的影响.     

青藏高原植被垂直带与气候因子的空间关系

集成了青藏高原气候区149个山地植被垂直带数据,利用国家基本气象台站自建站以来到2001年的地面观测日气象数据,计算了地面的温暖(WI)、寒冷(CI)、湿润(MI)、吉良龙夫(Kira)干湿指数、干燥度(Idm)等水热指数,运用GIS的空间分析模块,模拟了青藏高原水热条件的空间分布形势,探讨山地植被垂直带谱分布规律与制约因子的定量指标.结果表明:在高原的东北部、西北边缘,以荒漠、荒漠草原、山地森林、山地草原、灌丛、草甸为组合的半干旱、干旱结构向高原腹地以高寒草原、高山草甸、荒漠带组合的高寒干旱带谱结构的变化;东南、南部边缘,以温暖湿润为特征的以森林带为优势带谱组合结构逐渐向寒冷的高原中心变化;高原的地势效应,致使的水热形势旱现从中央向边缘变化的趋势是致使青藏高原植被垂直带谱分布的重要原因.     

Spatial associations between NDVI and environmental factors in the Heihe River Basin

Journal of Geographical Sciences - The Heihe River Basin is located in the arid and semi-arid regions of Northwest China. Here, the terrestrial ecosystem is vulnerable, making it necessary to...     

The relationship between NDVI and precipitation on the Tibetan Plateau

The temporal and spatial changes of NDVI on the Tibetan Plateau, as well as the relationship between NDVI and precipitation, were discussed in this paper, by using 8-km resolution multi-temporal NOAA AVHRR-NDVI data from 1982 to 1999. Monthly maximum NDVI and monthly rainfall were used to analyze the seasonal changes, and annual maximum NDVI, annual effective precipitation and growing season precipitation (from April to August) were used to discuss the interannual changes. The dynamic change of NDVI and the corre-lation coefficients between NDVI and rainfall were computed for each pixel. The results are as follows: (1) The NDVI reached the peak in growing season (from July to September) on the Tibetan Plateau. In the northern and western parts of the plateau, the growing season was very short (about two or three months); but in the southern, vegetation grew almost all the year round. The correlation of monthly maximum NDVI and monthly rainfall varied in different areas. It was weak in the western, northern and southern parts, but strong in the central and eastern parts. (2) The spatial distribution of NDVI interannual dynamic change was different too. The increase areas were mainly distributed in southern Tibet montane shrub-steppe zone, western part of western Sichuan-eastern Tibet montane coniferous forest zone, western part of northern slopes of Kunlun montane desert zone and southeastern part of southern slopes of Himalaya montane evergreen broad-leaved forest zone; the decrease areas were mainly distributed in the Qaidam montane desert zone, the western and northern parts of eastern Qinghai-Qilian montane steppe zone, southern Qinghai high cold meadow steppe zone and Ngari montane desert-steppe and desert zone. The spatial distribution of correlation coeffi-cient between annual effective rainfall and annual maximum NDVI was similar to the growing season rainfall and annual maximum NDVI, and there was good relationship between NDVI and rainfall in the meadow and grassland with medium vegetation cover, and the effect of rainfall on vegetation was small in the forest and desert area.     

Temporal and Spatial Distribution of Evapotranspiration and Its Influencing Factors on Qinghai-Tibet Plateau from 1982 to 2014

Evapotranspiration is the key driving factor of the earth’s water cycle, and an important component of surface water and energy balances. Therefore, it also reflects the geothermal regulation function of ecohydrological process. The Qinghai-Tibet Plateau is the birthplace of important rivers such as the Yangtze River and the Yellow River. The regional water balance is of great significance to regional ecological security. In this study, ARTS, a dual- source remote sensing evapotranspiration model developed on a global scale, is used to evaluate the actual evapotranspiration (ET) in the Qinghai-Tibet Plateau from 1982 to 2014, using meteorological data interpolated from observations, as well as FPAR and LAI data obtained by satellite remote sensing. The characteristics of seasonal. interannual and dynamic changes of evapotranspiration were analyzed. The rates at which meteorological factors contribute to evapotranspiration are calculated by sensitivity analysis and multiple linear regression analysis, and the dominant factors affecting the change of evapotranspiration in the Qinghai-Tibet Plateau are discussed. The results show that: (1) The estimated values can explain more than 80% of the seasonal variation of the observed values (R² = 0.80, P < 0.001), which indicates that the model has a high accuracy. (2) The evapotranspiration in the whole year, spring, summer and autumn show significant increasing trends in the past 30 years, but have significant regional differences. Whether in the whole year or in summer, the southern Tibetan Valley shows a significant decreasing trend (more than 20 mm per 10 years), while the Ali, Lhasa Valley and Haibei areas show increasing trends (more than 10 mm per 10 years). (3) Sensitivity analysis and multiple linear regression analysis show that the main factor driving the interannual change trend is climate warming, followed by the non-significant increase of precipitation. However, vegetation change also has a considerable impact, and together with climate factors, it can explain 56% of the interannual variation of evapotranspiration (multiple linear regression equation R² = 0.56, P < 0.001). The mean annual evapotranspiration of low-cover grassland was 26.9% of high-cover grassland and 21.1% of medium-cover grassland, respectively. Considering significant warming and insignificant wetting in the Qinghai-Tibet Plateau, the increase of surface evapotranspiration will threaten the regional ecological security at the cost of glacial melting water. Effectively protecting the ecological security and maintaining the sustainable development of regional society are difficult and huge challenges.     

青藏高原植被覆盖对水热条件年内变化的响应及其空间特征

利用1982-2000年NOAA/AVHRR卫星的NDVI数据(时间分辨率旬,空间分辨率8 km×8 km),结合同时期的气温和降水资料,基于时滞互相关方法和GIS工具,分析了青藏高原植被覆盖对水、热条件年内变化的时滞响应及其空间特征。结果如下:①除高寒荒漠、森林外,青藏高原植被NDVI与同期旬均温和旬降水相关性均呈高度正相关。其中,中等覆盖度的植被受水、热影响表现更为强烈。②青藏高原植被NDVI对气温和降水有滞后效应,且滞后水平存在空间差异,高原北部(柴达木盆地、昆仑山北冀)和高原南部植被对降水、和温度的响应比较迟缓,而高原中、东部地区植被对温度和降水的响应比较敏感。③不同植被类型对水热条件的响应程度也存在差异,由高到低依次是草甸、草原、灌丛、高寒垫状植被、荒漠,最后是森林。