基于遥感数据的新生态环境指数评价

针对生态环境评价指数获取困难、评价标准各异的问题,本文提出了新生态环境指数（NEI）,即以生物丰度指数、植被覆盖指数、干度指标、湿度指标及空气质量指数综合反映区域生态环境状况,并利用主成分分析法客观确定权重。结果表明,NEI的指标选取和结果均与《生态环境状况评价技术规范》中的生态环境指数（EI）具有较强可比性。但NEI指数具有结果量化、可视化及实时化的特点,对于评价区域生态环境状况具有较好的应用前景。     

汶川县震后5年生态环境质量恢复评价

对汶川县震后5年生态恢复状况进行评价,以多源遥感数据为主,其他调查统计数据为辅,构建了基于压力—状态—响应模型的生态环境质量评价指标体系,采用综合指数法对汶川县2007年、2008年和2013年生态环境质量进行评价,得到震前、震后以及5年后的生态环境质量评价分级图,并对震后5年汶川县生态恢复状况进行分析。结果表明,2007年汶川县有79.4%的区域生态环境质量良好,2008年5月12日地震对生态环境造成极大破坏,尤其是靠近震源地区,生态环境质量下降更为严重。通过震后5年恢复,到2013年汶川县生态环境质量恢复比较显著,有55.84%的区域环境质量有明显改善,特别是生态环境质量较差地区改善幅度较大,但仍未达到2007年区域生态环境质量水平。最后为今后该区域生态环境恢复重建提出相应的建议。     

地理国情普查成果与生态环境状况评价数据整合方案研究

本文在地理国情进入常态化监测的大背景下,基于地理国情普查成果数据,研究并提出了数据整合、转化等技术方案,使其能够应用于区域生态环境状况监测与评价工作。该方案为拓宽地理国情普查成果的应用领域、改进生态环境状况、评价工作方法提供了基础地理信息,对测绘成果数据服务于生态文明建设和经济社会发展等方面具有实际意义。     

福州市植被生态环境遥感定量研究

以福州市为研究区域,以陆地资源卫星TM影像为主要遥感信息源,在GIS数据的支持下开展了植被生态环境的系列研究,通过对植被覆盖的科学预测,初步掌握了福州植被在未来50年变化趋势;根据这些研究结果,设计出了生态环境速查技术并对福州生态环境进行监测,评价获得了基于遥感信息的生态环境等级;随着研究的深入,又开展了直接反映生态环境状况的遥感本底值的研究,获得了福州生态环境遥感本底值,为实现业务化监测奠定了基础;最后根据遥感监测结果和GIS数据在人工智能和虚拟技术的支持下对典型区进行了3维虚拟表达,为智能化决策提供了借鉴.     

“一带一路”区域可持续发展生态环境遥感监测

2013年9月和10月,习近平主席在出访中亚和东南亚国家期间,先后提出了共建"丝绸之路经济带"和"21世纪海上丝绸之路"(简称"一带一路")的重大倡议。要全面保护"一带一路"区域生态环境,实现2030年可持续发展目标,是一个具有挑战性的问题。遥感技术对生态环境监测与评价发挥着十分重要的作用。本研究利用多尺度、多源遥感数据,对2015年"一带一路"区域的生态环境状况进行监测和分析,旨在提供可持续发展目标生态环境遥感监测的本底。本文选取了几个重要的生态环境方面开展监测与分析,主要包括宏观生态系统结构和植被状况、太阳能资源分布、水资源平衡、主要生态环境限制因素对经济走廊建设的影响、主要城市生态环境质量等。监测区域覆盖亚洲、非洲、欧洲和大洋洲的陆上区域。研究结果为生态环境评价与保护提供了有效的决策依据,有助于"一带一路"建设积极推进。     

“全球生态环境遥感监测年度报告”回顾：2012—2021

持续开展生态环境遥感监测对于认识和评估全球生态系统可持续性和人类生存环境状况具有重要的科学意义,是面向“推进生态文明建设”和“构建地球生命共同体”等目标和愿景,提升综合地球观测能力和应对全球生态环境挑战的务实行动。为此,中华人民共和国科学技术部国家遥感中心聚焦可持续发展、气候变化、防灾减灾和韧性城市等优先事项,通过政府部门、科研机构、国际组织和社会公众的协同,连续十年（2012年—2021年）发布和共享了“全球生态环境遥感监测年度报告”共29个专题报告和100余个遥感数据集。此项工作取得的成果包括：在遥感技术方法创新方面,基于国产高分辨率卫星和多源遥感影像,针对生态系统状况和人类活动痕迹的高精度遥感监测取得了一批具有自主知识产权的算法模型和数据产品;在人类生存环境认知方面,显著提升了公众对粮食安全、气候变化、城市扩展、土地退化和自然灾害风险等全球生态环境热点问题的科学认知;在生态环境重点区域方面,对“一带一路”、南极、非洲、东盟等典型区域开展精细化监测和评估。该项工作是中国作为地球观测组织GEO（Group on Earth Observations）联合主席国对国际社会的实质贡献,为相关机构和部门决策制定提供了重要的信息参考。本论文在此项工作开展十周年之际,系统阐述和总结了全球生态环境遥感监测年度报告的主要内容和亮点成果,并对未来发展提出展望。     

基于GIS的榆阳区沙化土地动态变化分析方法

陕西省榆林市榆阳区生态环境脆弱,是我国生态环境建设和防沙治沙以及工矿开发的重点地区,也是我国北方植被变化与人为干扰关系最密切的区域之一。采用遥感和地面调查相结合的方法,开展沙化土地动态变化及防治措施研究,分析沙化土地动态变化状况、规律及其变化原因,揭示该地区沙化土地变化的机理、科学评价沙化土地动态变化对环境的影响,为制定相对合理的防治措施,指导榆阳区防沙治沙工作具有一定的借鉴作用。     

基于高分辨率遥感影像的徐州市区生态环境质量评估

以2016、2017和2018年中高分辨率哨兵影像为主要数据源,在Google Earth Engine平台支持下利用变异系数法构建了区域生态环境质量评估模型,并对徐州市区生态环境质量进行了定量评估与分析。结果表明,徐州市大部分区域生态环境质量处于较好的水平,但市区生态环境质量略呈下降趋势。生态环境质量提升的区域集中在徐州市云龙湖周围的老城区一带,生态环境质量下降的区域主要聚集在城市郊区以及大龙湖附近。通过引入皮尔森相关系数分析发现,地表湿度和地表温度是影响徐州市区生态环境质量的主要因素。     

基于图解建模的生态环境质量评价自动化方法研究及实现

针对现有生态环境质量评价指标运算操作复杂、表现形式不够直观等问题,现基于图解建模(ArcGIS Model-Builder)框架,提出一种生态环境质量评价自动化方法,实现生态环境质量的快速、精确评价;同时利用GIS空间分析技术,实现对生态环境质量评价结果的空间化、网格化、尺度化.以四川省宜宾市为例,完成该区域多尺度下的生态环境质量评价,不仅为全面而直观地掌握该地区自然生态环境系统状况提供技术支持,也为后续开展生态环境质量评估提供示范效应.     

辽宁省某城市土地利用及景观格局变化研究

本文以研究辽宁省某城市自地理国情监测项目开展以来土地利用状况以及景观格局变化情况为目的。以研究区2014年地理国情普查数据以及2018年国情监测数据为主要数据源,通过计算其土地利用转移矩阵以及相应的景观格局指数,对研究区2014年至2018年五年间的土地利用状况、土地转移状况以及景观格局变化进行了分析。通过对计算得到的矩阵以及相关指数的分析,证明研究区在研究的时间段内居民设施用地以及景观复杂程度均有所提升,虽然速度缓慢,但区域整体处于稳步发展状态。     

生态环境综合信息图谱的初步研究--以福建省为例

生态环境综合信息图谱是在生态环境调查与动态监测基础上,利用生态环境基础与动态数据库的大量数字信息,经过图形思维与抽象概括,以计算机多维动态可视化技术,显示生态环境及其各要素空间形态结构与时空变化规律的一种方法与手段。本文对生态环境综合信息图谱进行了初步研究与探讨,对生态环境问题的重要性和生态环境综合信息图谱研究的意义、生态环境综合信息图谱要达到的目的与要求作了初步分析,重点阐述了生态环境综合信息图谱设计与建立的方法和步骤,包括:生态环境综合信息图谱指标体系的确定、类型的概括与提炼、界线的概括与生成、数据库的设计、计算机可视化系统的设计与实现、数学模型的建立等。     

齐齐哈尔市地理国情分析与表达

以齐齐哈尔市为例,利用地理国情普查数据与统计年鉴数据,构建自然地表指数、地理区位指数、生态覆被指数,对齐齐哈尔市各县、区的地理国情进行综合分析和地图表达。结果表明,齐齐哈尔市的总体条件较好,但区域差异较大,自然地表条件与地理区位条件均以中部的齐齐哈尔市辖区为优,而生态覆被条件则以北部和西部地区为优。     

基于DMSP-OLS和MODIS数据的宁夏城市化与生态环境耦合协调分析

科学认识城市化与生态环境耦合协调机制,对推动黄河流域及黄河所经地区生态保护和高质量发展具有重要意义。本文以宁夏回族自治区为例,采用长时间序列DMSP-OLS夜间灯光数据建立了适用于宁夏的城市夜间灯光指数（UNLI）,并利用MOD09A1、MOD11A2提出了一种面向大区域尺度的遥感生态指数（RSEI）构建方法。在此基础上,采用耦合协调度模型（CCDM）,探讨分析了2000—2012年宁夏5个地级市城市化与生态环境耦合协调发展过程。结果表明：①基于DMSP-OLS数据建立的宁夏城市夜间灯光指数与人均GDP,以及第一、二、三产业GDP相关性显著（p<0.001）,能够较好地反映宁夏城市化水平。②基于MOD09A1、MOD11A2建立的遥感生态指数能够较好地反映宁夏生态环境质量时空变化特征。③宁夏城市化与生态环境耦合协调度呈稳定上升趋势,整体处于基本协调-生态环境滞后的转型阶段。研究结果对沿黄城市生态保护和高质量发展具有重要参考价值。     

复杂环境下高分二号遥感影像的城市地表水体提取

水体指数可以抑制背景噪声和提高地表水体的可分性,已经广泛用于地表水体提取。传统FCM聚类算法考虑了地物的不确定性,但没有顾及地物的邻域空间信息,对背景异质性比较敏感。针对传统FCM聚类算法的不足,提出一种可变邻域的区域FCM聚类算法。由于复杂环境下高分二号(GF-2)遥感影像的城市地表水体具有复杂异质背景和不确定性的特点,本文利用水体指数和区域FCM聚类算法的优点,提出一种整合水体指数和区域FCM的城市地表水体自动提取算法,该算法主要步骤包括:(1)去除影像阴影后计算归一化差分水体指数NDWI(Normalized Difference Water Index);(2)区域FCM聚类算法;(3)整合水体指数和区域FCM聚类的城市地表水体自动提取算法。最后采用两景GF-2高分辨率遥感影像(广州和武汉)进行实验,验证了该算法的有效性,并与经典地表水体提取算法进行对比分析。实验结果表明:该算法具有较高的水体提取精度,城市地表水体边界既具有较好的区域完整性又保持了局部细节,同时对城市地表水体复杂背景噪声具有较好的抑制作用,有效减少传统FCM聚类算法的"胡椒盐"现象。     

分布式空间数据库中矢量数据多级空间索引方法研究

随着网格计算、云计算等技术在地理信息领域的应用,海量空间数据的高效组织与管理成为提供各种数据和功能服务的基础,空间索引是其中的关键问题,文中在分布式空间数据库系统架构基础上,提出一种适应分布式环境下的分层+分块的矢量数据存储组织模型,设计包括矢量数据面片索引、矢量数据层索引、矢量数据块索引以及数据块内索引在内的多级空间索引。实现表明,文中设计的空间索引支持并发创建和高并发条件下的数据高效访问。     

黑河中下游植被覆盖度变化遥感监测

自2000年国家决策实施水量统一调度以来,黑河中下游生态环境得到好转,但缺乏一个客观公正的评价方法加以验证。本文考虑黑河中下游区域面积大、数据资料缺乏等特点,提出了基于卫星遥感影像提取生长季植被指数计算植被覆盖度（VFC）,并对VFC的空间分布特征、面积占比、变化趋势等进行了分析。研究表明,2000—2017年18年间,黑河中下游区域均存在低覆盖植被向其他类型覆盖植被转化现象,高植被覆盖区域面积增加,植被覆盖情况整体趋好。该结论与黑河中下游区域生态环境变化现状相符,证明本文方法可以作为区域生态环境评价的重要方法支撑。     

基于GF-6的可可西里典型湖泊水体面积提取方法研究

湖泊是气候变化的敏感指示器,快速准确地获取湖泊水体信息对区域气候变化研究、区域生态环境保护和治理具有重要意义。本文基于高分六号(GF-6) WFV数据,以可可西里地区4个湖泊为研究对象,分别采用单波段法、波段差值法、归一化差异水体指数(NDWI)法提取了水体面积,并以目视解译所得结果作为参考标准,对不同方法的提取结果进行了精度评价。结果表明,单波段法易受浅水区水体影响,但受积雪的影响较小,而波段差值法和NDWI法受积雪影响较大;NDWI法虽能有效提取浅水区水体,但仍受一定程度湖底沉积物的影响;波段差值法与单波段法和NDWI法相比,能有效区分浅水区水体和背景地物。     

基于空间数据库VRGIS的研究与应用

结合空间数据库、GIS、计算机图形学、RS等技术构建了虚拟现实地理信息系统。通过研究地形数据的生成及空间数据库的存储管理,实现了遥感影像的自动配准及无缝拼接;基于四叉树的LOD算法、地形节点评价系统、动态调度及大规模纹理映射等技术的研究,实现了地形数据的3维可视化;提出了自适应特征数据覆盖渲染算法,将2维GIS特征数据覆盖叠加到所创建的3维模型上,构建了虚拟现实环境。该系统成功应用于胜利油田,实现了地下油田的虚拟现实3维可视化,具有一定的理论价值和现实意义。     

生态红线划定的技术方法研究——以鄂州市为例

在分析鄂州市生态环境矛盾和生态服务需求的基础上,根据生态红线原理和目标,提出较为完整的生态红线划定方法,保障生态系统完整性及连续性,维护区域生态系统安全。从生态环境敏感性评价、生态服务功能重要性评价、生态灾害危险评价等3方面构建生态适宜性评价体系,展开生态适宜性分析。在GIS与RS支持下,创建了鄂州市网格空间属性数据库,采用层次分析法确定指标权重,运用叠加分析、空间分析等技术方法最终完成生态适宜性评价,将鄂州市划分为红线、黄线、蓝线、绿线等4个区域,同时,叠加整合已有的重要生态功能区,并将红线区划分为一级管控区和二级管控区,明确重点保护方向,确定生态红线管控体系。     

矿山生态修复监测指标体系构建与应用

目前,国内外对矿山生态修复工程实施后,修复成效监测缺少一套完整的监测指标体系。为推动矿山生态修复监测指标体系的构建,本文从矿山生态修复监测的基本内容、监测指标选取等方面开展研究,从水环境、土壤环境、地表环境、地质环境、生态修复综合效益5个方面,构建了一套科学评价矿山生态修复成效的监测指标体系。将指标体系应用于陕西省神木市某煤矿的生态修复监测,并采用GIS分析和样本监测等手段进行验证,评价矿山生态修复的整体效果。试验结果表明,土壤环境各指标中,反映土壤物理性质的土层厚度指标较好;地表水质污染较少,基本没有微生物和有机物污染,水质偏碱性,与矿区内土壤一致偏碱性;植被覆盖和生境质量指数较好;矿山生态修复区域的沉降区域比例较小;矿山生态修复的综合效益指标表现不佳。