基于Google Earth Engine分析黄土高原植被覆盖变化及原因

为探明黄土高原植被覆盖时空变化及其原因,基于Google Earth Engine（GEE）,采用Landsat Surface Reflectance data（陆地卫星地表反射率数据）分析了黄土高原1987~2015年间植被覆盖度的时空变化规律,并借助累积量斜率变化率方法对引起植被覆盖度变化的气候和人为因素进行了量化分析.结果表明：黄土高原年均植被覆盖度由1987年的41.78%增加到2015年的53.23%,增速为0.38%/a（P<0.05）.其中,1987~1999年年均植被覆盖度变化趋势不显著（P>0.05）;而退耕还林还草工程实施以来（2000~2015年）,年均植被覆盖度显著增加（P<0.05）,增速达到0.59%/a.由像元尺度分析,黄土高原72.93%的区域植被覆盖度呈增加趋势,其中38.31%的区域增加趋势显著（P<0.05）.植被覆盖度的变化受气候和人为因素的共同影响,以1987~1999年为基准期,气候变化和人类活动对黄土高原2000~2015年间植被覆盖度变化的相对贡献率分别为23.77%、76.23%,人类活动为引起黄土高原植被覆盖度变化的主要原因.退耕还林还草工程极大地改善了黄土高原的植被覆盖状况,但是城市的扩张使得部分地区的植被覆盖呈显著退化现象.     

三江源区生态系统状况变化及其成因

三江源区是黄河、长江和澜沧江的发源地.为研究三江源区生态系统状况变化及其可能成因,利用InVEST（Integrate Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）、CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）、RUSLE（Revised Universal Soil Loss Equation）和RWSQ（Revised Wind Erosion Equation）模型模拟,结合实地观测数据,系统全面地评估2000年以来三江源区生态系统构成、质量和服务功能变化,并揭示其成因.结果表明:① 2000—2010年三江源区生态系统结构基本稳定.草地退化状况轻微好转,产草量和生产力微弱增加.植被生长季水热条件的改善是促使产草量增加和草地退化态势趋缓的重要原因,同时生态工程的实施也发挥了积极作用.② 2005—2010年局部重点生态工程区的水土流失状况轻微好转,但区域整体好转趋势不明显.土壤中w（有机质）明显增加,但对于土壤保持功能起到关键作用的植被根系层的恢复却比较缓慢,降雨侵蚀力的增强加速了土壤侵蚀过程,生态系统的土壤保持功能基本上没有提高.③ 2000—2013年地表水、地下水资源量和土壤湿度均呈明显增加趋势,水质稳定在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》划定的Ⅰ~Ⅱ类.降水量和冰川/积雪融水量增加导致径流量增大,气候变暖引起的冻土退化导致地下水库枯水季径流调节作用增强.④ 生态工程实施后,生物栖息地的生境退化状况轻微改善,野生动物的分布范围和种群数量都有了较为明显的增加.      

基于水资源分区的黄河流域土地利用变化对人类活动的响应

在分析黄河流域1980-2015年土地利用面积变化的基础上,基于水资源二级分区,采用土地利用变化重要性指数（C_i）、土地利用变化面积比例（D）、林草植被变化指数（R）三个指标分析8个子区域土地利用变化的方向和程度;然后针对1980-1990年、1990-2000年、2000-2010年、2010-2015年四个时期,采用单一土地利用动态度、综合土地利用动态度及土地利用程度研究各分区的土地利用变化速度与程度。结果表明：与1980年相比,城乡工矿居民用地与水域面积变化最为显著。8个分区的土地利用变化面积比例均在20%左右,相互之间差异不大。在单一土地利用类型变化方面,沙漠及未利用地、水域和城市及工矿用地变化速度明显,其余三种土地利用类型由于面积基数较大,变化速度相对较小,但是变化面积很大。从各时期看,2010-2015年变化速度最大,并且大致呈现随时间推移变化速度逐渐增大的特征。在综合土地利用变化的速度方面,8个分区基本呈现出逐渐增大的趋势,上游龙羊峡以上增加最为明显。     

长江上游老君山片区土壤侵蚀变化研究

采用遥感手段研究了长江上游老君山项目区1990年、2000年和2007年土壤侵蚀类型,分析了土壤侵蚀变化趋势和变化原因.结果表明:项目区从1990～2000年间,土壤侵蚀呈现出加重的趋势;2000～2007年;土壤侵蚀又表现出减缓的趋势.主要原因是自1998年以来,国家实施了天然林保护工程和退耕还林工程以及小流域治理工程,使得项目区范围内的土壤侵蚀状况得到改善.     

近20年来秦岭地区土地利用/覆被变化的遥感分析

该文利用美国陆地卫星Landsat 1990、2000和2010年3期TM遥感图像,结合野外调查和人机交互的解译方法生成秦岭地区1990、2000和2010年3期土地利用/覆被数据,揭示近20年来秦岭地区土地利用/覆被变化的趋势及其驱动因子。结果表明,秦岭地区土地利用/覆被主要类型为落叶阔叶林,其次为耕地,针叶林、针阔混交林、灌丛、水体湿地和居民地与建设用地面积较小。1990-2000年该区土地利用/覆被变化主要为落叶阔叶林转变为耕地、水体湿地转变为耕地和落叶阔叶林,2000-2010年该区土地利用/覆被变化主要为耕地转变为落叶阔叶林、水体湿地和居民地与建设用地。1990-2000年秦岭地区覆被状况总体变差,共有15个县覆被状况变好,28个县覆被状况变差。2000-2010年秦岭地区覆被状况总体变好,共有36个县覆被状况变好,7个县覆被状况变差。围绕耕地的人类活动是该区土地利用/覆被变化的主导因子,温度和降水量变化也是该区土地利用/覆被和植被覆盖状况变化的驱动因子。     

1975~2015年大连市海岸线变迁和围填海变化

本文基于Landsat MSS/TM/ETM+/OLI遥感影像,综合运用RS和GIS技术,结合Google Earth,研究了大连市1975~2015年大陆海岸线及围填海面积和类型的变化。结果显示:（1）大连市海岸线的变迁包括向海扩张和向陆退缩两种情况,以向海扩张为主;（2）1975~1990年、1990~2000年和2000~2015年围填海面积分别为187.56 km2、90.50 km2和425.42 km2,年均增长率分别为12.50 km2/a、9.05 km2/a和28.36 km2/a,其中2000~2015年围填海面积最大,1990~2000年围填海面积最小;（3）1975~2015年围填海覆盖类型中工业用地的比例逐渐增高,水库/坑塘的比例逐渐降低,岛屿和交通用地的比例先降低后升高,水田和裸土只出现在1975~1990年;（4）由于围填海等人类活动,1975~2015年共有15个大小不同的岛屿与大陆相连;（5）海岸线向陆退缩的原因是一些养殖池或工业用地被拆除,主要发生在2000~2015年。     

晋西北地区土地沙漠化时空格局及其驱动因素

利用晋西北地区1975,1991,2000,2015,2019年遥感影像,采用转移矩阵模型、重心迁移模型和主成分分析法,研究晋西北地区土地沙漠化的时空变化及其驱动机制.结果表明：土地沙漠化面积在时间上呈现先增加、后减少的动态趋势,其中1975~1991年沙漠化土地面积增加1495.10km²,非沙漠化土地转移为轻度沙漠化土地面积最大（1506.12km²）;1991~2000年沙漠化土地面积增加689.09km²,轻度沙漠化土地转移为中度沙漠化土地面积最大（11098.72km²）;2000~2015年沙漠化土地面积减少2365.85km²,中度沙漠化土地转移为轻度沙漠化土地面积最大（10569.56km²）;2015~2019年沙漠化土地面积减少1931.39km²,轻度沙漠化土地转移为非沙漠化土地面积最大（1909.93km²）.空间上呈现先偏南、后偏西北的迁移趋势,其中1975~1991年、1991~2000年沙漠化土地重心总体上偏南方向迁移,重度沙漠化土地重心迁移距离最大,分别为19.26,20.06km;2000~2019年沙漠化土地重心向西北迁移,轻度沙漠化土地重心迁移距离最大,为30.29km.1975~2019年晋西北地区土地沙漠化动态变化是自然因素和人为因素共同作用的结果,人口数量和牲畜数量是影响沙漠化土地变化的主要人为因素,大风日数是影响沙漠化土地变化的主要自然因素.     

晋西北地区土地沙漠化时空格局及其驱动因素

利用晋西北地区1975,1991,2000,2015,2019年遥感影像,采用转移矩阵模型、重心迁移模型和主成分分析法,研究晋西北地区土地沙漠化的时空变化及其驱动机制.结果表明：土地沙漠化面积在时间上呈现先增加、后减少的动态趋势,其中1975~1991年沙漠化土地面积增加1495.10km²,非沙漠化土地转移为轻度沙漠化土地面积最大（1506.12km²）;1991~2000年沙漠化土地面积增加689.09km²,轻度沙漠化土地转移为中度沙漠化土地面积最大（11098.72km²）;2000~2015年沙漠化土地面积减少2365.85km²,中度沙漠化土地转移为轻度沙漠化土地面积最大（10569.56km²）;2015~2019年沙漠化土地面积减少1931.39km²,轻度沙漠化土地转移为非沙漠化土地面积最大（1909.93km²）.空间上呈现先偏南、后偏西北的迁移趋势,其中1975~1991年、1991~2000年沙漠化土地重心总体上偏南方向迁移,重度沙漠化土地重心迁移距离最大,分别为19.26,20.06km;2000~2019年沙漠化土地重心向西北迁移,轻度沙漠化土地重心迁移距离最大,为30.29km.1975~2019年晋西北地区土地沙漠化动态变化是自然因素和人为因素共同作用的结果,人口数量和牲畜数量是影响沙漠化土地变化的主要人为因素,大风日数是影响沙漠化土地变化的主要自然因素.     

黄河中游不同地貌分区景观格局脆弱性及其驱动力

黄河中游生态环境脆弱,科学评估流域景观格局脆弱性是因地制宜开展该区生态环境建设的基础.以黄河中游1990~2018年5期土地利用数据为基础,采用景观脆弱度指数,分析景观格局脆弱性的时空演变,并结合最优参数地理探测器方法探究不同自然地貌分区景观格局脆弱性的影响因素.结果表明:①1990~2018年,耕地（面积占比为36.96 %~39.97 %）是黄河中游的优势景观,耕地（减少10185.00 km²）和建设用地（增加7678.46 km²）面积变化最大.②1990~2018年,景观格局以较低和中度脆弱区为主,面积占比为70 %~80 %,较高和高脆弱区集中在黄土丘陵沟壑区,低脆弱区集中在河谷平原区和土石山区,脆弱度呈先降后升的变化趋势;1990~2000年和2000~2005年,脆弱性等级变化以“脆弱度减少”为主,2005~2010年和2010~2018年,以“脆弱度增加”为主.③年降水和NDVI是影响景观格局脆弱性的主要驱动因素,不同自然地貌分区的影响因素则各有不同:黄土丘陵沟壑区和土石山区的主导因子分别为年降水和DEM（自然因素）,黄土高塬沟壑区、河谷平原区和沙地沙漠区的主导因子分别为人口密度、土地利用程度和距道路的距离（人为因素）.任意两个影响因子的交互结果均表现为双因子增强或非线性增强.风险探测显示,各自然地貌分区的景观格局脆弱度高值区分别分布于对应主导因素的不同取值范围.因此,在黄河中游的生态治理实践中,应针对不同自然地貌的脆弱性特点,实施因地制宜的治理策略,进一步提升流域的生态治理水平.     

2000～2015年中国地级市化肥使用量的时空变化特征

化肥在农业生产中对粮食增产起到至关重要作用,但过量使用也带来诸如地表水富营养化、土壤结构恶化及农业承载力下降等一系列环境问题.目前对于化肥的研究多集中于利用效率方面,而空间变化特征的研究很少,充分认识化肥使用量空间上的变化对我国农业的可持续发展同样具有重要意义.基于2000~2015年全国地级市化肥折纯使用量和播种面积、粮食产量等数据,采用空间自相关分析、冷热点分析、核密度分析和标准差椭圆分析等方法,比较了2000、2005、2010和2015年这4年全国尺度各地区化肥使用总量及单位面积化肥使用负荷的时空变化特征.结果表明：①2000~2015年我国的化肥折纯使用量呈直线增加趋势,而在区域内一直处于比较高的集聚状态.化肥折纯使用量经历2000~2005年区域聚集状态增强,2005~2010年聚集状态减弱,2010~2015年又增加的过程.②从全国化肥使用的空间分布来看,2000~2015化肥使用总量呈现增加趋势,主要表现在化肥使用量超标的地级市变多,区域变广.东部经济发展较快的地区,如广东省和福建省由于播种面积减少比例大于化肥使用量的增长比例,导致超标地级市较为密集.③2000~2015年我国粮食重心的移动轨迹和化肥使用量的移动轨迹不相符,粮食重心往东北地区移动,而化肥使用量的重心往西部移动.一是表明东北地区的商品粮地位越来越重要,二是表明我国西部地区化肥使用量逐渐增加,有超标的趋势,应加以重视.     

中国“三生空间”演变特征、生态环境效应及其影响因素

基于1990年、2000年、2010年和2018年土地利用现状遥感监测数据,利用转移矩阵对中国“生产—生活—生态”结构转型的时空演化特征进行研究,引入生态环境质量指数和土地利用转型的生态贡献率分析中国1990—2018年“三生空间”变化的生态环境效应,利用地理加权回归模型（GWR）对中国生态环境效应的主要影响因素及其作用效应的空间分异进行识别。结果表明:（1）研究期内中国生产、生活空间增加,生态空间减少,总体呈现“入不敷出”的态势。（2）中国1990—2018年生态环境质量的高值区以中国的南部和东北部为主,低值区主要分布在胡焕庸线西北部;其他生态空间和农业生产空间对草地和林地生态空间的挤占是导致研究期内生态环境质量恶化的重要原因。（3）坡度、年平均降水量、土地利用强度、海拔、地形起伏度、人口密度和年平均气温等是中国生态环境质量格局的主要影响因素,且各因素作用效应的空间差异明显。未来中国的政策制定和经济发展应考虑“三生空间”转型的生态环境效应及其主导影响因素,促进“三生空间”用地结构的合理分布,推进中国的生态文明建设。     

三峡水库运行后荆南三口地区水资源安全状态及归因分析

论文基于驱动力-压力-状态-影响-响应（DPSIR）概念模型,建立荆南三口地区水资源安全评价指标体系,运用熵权模糊综合评价法评判该地区2000—2015年的水资源安全状态且以Ⅰ~Ⅴ等级来表征水资源安全由弱到强的状态,并运用因子分析法分析水资源安全状态变化的动因。结果表明：在2000—2015年间三口地区整体水资源安全的综合评价结果以Ⅲ等级占主导,为整体评价结果的45.83%,尚处在中间水平,并在时空上呈现出明显的阶段性变化：1）从时间上看,华容县水资源安全状态从2000年的Ⅱ等级上升到2015年的Ⅴ等级,其水资源安全隶属度整体上由低等级向高等级过渡;而安乡县水资源安全状态在2000—2002年处于Ⅳ~Ⅴ等级,三峡水库运行后下降到Ⅲ等级,且在各个等级上其水资源的安全隶属度变化幅度小,高等级增长缓慢;南县水资源安全状态在此期间波动幅度较大,2000—2002年从Ⅲ等级下降到Ⅱ等级,2003年后又缓慢上升到Ⅲ等级,但在2010后其水资源安全状态从Ⅱ等级下降到Ⅰ等级,并在2011—2013年连续3 a处于Ⅰ等级状态,其水资源安全隶属度在三峡水库运行后波动较大,主要向低等级方向移动。2）从空间上看,三峡水库运行前荆南三口地区水资源安全状态由高到低排序为安乡县>南县>华容县,三峡水库运行初期水资源安全状态的高低排序为安乡县>华容县>南县;试验性运行期为华容县>安乡县>南县。3）人类经济活动与供水能力是影响三口地区水资源安全的主要贡献因子,方差贡献率分别为26.758%与25.587%;而气候与人口因素为次要贡献因子,方差贡献率分别为16.240%与15.469%。     

江苏沿海地区耕地利用转型及其生态系统服务价值变化响应

论文以江苏沿海地区1990、2000和2010年3期土地利用空间数据为基础,在GIS、地学信息图谱理论和Costanza等生态系统服务价值测算方法的支持下合成时间序列表征下的耕地利用转型图谱、耕地利用转型模式图谱和生态系统服务价值图谱,据此揭示江苏沿海地区耕地转型时空变化特征及其生态系统服务价值变化响应规律。结果表明：1）1990-2000年阶段耕地以建设用地、水域和林地占用为主,补充耕地来源除建设用地、水域和林地外,还包括了草地,耕地占用大于补充。空间差异以“耕地→建设用地”、“草地→耕地”最为明显,空间分离度低。2）2000-2010年阶段耕地占用的去向增加了未利用地,草地仍是主要的耕地补充来源。空间上以“耕地→建设用地”和“耕地→水域”图谱变化最为显著,空间分离度变大。3）1990-2010年耕地利用转型模式以后期变化最为显著。4）近20 a间,江苏沿海生态系统服务总价值由170.85×10⁸元提升为182.23×10⁸元,水域是提高生态系统服务价值最主要的贡献类型。耕地利用转型导致耕地的生态系统服务价值降低,“耕地→建设用地”是最主要的生态减值图谱 类型。     

中国农村生态环境质量动态评价及未来发展趋势预测

客观评价和预测我国农村生态环境质量状况及发展趋势,对于保障粮食安全、实现农村经济可持续发展具有重要的理论和现实意义。论文基于压力-状态-响应（PSR）模型框架,构建了我国农村生态环境质量评价指标体系,分析了2000—2015年我国农村生态环境质量的动态变化。基于GM(1,1)模型,预测了“十三五”期间我国农村生态环境质量的发展态势。研究结果表明：2000—2015年我国农村生态环境质量的综合评价得分从0.669下降到0.387,农村生态环境质量总体呈现恶化趋势,农村生态环境承受的污染排放压力越来越大,环境治理投入较少,尚未形成对农村生态环境恶化情形的逆转。如果继续延续过去农业经济发展模式,2020年我国农村生态环境质量状况将会持续恶化,与“十三五”绿色发展的良好愿景目标相差甚远。     

遥感技术在锦州市生态环境监测研究中的应用

根据锦州市2006,2007年的卫星图片,解译提取数据,对锦州市的生态环境现状进行分析,按《生态环境质量评价技术规定》,生态环境质量用生态环境质量指数（EI）评价法表示。结果表明,锦州市2006,2007年EI都属一般水平。     

疏勒河中游绿洲生态环境需水时空变化特征研究

以疏勒河流域中游绿洲为研究区,借助统计分析法、RS和GIS技术方法,选择1970、1980、1990、2000和2013年疏勒河中游绿洲Landsat TM/ETM影像解译成果作为中游绿洲生态演变研究的基础资料,分析得出各种生态系统覆盖状况.根据疏勒河中游绿洲生态环境需水特征,建立了基于天然植被、河流、湿地和防治耕地盐碱化的疏勒河中游绿洲生态环境需水定量化模型,并估算了不同时段不同区域流域中游绿洲生态环境需水量,探讨了疏勒河中游绿洲生态环境需水时空变化特征,从而为区域水资源合理配置和生态环境协调发展提供参考依据.通过计算得出了疏勒河中游绿洲1970、1980、1990、2000和2013年天然植被、河流基本生态、河流输沙、河流渗漏补给、水面蒸发、湿地生态和防治耕地盐碱化生态环境需水量,同时得出总生态环境需水量分别为17.94×108、7.51×108、6.92×108、6.63×108、5.52×108m3.1970—2013年疏勒河中游绿洲总生态环境需水量呈现逐渐减少趋势,减少了12.42×108m3.1970—2013年疏勒河中游绿洲总生态环境需水量空间变化特征呈现瓜州敦煌玉门,同时各区域生态环境需水量均呈现减少趋势.     

基于灰色关联投影法的土地利用多功能动态评价及障碍因子诊断——以广州市为例

开展土地利用多功能评价是土地多功能利用的基础性工作。论文在土地利用功能类型划分的基础上,构建了基于可持续发展三维度理念的土地利用多功能评价指标体系,采用灰色关联投影法和障碍度模型,对1990、2000和2010年广州市土地利用多功能动态及其障碍因子进行了分析。结果表明：① 1990—2010年广州市土地利用总功能缓慢提升,土地利用功能之间的协调性逐渐减弱,土地利用功能日趋多元化,重心由环境功能转变为社会功能;② 经济功能和社会功能由缓慢提升跃入快速提升阶段,环境功能则由快速提升跌入缓慢提升阶段;③ 农业生产和资源供给功能出现持续退化与下降,环境净化功能先降后升,其他子功能得到了不同幅度的改善与提高;④ 影响土地利用总功能的障碍因子类别、数目及障碍度都处于动态变化中,历年障碍因子总体上由经济密度等经济类向废污水排放强度等环境资源类转变。研究结果可为土地利用多功能评价提供方法基础和科学依据,并为未来广州市土地多功能利用提供决策支持。     

基于土地利用转型视角的“亚喀斯特”区域生态环境效应研究——以黔中部分地区为例

在遥感与GIS的支持下,以1995、2000、2005和2010年的TM影像及2015年的Landsat8 OLI遥感影像为数据源,从土地利用转型的角度,运用区域生态环境质量指数和土地利用转型类型的生态贡献率对亚喀斯特地区的土地利用/覆盖变化过程及生态环境效应进行了定量分析。结果表明,1995~2015年间,亚喀斯特地区土地利用/覆盖变化较为显著,其中生活用地和生态用地面积增加,而生产用地面积减少,主要表现为农业生产用地向城镇、农村生活用地及林地生态用地的转化。计算得到亚喀斯特区域5期的生态环境质量指数分别为0.540 2、0.539 7、0.552 3、0.558 1和0.561 5,生态环境质量总体维持稳定,呈一定的上升趋势。致使亚喀斯特区域生态环境质量改善的主要原因是农业生产用地向林地、草地和水域生态用地的转化;致使生态环境恶化的主要是农业生产用地向城镇、农村生活用地等的转化,但生态环境改善的趋势要大于恶化的趋势。     

乌鲁木齐市"十二五"期间生物丰度指数变化研究

研究借助计算机监督分类手段,依照《生态环境状况评价技术规范HJ 192-2015》研究了乌鲁木齐市"十二五"期间生物丰度指数(biological richness index,BRI)变化情况.结果表明,乌鲁木齐市"十二五"末建设用地、林地、草地较初期增加16.61%、6.90%、0.57%,未利用地、耕地、水域则减少1.81%、3.31%、5.24%.整体BRI加权值为20.48,较初期下降1.68,其中乌鲁木齐县最高,为27.03,新市区为最低的14.06,总体生物丰度状况略微变差.该研究可为乌鲁木齐市生态环境建设提供依据.