汶川地震灾后农田和森林植被恢复遥感监测

2008年汶川8.0级特大地震对当地的生态系统造成了极大的破坏,为了评估5年来灾区农田和森林植被的恢复情况,利用逐年机载高分辨率遥感影像,结合星载遥感数据和地面调查数据,开展了灾区农林植被恢复状况监测。在农田恢复监测方面,结合2008年地震发生后以及2013年5月中旬的机载高分辨率遥感数据,采用目视解译的方式对汶川地震中受损农田的恢复状况进行监测与评估,同时利用GVG(GPS、Video和GIS)农情采样系统的作物种植成数调查结果,分析了灾后作物种植结构的变化。结果表明,灾区1592 ha受损农田,5年后仅有约17.5%得到了恢复和耕种使用。就耕地利用强度而言,重灾区耕地利用率较高,作物种植结构没有发生重大变化。在森林恢复状况监测方面,对典型区(岷江干旱河谷区和盆周山地区的3个重点区域)采用目视解译方式识别出森林变化,并结合大区域尺度规一化植被指数(NDVI)时间序列变化分析,对整个灾区的森林损毁和恢复情况做出评价。监测结果显示,汶川县、什邡市和绵竹市的森林植被恢复情况总体较好,但是一些坡度较大的损毁区、次生灾害频发区的森林尚未恢复,大区域尺度的统计结果显示,地震重灾区的46381 ha重度损毁森林植被和177025 ha中度损毁森林植被区域,完全恢复的区域占13.52%和25.84%,部分恢复的区域都占到50%。在自然恢复较为困难的区域,如汶川县中部和东北部、都江堰市北部、彭州市北部、什邡市北部、绵竹市北部、安县北部及北川县南部等,需要加强人工干预。遥感监测方法既适用于震后的农田和森林恢复状况动态监测,也适用于其他自然灾害发生时对灾区农田和森林植被破坏状况进行应急监测,具有实际应用价值和良好的发展前景。     

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。     

基于Landsat的沈阳城市热岛效应与地表参数变化分析

基于2000—2016年沈阳市六期Landsat数据,利用单通道算法反演地表温度计算城市热岛强度。依据与城市热环境关系较大的植被、水体、不透水面3种地表参数将研究区分类,并将地表参数指数与地表温度拟合分析地表参数对沈阳城市热岛的影响。结果表明:1) 16年间沈阳市不透水面地区比例从21.82%上升到46.02%,植被覆盖率从75.83%下降到53.11%,水体从2.35%下降到0.87%; 2)随地表参数的变化,研究区极强、强、中热岛从2000年的14.10%上升到2016年的25.93%,上升了11.83%; 3)不透水面指数对温度的影响接近甚至超过植被指数和水体指数的和,对城市热岛效应有着显著的增强作用。     

利用遥感指数时间序列轨迹监测森林扰动

作为陆地生态系统的主体,森林的碳循环与碳蓄积对研究陆地生态系统起着重要作用,但目前森林扰动资料的缺乏在很大程度上影响着森林碳通量的估算精度。利用1986年-2011年共14期的Landsat TM/ ETM+影像,以江西武宁县为例,使用遥感指数时间序列轨迹分析方法,研究了适用于中国南方森林的扰动监测技术,该技术不仅可以识别森林的扰动变化,同时还可以监测植被的恢复信息。精度分析表明该方法得出的扰动产品的Kappa系数达到0.80,总体精度达到89.7%,表明该方法对武宁县森林扰动具有较好的监测能力。森林扰动特征分析表明武宁县森林在20世纪90年代受扰动最为剧烈,并且扰动主要发生在低海拔地区。     

基于Landsat5/8时序数据汶川县域植被覆盖变化监测

选取汶川县作为研究区,利用2007—2017年Landsat5/8遥感影像的6个时序数据,提取汶川县多期植被覆盖度,并对其植被覆盖的变化进行定量分析,以及对地震之后的植被恢复状况进行分析.结果表明汶川县在512地震后至2011年植被覆盖度有一个持续的下降,2011年之后有呈现上升的趋势,并在2017年已超过震前水平,总...     

基于时间序列统计特性的森林变化监测

森林动态变化分析对揭示生态系统环境变化及植被恢复和布局重建等具有重要意义,时间序列的遥感数据为森林监测提供了基础数据。本文根据森林植被的统计学特性,在暗目标法的基础上,利用归一化植被指数NDVI实现森林样本自动选择;并融合NDVI构建了新的综合森林特征指数(Integrated Forest Z-Score,IFZ);以时间序列的IFZ分析森林动态信息,实现森林变化动态监测。以三峡大坝及周边区域森林为研究区,利用2001年至2012年每年生长季节(5月—10月)的Landsat TM影像检验本文算法。基于2002年、2006年和2010年三期7月—9月的Quick Bird影像的精度分析结果发现:研究区森林变化检测的总体精度可达96.53%,Kappa系数为0.9512。在添加NDVI指数后构建的IFZ提高了总体监测精度。其中,毁林类别的检测精度提高显著,漏检率和误检率分别为2.74%和3.64%;干扰后重建的森林类别的检测精度有一定提高,其漏检率和误检率分别为10.79%和10.51%。研究结果表明,改进暗目标法能提高森林样本的选样效率,添加NDVI的IFZ能提高森林动态变化的识别度。此外,本算法不仅能定性识别森林变化,而且能定量提供森林干扰发生时间和干扰强度。     

利用MODIS NDVI进行淮南矿区植被覆盖度动态监测

为了分析2005—2014年10年间淮南矿区的植被覆盖演化并为矿区生态恢复提供科学参考,基于像元二分模型并利用每16 d周期的MODIS NDVI时间序列产品提取了2005年、2008年、2011年、2014年淮南矿区植被覆盖度,并从时序演化、数量转移和空间演化3个方面分析了植被覆盖的时空演化特征。结果表明:监测时段内年际NDVI均值由2005—2008年呈下降趋势,2008—2015年呈现稳步上升趋势;监测时间内区域平均植被覆盖度分别为0.722 3、0.701 7、0.718 1和0.702 8,平均减幅为2.7%;较高植被覆盖的面积是区域内主导植被覆盖,占整个研究区面积的50%,中、低和无植被覆盖面积在监测时间内保持稳定且面积均不足200 km2,表明植被覆盖状况总体良好;植被覆盖等级转化主要以高覆盖和较高覆盖之间的转化为主,稳定是植被覆盖的主要演化状态,而植被的轻度退化与交替演变趋势明显。     

基于TM影像的德兴铜矿区生态环境变化

分别选取1992年、1996年、2000年、2004年、2009年和2013年6个时期遥感影像,从生态系统结构和生态系统景观格局角度研究德兴铜矿矿产资源开发区生态环境20 a间变化。结果表明:德兴铜矿矿产资源开发活动导致森林和草地等自然景观面积持续减小,采矿场、尾矿库及排土场等人工景观面积持续增加;区域生态系统质量朝变差的方向发展,总体表现为生态系统斑块数增加,斑块密度增大,聚集度指数下降,生态系统破碎程度加重;近20 a来矿产资源开采活动不断加强,生态系统破坏面积逐年增加,矿山生态恢复工程滞后。     

斯里兰卡亚洲象栖息地生境质量时空变化及分异特征

斯里兰卡亚洲象栖息地是全球重要的亚洲象保护区,象群分布密度约为其他地区的10倍,但由于生境破碎与丧失以及人象冲突等原因导致亚洲象数量急剧下降。对斯里兰卡亚洲象栖息地的生境质量监测与评估能够为亚洲象及其栖息地的保护政策制定与规划提供理论依据,并在全球物种多样性保护中具有重要意义。为评估斯里兰卡亚洲象栖息地的生境质量,综合考虑亚洲象栖息地需求以及影响亚洲象栖息地的关键要素,应用InVEST-HQ模型来估算生境质量指数,同时分析亚洲象栖息地生境质量在海拔梯度及植被覆盖梯度上的分布状况;随后引入空间自相关分析方法在像元尺度上探讨亚洲象栖息地生境质量的空间分布模式与时间演化过程,进而分析栖息地内不同保护区和气候分区的生境质量所存在的空间分异特征。研究结果表明：在空间分布上,斯里兰卡亚洲象栖息地生境质量具有高度聚集性,空间异常值不显著。生境质量高值区主要集中在中低海拔、植被覆盖情况较好、保护区范围密集的区域;生境质量低值区集中于耕地面积大、海拔偏高的区域。在梯度分布上,斯里兰卡亚洲象栖息地生境质量对海拔和植被覆盖度均具有显著线性相关关系,且在较低海拔和较高植被覆盖度梯度上存在聚集现象。在区域尺度上,斯里兰卡亚洲象栖息地生境质量存在显著的地域差异性。栖息地内自然保护区的生境质量明显高于非自然保护区,其中严格自然保护区的生境质量相对较高;热带雨林气候带的生境质量高值聚类大于其余气候分区,而热带疏林草原气候带与热带季风气候带生境质量受到季节性降水的影响较大,高值像元占比偏少。在时间尺度上,斯里兰卡亚洲象栖息地的生境质量总体呈现先降低后趋于平缓的态势。1995年—2010年,生境质量高值聚类占比明显减少,低值聚类占比缓慢上升;2010年—2020年生境质量低值占比有小幅度下降,高值聚类逐渐增加,生境质量逐渐稳定并呈缓慢上升的趋势。     

基于阈值比值法的森林冰雪冻害遥感评估——以湖南省为例

冰雪冻灾是森林生态系统的主要生态干扰之一,对森林结构及生态系统功能有重要影响,快速准确评估森林资源受损程度,对灾后森林修复和森林生态系统管理有重要意义。根据2001—2007年归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据提取灾前植被NDVI参考值和植被正常生长变化范围,利用灾后同时段NDVI数据,提取湖南省2008年森林冰雪受灾范围。在图像阈值法基础上,提出阈值比值法,评估森林冰雪受灾区域森林资源受损程度。与图像阈值法相比,阈值比值法评估结果与人工调查数据更加接近,标准误差为0. 95,不足图像阈值法的1/3。阈值比值法评估结果显示,全省森林资源受损严重,森林重度受灾率高达53. 69%,森林中度受灾率达27. 50%,森林轻度受灾率仅为18. 81%。与海拔、坡向等地形因子叠加分析,发现高海拔森林受损程度比低海拔森林严重,800 m以上的森林重度受损率高达58. 91%,处于阴坡的森林受损程度比阳坡森林严重。     

芦山地震灾区典型泥石流沟发育特征分析

本文以芦山地震灾区冷木沟和校场沟两条已有治理工程的泥石流沟作为研究对象,利用1∶1万比例尺DEM数据分别采用坡度坡向分析法和面积-高程分析法做泥石流沟地貌发育特征分析和地貌发育程度分析。结果表明冷木沟与校场沟地质环境较差,并且仍处于壮年期,易发生泥石流等地质灾害,发生频率不是很高,但规模可能很大。再利用不同时期的遥感影像对流域面积进行解译,计算流域范围内的植被覆盖率,分析灾后重建植被恢复情况。     

基于RS的川西天然林区近29年植被覆盖动态变化

天然林资源保护工程成效监测具有重要意义。为了解天然林资源保护工程(简称"天保工程")实施前后川西天然林变化情况,基于1989年、2000年和2017年3个时期的Landsat系列遥感影像的土地覆盖分类结果,对近29 a间川西天然林区植被覆盖变化特征进行分析。结果表明,川西天然林区植被覆盖度在天保工程前(1989—2000年)整体呈下降趋势;在实施天保工程后(2000—2017年)呈缓慢回升趋势。中等及以上植被覆盖度区域在天保工程实施前减少了6 291. 56 hm2;而在该工程实施后则增加了4 384. 01 hm2。近29 a间研究区土地覆盖类型均以乔木林和灌木林为主,面积转移主要发生在二者之间;其间耕地面积变化明显,在工程实施前增加,而在实施后降低;森林覆盖率先速降后缓升,工程实施前降至61. 77%,降幅达2. 57%,实施后又缓升至65. 61%,升幅为3. 84%。这证明天保工程的实施有效地保护了川西天然林资源。     

林火烈度遥感评估指数适应性分析

科学合理地定量评估林火烈度,对揭示林火干扰下森林生态系统的变化,以及植被的恢复与管理具有重要意义。以美国科罗拉多大峡谷国家公园北缘的Poplar Fire为实验区,利用Landsat5 TM影像,结合实地调查的综合火烧指数(composite burn index,CBI),分析评价了归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI),归一化火烧指数(normalized burn ration,NBR),差分归一化植被指数(differenced normalized difference vegetation index,ΔNDVI)和差分归一化火烧指数(differenced normalized burn ration,ΔNBR)4种遥感指数对林火烈度评估的适应性。结果表明,4种遥感指数对识别不同等级林火烈度存在一定的差异。在未过火区和轻度火灾区,单一遥感指数的精度略高于差分遥感指数,其中NBR的提取精度最高,分别达到了66.7%和80%;在中度火灾区和重度火灾区,差分遥感指数的精度高于单一遥感指数,ΔNBR的提取精度最高,分别达到了100%和90%。总体上,基于差分遥感指数的林火烈度制图精度总体高于单一遥感指数,其中ΔNBR的总体制图精度最高,达到了86.2%。因此,ΔNBR是林火烈度分析与评估的适宜遥感指数。     

基于Landsat遥感数据武汉地区植被覆盖度动态变化监测分析

旨在研究受人类经济活动影响的植被资源及其动态变化趋势的程度,采用基于归一化植被指数的像素二分模型,利用2002—2010年(武汉市每年8月)的卫星遥感数据,对武汉地区6年间的植被覆盖变化进行监测分析。结果表明,植被覆盖度变化与武汉GDP增长率有着紧密联系:2002—2007年,武汉经济较缓慢上升,植被覆盖度基本维持在55%左右;而2007—2008年武汉GDP总值增长率高达26.06%,但随之而来的是植被覆盖度由高峰期的61.68%下降到49.18%,是历年来的最低水准; 2008—2010年经济发展放缓,植被指数有小幅度回升。人类经济活动是影响植被资源的重要因素。     

汶川大地震灾情综合地理信息遥感监测与信息服务系统

结合此次汶川大地震灾情综合地理信息监测与评估工作,着重探讨航空航天遥感技术在地震灾情监测与评估中的方法和技术路线.通过集成多平台和多传感器数据.根据不同区域受灾严重程度不同的情况,研究制定了地震灾区灾情综合地理信息监测指标;通过综合震前震后多源数据,制定了快速几何处理、快速数据质量综合分析、快速变化提取、快速目标判读和次生滑坡灾害空间危险性评估的技术流程,实现了汶川大地震震区灾情综合地理信息的解译、制图和统计评估.在此基础上,开发了汶川地震灾情综合地理信息服务系统,实现了灾情监测信息的综合管理、可视化查询和统计分析.并对当前工作中存在的问题进行了探讨.     

黄土高原土地利用变化对生态系统服务价值的影响

深入研究黄土高原生态系统服务价值的时空变化过程、揭示该区域生态环境演变规律,对黄土高原生态环境治理和保护具有重要意义。首先,选取基于生态系统服务价值动态评估模型进行黄土高原生态系统服务价值评估;然后,引入生态系统服务价值变率指数和环境经济协调指数评估黄土高原土地利用变化对生态系统服务价值的影响程度以及生态环境质量与社会经济发展的协调关系。结果表明,2000—2010年间,黄土高原的生态系统服务价值增加了48%,这主要得益于黄土高原综合治理使得区域植被覆盖度提高,生态系统服务功能相应增强;草地变化导致的生态系统服务价值变率最大,为13. 45;监测期间,黄土高原的环境经济协调度指数为0. 115 3,处于低度协调水平。本研究可为黄土高原生态环境治理和保护成效评估提供科学依据。     

森林扰动遥感监测研究进展

作为陆地生态系统的主体,森林的碳循环与碳蓄积对研究陆地生态系统起着重要作用,但目前森林扰动资料的缺乏在很大程度上影响着区域森林碳通量的估算精度。在对森林扰动监测方法和监测指数进行总结的基础上,对几种森林扰动监测指数进行了比较研究。鉴于当前基于长时间序列的森林扰动研究主要集中在北美国家,国内鲜有系统报道,因此,针对我国森林变化特点,结合长时间序列扰动分析方法和适宜的扰动监测指数,研究适用于我国森林的扰动监测模型具有重要的理论意义和应用价值。     

江苏盐城滨海湿地系统格局变化及其对丹顶鹤生境的影响

世界遗产地江苏盐城滨海湿地是亚洲最重要的丹顶鹤越冬栖息地之一,近几十年来,由于农业、工业、水产养殖业及城镇化等人类活动的加强,湿地系统的格局发生了巨大变化,丹顶鹤适宜生境出现急剧退化。本研究利用1989年—2019年间的多时相遥感数据对盐城滨海湿地进行分类,分析湿地系统的格局变化及丹顶鹤生境连接度的动态变化。研究结果表明,过去30年盐城滨海湿地中自然湿地呈现快速退化,其面积减少49.46%;而人工湿地面积增长69.24%,其面积增加主要通过占用自然湿地和围垦填海的方式来实现,围垦重心具有自北向南和从陆到海方向迁移的趋势。其中,作为丹顶鹤适宜生境的碱蓬盐沼和盐碱地的面积减少了489.10 km2,适宜生境面积占比从1989年19.88%降至2019年4.36%。结构连接度计算结果显示,适宜生境斑块的连接度指数从1.83下降至1.30,斑块间距离增大,破碎化加剧;而功能连接度的计算结果显示,2019年整体连接度指数和概率连接度指数均小于0.01,连接网络总体破碎,适宜生境连接网络存在于小区域范围,区域连接网络主要集中在中介度指数高的遗产地核心区和条子泥湿地,它们是丹顶鹤适宜生境的关键节点。遗产地核心区自2014年实行退耕还湿、退渔还湿等措施以来,丹顶鹤适宜生境有了很大改善。建议除了加强对现有丹顶鹤适宜生境区域的科学保护外,应加大对关键节点自然湿地的恢复力度,提高丹顶鹤适宜生境斑块间的连接度。     

汶川地震孕育过程中变形场变化特征研究

揭示与地震孕育过程相关的变形场特征是判别地震孕育阶段及地震危险性的一个重要途径。收集汶川Ms 8.0地震震中区汶川台自2002年10月至汶川地震前的地倾斜观测数据,利用小波分析方法和分段拟合方法,提取了震前地倾斜变化的阶段性特征;利用2001年以来全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）站坐标日解数据,计算了震中附近的泸州GNSS站与周围GNSS站间基线,通过基线变化与区域地震的Benioff蠕变结果的对比,发现了二者的协同性特征。分析结果表明,2004年底汶川台地倾斜速率出现显著下降,西向倾斜速率由230 ms/a减少到130 ms/a;2007年初至发震前减少到60 ms/a;2007年底至发震前未出现指数型加速变化。广州-泸州GNSS基线在2005年初开始的加速缩短异常与Benioff蠕变亏损异常具有较高的相关性,相关系数为0.89;该基线加速缩短持续时间约2.5 a,对应地震的震级估计为7.9级,与汶川地震震级相当,反映了其与汶川地震的应变积累具有一定的相关性。2004年苏门答腊Ms 8.9地震的发生对川滇地区应力应变场影响较为显著,对汶川地震的孕育发生起到了加速作用。研究结果对于认识地壳形变观测的意义及创新地震预测思路具有参考价值。     

日本3·11特大地震的GPS震时和震后响应

借助PPP软件,利用位于日本及周边国家的IGS跟踪站和国家海洋局GPS业务观测站数据,提取2011年3月11日日本里氏9.0级特大地震的震时、震后地表震动信息和水汽信息。首先采用动态PPP方法得到GPS站点的震时水平运动轨迹、震时三维坐标时间序列以及站点上空大气可降水量的动态变化;然后采用静态PPP方法得到GPS站点震前和震后的单天解坐标。通过对计算结果进行分析和比较,揭示了GPS站点的震时地表三维形变过程和震后地表永久性形变,验证了日本震后灾区的降雪过程,为GPS技术用于地震监测和灾害预警提供有价值的基础资料。