农田景观空间异质性分析及遥感监测最优尺度选择——以三江平原为例

农情遥感监测需要高时间分辨率的遥感数据,目前这些数据大都为中低空间分辨率影像。在这些尺度下,像元内部往往是异质的,从而影响农情参数反演精度。因此分析和表达农田景观空间异质性和最优尺度选择对遥感农情监测质量的提高具有重要的应用价值。选取建三江农垦区四种典型农田景观为研究点,Landsat/TM NDVI为实验数据,利用实验变异函数对四种景观类型的各向空间异质性进行了分析, 而后通过变异函数模型拟合,定量分析了各个研究点的整体空间异质性,并在此基础上进行了研究区遥感监测最优尺度选择。研究表明:(1) 基于实验变异函数的结构分析方法,可定性地认识空间异质性的大小和方向,进而挖掘出其背后的自然和人为驱动因素。(2) 对实验变异函数进行拟合分析,可定量地刻画不同景观格局各自的空间异质性特性。此外,基于变异函数对空间异质性的定量表达,讨论了利用积分变程A结合Nyquist-Shannon采样定理进行最优尺度选择的方法。     

西部山区县级土地利用制图的尺度选择——以四川省甘孜州为例

针对西部山区县级土地利用总体规划修编工作中暴露出的制图尺度问题,以四川省甘孜州为例,在土地利用制图成果的基础上分析了该区内石渠、甘孜、乡城不同尺度的县级土地利用制图效果。通过对比,探讨了西部山区土地利用制图适宜尺度的选择。结果表明：（1）不同尺度下县级土地利用制图在保持精度前提下,更注重经费和人力投入来合理选择尺度。（2）西部山区土地详细规划制图宜采用大比例尺（1∶5万或更大）;县级重点城镇的土地详细规划,以1∶500或1∶1 000为主。土地利用总体规划制图,州级重点县可以考虑1∶1万-1∶5万尺度,重点城镇采用1∶1 000和1∶500;一般县宜采用1∶5万-1∶10万的尺度;而其他如位于高寒牧区的县可以采取1∶10万-1∶25万的数据。     

新疆阜康市景观多样性模拟对空间尺度的响应

许多多样性模型仅注重模拟多样性单一方面的信息,忽略了空间尺度因素的作用。比较分析不同模型对空间尺度变化的响应是开展多尺度生态多样性模拟和评估的基础。本文以新疆维吾尔自治区阜康市为案例区,运用7个生态多样性模型对景观元多样性进行了模拟。分析模拟结果发现:①随着空间分辨率的粗化,景观元均匀性方面的多样性变化幅度大于丰富性;②Shannon多样性和Turner多样性在较小的空间尺度上具有一定的规律性;③Whit-taker模型和Margalef模型单纯考虑景观元类型数相对于个体数的变化,景观元类型数对后者贡献更大,前者模拟结果的规律性明显优于后者;④Mladenoff模型和Scaling生态多样性模型综合考虑了景观元多样性的两个方面,但景观元类型数对前者的影响更大,其模拟结果缺乏规律性;Scaling生态多样性模型同时考虑了空间尺度因素的作用,模拟结果具有很好的规律性,更适于多尺度生态多样性的模拟与评估。     

农田背景下景观结构对半自然生境生物多样性的多尺度影响

以黄河下游典型农区封丘县为研究区,调查比较了农业景观中半自然生境(包括人工林、树篱和沟渠)与农田生境中植物和地表节肢动物的物种多样性,并应用广义线性模型(GLM)从不同的空间尺度分析半自然生境和农田中的物种多样性与景观变量之间的关系.结果表明:①林地植物多样性最高,且以人工林和沟渠中的植物物种相似度最高;各半自然生境中地表节肢动物的多度和物种丰富度明显高于农田,且以人工林和树篱间地表节肢动物的相似度最高.②在250 m景观范围内的景观变量能更好地解释植物多样性和地表节肢动物多样性,而树篱和沟渠在400 m景观范围上地表节肢动物的尺度效应最显著.③在250 m尺度上植物多样性与景观变量的拟合方面,在人工林和树篱生境中,散布与并列指数(IJI)和植物丰富度呈显著负相关;人工林中IJI和周长面积比(PA-RAMD)对植物香农多样性指数呈负相关;在树篱中,边缘密度(ED)、聚集度指数(AI)与植物香农多样性指数负相关显著,欧几里得最近距离(ENN_MN)与均匀度指数正相关;在沟渠中,ED、AI与植物丰富度显著负相关.④地表节肢动物与景观变量的拟合显示,在250 m景观范围上,人工林生境主要体现在多度与香农多样性指数(SHDI)和土地利用丰富度的负相关,而农田中则是多度与SHDI呈显著负相关,与ED、PARA_ MD、AI和土地利用丰富度(LUR)呈显著正相关;在400m景观范围上,树篱中,IJI与地表节肢动物的多度和丰富度呈显著正相关;沟渠生境中,只有多度与IJI和土地利用丰富度显著负相关,与SHDI显著正相关.     

基于压力-状态-响应模型和多尺度管理的珠海市城市生物多样性恢复指标体系研究（英文）

生物多样性是一个系统性、整体性的概念,存在跨界、多尺度的管理问题。一方面,城市生态系统不是孤立的,而是与相邻城市、行政区相连的生态系统。城市生物多样性研究需要考虑生态系统的连续性。另一方面,城市生物多样性的主动保护和被动恢复策略不应仅由研究人员或市政府机构制定。更重要的是,有必要考虑多级管理部门的真实的生态系统管理问题,并将其纳入压力–状态–响应（PSR）模型。本文以多尺度现场调研和部门座谈的形式,结合遥感数据、土地利用数据、规划文本和图则等,对比分析珠海市生态系统现状、面临压力和应对生态问题的解决方案进行分析并总结出珠海市生态系统恢复的关键指标,以形成完整和更有效的城市生物多样性战略。本文发现,城市生态系统保护的实施效果和不同尺度的管理问题、资金需求等是否得到回应和满足,是否鼓励各利益相关者参与密切相关。不同尺度、不同地区的生态系统是否采取相同的生物多样性战略取决于该地区在全球或区域生态系统中是否具有同等重要性,生态元素是否与其他城市、地区的生态系统相连或者相邻,以及不同尺度多方利益相关者的关切问题是否相同等。     

定量遥感尺度转换方法研究进展

首先对遥感科学和气象学、水文学、生态学、地理学和的尺度概念及其转换方法进行了区分。其次对遥感数据空间尺度转换方法的国内外研究进展情况进行了系统梳理,重点比对了目前空间尺度转换常用6种转换方法：统计转换法、分类转换法、数据融合转换方法、分形分析法、基于局域动态模型的转换方法和基于物理意义尺度转换方法及其各自所属方法的优点和缺点。再次以遥感时间尺度转换应用最为广泛的地表蒸散发和农业旱情监测等2个领域为例,对遥感时间尺度转换方法进行了总结。最后预测了今后定量遥感尺度转换研究可能的研究重点,以期为今后更好地开展尺度效应和尺度转换研究工作提供参考。     

面向对象的山地区域多源遥感影像分割尺度选择及评价

随着遥感技术的飞速发展,通过各种传感器获取的影像种类越来越多.传统的面向像元的影像分析技术已难以适应高分辨率影像,面向对象的影像分析技术应运而生.面向对象的影像分析技术所面临的首要问题是影像分割,如何选择合适的影像分割尺度已成为面向对象影像分析技术的关键.为了提高遥感影像分割尺度选择的准确性,通过对影像分析建立了分割质量函数,针对不同分辨率的多源遥感影像进行分割实验,获取了最优分割尺度,最后提出了一种顾及面积和光谱的分割匹配指数对最优分割尺度进行评价,并研究了分割尺度与亮度均值标准差、影像空间分辨率之间的对应关系.研究结果表明,构建的分割质量函数获取的最优分割尺度避免了人工分割带来的主观性,建立的同时顾及面积和光谱因子的分割匹配指数验证了最优分割尺度选择的正确性.     

日本国家尺度生物多样性综合评价概况及启示

作为生物多样性公约缔约国,日本通过制定并修订生物多样性国家战略、颁布《生物多样性基本法》等政策加强生物多样性保护。2008年,日本成立生物多样性综合评价委员会,应用DPSIR概念模型建立综合评价指标体系,由14项原因评价指标和16项状态评价指标构成,共计30项评价指标;使用行政统计、国土资源调查、环境监测及科学研究等104种数据,对1950s以来50 a间日本全境的生物多样性状况进行了综合评价。日本生物多样性综合评价的管理特征和综合特征十分突出。评价方式是利用已有调查和监测数据（定量数据）,分析因果关系,得出趋势结论,提出相应对策,为一种定性和定量相结合的趋势分析之综合评价方法。评价区域分为森林、农田、城市、陆地水域、沿岸和海洋、岛屿（离岛）六大生态系统类型区,分析了造成日本生物多样性损失的四次大的危机。探讨了其对中国生物多样性评价工作的借鉴意义。     

基于人工免疫克隆选择算法的遥感图像识别

遥感图像分类受自然环境的复杂性和实际样本数据的分布情况约束,其结果将直接影响对土地利用、覆盖情况的认知。人工免疫系统具有自学习、自组织、记忆的能力,可解决非线性分类问题中的局部极值、鲁棒性等难点。该文将人工免疫系统引入遥感图像分类领域,设计了基于克隆选择算法的遥感图像监督分类方法,并将其应用于广州市遥感影像分类。实验结果表明:与最大似然法相比,该方法具有更高的精度;同时该方法对公路、桥梁等线状城市用地较敏感,适用于快速发展的中心城市的遥感影像分类。     

遥感尺度转换研究进展

造成遥感问题复杂化的重要原因之一就是不同遥感测量方式获取的数据及地面测量数据在尺度上的不一致。在应用不同尺度的遥感数据时,尺度转换显得格外重要。该文阐述了遥感尺度转换所解决的问题,并针对国内外研究现状,分别论述基于像元和基于对象的遥感尺度转换的研究进展,对各种尺度转换方法的转换效果进行分析。最后对遥感尺度转换研究的发展趋势与前景进行展望。     

基于卫星遥感数据改进区域尺度的显热通量模型

以西北半干旱地区的内蒙古农牧交错地带锡林郭勒盟为研究区,以不同退化程度的草地为研究对象,通过叶面积指数计算各像元的动力传输粗糙度长度,以改进显热通量算法;并结合植被／土壤组分温度分别计算基于亚像元的植被／土壤的显热通量。由敏感性分析和模型验证表明,改进的显热通量算法能够提高区域尺度的能量平衡计算精度。     

生态环境遥感综合系列制图方法

提出生态环境遥感综合系列制图方法, 采用GPS、RS、GIS相结合, 在野外综合考察与遥感影像综合判读的基础上, 利用GPS定位和GIS数据采集、分析与处理的方法技术, 在室内先生成综合性的生态环境单元轮廓界线图, 并列表记录其类型及其编码, 然后自动演绎派生出生态环境类型图及各要素专题地图。全文包括三个部分:1生态环境遥感综合系列制图的科学依据与基本方法;2生态环境遥感综合系列制图的具体方法和步骤;3结论。该方法不仅保证了生态环境综合系列地图的统一协调和科学质量, 而且大大加快了成图速度, 使系列地图更好地反映生态环境各要素之间的相互联系, 便于各地图的比较分析与综合评价, 尤其为生态环境信息系统和其他地理信息系统基本单元及其数据库的建立提供了最有效的方法。     

国际草地资源遥感研究新进展

系统地评论了国际上有关草地资源遥感研究的最近文献。首先,分析了草地遥感的可行性,确定了监测和评估草地资源最有效的光谱波段,阐述了各种遥感影像在草地资源调查与评估中的实用价值。之后,介绍了草地资源遥感的常用方法,即植被指数和其他指数法,对比和分析了各种指数在草地资源遥感应用中的有效性及应用范围。这些草地资源遥感的应用包括草地盖度监测与制图、生物量估算、草地退化监测及草地资源定量分析。最后,探讨了草地资源遥感的发展趋势,包括摄像遥感、高分辨率影像(如CASI,AVIRIS和IKONOS)和GPS的运用。此外,GIS的引入及其与数字影像处理的集合会使草地资源遥感由简单监测逐渐向动态预报和模拟过渡。这些研究新动向对国内相关科学家在选题时具有极大的参考意义。     

基于多尺度空间ANN - CA模型的遥感影像超分辨率制图方法研究

为获取遥感影像混合像元中各组分的空间分布状况,提出一种新的遥感影像超分辨率制图方法,用于继混合像元分解之后的亚像元定位。将元胞自动机理论移植到不同空间尺度的演化上,建立基于神经网络的多尺度元胞自动机模型(ANN-CA),并利用该模型提取北京市海淀区城镇用地超分辨率信息。结果表明,该方法能有效表达图像像元之间的空间自相关性。     

基于植被信息遥感反演的东亚飞蝗监测研究

植被是东亚飞蝗发生和成灾的重要指示因子。运用遥感技术对植被生长进行监测,对东亚飞蝗的预测和防治具有重要意义。以河北省黄骅市为研究区,利用实地获取的植被冠层孔隙度数据反算的LAI数据以及Landsat-5 TM影像提取的各种VI数据,进行了LAI(LAI-2000改进型算法的反算结果)与TM影像上反演的VI之间的相关分析。结果表明,RDVI最适合反映研究区植被生长状况。分析RDVI与飞蝗发生面积的关系,发现两者呈负线性相关,即随着RDVI减小,飞蝗的发生面积呈线性增大。     

基于无人机遥感的古银叶树群落健康快速诊断

采用无人机低空遥感与地面调查相结合的方法对邻海陆地、远海陆地和盐生沼泽生境的古银叶树群落健康进行评价,利用冠层高度、林窗特征、光合有效辐射截面比、归一化植被指数（NDVI）、氮素反射指数（NRI）、黄色波段指数（YI）以及森林健康指数（FHI）等遥感指标指征古银叶树群落的健康状况。空-地结合的调查结果表明：1）盐生沼泽生境的古树由于树龄高,其树洞大且数量多,生境内生物多样性最低,邻海陆地生境的生物多样性最高。2）盐生沼泽生境的冠层高度最低;林窗面积最大,数量最少,形状复杂度最低;光合有效辐射截面比最小。以上指标在邻海陆地和远海陆地间差异不明显。NDVI、NRI、YI以及FHI的数值均表现出盐生沼泽小于远海陆地和邻海陆地的趋势,而在远海陆地和邻海陆地间的差异较小。3）无人机遥感的评价结果与地面调查结果契合度较高,客观地反映了不同生境古银叶树的健康状态。基于无人机遥感的评价体系在针对具体植物群落修改完善后,可以作为一种快速、无损和定量化的古树群落健康诊断方法。