Analyzing and quantitatively evaluating the organic matter source at different ecologic zones of tidal salt marsh,North Jiangsu Province, China

In order to explore the effect of different ecological zones and their above plants in the organic matter cycling of the whole tidal salt marsh, indicators such as total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), C/N ratio, δ¹³C and δ¹⁵N of surface, core sediments, and plants of tidal salt marshes in North Jiangsu Province are analyzed. Subsequently, distribution regularities of these measurement indicators are discussed, and the biogeochemistry processes between sediments and plants are also analyzed. Lastly, the organic matter sources of different ecologic zones in tidal salt marsh are evaluated, and the organic matter accumulations in different ecologic zones induced by their plants are also compared. These results indicate that TOC, TN, C/N ratio and δ¹³C showed obvious zonal distribution. The organic matter sources are dominated by marine input in the silt flat, artemisia schrenkiana flat, and the transition zone between silt and spartina alterniflora flat, and are controlled by terrigenous input in spartina alterniflora flat. Spartina alterniflora plays an important role in the accumulation of organic matter in the whole tidal salt marshes ecosystem. In the study area, the annually increased TOC, organic matter and TN in the spartina alterniflora, artemisia schrenkiana and reed flats reach 6,451, 12,043 and 536 t, respectively. The amount of TOC, organic matter and TN accumulated in the spartina alterniflora flat is more than that in other ecological zones, which shows that the spartina alterniflora flat exert a non-replaceable effect on the material cycle and exchange in the whole tidal salt marshes ecosystem. __________ Translated from Environmental Science, 2005, 26(6): 51–56 [译自: 环境科学]     

环境污染监测中的植物光谱效应研究

介绍了健康植物光谱特征及各波段反射率的影响因子,以及植物受到污染胁迫后其光谱特征的变化情况,如可见光、近红外波段光谱反射率升高或降低,红边漂移等,同时指出污染物质主要通过改变植物叶片的色素含量而对植物光谱产生影响。阐述了污染植物光谱信息提取方法,及植物光谱效应在环境污染遥感监测中的应用情况,提出了今后高光谱遥感在植物监测应用方面需要进一步解决的问题。     

基于光谱混合分析和反照率-植被盖度特征空间的土地荒漠化遥感评价

采用线性光谱混合分析模型对Landsat TM遥感影像进行混合像元分解,获取植被、裸土和水体组分的相对丰度分布;在反演地表反照率的基础上,构建了基于Albedo-Vegetation特征空间的土地荒漠化遥感监测模型;以黑河中游部分区域为例,进行了实证研究,并利用实地调查数据进行精度验证。结果表明:此方法充分利用了多维遥感信息,反映了荒漠化土地地表覆盖、水热组合及其变化,具有明确的生物物理意义,而且指标简单、易于获取,精度较高,有利于荒漠化的定量分析与监测。     

基于光谱分析的生物结皮提取研究——以毛乌素沙地为例

利用典型地物高光谱数据和TM遥感影像,对毛乌素沙地处于旺盛生长期(7-9 月)的由苔藓结皮主导的生物结皮进行了提取研究.结果表明:① 苔藓结皮在生长期具有与绿色植物相似的光谱曲线变化趋势;红边参数显示,二者除红边位置非常接近外,红边振幅、红边宽度和红边面积差异均较大;在近红外区域,苔藓结皮比绿色植物的反射率低很多;苔藓结皮无明显的553 nm反射峰;低盖度苔藓结皮(33%)、藻类结皮和植被枯落物在整个波段光谱曲线比较接近,与裸沙相比,三者反射率均较低.② 基于TM影像,用生物结皮指数(BSCI)、归一化植被指数(NDVI)、监督分类和坡度分级相结合的方法提取生物结皮,发现苔藓结皮的像元面积为0.72×10⁴ km²,占研究区总面积的6.43%.     

查干湖叶绿素a浓度高光谱定量模型研究

叶绿素a含量能够在一定程度上反映水质状况,利用高光谱遥感可获得叶绿素a的诊断性光谱特性,较好解决了常规遥感中出现的问题.利用野外高光谱仪在查干湖进行了反射光谱测量和同步水质采样分析,通过分析水体叶绿素a浓度与其高光谱反射特征之间的相关关系,尝试采用多种半经验算法建立叶绿素a高光谱定量模型.结果表明:单波段光谱反射率与叶绿素a浓度的相关系数较小,不宜用于估算叶绿素a浓度,反射率比值法和一阶微分法与叶绿素a线性相关程度都比较高,决定系数分别为0.71和0.48,而且其显著水平p<0.01,皆可以用于叶绿素a的定量遥感,但反射率比值算法模拟效果好于一阶微分算法.这为今后利用星载高光谱传感器在查干湖进行叶绿素a浓度大面积遥感反演提供了研究基础.     

闽江口沼泽植被地上鲜生物量与植株密度高光谱遥感估算

湿地植被地上生物量与湿地生态系统生产力、碳循环和养分循环等密切相关,是当前研究中的主要关注点之一。利用ASDFieldSpec2500 便携式地物波谱仪测定闽江口鳝鱼滩芦苇（Phragmites australis）和短叶茳芏（Cyperus malaccensis Lam. var. brevifolius Bocklr.）冠层反射光谱,同时测定其地上鲜生物量和植株密度,分析地上鲜生物量与冠层反射光谱及一阶微分光谱的相关关系,确定敏感波段,进而改进植被指数;利用回归分析法,基于各个植被指数,构建地上鲜生物量和植株密度的估算模型。结果表明,芦苇和短叶茳芏地上鲜生物量与冠层反射光谱在蓝光、红光及近红外波段相关性较高;与一阶微分光谱在蓝边、红边相关性较好;芦苇地上鲜生物量与冠层光谱和一阶微分光谱的相关系数均优于短叶茳芏。芦苇和短叶茳芏地上鲜生物量估算模型R2分别在0.408 5~0.765 和0.101 9~0.315 3 之间,估算精度相对于其他参数较高的参数主要有BNDVI、NDCI和MGBNDVI,最佳估算参数均为BNDVI;植株密度估算模型R2分别在0.093 0~0.718 和0.138 9~0.233 7 之间,估算精度相对于其他参数较高的参数主要有GBNDVI、BNDVI、MGBNDVI、NDCI 及SR, 最佳估算参数分别为GBNDVI和NDCI。一定程度上来说,利用高光谱数据估算河口芦苇和短叶茳芏地上鲜生物量和植株密度是可行的。     

基于实测光谱的杭州湾悬浮物浓度遥感反演模式

悬浮物是我国近海水质遥感监测的主要参数之一.利用ASD地物光谱仪测量杭州湾水体的反射光谱,同步采集表层水样获取悬浮物浓度,模拟水色卫星MODIS和MERIS的波段设置提取遥感反射率,基于人工神经网络分别建立2种悬浮物浓度的遥感反演模式.实测结果表明,杭州湾水体中悬浮物浓度较高,泥沙含量远远大于叶绿素浓度,平均值分别为705 mg/L和1.164 mg/m³;2个监测站位的悬浮物浓度表现出时空上的差异,尤其是随潮汐变化的短周期变异十分显著;实测水体反射率光谱曲线在650～700 nm之间与800 nm附近分别出现峰值,光谱曲线一阶微分结果显示第一反射峰的位置随着悬浮物浓度增大向长波方向移动.基于神经网络建立的模拟算法充分利用了卫星不同通道的光谱信息,可以同时模拟水体中色素与非色素悬浮物的浓度,模型取得了较好的拟合效果,R²均大于0.95,可以应用于实际卫星遥感反演,尤其是MERIS数据,因其具有相对较高的空间分辨率,在近海水环境遥感监测中的应用前景更为广阔.     

闽江河口互花米草与短叶茳芏湿地土壤无机硫形态分布特征及其影响因素

选择闽江口鳝鱼滩不同淹水环境下两条样带(A样带,远离主潮沟且退潮后无积水;B样带,靠近主潮沟且退潮后有积水)上的短叶茳芏湿地和已被互花米草入侵(入侵前为短叶茳芏湿地)的互花米草湿地为研究对象,探讨不同类型湿地土壤无机硫赋存形态的分布特征及其主控因素.结果表明,B样带上互花米草湿地和短叶茳芏湿地土壤中的水溶性硫(H_2O-S)和吸附性硫(Adsorbed-S)含量总体上低于A样带,而盐酸可溶性硫(HCl-Soluble-S)和盐酸挥发性硫(HCl-Volatile-S)含量则高于A样带.短叶茳芏湿地和互米草湿地土壤中不同形态无机硫的含量在两条样带上整体均表现为HCl-Soluble-SH_2O-SAdsorbed-SHCl-Volatile-S,且二者的总无机硫含量分别占其TS含量的9.02%~15.50%和8.04%~12.73%.与短叶茳芏湿地相比,互花米草入侵分别使A样带土壤中H_2O-S、Adsorbed-S、HCl-Soluble-S、HCl-Volatile-S和总无机硫含量减少了35.2%、36.4%、16.8%、1.8%和26.12%;但使B样带表层土壤的总无机硫含量及0~20 cm土层的HCl-Soluble-S和HCl-Volatile-S含量分别增加了8.34%、15.34%和5.71%.研究发现,非长期淹水条件下,互花米草入侵后可降低湿地土壤有效硫的供给能力;长期淹水条件下,互花米草入侵可通过提高土壤中HCl-Soluble-S的含量增加金属硫化物沉淀,而挥发性硫含量的同步增加则可能对植被生长(特别是根系发育)产生不利影响.     

江苏如东互花米草盐沼湿地重金属分布及其污染评价

为了解互花米草(Spartina alterniflora)对盐沼湿地环境的影响,于2010年7月在江苏如东潮间带,依据互花米草的有无及其长势设置站点,对表层沉积物的8种重金属含量、粒度组成、总有机碳进行分析,采用地累积指数法(Igeo)和Hkanson潜在生态风险指数法进行污染评价.结果表明,如东滩涂表层沉积物中Pb、Cd、As、Hg、Cr、Cu、Ni、Zn的平均含量低于海洋沉积物标准I类,其中Cd、Hg、Ni、Zn的含量高于中国大陆沉积物-浅海粉砂背景值.整体上,8种元素在米草覆盖区平均含量均高于邻近光滩.地累积指数显示该盐沼带重金属为无污染状态,而Hkanson潜在生态风险评价显示为低污染和中度污染的临界状态,风险指数为低;两方法均显示该区域污染以Cd和Hg最重.由海向陆随米草长势渐好(垂直岸线断面),As、Cu及Hg元素的含量、地累积指数、潜在生态风险系数呈渐增趋势;拓殖1年左右的米草斑块区内(平行岸线断面),8种元素在植被覆盖区的含量、污染程度及潜在生态风险均高于邻近无植被覆盖区.此外,斑块分布区中,Cd、Cu含量显著低于垂直断面的茂盛分布区.互花米草是大部分重金属污染物在沉积物中富集的重要驱动力之一,且互花米草群落可阻滞污染物直接扩散入海,因而降低生态危害.互花米草对重金属分布的影响与米草的拓植年限、金属元素存在形态和来源有关.     

基于遥感技术的区域生态脆弱性评价方法研究——以黄山市黄山区为例

基于SPOT_VGTNDVI时序数据和LandsatTM数据,提出了生态脆弱性遥感评价方法,获取了黄山区植被覆盖和土地覆被信息,分析了黄山~2001—2008年生态脆弱性动态变化情况,结果表明,黄山区在这一时期生态脆弱性呈现波动性,但总体上趋于平稳。此外,利用黄山区统计年鉴数据,采用层次分析法对黄山区生态脆弱性进行评价,结果与基于遥感技术的方法基本一致,证明所提出的遥感方法在生态脆弱性研究中具有可行性。     

基于NDVI的风景区索道建设前后植被覆盖动态变化研究

基于归一化植被指数(NDVI)分析方法,利用黄山风景名胜区新云谷索道建设前(2004年)后(2008年)的2个时相的遥感数据对索道建设区进行植被覆盖动态变化分析。结果表明:新云谷索道建设后周边的植被覆盖和生长情况明显优于建设前,森林生态系统正向演替没有因为工程建设而受到限制,工程建设导致的人工干扰没有使植被遭受明显破坏,研究区植被生态系统的结构与功能没有因索道建设而受到影响。以遥感技术(Remote sensing,RS)为手段的风景区植被指数分析方法在生态环境研究中具有广阔的应用前景。     

高分辨率遥感影像在生态环境状况评价中的应用——以戚浦塘生态调查为例

以苏州市戚浦塘疏浚工程生态调查为例,分别解译分辨率30 m和2.5 m的遥感图像,对比分析解译结果,量化研究了不同分辨率的解译数据对生物丰度指数、植被覆盖指数和生态环境状况指数的影响,为进一步探讨高分辨率遥感图像在区域生态环境状况评价中的应用指明了方向.     

密云水库流域2000-2005年植被覆盖度变化监测

植被是生态系统最重要的组成部分,而植被覆盖度是衡量地表植被状况的一个最重要的指标,是生态系统健康评价的前提和必要的基础。文章利用2000和2005年2个时相的Landsat 7 ETM+遥感影像为数据源,以BP神经网络法为植被覆盖度估算模型,计算了密云水库流域内不同时期的植被覆盖度,生成了该流域2个时相内的植被覆盖度图,以此分析密云水库流域植被覆盖度的时空变化。结果表明,从2000-2005年,密云水库流域内除无植被覆盖类型外(即水域部分),其余土地利用类型的植被覆盖度都呈增加趋势,其中以沙质地和耕地最为明显,分别增长了29.5%和27.3%,并且密云水库流域的平均植被覆盖度不高,尤其西部地区植被覆盖度较差,水土流失和土地沙化情况比较严重。     

近25a来江苏中部沿海盐沼分布时空演变及围垦影响分析

江苏沿海海涂广阔,其上分布着种类众多的盐沼植被。近些年来,大范围的围垦活动导致盐沼分布发生了巨大变化,充分把握围垦活动下盐沼分布与扩张规律,可为滩涂资源开发和环境保护提供决策支持。基于此,研究结合了NDVI和局部OTSU方法通过遥感影像提取了近25 a间7个时期的江苏中部沿海的盐沼并数字化出各时期新增垦区,利用GIS技术分析了盐沼分布的时空演变并讨论了盐沼对滩涂围垦的响应。结果表明:1盐沼面积历经先增后减的过程,26 a间约减少10%,在2000年后堤外盐沼宽度与覆盖度不断降低,盐沼分布由弶港北岸多、弶港南岸少的格局逐渐转变为新洋至斗龙港口岸段多、其余海岸少的格局;2滩涂围垦造成的盐沼消亡面积达569.47 km2,占盐沼消亡总量的85.4%,对弶港以北盐沼影响极大;3潮间带的围垦活动能够改变原潮滩的沉积环境,对盐沼扩张起到了一定的推动作用,这意味着盐沼有望在围垦后得以逐步恢复,但若围垦太快,堤外余留盐沼过少,盐沼恢复将难以为继。     

基于包络线法的长江三角洲典型植物光谱识别研究

高光谱遥感的出现使树种的精细识别成为可能,本论文利用FieldSpec3便携式地物波谱仪,获取了金边黄杨（Euonvmus Japonicus cv.Aureo-ma）,圆柏（Sabina chinensis）,麦冬（Ophiopogon japonicus）和珊瑚树（Viburnum awabuki）4种植物类型的高光谱数据。在对原始光谱数据进行有效预处理的基础上,进行包络线去除。选择差异较大的550~780 nm光谱波段,对包络线去除后的光谱曲线进行计算得到了这4种植被的吸收峰总面积、吸收峰左面积、吸收峰右面积、对称度等特征参数,根据吸收峰总面积与吸收峰左面积的差异,识别出金边黄杨。最后,对包络线进行一阶微分处理,发现在610~620 nm之间,圆柏的曲线特征表现为吸收谷,其他植物则表现为反射峰;而在670~680 nm之间,麦冬的曲线表现为反射峰,其他植被则表现为吸收谷,根据这两个特征,可以将麦冬、圆柏与珊瑚树区别开来。可见,包络线去除法能突出不同植物光谱特征的差异,从而实现不同树种的光谱识别。本研究结果将为利用遥感数据进行森林树种的高光谱识别与监测提供一些经验。     

浒苔反射光谱库系统设计与实现

浒苔光谱特征是遥感之本,可为浒苔灾害的遥感实时监测与预警研究提供重要基础数据。本文基于Delphi开发工具和Interbase数据库平台,采用"面向应用"的系统开发方法,运用dbExpress、DataSnap技术和TeeChart组件,设计并实现了浒苔反射光谱数据库系统,利用本系统可以实现对海量浒苔光谱数据及其属性信息的共享、信息查询、可视化分析和管理等功能。     

基于高分1号卫星和地面实测数据的杭州湾河口湿地植物物种多样性研究

遥感监测河口湿地植物物种多样性对于湿地生态环境的保护具有重要意义,利用遥感卫星准确反演湿地植物物种多样性一直是研究的难点。研究以杭州湾河口湿地植物为研究对象,利用地面实测数据,采用植物物种丰富度指数和Simpson指数分析了该湿地植物物种多样性水平。结合高分1号卫星影像,运用半变异函数对该区域植物物种多样性进行了空间异质性分析,探讨了高分1号卫星归一化植被指数（NDVI）用于湿地植物物种多样性监测的最佳遥感尺度,分析该植被指数与植物物种多样性指数的相关性,构建和应用了杭州湾河口湿地植物物种多样性遥感监测模型。结果表明：高分1号卫星NDVI监测湿地植物物种多样性的最佳尺度为19×19像元,利用该尺度及构建的遥感监测模型所得到的杭州湾河口湿地植物物种多样性水平与实际情况相吻合。研究证明利用高分1号卫星可快速有效地监测杭州湾河口湿地植物物种多样性水平。     

东北多年冻土区植被NDVI变化及其对气候变化和土地覆被变化的响应

利用1982~2006年的NOAA AVHRR-GIMMS和MODIS 2种数据集的归一化植被指数(NDVI)数据对东北多年冻土区植被NDVI年际动态和空间差异进行分析,并结合气象数据和土地利用/覆被数据分析了植被NDVI对气候变化和土地利用/覆被变化的响应.研究表明,东北多年冻土区植被NDVI值较高,且空间差异明显;森林为该区主要植被类型,NDVI值较高,主要分布于大小兴安岭和伊春地区;草地集中分布于西南部, NDVI值相对较低.东北多年冻土区过去25a间植被生长的变化趋势为:伴随着气温的显著升高和降水量减少,植被NDVI显著下降.较气温而言,降水量是影响植被NDVI的主要因子(r = 0.77, P < 0.01).在气候变化和人类活动的双重作用下,东北多年冻土区植被NDVI在1982~2006年间表现为4个阶段:1982~1990年,植被NDVI虽有小幅波动,但整体上呈持续增加的趋势;1990~1993年,植被NDVI呈迅速下降趋势; 1993~1997年,植被NDVI呈现回升态势,表现出缓慢上升的趋势;1998~2006年,植被NDVI呈现总体下降趋势.不同植被类型表现出不同的NDVI年际变化规律,尤以草地NDVI值波动最大.植被NDVI变化空间异质性显著.气候变化和多年冻土退化影响了东北多年冻土区植被NDVI动态.年均气温升高和年降水量降低影响了植被的生长.从像元尺度来看,研究区植被NDVI与气温和降水均具有较显著的相关性.研究区土地利用/覆被变化的分析结果表明,不同的土地利用类型间的转变对植被NDVI的大小和空间分布产生了重要影响.     

各向异性反射对基于光谱混合分析的植被盖度估算的影响

光谱混合分析法是解决亚像元植被盖度反演估算问题最行之有效的方法,线性光谱混合分析又是其中最常用的研究手段。传统观点认为基于线性光谱混合分析的植被盖度估算精度主要受多重散射和端元光谱可变性的影响,而且各向异性反射这个地物表面所固有的特性也常常被忽略。研究设计了由寸苔草、沙和水3种地物类别组成的棋盘式混合地物反射率光谱测试方案,在探讨分析传统的多重散射与端元光谱可变性的基础上,进一步分析评价了各向异性反射对基于光谱混合分析的植被盖度估算的影响。结果表明,各向异性反射是不可忽视的,在最小化多重散射及端元光谱可变性的影响后,考虑各向异性反射后寸苔草盖度估算精度显著提升,均方根误差RMSE下降了52%。研究不仅证实了各向异性反射在植被盖度估算问题中的重要性,还印证了其是同种端元类型光谱差异性的另一重要来源,拓宽了端元光谱可变性的范畴,为利用光谱混合分析法更准确地进行植被盖度估算提供了新的思路和方法。     

基于Landsat 8 OLI数据的树种类型分布提取

树种分布是林业调查工作中的关键环节,遥感影像中对树种信息的提取具有重要意义。论文以福建省长汀县为研究区,收集2016年3月美国陆地卫星影像(Landsat 8 OLI)数据,提出基于知识库的图像膨胀分类方法,结合不同树种类型分布点的影像像元灰度与影像不同波段的重新排列,对杉类、松类、竹类与阔叶树类4个类型提取分布信息,结合地面验证坐标点进行精度评价,同时与专家知识分类法比较。结果显示图像膨胀法结合了地物分布特征与光谱信息,在Landsat 8 OLI影像中是可行的,并提高了精度,整体精度为83.01%,Kappa系数为0.77,与专家知识分类法相比分别提高了8.25%、0.11。该研究为快速精确地使用Landsat 8 OLI影像提取树种分布信息具有一定参考。