GIS支持下的秦岭植被景观梯度分析

秦岭植被景观类型丰富,具有过渡性和复杂性特点,植被垂直分带明显. 在分析了大尺度秦岭植被景观空间水平分布格局的基础上,利用基于GIS梯度分析方法,分析秦岭的植被与海拔梯度的关系,得到秦岭不同植被景观类型的斑块数、分布范围、植被分布的海拨高度平均值和标准差,并以太白山为例,对太白山植物种进行了梯度分析. 结果表明,随着海拔高度的增加,太白山依次出现7种植被景观类型:温带草丛→温带落叶灌丛→温带落叶阔叶林→亚热带针叶林→亚热带和热带山地针叶林→草甸→高寒草甸等植被类型,植物种亦发生相应的变化.      

基于遥感影像的峻河流域高寒灌丛决策树提取方法

本文选择青海湖流域内一个具有代表性的小流域—峻河流域为研究对象,通过该区域 IKNOS-2 高分辨率影像的分析,发现该区域高寒灌丛的分布与海拔、坡度、坡向等因素密切相关。 据此,将研究区1:5 万DEM 数据融入TM 影像植被分类过程中,建立一种新的决策树分类方法, 结果将分类总体精度提高到89.37%,Kappa 系数提高到0.7875,达到一般分类结果的精度要求。 这说明,加入多源数据,尤其是地形数据,能够显著提高高寒灌丛植被的分类精度。     

1961—2019年黄土高原植被潜在蒸散及影响因子

研究潜在蒸散对于深刻了解区域的生态环境问题及水文循环过程具有重要的理论与现实意义.该研究基于Penman-Monteith模型对1961—2019年黄土高原潜在蒸散的时空变化特征进行了分析,再结合土地利用数据探究了各植被类型潜在蒸散的差异及其影响因素.结果表明:①1961—2019年黄土高原区域呈暖干化趋势,其中平均最高温度、平均最低温度与平均温度均呈显著增加趋势;平均相对湿度、平均风速、日照时数均呈显著降低趋势;降水量非显著减少.②在空间分布格局上,黄土高原区域年均、生长季、春季、夏季和秋季潜在蒸散均呈南北高、东西低的分布特征;1961—2019年春季潜在蒸散以0.41 mm/a的速率显著增加(P < 0.05).③1981—2019年黄土高原区域潜在蒸散平均变化趋势为1.35 mm/a,其中62.98%的区域呈显著增加趋势(P < 0.05),多分布在东部和西部地区.④1961—2019年黄土高原区域各植被类型潜在蒸散变化均表现为不显著上升趋势,多年平均潜在蒸散大小表现为草原>农田>针叶林>草甸>阔叶林>灌丛,其中,1981—2019年各植被类型潜在蒸散增加趋势大小表现为阔叶林>针叶林>灌丛>农田>草甸>草原.⑤影响黄土高原区域各植被类型潜在蒸散的主要气象因子为平均风速与平均相对湿度,其次为日照时数.潜在蒸散随着平均风速和日照时数的增加而增加,随着平均相对湿度的增加而减小.研究显示,各植被类型潜在蒸散的增加与区域降水的减少可能会加剧水资源短缺态势,建议黄土高原地区在开展植被恢复工作时,应优先考虑耗水较少的树种,优化群落植被结构,充分利用光水热资源,修建蓄水设施,支撑区域生态环境的可持续发展.      

岷江上游小流域多尺度NDVI与地形的关系研究

基于2015年OLI遥感影像和DEM数据,运用二维小波变换研究了岷江上游干旱河谷渭门小流域NDVI与地形因子的多尺度耦合关系。结果表明：（1）渭门小流域NDVI的空间分布特征为东南低西北高、河谷低山地高。多尺度下低频部分NDVI与地形因子的空间相似性和相关性大小均为坡向 > 高程 > 坡度。高程、坡度与NDVI低频系数的最强相关性出现在较大尺度,而坡向与NDVI低频系数的最强相关性出现在较小尺度。（2）NDVI的空间波动性随着分解尺度的增大而增强,但波动性的强弱与地形因子并未表现出明显的空间相似性。高频部分NDVI与各地形因子的相关性随小波分解尺度的变化规律不明显。（3）NDVI的空间分布特征是由高程、坡度和坡向共同决定,但是各因子对NDVI的控制作用大小随尺度发生改变。小波变换可以揭示出NDVI和地形因子的多尺度特征,对干旱河谷植被景观的合理布局,提高生物多样性,生态环境保护和农业产业规划具有重要意义。     

2010～2019年雅鲁藏布江中游植被变化及其对气候因子的响应——以拉林铁路段为例

基于2010~2019年MOD13Q1/NDVI数据,结合研究区地形、1∶100万植被类型图和气象数据,采用趋势分析法、相关分析方法,探讨在气候变化背景下雅鲁藏布江拉林铁路段植被覆盖的时空演变规律及植被与气温、降水的相关性研究。结果表明,2010~2019年研究区生长季NDVI值呈波动上升趋势,增速为0.2%/10a; NDVI值呈四周高中部低,区域植被覆被改善面积(65.66%)大于退化面积(34.34%);植被覆盖变化与同期的降水呈正相关关系,与气温呈负相关;研究区植被生长对降水较气温更敏感,且西部冲积平原、山南宽谷及米林宽谷的灌丛、草原、高山植被和少量的针叶林对水热条件响应较强。     

三江平原淡水湿地生态系统景观格局特征研究——以洪河湿地自然保护区为例

对我国所剩为数不多的淡水湿地植物生态系统原生景观结构特征进行定量分析对于湿地保护与恢复具有重要意义。论文以多年期遥感影像提取洪河国家级湿地自然保护区植物分类信息,在GIS支持下,进行了群落、植被型和景观带3个尺度的景观格局分析。结果表明,草甸灌丛景观是研究区的基质性景观,草甸和沼泽湿地共同占据了研究区植被型的核心地位,小叶章-苔草群落则是植物优势群落。植物生态系统空间格局特征表现为:草甸灌丛分布在广阔的河间干湿交替地带,沼泽湿地主要成条带延伸于河道与洼地带,岛状林则出现在地势较高的岗地段,呈断块分布。研究区典型沼泽湿地面积7年间缩小约10%,周边人类活动造成水资源缺失是退化主要驱动因素,应尽早实行以流域为管理单元的自然资源管理体制。     

大香格里拉地区植被空间分布的环境特征

以植被种类丰富的大香格里拉地区为研究区,利用气象站点数据、数字高程数据(DEM)以及该地区植被分布图,通过最大熵模型(Maxent)和ArcGIS软件的空间分析功能,研究该地区典型植被空间分布的环境特征,分析了大香格里拉地区植被分布的气候特征和地形特征,量化了植被空间分布的气候范围,并根据二者的关系特征,得到了植被与气候因子关系模型。同时,界定了不同植被分布的海拔、坡度、坡向范围。发现大香格里拉地区影响不同植被空间分布的气候因子不同,影响草甸分布的是多年平均最低气温和多年7月平均气温,影响针叶林分布的是多年平均最低气温和多年平均日照时数,影响灌丛分布的较分散。同时不同植被的海拔分布界限和坡度不同,坡向对植被分布的影响不明显。研究结果可为该地区植被保护和管理,以及植被的气候变化响应提供基础参考。     

基于遥感的青海省植被覆盖时空变化定量分析

使用1km分辨率MODIS NDVI时间序列数据,采用决策树分类、监督分类和非监督分类相结合的综合分类方法,将青海省土地覆盖类型划分为14个类别.这种分类方法重点突出了植被,特别是稀疏植被(包括稀疏草地和稀疏灌丛)的空间分布.在将青海省分为5个高程带的基础上,使用GIS软件的空间分析功能,对青海省2001～2006年的地表植被覆盖在各级高程带上的空间分布和时间序列变化进行了定量分析.结果表明,近5a青海省的植被覆盖有所改善,植被覆盖面积从2001年的370047km2增加到2006年的374576km2,植被覆盖率增加了0.63%.青海省5级高程带中高山地带的植被覆盖率最高,达到67.92%.在青海省各级高程带上,高山地带上中覆盖度草地的分布面积最大,为94003km2.高山地带高覆盖度草地的面积增加最多,为1280km2.5a间植被覆盖变化最大的是高山地带上稀疏草地向中覆盖度草地的转变,转变面积达到15931km2.     

辽河三角洲湿地植被生态状况变化特征分析

归一化植被指数（NDVI）是反映植被状况的重要指标,对植被生长和区域生态状况的研究具有重要意义。为探究辽河三角洲植被生态状况变化特征和未来发展趋势,基于1995—2009年的NOAA/AVHRR NDVI和2009—2020年FY3/MERSI NDVI数据,通过修正拟合和S-G滤波法构建了1995—2020年长时间序列NDVI数据集。利用趋势分析法、变异系数和Hurst指数分析辽河三角洲（盘锦地区）NDVI时空分布特征,重点研究了水田和沼泽湿地的植被生态状况变化规律和未来发展趋势。结果表明：（1）从时间变化上看,26 a间辽河三角洲NDVI呈波动增加趋势,年平均增长率为0.32%;NDVI年内呈典型的单峰型分布,最大值出现在7月下旬或8月上旬。（2）从空间变化上看,区域内NDVI呈西南—东北方向递增,最高值主要分布在水田区,次高值分布在沼泽区。（3）绝大部分水田植被逐年变好,且植被生态状况比较稳定,低波动变化区域占96.72%,未来植被生态状况将持续改善的区域占61.05%。（4）沼泽植被逐年变好的区域占97.67%,变好最明显的区域主要分布在南部沿海地区和双台子河口附近,且该区域未...     

基于时间序列谐波分析的东北地区耕地资源提取

耕地是人类社会赖以生存发展最重要的资源之一,及时获取其空间分布是国家农业决策的基础。论文利用2007年多时相的SPOT/VGT NDVI数据提取东北地区耕地资源信息。以NDVI时间序列数据年内变化振幅和周期差异性作为分类的依据,采用时间序列谐波分析法对全年时间谱NDVI数据进行重构,减少高频噪声对信息提取的影响,获得研究区地物信息在时间维度上的振幅、相位以及年均NDVI值影像图,然后将三者合成。应用神经网络分类方法,对合成后的影像选择训练样本,获取东北地区耕地资源的空间分布。实验中提取耕地的精度为83.26%,Kappa系数为0.732 4;该方法获取耕地资源空间分布的精度均高于GLC2000、UMD、IGBP和中科院1∶100万土地利用数据4种分类产品。研究表明,基于时间序列谐波分析法对NDVI数据重建,利用不同类型植被NDVI曲线在一年内振幅、相位特征的差异,采用神经网络分类的方法,可以精确地提取耕地资源信息,及时为农业和土地管理部门管理决策提供科学依据。     

20世纪初以来沂蒙山区森林植被动态及其对气候变化的响应——基于遥感和树轮的研究

遥感能够直接反映植被生长信息,但目前观测时间较短;树轮资料可以弥补遥感手段的不足,但往往缺乏与植被生长状况（如植被生产力）的直接关联。已有研究往往计算不同植被指数指标和树轮指数的相关性,并基于此来重建长时间尺度的植被动态信息。但基于相关性所选取的指标在不同地区存在较大差异,不利于空间对比研究。以沂蒙山区为研究区,选取能够有效表征植被年初级生产力的生长季NDVI累积值指标,利用Bootstrap法建立了其与树轮宽度的关系,重建了20世纪初期以来植被动态时间序列,并分析了变化特征及其与气候变化的关系。结果表明：沂山地区生长季NDVI累积值的多年平均值为7.36,低于蒙山和塔山地区;蒙山地区植被状况呈现好转趋势,特别是20世纪90年代之后植被好转趋势更加明显,而塔山和沂山地区植被无显著变化。小波分析结果表明研究区植被动态存在较显著的2 a、4 a或8 a尺度的周期变化,与生长季帕尔默干旱指数及平均温度的周期变化相一致,但干旱指数与植被动态具有更高的相关性。本研究综合运用树轮与遥感技术发展了长时间尺度植被动态时间序列重建方法,有助于更好地理解植被动态及其对气候变化的响应。     

岩溶区峰丛洼地植被指数的克里格分析

为了全面掌握岩溶区峰丛洼地植被指数(NDVI)的空间分布状况,解决岩溶区峰丛洼地遥感影像山体阴影区域NDVI信息"缺失"的问题,对广西平果县果化生态重建示范区内的典型峰丛洼地非阴影区域NDVI进行了提取.利用地统计学的方法对NDVI的空间结构特征进行了分析,并对山体阴影区的NDVI进行了预测与验证.结果表明,研究区域NDVI主要受到内在因子的作用,具有强烈的空间自相关性,自相关距离为300 m;Kriging插值结果表明,研究区域NDVI的均值为0.196,在空间分布上表现为条带状和斑块状分布,NDVI高值区域主要分布在峰丛坡度>25°的山体区域,低值区域主要分布在峰丛坡度<25°的山脚和洼地等区域;Kriging插值验证结果表明,研究区域NDVI具有非常高的预测精度,能很好地估计山体阴影区NDVI,为岩溶区生态环境监控、石漠化评估提供了新的思路与方法.     

2000~2014年黄土高原植被覆盖时空变化特征及其归因

基于MODIS-NDVI数据,辅以一元线性回归分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数等方法,分析了2000~2014年黄土高原植被覆盖时空演变特征及其驱动因素.研究表明:近15年黄土高原NDVI呈显著增加趋势,增速为6.93%/10a(P<0.01);空间上,植被归一化指数,或归一化值被指数Normalized Difference Vegetation Index(NDVI)呈由东南向西北递减的分布格局,高值区主要分布在东南部的土石山区、河谷平原区;同时,500m以下和3500米左右的NDVI值最高;在趋势上,NDVI呈现增加和减小趋势的面积比重分别为88.24%和11.76%;Hurst指数表明研究区未来NDVI变化趋势呈持续性和反持续的比重分别为50.07%和49.93%,其中持续改善和由改善变为退化的面积分别占43.98%和44.28%;降水是影响NDVI变化的主要驱动因子,表现为NDVI随降水的增加而增加;人类活动也是影响NDVI的重要因素,且对NDVI有双重影响.     

2000-2013年塔里木河流域生长季NDVI时空变化特征及其影响因素分析

受塔里木河流域综合治理工程实施和近期气候变化的影响,流域植被覆被时空分布产生一定的变化,厘清植被覆被与流域气候变化及人类活动的关系可以为塔里木河流域生态维护与治理提供科学参考依据。为此,论文以NDVI为指示因子,运用趋势分析、R/S分析、偏相关分析以及残差分析等方法,分析了2000-2013年综合治理工程期间NDVI的时空变化特征,并探讨及区分降水、气温气候因子以及人类活动对植被覆被变化的影响范围和程度,结果表明：1）2000-2013年,塔里木河流域植被生长季NDVI总体呈现增加趋势,增加速率为0.8%/10 a,平原区增速明显高于山区;且开都河-孔雀河流域山区、塔里木河干流的上、中游部分地区呈现比较明显的退化趋势。与此同时,塔里木河干流下游生长季NDVI持续改善。2）山区植被覆被变化主要受气候变化的影响,其中温度是高山区植被生长的主要限制因子,温度的增加促进植被的生长;中低山区以及出山口平原地区植被生长季NDVI变化是降水和温度共同作用的结果,且主要受降水的影响。降水与植被生长季NDVI变化呈正相关,温度与植被生长季NDVI变化呈负相关。3）平原绿洲区植被生长季NDVI增加主要是绿洲灌区面积不断增加以及塔里木河流域生态治理工程对植被恢复的结果,人类活动是该区域植被生长的主要驱动力。4）塔里木河干流生态闸工程在恢复下游植被的同时,也在一定程度上影响了上、中游地区的用水,尤其是导致中游植被出现退化趋势,退化速率约为0.1%/10 a。相关部门应进一步加强水资源的合理配置,充分发挥生态闸工程的水资源调度调控作用。     

太白山植被指数时空变化及其对区域温度的响应

太白山地处陕西秦岭腹地中段,是秦岭最高峰。基于5月的遥感影像提取研究区NDVI数据,结合实际调查,对太白山自然保护区1979-2009年植被指数变化特征进行分析,研究不同植被带NDVI对温度变化的响应。结果表明:近30 a来,太白山5月植被指数NDVI平均值达0.2以上的面积占研究区面积的89.5%,植被整体覆盖较高;但NDVI表现出明显的垂直性差异,中低海拔区NDVI大多分布在0.2以上,而较高海拔区NDVI则主要分布在0.2~0.5区间。有56%以上的区域NDVI基本没有发生变化;NDVI增加极显著和减少极显著区占总面积的4.88%和3.92%。近30 a来,研究区年平均温度呈明显上升趋势,线性增加趋势为0.35 ℃/10 a;随着海拔的升高,各植被带NDVI对温度的变化更为敏感,高海拔植被对温度变化的敏感性远大于低海拔植被,即人为影响相对较小、但海拔相差巨大的太白山植被生态系统,已成为气候变化影响的敏感场所。     

西藏当雄县高寒草地NDVI的海拔分异特征及其指示

通过提取西藏当雄县Landsat ETM影像NDVI以及DEM的海拔要素,在坡面的小尺度水平上分析了NDVI的海拔格局,并利用沿海拔梯度的草地地上生物量实测数据进行验证,进一步在全县尺度上分析了当雄NDVI >0.2 的区域内草地NDVI 的海拔分异特征.主要结果如下:①在坡面尺度上,随海拔的增加,不同计算方式的NDVI均表现为先增加后降低的单峰格局,与沿海拔梯度实测的地上生物量格局一致,NDVI最大值与围栏外生物量最大值均出现在4 950 m左右;②在全县尺度上,当雄草地NDVI随海拔的变化略为复杂:在4 300 m以上,NDVI随海拔的增加表现为先升高后降低,最高值出现在4 700 m左右;在4 300 m以下植被可能以湿地草甸为主,形成另一个NDVI高值区,但其分布面积仅为总草场面积的10%左右.上述结果表明,海拔是影响当雄县NDVI 空间分布的重要地形因子,NDVI 的海拔格局体现了较大尺度上草地植被对不同水热组合环境的适应特征,这对于在气候变化背景下实施高寒地区生态保护工程以及制定合理的草场资源配置方案具有重要指导意义.     

亚热带高山森林土壤典型重金属的空间分布格局及其影响因素:以云南哀牢山为例

为探究微量重金属元素的分布格局与局地气候、人类活动、植被分布和土壤发育差异等影响因素的关联作用,本文以云南哀牢山迎风坡（西坡）与背风坡（东坡）850~2650 m之间的9个海拔高度的森林样地为研究对象,重点探讨了迎风坡与背风坡森林表层土壤中典型重金属海拔分布格局差异及其主控因素.结果表明,土壤中Cd、Sb、As、Cr和Pb的含量及富集因子较高;东西坡土壤层中Cd、Sb和西坡Pb的含量具有较明显的海拔分布模式,其含量随海拔升高而增加;同一海拔西坡土壤层中Cd、Sb、As和Cr的含量显著高于东坡的相关含量.相关分析和主成分分析结果显示,Cd和Sb分布格局变化主要受控于大气输入沉降与土壤有机质的强结合作用,高海拔区域存在明显的"冷捕集"效应（cold-trapping）,As和Cr的分布变化主要来源于土壤母质风化差异,而Pb的分布差异受基岩矿物风化控制.研究结果强调了大气沉降输入、降水与植被的综合效应（如"冷捕集"效应、促进冠层过滤、凋落物沉降与岩石风化等）对偏远高山土壤中微量重金属分布格局的影响作用.     

哀牢山地农业气候资源利用及其与我国东部的分异

用≥１０℃积温并结合最热、最冷月均温与极端低温将哀牢山脉北段划分为５个山地气候带、６个山地农业气候层，各带（层）的上限高度背风东坡比迎风西坡提高５０－２００ｍ。因夏凉等限制，喜温作物种植的山地高度（气候）带比东部水平气候带明显降低，农业熟制也相应减少。     

东北林草交错区土壤侵蚀敏感性评价及关键因子识别

土壤侵蚀是造成东北林草交错区生态脆弱的重要原因。论文应用GIS技术,综合降水、地形、土壤可蚀性、植被覆盖等因子,分析和评价了1990—2005年研究区土壤侵蚀敏感性时空变化过程,并通过叠加排序方法定量识别关键因子。结果表明:研究区以中度敏感为主,其次是轻度和高度敏感;中度敏感地区以大兴安岭山地为主,轻度敏感地区分布在东、西部平原地区,高度敏感地区主要分布在燕山山地和大兴安岭南部山地的林草交错区;从时间变化过程看,轻度、中度敏感地区面积增加,高度敏感地区面积减少,生态环境状况总体好转;地形起伏度和植被覆盖作为研究区土壤侵蚀关键因子,起主导作用。