基于多源遥感数据的物种多样性及陆表植被恢复力监测研究

生物多样性和生态系统恢复力是生态系统健康的关键因素和重要指标。物种多样性指一定区域内物种数量的总和,物种多样性监测是生物多样性监测与保护的核心部分。作为生态系统恢复力的重要组成部分,植被恢复力是陆表生态系统服务和生态系统功能的重要指标,直接决定了陆表植被变化、陆表生态系统稳定性等关键生态过程和生态参量。目前,受到观测手段的限制,物种多样性与陆表植被恢复力监测普遍空间范围小,时间范围不连续,其中热带地区植物物种多样性变化对植被影响效果争议较大。论文基于长时间序列高精度遥感数据,从动物物种多样性遥感监测、植物物种多样性变化对热带雨林影响的遥感评估、遥感植被恢复力监测三方面出发开展相关工作。主要工作和成果包括:     

机载激光雷达及高光谱的森林乔木物种多样性遥感监测

利用机载LiDAR和高光谱数据并结合37个地面调查样本数据,基于结构差异与光谱变异理论,通过相关分析法分别筛选了3个最优林冠结构参数和6个最优光谱指数,在单木尺度上利用自适应C均值模糊聚类算法,在神农架国家自然保护区开展森林乔木物种多样性监测,实现了森林乔木物种多样性的区域成图。研究结果表明,(1)基于结合形态学冠层控制的分水岭算法可以获得较高精度的单木分割结果(R~2=0.88,RMSE=13.17,P0.001);(2)基于LiDAR数据提取的9个结构参数中,95%百分位高度、冠层盖度和植被穿透率为最优结构参数,与Shannon-Wiener指数的相关性达到R~2=0.39—0.42(P0.01);(3)基于机载高光谱数据筛选的16个常用的植被指数中,CRI、OSAVI、Narrow band NDVI、SR、Vogelmann index1、PRI与Shannon-Wiener指数的相关性最高(R~2=0.37—0.45,P0.01);(4)在研究区,利用以30 m×30 m为窗口的自适应模糊C均值聚类算法可预测的最大森林乔木物种数为20,物种丰富度的预测精度为R~2=0.69,RMSE=3.11,Shannon-Wiener指数的预测精度为R~2=0.70,RMSE=0.32。该研究在亚热带森林开展乔木物种多样性监测,是在区域尺度上进行物种多样性成图的重要实践,可有效补充森林生物多样性本底数据的调查手段,有助于实现生物多样性的长期动态监测及科学分析森林物种多样性的现状和变化趋势。     

高光谱遥感在植物多样性研究中的应用进展与趋势

人类活动、极端气候、物种入侵等事件导致植物的生物多样性丧失加剧,生物多样性保护迫切需要快速准确地收集陆地植物多样性信息。高光谱遥感的出现,为大空间尺度上的植物多样性研究提供了技术基础,为群落和景观水平的生物多样性相关理论的验证提供了契机。本文简要回顾了近年来高光谱遥感技术的发展及其在植物多样性研究中的应用。重点介绍了两类高光谱遥感反演多样性的手段,即直接反演和间接反演。直接反演手段以光谱变异假说为理论基础,从光谱曲线特征入手直接建立光谱信息与植物多样性的关系;间接反演手段则通过植被指数将光谱信息关联植物多样性,或通过定量反演功能性状计算功能多样性指标,进而实现植物多样性的间接估测。论文进一步结合实例,论述了高光谱遥感技术在大尺度生物多样性相关研究中的应用,如物种入侵监测、物种分布及多样性格局制图、生物多样性与生态系统功能关系研究。最后分析了高光谱遥感技术在生态研究应用中的局限性。随着多源遥感技术的发展日渐成熟,高光谱遥感技术与地面通量监测、激光雷达、计算机可视化等其他技术的协同应用可能是在生物多样性研究领域中一个新的发展方向。     

生物多样性监测网络建设进展

生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。由于气候变化、人类活动的加剧,生物多样性正在经受前所未有的快速变化,各国政府和相关国际组织已经积极投入到生物多样性监测和保护中。为了解生物多样性的现状和变化规律,全球性、区域性及国家性生物多样性监测网络陆续建立。地球观测组织—生物多样性监测网络(GEO BON)作为全球性网络,目的是建立和完善生物多样性监测核心指标EBV(Essential Biodiversity Variables),推动监测指标的标准化和全球化,为数据共享和大尺度生物多样性变化评估奠定基础。在区域尺度上,欧盟成立了EU BON,亚太地区成立了AP-BON。在国家尺度上,瑞士、英国、日本等均建立了监测网络。中国科学院在"十二五"期间成立了中国生物多样性监测与研究网络(Sino BON),对中国生物多样性的变化开展长期的监测与研究。生物多样性监测依赖于传统调查方法与先进技术结合,如红外相机、基因技术、无人机技术等。遥感能够提供大范围、全覆盖的生物多样性信息,是未来大尺度生物多样性监测的重要手段之一。为此,GEO BON成立了"生态系统结构"组主要研究如何建立基于遥感数据的EBV。Sino BON也引入了无人机近地面遥感技术探讨更大区域的生物多样性监测。未来随着中国综合地球观测系统的完善,Sino BON的地面观测将更好地与卫星数据结合,实现生物多样性天地一体化监测,服务于中国生物多样性保护与评估。     

权威发布

数字85%6月2日消息,今年以来的持续旱情,使被列入"世界重要湿地名录"的东洞庭湖自然保护区核心水域大幅萎缩,保护区内生物多样性遭到巨大破坏。据东洞庭湖自然保护区管理局局     

图览中国湿地

湿地与森林、海洋并称为地球三大生态系统,被誉为"地球之肾".我国是世界上湿地生物多样性最丰富的国家之一,湿地类型多,从沿海到内陆、从平原到高原山区都有分布.我国目前共有64个国际重要湿地,899个国家湿地公园,湿地保护率达到50％以上.本期我们将走进我国最大的沼泽分布区和我国第一个国家湿地公园,一睹我国湿地绘就的生态画...     

利用遥感和GIS的方法预测外来入侵物种的潜在分布

外来物种入侵已经成为人类历史上最重大的生态事件之一,它直接威胁到了包括中国在内的世界上很多国家的经济、公众健康、农业生产力和生态的完整性。该研究利用遥感和GIS的方法进行了外来入侵物种的相对适生区分析,预测了外来物种-豚草在中国的潜在分布,并在信息理论的框架下建立了一种改进的加权平均逻辑回归模型。利用logit阈值和频率统计的方法对入侵物种的生境进行相对适应性划分,减小了生物多样性数据的不对称带来的影响。     

中共中央国务院就甘肃祁连山国家级自然保护区生态环境问题发出通报

新华社北京7月20日电党的十八大以来,党中央高度重视生态环境保护。祁连山是我国西部重要生态安全屏障,是黄河流域重要水源产流地,是我国生物多样性保护优先区域,国家早在1988年就批准设立了甘肃祁连山国家级自然保护区。     

声音

西南野生生物种质资源库建成 11月24日．中国西南野生生物种质资源库项目在昆明通过国家验收,标志着我国目前惟一的国家级野生生物种质资源库项目建设完成。中国西南野生生物种质资源库由中国科学院和云南省共建．于2005年3月开工,依托中国科学院昆明植物研究所建设,项目投资1．48亿元。目前。该资源库共收集保存野生生物种质资源8444种74641份（株）．其中中国特有植物物种1339种2826份．珍稀濒危植物物种73种190份。     

云南省9种优先保护物种适生区评价

针对云南省因土地利用结构变化,自然环境遭到破坏,导致许多物种极度濒危甚至灭绝、生物多样性遭到严重破坏的问题,本文利用最大熵模型（MaxEnt）对云南9种特色优先保护物种进行了环境适宜性分析。首先以资源环境承载力及国土空间开发适宜性为基础,筛选出具有云南特色的9个优先保护物种,然后对各物种的最优生存环境进行了预测。研究结果表明,云南省9种优先保护物种现存分布区总计0.21万km²。经最大熵模型（MaxEnt）预测可知,最优适生分布区可达5.45万km²,是现存分布区的25倍。     

实行生态补偿 推动生物多样性保护

我是双重身份,既是北大的老师,同时兼一个民间的国际组织———“保护国际”的中国项目代表。“保护国际”现在在30多个国家都有代表处。可能很多人不知道“保护国际”的工作。“保护国际”坚持以人为本的生物多样性保护,强调在生物多样性保护的时候要考虑到人的生存和利益,怎样使人的环境能够得到更好地协调和发展。在这么一个基础上来研究坚持生物多样性保护,前提是相信生物多样性是提供一个健康的生态系统的保证。健康的生态系统也是人类生存的一个最良好的基础,特别是从长期利益来看。但是怎么协调短期利益和长期利益,确实有很多工作要…     

灌丛化草原物种多样性与生产力的权衡关系

针对全球变化背景下内蒙古典型草原小叶锦鸡儿灌丛密度增加对生态系统主要服务功能影响尚不清晰的问题,该文采用野外调查为主的方法,研究小叶锦鸡儿灌丛化对内蒙古典型草原物种多样性和草地生产力的影响,探讨灌丛化过程中二者间是否存在权衡关系。结果表明：随着灌丛高度、盖度、密度和生物量的增加,草地生产力显著增加,从8.55 g/m²增加到21.76 g/m²;草本群落的物种多样性指数显著降低,物种丰富度从22种/m²降到12种/m²;草地生产力与物种多样性间存在明显权衡关系。结构方程模型证明灌丛化对物种多样性和草地生产力都是直接影响,不存在通过影响土壤养分而间接影响物种多样性或草地生产力。本研究结果为灌丛草原利用与管理提供重要理论依据。     

观鸟鄱阳湖,让心与候鸟一起飞

正"鄱阳鸟,知多少,飞时遮尽云和日,落时不见湖边草。"鄱阳湖,不仅是我国最大的淡水湖,也是内陆淡水湿地生态系统保持完整、湿地生物多样性最丰富的地区之一,1992年鄱阳湖的生态湿地被列入《国际重要湿地名录》,也是中国加入"世界生命湖泊网"的唯一代表。鄱阳湖吸引了许多珍稀濒危水禽、越冬珍禽,被誉为"候鸟天堂""珍禽乐园"。环鄱阳湖有不少观鸟点,其中以吴城镇最为有名。永修县吴城镇是鄱阳湖候鸟保护区的中心,也是全国有名的观鸟胜地。离开永修县城,车窗外的风光不知从什么时候起,就变成     

基于生态安全格局的生物多样性生态修复研究——以云南省为例

云南省是全球生物多样性资源,尤其是野生种质资源的热点地区,区域的生物多样性战略价值日渐凸显。COP15大会在云南昆明的顺利召开,使得“生物多样性”保护再次成为国际上的关注热点。本文通过收集相关资料,分析当前云南省生物多样性保护现状及面临的挑战;利用最小累积阻力模型MCR、重力模型、分区指数Did等方法,构建形成“三屏-两带-六廊”的云南省生态安全格局,并对云南省生物多样性生态修复区域进行判定与分区,将生物多样性维护功能重要性分为极重要、重要、一般重要3类。可为云南省生物多样性保护优化空间布局,开展分区分类生物多样性保护,构建绿色生态环境保护屏障提供科学依据。     

新疆地区鸟类和哺乳动物丰富度与环境因子的空间格局与关系

干旱区生态系统极易受到气候及土地利用变化的影响,其生物多样性格局及其形成机制是重要的生态学问题。基于新疆地区鸟类及哺乳动物物种多样性数据,结合气候、地形和长时间序列的植被遥感参数产品FAPAR数据等,主要在不同的土地利用类型及海拔带上采用单因子相关分析方法探讨了物种丰富度格局的形成机制。总体来说,不同生境类型中,植被遥感参数因子(DHI、NDVI等)与两种类群物种丰富度分布的相关性强于与气候因子(温度、降水)的相关性。具体而言,植被遥感参数因子中,基于FAPAR的生境指数因子与丰富度的相关性大于基于植被指数的因子(DHI_cumNDVI_cumEVI_cum);气候因子中,在草地生境或者较低的海拔上,年均降水因子对于丰富度分布的解释力强于年均温度因子。这表明在新疆地区,影响鸟类与哺乳类动物物种丰富度分布的主导理论是生境异质性假说与环境稳定性假说,其解释力在多种生境内均强于生产力与环境热量。     

英国可再生燃料署建议放慢对生物燃料生产速度

2008年7月7日,英国可再生燃料署（Renewable Fuels Agency）负责人Ed Gallagher教授公布了该机构对使用生物燃料的直接后果的调查结果。调查内容主要包括：生物燃料是否会造成温室气体排放、由此造成的土地利用变更是否会损害生物多样性,以及生产生物燃料是否会影响食品价格。Gallagher得出的主要结论是：     

坚持科学发展观 珍惜每一寸土地——纪念第十四个全国"土地日"

6月25日是第十四个全国"土地日"。今年"土地日"的宣传主题是:坚持科学发展观,珍惜每一寸土地。 自古以来,我国就有"国土庄严"、"庄严国土"之说,这是个国家层面的概念,说的是一个国家的领海、领空、领地是神圣不可侵犯的,当保卫、保护。还有"江山社稷"之说,这与"国家"同义。其中的"社"也可以理解为土,"稷"也可以理解为谷,也就是说,有土地能种谷,才能     

基于GIS的湿地保护管理信息系统设计与应用

湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统,它是湿地植物、栖息于湿地的动物、微生物及其环境组成的统一整体,具有很高的生物多样性,是珍贵的自然资源,具有不可替代的综合功能。近年来,我国高度重视生态环境保护工作,建立了日趋完善的湿地保护管理体系,在多地建成了国家湿地公园。聚焦地理信息与湿地管理工作的结合,通过发挥遥感和地理信息系统、地理信息可视化技术在自然资源调查、管理与应用方面的优势,整合湿地环境、生物多样性监测与调查数据,以建立基于GIS的湿地保护管理信息系统为例,分析湿地保护的信息化管理需求,详细介绍了系统的总体设计、数据组织、系统功能设计等内容,为开发湿地等自然资源的管理与保护信息系统提供了有力的技术支撑和参考。     

欧亚地区晚第三纪环境和生态系统动力学

当今人类关注的是,随着人类活动的增加或生境的改变,陆地生物多样性大大降低。无论对于涉及环境破坏与生物多样性关系这类基础问题的地球科学家还是生物学家来说,陆地生态系统的地质演化史都是一个重要的课题。因此,对陆地生态系统和生物多样性发生的变化、特别是与晚第三纪期间有关的变化开展调查研究看来是及时的,     

利用无人机高光谱影像的红树林群落物种分类

近年来红树林群落中物种结构简单、功能退化等环境问题日趋严重,为了及时准确掌握红树林群落的物种空间格局与分布,本文首先基于深圳福田红树林自然保护区无人机高光谱影像,利用归一化差值植被指数和归一化潮间红树林指数提取植被区域;然后在植被区域根据最佳指数法选取信息量大、波段相关性小的波段组合,分别采用基于像素支持向量机分类方法和面向对象影像分类方法对红树林物种进行分类。试验结果表明,基于像素支持向量机分类方法的总体精度为81.03%;利用面向对象影像分类方法的总体精度为85.58%。面向对象影像分类方法能有效去除椒盐噪声,充分利用对象光谱、形状及纹理信息,提供更准确的红树林分布信息。