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。     

基于Google Earth Engine云平台的黑龙江流域长时序常年和季节性水面提取及变化分析

遥感影像空间覆盖广、更新周期短,是快速提取大区域水面信息的可行技术,对水资源开发利用、管理和保护具有重要意义。针对年际内受降水波动性影响,充分应用年份内所有可用的影像数据构建年均水体指数,来减少单期影像难以准确反映年内水面特征的问题,利用Google Earth Engine （GEE）遥感云平台解决了传统影像下载和桌面端处理海量影像数据效率低的问题。以黑龙江流域为研究区,以Landsat影像为数据源,结合地形数据,提取1987—2019年常年水面和季节性水面。研究结果表明:1）相较于单期影像数据,年均水体指数能更全面反映水面的时间信息,水面提取总体精度达到95.32%,其中,常年和季节性水面的总体精度分别为96.59%、94.61%;2）与已有数据产品相比,提取的常年水面更加连续、完整,质量更好;3）近32年来,黑龙江流域常年水面面积波动较大,呈减少趋势,年均减少14.82 km2;季节性水面面积相对平稳,呈增加趋势,年均增加12.81 km2。     

三峡库区消落带地表覆被时空变化特征研究

地表覆被变化对区域的经济、自然和生态的发展具有重要的影响,地表覆被变化时空变化特征是地表覆被变化的核心研究之一。为探讨三峡库区消落带的地表覆被时空变化特征,该研究基于2010年、2014年、2018年及2020年4期夏季高分遥感影像数据,获取地表覆被数据;利用地表覆被动态度、Flow矩阵、地形位指数及构建地表覆被结构指数等方法多角度分析研究区2010-2020年地表覆被转化情况,科学揭示库区消落带地表覆被时空变化特征。结果表明：(1)数量结构上,研究区地表覆被类型主要为水域、草地和裸地,面积共264.10 km²,占研究区总面积的75.79%;(2)时间变化上,近10年研究区耕地变化速度最小,建设用地的变化速度最大,草地主要呈流入状态;(3)空间变化上,研究区地表覆被结构呈现破碎度下降,聚集度上升趋势,同类型地表覆被分布逐渐集中;(4)地形位梯度上,2010-2020年研究区Ⅱ类地形位梯度为变化拐点,耕地减少面积最大,为9.66 km²,建设用地增加面积最多,为4.52 km²。研究结果可为三峡库区消落带的土地资源合理规...     

1980-2015年北运河流域土地利用时空变异及其对生态服务价值的影响

北运河纵贯京津冀地区,是京津冀大都市圈重要的生态环境保护屏障.本研究基于1980—2015年北运河流域Landsat-MSS/TM/ETM遥感影像解译数据研究了流域土地利用变化特征,估算了这些变化对流域生态服务价值的影响.结果表明,1980—2015年北运河流域耕地面积下降了22.64%,主要转向城镇用地,其次为林地和水体;城镇用地面积增加了25.59%,耕地、林地和水体是其面积增加来源;以2000年为拐点,林地和水体面积先增加后逐渐减少,综合土地利用变化速度显示2000—2015年明显高于1980—2000年.1980—2015年北运河流域土地利用总生态服务价值经历先增加后减少、总体减少的过程,损失82.84×10⁸元;各类生态服务价值变化趋势与土地利用类型变化趋势一致,城镇和水体的贡献率最大,并且是北运河流域生态服务价值变化的主要贡献因子和敏感因子.     

城市公园的冷岛效应研究——以常州市为例

在长江三角洲地区快速城市化的常州市内研究公园组成与冷岛效应的量化关系.基于Landsat 8TIRS和天地图高分辨率遥感影像提取公园指标以及冷岛效应指标.使用辐射传输方程法反演研究区的地表温度,使用ArcGIS的缓冲区分析和分段回归的方法研究每个公园的地表温度、降温范围和降温幅度作为冷岛效应指标;提取公园的周长、面积,并计算融合指数作为公园组成指标,在天地图高清遥感影像中提取公园的绿地覆盖率、水体覆盖率、不透水面覆盖率以及乔木覆盖率作为公园地表覆盖指标.通过相关性分析和回归模型研究,发现公园的面积为26hm²、周长阈值为3600m,公园的面积和周长在阈值范围内能够发挥较强的降温效率,超过阈值则降温效率下降.公园的融合指数与冷岛效应呈线性相关关系,融合指数较小的公园能获得较大的降温幅度.公园的乔木覆盖率、水体覆盖率与公园内部的地表温度呈显著相关关系,不透水面覆盖率、绿地覆盖率与公园内部的地表温度相关性不显著.公园规划设计需要结合公园的面积、周长阈值,融合指数的数值以及乔木、水体的覆盖率,充分发挥公园的冷岛效应.     

基于Sentinel-5P的粤港澳大湾区NO2污染物时空变化分析

基于最新的TROPOMI反演的对流层NO₂垂直柱浓度数据,利用Google Earth Engine平台分析了粤港澳大湾区近2a对流层NO₂垂直柱浓度的分布及变化特征.结果表明, TROPOMI传感器反演的对流层NO₂垂直柱浓度与地表NO₂浓度监测值具有较好的相关性,反演产品能够反映地面真实的NO₂污染状况;粤港澳大湾区NO₂柱浓度分布呈现出较为显著的圈层结构,高NO₂柱浓度区域面积约为4468km²,占大湾区总面积的8%,低NO₂柱浓度地区的面积约为25331km²,占比超过了45%;大湾区上空的对流层NO₂垂直柱浓度存在明显的“冬高夏低,春秋过度”的季节性差异和周期性波动特征;影响因子回归模型结果表明人类活动强度(DNB,夜间灯光)、植被状况(NDVI,植被指数)和地形因子(DEM,数字高程)与地区对流层NO₂垂直柱浓度的分布有明显的相关性.本研究成果可为政府和决策者制定相关政策和措施提供借鉴.     

基于土地利用/覆被动态变化的粤港澳大湾区碳储量评价与预测

土地利用/覆被变化会增加区域碳储量或引发碳损耗,进而影响全球气候.研究湾区土地利用与碳储量变化的影响机制,对区域生态系统保护及社会经济可持续发展具有重要意义.基于InVEST模型和PLUS模型,分析了粤港澳大湾区土地利用与碳储量的动态变化特征及影响机制,进一步模拟预测了2030年3种发展情景（自然趋势情景、建设用地优先情景和生态优先情景）下土地利用类型变化对碳储量的影响.结果表明：(1)2000～2020年粤港澳大湾区的耕地（减少5.38%）和建设用地（增加8.68%）变化最显著,其余用地类型的变化较小.林地作为大湾区的主要用地类型,同样也是重要的碳库,空间上集中分布于东、北、西三面的台地和丘陵地区,碳储存低值区集中于中部平原,以建设用地为主.(2)受不同用地类型相互转化的影响,粤港澳大湾区的碳损失了20.12×106 Mg.耕地和林地面积的减少以及建设用地面积的增加是碳损耗的主要原因.(3)模拟研究发现生态保护措施将有效提高区域碳储量.具体来说,当耕地、林地和草地向建设用地的转化减少20%,湿地和水体向建设用地的转化减少30%时（生态优先情景）,区域碳储量可增加2.58×106 Mg...     

鄱阳湖天然湖面遥感监测及其与水位关系研究

以1989—2010年鄱阳湖100期(景)Landsat TM/ETM+影像为数据源,对比分析了水体指数法和谱间关系法两种主要的水体提取方法,利用水体指数法提取了天然湖体水面面积,揭示了不同水位下鄱阳湖天然湖体水面的空间扩展过程与特征,建立了汛期与非汛期水面-水位关系模型并确定了相应代表性水位站。结果表明:①在鄱阳湖,水体指数法水体提取精度优于谱间关系法;②受地形影响,不同水位条件下鄱阳湖天然水面的空间扩展特征大致呈"菱形"沿湖岸以顺时针方向(即:北→东→南→西→北)推进;③水位为6~15 m时,鄱阳湖天然湖体水面随水位变化呈线性变化,水面变化显著;而在水位介于15~22 m时,天然湖体水面随水位变化则呈对数变化。基于水面-水位关系模型,确定汛期代表性水位站为星子站、都昌站与吴城站;而非汛期代表性水位站为棠荫站。     

基于线性光谱模型的城市不透水面遥感估算

城市不透水面是评估城市生态环境和社会经济的关键指示性因子,对于城市规划和资源管理有着重要意义。本研究以长春市为例,使用2014年Landsat 8影像,基于"植被-不透水面-土壤"理论模型,采用多端元优化的提取方法,依据研究区实际土地覆被特点,选取了高反照度、低反照度、植被、裸土、耕地等五个端元,利用线性光谱模型求算长春市不透水面,利用高分辨率遥感影像高分一号对估算结果进行验证,并对其空间分布格局进行分析。结果表明:基于几何顶点的端元提取方法得到的城市不透水面比例的RMSE为0.126,误差范围在-0.366—0.387,而基于多端元优化提取方法获取结果的RMSE为0.079,误差范围在-0.319—0.265,且超过80%样本的绝对误差小于0.1,精度有显著提升;长春市绕城高速范围内平均城市不透水面比例为47.4%,整体分布呈现"三角形"特征,南部不透水面分布面积明显高于北部区域。从城市外环到内部一环,城市不透水面比例有明显的递增趋势,三环内比例超过66.7%,不透水面分布密集。总体来说,在城市区域尺度上,采用多端元优化提取方法,利用中等空间分辨率多光谱遥感数据提取城市不透水面精度令人满意。     

1961—2018年呼伦湖水面面积变化特征及其对气候变化的响应

为揭示近60年来呼伦湖水面面积的变化规律,确定影响呼伦湖水面面积变化的主要因素,采用曼-肯德尔检验（Mann-Kendall tests）、一元线性回归和小波分析法解析1961—2018年呼伦湖水面面积及其所在区域气温、降水量、蒸发量和相对湿度的变化趋势、突变特征和周期性变化规律,采用皮尔逊相关性分析（Pearson correlation analysis）和灰色关联分析研究水面面积与气象要素的相关性.结果表明:1961—2018年呼伦湖水面面积在1 739~2 360 km2之间,总体以72.84 km2/（10 a）的速率显著减小,2009年人工调水实施以后水面面积逐渐恢复并稳定在2 030 km2左右.近60年来呼伦湖区域气候暖干化明显,表现为气温显著升高、蒸发量显著增大、相对湿度显著降低、降水量非显著减少.1961—2018年,呼伦湖水面面积对气候突变及其周期波动存在相应的响应,水面面积与区域蒸发量呈显著负相关,Pearson相关系数为-0.546,与区域蒸发量和降水量的灰色关联度为0.938~0.960,人工调水实施前（1961—2008年）水面面积与气象要素的相关性强于1961—2018年.研究显示,气候变化引起的蒸发量增大是呼伦湖水面面积减小的重要原因,人工调水严重干扰了2009—2018年呼伦湖水面面积对气候变化的响应.      

2010-2019年粤港澳大湾区甲醛柱浓度时空分布及影响因子研究

基于Aura卫星OMI传感器的甲醛逐日数据,开展了2010—2019年粤港澳大湾区对流层甲醛垂直柱浓度的时空变化研究,并应用气象、植被和社会经济数据,对甲醛柱浓度变化的影响因子进行了分析.结果表明:2010—2019年粤港澳大湾区甲醛柱浓度呈波动起伏的变化特征,季节均值变化趋势与年度均值变化趋势相似,秋季季节浓度均值最高,其后依次为春季、夏季、冬季;在空间上,2010—2019年甲醛柱浓度均呈现自西北向东南逐渐降低的趋势,在甲醛柱浓度变化趋势上,粤港澳大湾区大部分区域呈现缓慢增加的趋势;针对不同土地覆盖类型,春季,绿地上空甲醛柱浓度高于建筑用地与耕地,夏、秋、冬季,建筑用地上空甲醛柱浓度略高;在空间分布稳定性上,受地形、土地覆盖类型和气象条件影响,西北部稳定性较强,南部珠江入海口处稳定性较弱;自然因子和人为因子对甲醛柱浓度的增长都有一定的贡献,其中,生产总值、汽车保有量、能源消耗量等人为因子对甲醛柱浓度的影响更为显著.     

邕江流域植被时空分布及演变研究

以250 m分辨率的MOD13Q1数据为数据源,通过最大值合成法和均值法分别获得2000—2010年邕江流域年均NDVI时间序列,采用回归分析、相关系数分析和变异系数等方法,研究邕江流域植被状况的时空分布特征。结果表明,在空间分布上,邕江流域植被覆盖呈四周高,中部低的分布特征。在时间变化上,2000—2010年邕江流域植被覆盖区域年均NDVI波动为0.42~0.54,其中2000—2004年植被覆盖区域NDVI波动较大,不存在明显的趋势特征,但2004年以后植被覆盖区域NDVI呈波动性缓慢增长趋势;在年际波动上,邕江流域92.87%的植被覆盖区域NDVI呈中低波动,而高波动区域仅占植被覆盖区域总面积的7.13%,植被覆盖状况总体稳定性较好。在变化趋势上,2000—2010年邕江流域地表植被覆盖改善的区域远大于植被退化的区域,其中,改善的区域占植被覆盖区域总面积的56.02%,退化的区域占13.36%,30.62%的区域呈稳定不变的状态。     

建设用地扩张与碳排放效应的库兹涅茨曲线假说及验证

论文基于无锡市1996—2008年的土地利用和能源消耗数据,分析了无锡市13 a间建设用地扩张及碳排放特征,并构建了建设用地比例与碳排放强度之间的库兹涅茨曲线模型,对无锡市建设用地扩张与碳排放效应之间的相关关系进行了实证研究,尝试验证库兹涅茨曲线在建设用地扩张与碳排放强度之间的存在性。结果表明:①建设用地总量在1996—2008年间迅速增长,绝对增长量44 032.97 hm²,且除了农村居民点逐渐下降以外,其余地类均呈逐年增长态势,无锡市1996—2008年间的碳排放基本上也呈现逐年增长趋势,绝对增长量1 936.38×10⁴ t;②建设用地总量与碳排放强度之间呈倒U型曲线关系,即随着建设用地扩张至拐点后,碳排放强度则逐渐下降,且拐点位于建设用地比例1.91%附近,但是目前仅仅刚开始出现拐点的迹象,表明目前无锡市建设用地扩张还未完全达到集约及精明增长的标准,建设用地扩张对碳排放而言仍然具有较强的推动作用,但是可以预见,随着产业结构调整和能源技术的提高,碳排放强度会逐渐进入下降的阶段;③城市用地与碳排放强度之间为三次曲线关系,建制镇用地、农村居民点用地与碳排放强度之间分别为正相关和负相关线性关系,其他建设用地与碳排放强度之间则存在一种不明显的库兹涅茨曲线关系。建设用地地类组成的不同会导致不同形态的库兹涅茨曲线,由于城市用地和建制镇用地对碳排放具有明显的驱动作用,其比例的提高亦会促使库兹涅茨曲线更加陡峭,并延缓库兹涅茨曲线拐点的到来。     

复杂下垫面下不透水层的CO2通量足迹分析——以上海市奉贤大学城为例

城市是重要的二氧化碳排放源,研究城市区域CO_2通量与复杂城市下垫面之间的关系有助于深入了解城市碳循环特征.本文基于城市涡动相关系统的通量数据和气象数据,结合研究区CO_2通量信息和土地覆被信息,依据ART(Agroscope Reckenholz Tanikon)Footprint Tool模型(基于Kormann Meixner(KM)模型计算足迹),探讨了城市复杂下垫面尤其是不透水层对于CO_2通量足迹的影响.结果发现,研究区CO_2通量变化范围在2015年5—8月为-6.44~4.62μmol·m-2·s-1,其中,5月和6月均出现CO_2通量最大值(4.62μmol·m-2·s-1),8月出现CO_2通量最小值,为-6.44μmol·m-2·s-1.风向是影响CO_2通量足迹的主要要素,5—8月CO_2通量足迹的范围主要在距离观测塔600 m以内,集中于东南方向,这与此期间盛行东南风有关.研究表明,不透水层的类型会影响CO_2通量的贡献率,距离观测站600 m以内的不透水层的CO_2通量贡献率最大为46.9%,最小为1.5%;其中,建筑的CO_2通量贡献率最大为70%,最小为0.08%,道路的CO_2通量贡献率最大为23.7%,最小为2.92%;不透水层的面积也会影响CO_2通量贡献率,道路的CO_2通量贡献率会随着不透水层面积的增加而增加,呈正相关关系.     

粤港澳大湾区生态网络构建及廊道优化

以粤港澳大湾区为研究对象,利用MSPA-InVEST模型和连通性评价识别生态源地,进而在构建生态阻力面基础上,运用MCR和重力模型提取潜在生态廊道,并利用产业集聚特征构建规划廊道,提出兼具生态保护和经济发展的生态网络构建方案.结果表明:生态源地共35处,总面积约17165.85km²;基础生态廊道42条,长度2085.34km;源地及廊道存在明显空间分布差异,呈现出"中心空洞型"分布特征;通过增加12个生态-产业战略节点和28条规划廊道,生态网络闭合度、连接度和连通率可提升150%、26.83%和28.57%,生态网络结构向"蜂巢状"转变;结合河流及海岸等天然廊道构建的综合生态网络连接了大湾区288个生态保护区,构成了山体、水体、湿地综合生态保护格局.总体来看,兼顾生态保护和经济发展视角构建的生态网络体系具有一定的适应性,可为粤港澳大湾区生态格局的建设和优化提供参考.     

基于STIRPAT模型的能源消费碳足迹变化及影响因素——以江苏省苏锡常地区为例

定量研究经济社会发展对地区能源消费碳足迹的影响对区域实现低碳发展具有重要意义。论文计算了江苏省苏锡常地区1991-2008年能源消费碳足迹,采用岭回归函数对STIRPAT模型进行了拟合,采用脱钩指数分析了经济发展与能源消费碳足迹之间的关系。结果表明:①1991-2008年能源消费碳足迹平均增长速度为15.30%,能源消费碳足迹分配率以煤炭为主,石油所占比例呈波动下降趋势,天然气所占比例上升较快,能源消费碳足迹产值总体呈波动下降趋势;②经济增长是能源消费碳足迹的主要影响因素,两者关系模型拟合未出现环境库兹涅茨曲线;③经济增长与能源消费碳足迹之间处于相对脱钩与复钩的波动状态,从另一侧面验证了目前两者之间不存在库兹涅茨曲线假说的结论。     

粤港澳大湾区协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护的对策研究

粤港澳大湾区经济社会高度发达,区位优势特征明显,自然资源禀赋优良,环境质量持续改善,科技创新要素聚集。作为"一带一路"建设的重要空间载体和腹地,粤港澳大湾区具备协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护内外部条件。但长期高速粗放的发展方式也导致粤港澳大湾区环境历史欠账较多,重要生态空间和典型生态系统受到侵占与挤压,产业结构和布局亟待优化,生态环境共治共享机制不健全。因此粤港澳大湾区协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护亟须从顶层设计出发,建立健全相关评价体系和政策体系,并在生态空间管控、绿色产业发展和联防联治方面创新有效运行机制,加快推进环境治理体系和治理能力现代化建设步伐,在高质量发展中实现高水平保护、用高水平保护促进高质量发展。     

气候和土地利用/覆被变化对宁波地区生态系统产水服务的影响

提供水资源是重要的生态系统服务功能之一,对区域经济和生态系统的可持续发展具有重要作用.近年来,人类活动对水资源的需求量增加,加之水环境污染和水资源浪费现象严重,造成了部分地区的缺水问题.在此背景下,本文以宁波地区为例,研究气候变化和土地利用/覆被变化对生态系统产水服务的影响.首先,利用InVEST模型中的产水量模块,估算了区域的产水量.然后,利用情景分析的方法设计6种情景,分析了气候变化和土地利用/覆被变化对区域产水量的影响.最后,量化了气候和土地利用/覆被变化这2种因素对生态系统产水服务的贡献程度,并讨论了形成机制.研究表明:①2000—2015年,宁波地区的降水量增加了6.44%,潜在蒸散量减少了8.35%.城镇化导致建设用地面积增加了120%,耕地面积减少了22.37%.在气候变化和土地利用/覆被变化的共同作用下,平均产水量增加了10.91%.②气候变化对生态系统产水服务的影响更为显著,而土地利用/覆被变化的影响较小.其中,2000—2015年气候变化对宁波地区产水量的贡献率高达97.56%,而土地利用/覆被变化的贡献率仅为2.44%.③城镇生态系统的产水量高于其他生态系统类型,农田生态系统的产水量高于森林和草地生态系统.因此,城镇化会增加产水量,退耕还林还草会导致产水量的减少.     

青南高原近20年土地利用/覆被动态变化研究

文章以青藏高原腹地的青南高原作为研究区,基于1990年、2000年和2010年3期研究区的LUCC数据,研究其土地利用/覆被变化过程。结果表明:研究区土地利用/覆被类型多样,其中,草地所占比例最大,未利用地次之;草地中低覆盖度草地所占比重高,高覆盖度草地较少。2个研究时段内,耕地、建设用地面积和未利用地面积有所增加,而水域和林地变化复杂,草地近20年趋于减少。草地、未利用地和水域的转化关系密切。变化趋势,1990-2000年耕地、建设用地和未利用地朝着规模扩大的方向发展,而草地和水域朝着规模减小的方向发展;转入贡献率中占优势的是未利用地、草地;转出贡献率占优势的主要是草地、未利用地和水域。2000-2010年水域、耕地、建设用地和未利用地朝着规模扩大的方向发展,而林地和草地朝着规模减小的方向发展;从转入贡献率来看,占优势的是未利用地、水域和草地;转出贡献率占优势的主要是草地和未利用地。     

太湖流域农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

为应对太湖严峻的水体富营养化现状,从源头上降低面源污染负荷,基于物质流分析法与质量守恒原理,研究了常熟市辛庄镇农田生产-畜禽养殖系统的氮素流动通量、流动效率及环境负荷,并用实测值进行了参数校正. 结果表明:2000—2012年,辛庄镇农田生产子系统的单位面积氮素流动通量呈下降趋势,而畜禽养殖子系统的单位面积氮素流动通量则在42.5~50.9 kg/hm2范围内持续波动. 氮素利用率与氮素循环利用率均较低,氮素环境损失率较高,系统损失的氮素中有54.5%进入周围水体. 2000年以来,作物种植与畜禽养殖对辛庄镇环境氮负荷的贡献率分别在38.8%~50.2%与25.4%~35.8%之间波动. 辛庄镇农田施氮量为310.8 kg/hm2,人畜排泄氮量为61.1 kg/hm2,分别远高于全国平均值(197.2和18.6 kg/hm2). 过量施用化学氮肥与畜禽粪便的大量排放是辛庄镇环境氮负荷加重的主要原因. 辛庄镇高投入高产出的农业生产方式加大了太湖水环境修复的难度. 建议调整作物种植与畜禽养殖结构,推广科学施肥与生态养殖,将农田生产与畜禽养殖结合形成产业链,以此减轻氮素环境负荷.