内蒙古西部草原地上生物量的遥感估算

利用2005-2011年内蒙古西部草原756个地面调查样方与2001-2011年MODIS NDVI数据集,建立统计模型,估算了内蒙古西部草原地上生物量,并探索了地上生物量与气候因子的关系.结论如下:①内蒙古西部草原地上生物量2001-2011年均值为5.27 Tg(1 Tg=1012g).2001-2011年间,内蒙古西部草原地上生物量呈波动状态且略有下降趋势.②内蒙古西部草原地上生物量的空间差异显著,总体自东南向西北逐步降低.③内蒙古西部草原地上生物量年际波动的主要驱动因子是1-7月的降水量,而与同期气温无显著关系;降水量同样是决定地上生物量空间分布的重要因素,而气温的影响较弱.本研究的估值仍存在一定的不确定性,主要来源于样方的采集标准差异、样方生物量的折算偏差、灌木生物量的低估与遥感数据集误差.     

洪河自然保护区乌拉苔草生物量高光谱遥感估算模型

尝试用不同方法构建洪河自然保护区湿地植被乌拉苔草(Carex meyeriana)的高光谱植被指数,建立水上鲜/干生物量高光谱估算模型,并比较了不同模型的反演精度。通过实测不同覆盖度和水深状况下乌拉苔草的冠层高光谱反射率与水上生物量的数据,采用高光谱可见光—近红外波段及其微分光谱波段(350~1 050 nm)逐波段构建FNDVI、FRVI、FDVI、FDNDVI、FDRVI、FDDVI植被指数,分别找出与水上鲜生物量和干生物量具有最佳相关性波段组合的植被指数,建立乌拉苔草水上生物量的最佳估算模型,并对比分析了反射率光谱植被指数(FNDVI、FRVI、FDVI)模型和微分光谱植被指数(FDNDVI、FDRVI、FDDVI)模型的反演精度。结果显示,微分光谱与乌拉苔草水上生物量的相关性比反射率光谱好;微分光谱植被指数与乌拉苔草水上生物量的相关性比反射率光谱植被指数好,尤其以微分光谱植被指数FDRVI与FDNDVI建立的二次函数模型反演乌拉苔草的水上鲜生物量和干生物量的效果最好,精度分别达74.9%、71.4%,其均方根误差分别为0.074 4和0.026 2,通过了p<0.01极显著验证。这表明,采用微分光谱植被指数FDRVI、FDNDVI对乌拉苔草水上鲜生物量和干生物量的估算可以取得较高的预测精度。     

气候变化对土地覆被变化的影响及其反馈模型

气候变化对土地覆被变化影响及其反馈模型研究主要内容包括:中国土地覆被季相变化的时空差异性;中国土地覆被特征参数NDVI年际变化与气候变化的关系;中国气候一植被判别模型;气候一土地覆被变化的神经网络建模及土地覆被的气候预测;土地利用/土地覆被变化(LUCC)对气候影响的反馈机制和LUCC对中国土壤碳库的可能影响;土地覆被变化对气候影响的反馈数值实验.     

基于植被盖度和高度的不同退化程度高寒草地地上生物量估算

由于气候变化和不合理的人类活动,20世纪80年代以来青藏高原高寒草地发生严重退化。地上生物量是评价草地退化的直观指标。通常采用植被盖度和高度来估算草地地上生物量,但草地退化后,植被盖度和高度与地上生物量之间的关系是否会发生变化目前还不清楚,这影响着退化草地生物量估算的精度。通过多元回归分析研究了青藏高原中部和东北部高寒草甸、高寒草原在不同退化程度下植被盖度和高度与地上生物量的关系。结果表明：（1）高寒草甸与高寒草原地上生物量整体上及不同退化阶段都没有显著差异（P>0.05）。（2）随着退化程度的加剧植被盖度和高度对地上生物量的影响也发生改变,体现在未退化阶段地上生物量主要受植被高度影响,退化后主要受植被盖度影响。（3）无论是高寒草甸还是高寒草原分退化程度的回归模型估算结果都较不分退化程度模型估算的生物量更接近实测值。我们建议在退化高寒草地研究中采用盖度和高度估算生物量时,根据退化阶段采用不同的估算模型。     

降水量对荒漠草原骆驼蓬（Peganum harmala）地上生物量的影响

了解降水变化对荒漠草原植物生长发育的影响对于预测荒漠草原植物对气候变化的响应和适应具有重要意义。本文研究了3年的降水量增减（±50%）对乌拉特荒漠草原优势植物骆驼蓬（Peganum harmala）的数量特征（分枝数、果实数和植株密度）、地上生物量（AGB）和功能性状的影响。利用相关分析研究各指标与AGB的相关性,并建立结构方程模型（SEM）来探究降水变化、骆驼蓬的数量特征及功能性状对AGB的影响机制。结果表明：（1）增加50%降水量处理下,骆驼蓬的分枝数、果实数和株高显著提高（P<0.05）;减少50%降水量下,AGB、比叶面积（SLA）和株高显著降低（P<0.05）,但叶干物质含量（LDMC）显著增加（P<0.05）。（2）生长季前期降水量（EGSP）增多有利于对骆驼蓬分枝和果实的发育,也缓解了年降水量减半对其SLA、LDMC和株高的胁迫。（3）骆驼蓬AGB与分枝数、果实数、植株密度和株高显著正相关（P<0.05）,与LDMC和叶片碳含量显著负相关（P<0.05）。（4）SEM表明,增加的年降水量通过增加株高、果实数和植株密度来间接增加AGB,EGSP...     

基于改进线性光谱解混和 SCS-CN 模型的广州主城区降雨产流模拟

城市降雨产流特征的定量研究对于城市雨水资源开发利用、科学规划和管理具有十分重要的意义。以广州市主城区为研究对象,提出一种改进的线性光谱解混方法提取遥感影像的不透水面、植被和土壤盖度,并结合SCS-CN 产流模型进行城区降雨径流模拟。首先利用线性光谱解混方法提取 2015-10-18 Landsat 8 OLI 遥感影像的不透水面、植被和土壤盖度;然后利用归一化建筑物指数和归一化植被指数进一步优化解混结果;最后结合优化的不透水面、植被和土壤盖度计算合成的 CN 值,并应用 SCS-CN 产流模型分析研究区在不同降雨重现期的降雨产流分布特征。结果表明：改进的线性光谱解混方法能较好地提高不透水面、植被和土壤盖度的提取精度;不透水面盖度越高的区域,CN 值越高;CN 值对地表径流深模拟有显著的影响;在不同重现期降雨条件下,研究区地表径流深空间分布格局差异显著;总体上,降雨量越大,不透水面盖度越高,形成的地表径流深越深,内涝发生的可能性越大。     

青藏高原植被覆盖变化及其与气候变化的关系

近几十年来,全球气候变化对青藏高原植被覆盖产生了重要影响。基于青藏高原1981—2005年遥感影像及同期气象数据,结合生态学模型,分析了青藏高原植被覆盖度变化趋势及其与气候变化的关系。结果显示,25 a间,青藏高原温度升高、降水量增加,植被覆盖度呈"整体升高、局部退化"趋势;地表植被改善区主要位于植被低覆盖区,退化区主要位于高覆盖区;从不同植被类型看,除针叶林、阔叶林受采伐影响覆盖度下降外,其他植被覆盖度均不同程度的上升;植被覆盖度变化与同期降水量变化、温度变化均呈正相关,且具有明显的区域差异。     

Spatio-temporal Patterns of Vegetation Change in Kazakhstan from 1982 to 2015

The Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), as a key indicator of vegetation growth, effectively provides information regarding vegetation growth status. Based on the Global Inventory Monitoring and Modeling System (GIMMS) NDVI time series data for Kazakhstan from 1982 to 2015, we analyzed the spatial pattern and changes in the vegetation growth trend. Results indicated that the three main types of vegetation in Kazakhstan are cropland, grassland and shrubland, and these are distributed from north to south. While the regional distribution pattern is obvious, the vegetation index decreased from north to south. The average NDVI values of the three main vegetation types are in the order of cropland > grassland > shrubland. During the period from 1982 to 2015, the NDVI initially increased (1982-1992), then decreased (1993-2007), and then increased again (2008-2015). The areas where NDVI decreased significantly accounted for 24.0% of the total land area. These areas with vegetation degradation are mainly distributed in the northwest junction between cropland and grassland, and in the cropland along the southern border. The proportions of total grassland, cropland and shrubland areas that were degraded are 23.5%, 48.4% and 13.7%, respectively. Areas with improved vegetation, accounting for 11.8% of the total land area, were mainly distributed in the mid-east cropland area, and the junction between cropland and grassland in the mid-east region.     

基于30m归一化植被指数的近30年三江源高寒草地植被时空变化及气候影响研究（英文）

植被长期变化及其对气候变化的响应一直是生态学研究的热点。本研究应用前期基于Landsat数据融合得到的青藏高原三江源区1990–2018年近30年30 m空间分辨率归一化植被指数(NDVI),以Theil-Sen中值法和线性回归,分析了近30年高寒草地时空变化及气候变化影响。结果表明：(1)研究区NDVI呈从东南到西北逐渐降低的空间格局,全区平均NDVI为0.39,其中澜沧江源NDVI最高(0.43),其次是黄河源(0.38)和长江源(0.23)。(2)研究期间,全区NDVI以0.0031yr^–1的速率呈上升趋势(R²=0.62,P<0.01),后期(2005–2018年)增长速度为0.00649 yr^–1(R²=0.71,P<0.01),是前期(1990–2005年间)速率0.00284 yr^–1(R²=0.31,P<0.01)的近2.3倍,说明后期(2005–2018年)植被变绿加速,且不同流域间增速在2.3至63倍间。(3)NDVI...     

基于无人机影像的无瓣海桑单木提取与地上生物量估算

无瓣海桑(Sonneratia apetala)是中国红树林恢复种植最早引进的优质红树树种,其生产力在红树林群落中处于较高水平,具有显著的高生物量和能量积累。然而,由于红树林群落冠层密集、结构复杂,精确描绘无瓣海桑的单木树冠存在极大挑战性。传统的卫星遥感侧重于区域或更大尺度监测需求,而新兴的低空无人机遥感在更精细尺度的红树林生态监测中具有显著优势。以广东省珠海市淇澳岛红树林自然保护区为研究区,利用消费级无人机影像生成的冠层高度模型(Canopy Height Model, CHM)和种子区域生长(Seed Region Growing, SRG)算法进行无瓣海桑单木树冠提取,并建立基于地面调查数据获取的树高和胸径两者之间的回归关系,以优化无瓣海桑地上生物量异速生长方程,进而实现研究区单木尺度的无瓣海桑地上生物量估算。结果表明：基于无人机影像可以有效提取无瓣海桑单木树冠,其提取精度达到67%;验证了树高和胸径之间较高的相关性,提出了基于树高的无瓣海桑地上生物量异速生长方程;研究区无瓣海桑平均地上生物量的范围为2.99～247.24 t/hm²,平均值为92.14 t...     

干旱地区植被指数(VI)的适宜性研究

以位于典型干旱区的甘肃河西地区石羊河下游的民勤绿洲为例,对NDVI、SAVI、MSAVI和GEMI等4种VI(植被指数)受土壤背景光谱影响的程度和探测低盖度植被的能力进行了对比研究。通过分析VI提取植被信息时植被土壤噪音比的变化发现,植被覆盖较低条件下VI提取植被信息总体受土壤背景光谱影响程度较低,相比而言,GEMI提取植被信息中受土壤背景影响最小,其他3种VI的区别不太明显。通过分析不同VI随植被覆盖度增加的反映速率变化及不同覆盖条件下不同VI的取值范围的变化发现,NDVI探测低盖度植被的能力最强,GEMI次之。GEMI可能是干旱地区植被探测较适宜的植被指数。     

Integrated assessment model of water resources constraint intensity on urbanization in arid area

Water has become a key restricting factor of the urbanization process in developing arid areas. Based on qualitative and quantitative methods, we constructed an integrated indicator system to assess the status of water resources and urbanization system in arid area, and established an AHP model reformed by entropy technology to evaluate the temporal and spatial variations of water resources constraint intensity on urbanization. This model is applied to the Hexi Corridor, a typical arid area in NW China. Results show that, water resources constraint intensity on urbanization in the Hexi Corridor is bigger in the east and smaller in the west. It has changed from the less strong constraint type into the strong constraint type from 1985 to 2005, yet it decreased appreciably in recent years. At present, most areas in the Hexi Corridor belong to the less strong or strong constraint type. Through rational adjustment of water resources and urbanization system, the Hexi Corridor can still promote water resources sustainable utilization and accelerate the urbanization process. This study suggests that the integrated assessment model of water resources constraint intensity on urbanization is an effective method to analyze the conflicts between water resources and urbanization system in arid area.     

Linking pesticides and human health: A geographic information system (GIS) and Landsat remote sensing method to estimate agricultural pesticide exposure

Accurate pesticide exposure estimation is integral to epidemiologic studies elucidating the role of pesticides in human health. Humans can be exposed to pesticides via residential proximity to agricultural pesticide applications (drift). We present an improved geographic information system (GIS) and remote sensing method, the Landsat method, to estimate agricultural pesticide exposure through matching pesticide applications to crops classified from temporally concurrent Landsat satellite remote sensing images in California. The image classification method utilizes Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) values in a combined maximum likelihood classification and per-field (using segments) approach. Pesticide exposure is estimated according to pesticide-treated crop fields intersecting 500 m buffers around geocoded locations (e.g., residences) in a GIS. Study results demonstrate that the Landsat method can improve GIS-based pesticide exposure estimation by matching more pesticide applications to crops (especially temporary crops) classified using temporally concurrent Landsat images compared to the standard method that relies on infrequently updated land use survey (LUS) crop data. The Landsat method can be used in epidemiologic studies to reconstruct past individual-level exposure to specific pesticides according to where individuals are located.