基于时序植被指数的湖北省物候空间特征分析

湖北省地貌类型多样,植被类型丰富,也是农业大省,物候信息监测对于自然生态和农业生产具有重要意义。使用MODIS MOD13Q1 产品中的归一化植被指数数据集,运用时间序列谐波分析法重构 NDVI时序曲线,并结合土地覆被数据,采用物候特征动态阈值法获取湖北省植被物候空间分布特征,分析不同土地覆被类型的物候指标。结果表明：(1)湖北省西部山区、东南部和东北部丘陵地区,多为自然植被覆盖,且植被状况良好,NDVI最大值达到0.75以上,大部分区域NDVI最小值在0.6以上。中部江汉平原和农作物区域NDVI变化受农业耕种方式影响较大,与自然植被NDVI变化特征有所差异。(2)不同土地覆被类型物候特征各异。湖北省大部分区域的植被在2月到3月进入生长季,11月到12月结束生长,襄阳地区呈现相反的特征。耕地、裸地、水体等受人类影响较大的土地覆被类型生长季长度较短,开始时间较晚,结束较早。森林、草地、灌丛等自然植被生长季长度较长,开始较早、结束较晚。(3)物候参数由于地形地貌、地表覆被类型、人类和自然因素的影响具有显著的差异,对区域植被生态状况、不同土地覆被类型物候空间分布特点的分析,结果对于植被生态保护、植被分类、农业区划等都具有参考意义。     

基于中低分辨率遥感影像的分类方法对比研究——以鄱阳湖水鸟栖息地遥感分类为例

选取中国鄱阳湖南矶山湿地为研究范围,通过分析候鸟在越冬期的栖息特征,构建适宜于提取候鸟栖息地的湿地分类系统。以Landsat8卫星OLI遥感影像为数据源,采用面向对象分类方法,通过多尺度分割、特征提取和决策树建立等关键步骤,实现湿地信息的快速提取;通过与传统像元法的分类结果对比,系统分析了面向对象方法在基于中低分辨率遥感影像的湿地信息提取中的有效性。研究表明:在面向对象湿地信息提取中,构建不同等级的分割尺度,在多个尺度上提取同一地物,可以更好识别复杂的湿地景观类型;相比仅依据像元光谱特征进行分类的传统像元方法,面向对象方法综合利用光谱、空间、形状和纹理等多种特征,因此可以获得更高的精度(总体分类精度达到87.64%,Kappa系数为 0.855 2);基于中低分辨率遥感影像,采用面向对象分类方法,能够获得较高精度的湿地景观分布,是一种成本较低且行之有效的技术手段。     

近年来江苏省海岸带土地利用/覆被变化时空动态研究

海岸带是陆海生态系统交错带,具有重要的经济与生态价值,其生态环境具有脆弱性特征。海岸带的开发利用使其地区生态环境发生变化,而土地利用/覆被变化是地区生态环境变化的重要组成部分和主要原因之一。取1980、2000、2005、2008年4个时相的TM遥感影像为数据源,通过土地利用结构、土地利用多样性以及土地利用程度指数分析江苏省1980年以来海岸带土地利用/覆被变化的时空动态特征,揭示地域差异与梯度分异特征。研究结果表明：（1）江苏省海岸带土地利用结构表现为生态用地占比高,城镇与农村居民点占比低的特征。1980年以来,不同土地利用类型数量不断变化而结构相对稳定;类型趋于多样化且利用强度增加。（2）江苏省海岸带土地利用存在地域差异特征。土地利用结构存在不同模式且变化相对稳定;土地利用程度在南北方向上存在高 低 高分布特征,但逐步被打破。（3）江苏省海岸带土地利用在陆海方向上存在梯度特征。土地利用多样性陆海方向呈现低 高 低模式,土地利用强度陆海方向呈现高 中 低模式。土地利用多样性高值区逐步向海岸带中部移动;海岸带各缓冲区土地利用程度分异逐步增大。以射阳河口作为分界点,南北地区梯度规律存在差异性     

基于知识与规则的土地利用信息分层提取研究——以南京市都市区为例

为了克服利用统一分类模型难以有效提高土地利用分类精度的问题,为土地利用/覆被定性、定量信息的提取提供一种高精度、高效率的提取方法,将分层信息提取法和基于知识规则的信息提取方法相结合,基于对南京市都市区的土地利用时空特点和研究区TM影像数据中各地类波谱信息的分析,结合了地类提取指数模型、DEM数据、城市建成区边界等,充分利用地学先验知识,设计了一套土地信息分层提取的流程,对土地利用信息进行了提取。利用该方法对2012年南京市都市区的土地利用/土地覆被信息提取的总体精度达到了88.67%,Kappa系数达到了0.85。实践证明,基于知识与规则的土地利用信息分层提取方法提取精度较高,适用性强,对其他地区的土地利用/覆被信息分类提取也有一定的借鉴意义。     

基于决策树—山体阴影模型的植被信息提取研究

植被是土地覆被分类的重要内容,植被分类对研究流域生态具有重要参考价值。鄂西犟河流域是南水北调中线工程的重要水源地,该区以中低山和丘陵为主,地形起伏剧烈,导致遥感影像存在大量阴影,制约了植被分类的精度。基于LandSAT OLI影像,使用ArcGIS的Hillshade模块,输入DEM数据和传感器具体参数,计算得到影像成像时刻阴影的准确分布;统计野外采集地物样本点在MNDWI、NDVI和RVI等指数上的差异;结合决策树分类法,分别设定阴影和非阴影下6类样本的阈值进行分类。结果表明:(1)该方法总分类精度能够达到92.93%,Kappa系数为0.912;(2)阴影和非阴影区植被具备明显的同物异谱和异物同谱特征,表现为阳面的植被指数整体高于阴面;3类林地的RVI值由高往低依次为:灌木,混交林和针叶林。(3)传统经验模型在不同纬度的适用性不同,无法精确提取阴影的范围,降低了分类精度;决策树—山体阴影模型作为一种智能分类方法,能够还原Landsat OLI影像准确的阴影分布,提高山地和丘陵等阴影面积大、形状复杂区域的植被分类精度。     

基于知识的洞庭湖湿地遥感分类方法

湿地遥感影像分类是遥感研究的一大难题。分析洞庭湖不同湿地类型在遥感影像上的光谱曲线规律,利用两个季节的洞庭湖ETM数据,并辅助以物候特征和地面GIS信息,通过遥感软件Erdas Image的专家分类知识库建立决策树分类方法,结合研究区的DEM进行洞庭湖湿地的影像分类,通过专家分类器分层次实现了包括水体、泥沙滩地、防护林滩地、湖草、芦苇滩地和苔草滩地以及其他水体7种湿地类型的分类。相比传统分类方法,专家分类过程以规则为基础,可以同时利用多个条件进行分类,减少了数据处理时间,同时还提高了分类精度,最终得到试验区较为可靠的遥感分类图像。     

2000-2010年西安市土地利用/土地覆被变化及其建成区扩张研究

本文以Landsat TM遥感影像、HJ-1卫星CCD影像解译数据为基础,利用3S技术,得到西安市2000、2005及2010年土地利用/土地覆被数据。从空间分布变化、结构变化、类型转换及景观破碎度等角度,定量分析2000-2010年西安市土地利用/土地覆被变化及建成区扩展状况。结果表明:10年间,西安市耕地面积显著减少,转化为城市建设用地及林地;2010年西安市建成区面积较2000年增长了54.11%,空间分布上由城市中心向周边县区迅速扩张,导致周边连续分布的植被及未利用地趋势景观破碎化加剧。     

四川马边彝族自治县土地利用/覆被变化分析

采用基于最大似然法的监督分类方法对四川省马边彝族自治县1988年和2001年两期Landsate5 TM影像进行解译,利用单项土地利用动态指数〖WTBX〗（LUDI）、双向土地利用动态指数（Ki）以及土地利用类型转移矩阵（Cx×y）〖WTBZ〗等定量分析方法分析解译结果,得到马边县13年间土地利用/覆被动态及转移特征,并对可能的生态影响进行了分析预测。结果显示：①次生林面积增加,针叶林面积有所下降,灌草地被农田大量取代;②城镇及居民点和次生林的动态最为活跃,转入面积明显高于转出面积;③中山区和亚高山区林地构成发生变化,高山草甸面积有所萎缩,河谷区的阔叶林带被次生林大量取代,低山河谷区的土地破碎化程度增加。研究表明,13年间马边土地利用/覆被变化具有动态高、转换活跃、空间性强以及人为活动干扰影响明显等特点。其中,低山丘陵区的灌草坡大量被农地替代、中山区和亚高山区次生林面积扩大应该作为生态退化的信号加以重视。另外,气候变化对马边森林植被演替可能产生的影响应在今后进行深入的分析研究     

基于GF-2的江苏滨海湿地遥感深度学习分类算法研究

以江苏盐城滨海湿地为研究区,基于高分二号(GF-2)高空间分辨率遥感影像,应用VGG16_BN深度学习网络对研究区不同地物类别进行分类,并与VGG16、SVM和BP神经网络分类结果进行对比,综合评价分析分类结果精度与适用性.研究结果表明:与其他分类算法结果相比,基于深度学习VGG16_BN网络的影像分类精度相对最高,总体分类精度达99.32％,Kappa系数0.99,均显著高于其它分类算法精度.此外,通过局部可视化分析,VGG16_BN网络算法分类结果可有效保持大面积同类地物的区域一致性,有效避免"椒盐"噪声,对道路、河流等线状地物的连续性和边界提取较为完整和清晰.     

丹江口库区土地利用/覆被与景观格局变化

丹江口水库作为南水北调中线工程水源地,其库区的土地利用/覆被变化可能带来的生态环境效应备受关注。以2000和2004年的多源遥感影像为主要数据源,解译生成土地分类数据,对研究区内土地利用变化总体特征、速度、景观优势度变化以及景观生态效应进行了分析。结果显示：库区在这4年间土地利用整体结构上没有显著改变,但是耕地、建设用地增加,林地、未利用地减少。景观多样性指数及景观均匀性指数呈下降趋势,说明景观异质程度下降,景观类型有向单一化及非均衡化方向发展的趋势。林地减少加剧库区的水土流失,导致库区的生态环境质量下降,应采取措施促使库区经济与生态环境良性地协调发展。     

基于TVX方法的南京市城区时空格局与地表温度的研究

随着全球气候变化和人类活动的不断加剧,导致生态、资源与环境问题日趋严重,区域空间格局变化与地表温度的研究已成为全球环境变化的热门和重点研究课题。采用2000年、2006年和2010年的TM遥感影像,结合GIS和RS技术研究南京市不同时期的时空分布特征、演变特征以及地表温度的变化。结果表明: 2000～2010年南京市城区建设用地面积增长幅度较大,而耕地面积却呈显著递减趋向,水体和草地面积基本保持稳定,林地面积略有增长。NDVI和MNDWI均与地表温度呈负相关,通过构建TVX空间观察南京城市化进程,发现植被覆盖度持续降低,地表温度急速上升,到2010年,所有土地利用类型的聚类点的转化轨迹趋于一点,变化向量幅度是：林地>草地>水体>耕地,研究结果表明林地和水域对城市地表热环境具有强大的缓解作用,在城市化进程中,要注重城市水域和林地的保护,同时要改善城市绿化、减少能耗和节制热源     

喀斯特城市地物覆盖率变化对地表水热通量的影响

为了分析中国西南地区桂林喀斯特城市快速扩展所引发的地物覆盖变化对热环境的影响,利用改进METRIC模型和Landsat遥感数据反演喀斯特城市地表水热通量,并使用地面同步观测值进行验证,分析植被、建筑、水体、裸土、裸岩等地物覆盖率变化对地表水热通量的影响.结果 表明:地物覆盖率在取值中段存在对地表水热通量影响的显著范围,植被覆盖率在0.1～0.8、建筑覆盖率在0.2～0.8、裸土率和裸岩率在0.2～0.9的影响明显高于地物覆盖率极低和极高范围.在影响显著范围,植被覆盖率、水体覆盖率增加0.1,使得潜热通量分别升高4.0％～12.0％、2.0％ ～ 5.0％,而显热通量分别降低5.0％～16.0％、3.0％～11.0％;建筑覆盖率、裸土率、裸岩率增加0.1,使得显热通量分别升高5.0％ ～ 17.0％、3.0％ ～ 11.0％、4.0％～ 14.0％,而潜热通量分别降低3.0％～9.0％、2.0％ ～ 8.0％、4.0％～9.0％.植被覆盖率增加使得潜热通量升高、显热通量降低的效果明显高于水体覆盖率,建筑覆盖率增加使得显热通量升高、潜热通量降低的效果明显高于裸土率,略高于裸岩率.     

土地利用/土地覆被变化研究范式的转变

土地利用/土地覆被变化(LUCC)研究的形成和发展经历了从前科学(无范式)到科学(以范式为标志)的历史过程.认识LUCC研究范式及其转变的内涵和实质对其理论和应用的发展与完善具有极为重要的意义,并有助于提高解释和预测能力.本文以库恩的“范式”和“范式转变”为基本脉络,剖析了LUCC研究中的实证主义范式、科学人文主义范式、结构功能主义范式以及复杂性范式,并指出范式及其转变主要在本体论、认识论和方法论三个层面表现出来.实证主义范式强调决定论以及主客体分离,认为应把经验与逻辑分析作为客观地认识现实的基础,它贯穿1UCC不同发展阶段,在初期发挥了重要作用,至今仍主导着LUCC研究；科学人文主义在科学主义或实证主义的基础上强调了人的主体性,修正了它们的片面性；结构功能主义为我们提供了一种可资参考的系统分析方法,在宏观层面的许多重要理论见解和研究方法,值得LUCC研究者关注和借鉴；复杂性范式强调土地系统的非线性、自组织、连通性等特征,为LUCC研究提供了一种新的科学世界观、认识论和方法论,利用复杂性理论研究具有非线性特征的复杂土地系统,体现了当前LUCC研究的范式转变.     

基于土地覆被变化的安徽省生境质量时空演变特征

基于InVEST模型的生境质量模块,采用1995～2018年安徽省3期的土地覆被数据,分析省域生境质量时空演变特征及其对土地覆被变化的响应。结果表明:安徽省土地覆被变化主要是农田转向建设用地和林草地,以及农田和湿地之间的相互转化;23年间,安徽省生境质量整体呈单边小幅下降趋势;由于作为生境质量威胁源的建设用地急速扩张和蔓延,引发合肥和沿江5市城区及周边生境质量的显著下降;部分保护地及周边开展了有效的退田还湖(湿)和退耕还林(草),局域生境质量有明显改善,但多数生态源地生境质量的区域性变化并不明显;最后,对省域生境质量优化提出了相应的对策建议。     

Land Cover and Use Changes in Relation to the Institutional Framework and Tenure of Land and Resources in Eastern Tanzania Miombo Woodlands

In Tanzania, well-defined land tenure and resource protection apply in forest reserves which account for 30% of forested land, while the remaining 70% (mostly miombo woodlands) are village and general lands with very limited protection. The aim of this study was to determine local peoples ownership rights, knowledge and institutional capacity for sustainable management of resources in forest reserves and general lands. Data were collected using participatory rural appraisal, structured and semi-structured interviews, as well as aerial photographs and landsat images. In general lands, woodlands declined by 50% between 1964 and 1996, bushlands and croplands increased by 599%, and settlements and homegardens increased by 277%. These land use and vegetation structure changes are attributed to harvesting for charcoal production and shifting cultivation. The continued decline in aerial woodland cover in the general lands suggests that common property regimes do not function in the area. Local institutional capacities are weak in enforcing control mechanisms to check the overuse of resources, which tends to approximate open access conditions. The issues of land tenure and village empowerment are not only institutional, but also political in nature. Government institutions should provide and motivate for an enabling environment, including acknowledgement of traditional knowledge, well-defined property rights and operational village by-laws. In order to ensure equity and sustainable development of natural resources, the paradigm shift in management is important whereby communal goods are to be managed for the benefit of the local society.     

近25年三峡库区土地覆被变化及驱动力分析

基于1990、2000、2005、2010和2015年五期30 m空间分辨率土地覆被遥感数据,利用动态度模型和转移矩阵,综合分析了近25 a三峡库区土地覆被的时空格局、变化特征及驱动力。研究结果表明：2015年三峡库区土地覆被以森林和耕地为主,分别占总面积的41.45%和24.58%;1990~2015年三峡库区人工表面、湿地、森林和其他用地的面积增长明显,耕地、灌丛和草地的面积整体减少,区域综合土地覆被动态度呈先增加后稳定的变化趋势,人工表面是最为活跃的土地覆被类型,其次是湿地和耕地;前10 a三峡库区人工表面占用耕地较为突出,后15 a土地覆被类型转换主要为森林、灌丛和耕地转为人工表面和湿地;三峡工程建设、移民安置与迁建、经济发展与城镇化导致人工表面不断扩张,水库蓄水导致湿地面积迅速增加,农业结构调整促使园地面积扩张。三峡库区近25 a来,在退耕还林等生态保护政策影响下,生态环境状况趋于改善,库区森林面积显著增加,坡耕地面积持续减少,但人地矛盾日益突出,研究结果可为后三峡时代库区生态环境保护与社会经济的协调发展提供数据支撑。     

Land Cover Changes Between 1968 and 2003 In Cai Nuoc,Ca Mau Peninsula,Vietnam

Since 2000, the shrimp industry expands at a fast rate in the coastal areas of the Mekong Delta, Vietnam. Shrimp farming is known for its negative impact on the coastal environment. However, other human interventions like agriculture and urbanization also deteriorate the coastal environment. The land cover changes between 1968 and 2003 were determined and analyzed for the Cai Nuoc district, Ca Mau Province, Vietnam, using photos from 1968, 1992 (aerial photographs), 1997/98 (Spot) and 2003 (Landsat). It was clear that the district underwent serious land cover changes: deforestation between 1968 and 1992, with a simultaneous increase in rice land; a rapid decline in rice acreage from 1997 onwards, and, simultaneously, a blitz-increase in shrimp farming area. The forest area declined by 75% between 1968 and 2003. About 40% of this loss could be attributed to shrimp farming, while the remaining 60% was attributed to needs for agricultural land. Still, at present, shrimp farming is the major source of mangrove loss in the district. In 1999 shrimp farms covered 6.374 ha, in 2000 they covered 61.049 ha of the Cai Nuoc area. The swap from rice cultivation to shrimp farming was most-probably driven by households’ hopes for a higher income. It must be feared that the shrimp industry will have a negative impact on the environment (e.g. salinization) and on the livelihood of the district’s households. In 1968 saline water covered 219.9 km², in 1992, 1997/98 and 2003 the saline surface water area covered 92.4, 135.2 and 835.0 km², respectively. Readers should send their comments on this paper to: BhaskarNath@aol.com within 3 months of publication of this issue.     

不同时段洞庭湖区土地利用/覆被变化及退田还湖的影响

土地利用/覆被变化的研究与分析,可以科学阐述区域人-地关系地域系统的结构变化规律、驱动力等,有助于规范人类行为、协调人地关系,从而为更好的进行自然资源综合管理和生态系统管理提供科学依据.本文以1995、2000和2005年的土地利用/覆被变化分析为基础,以退田还湖工程为切入点,系统分析洞庭湖区三个时期的土地利用格局、变化及其驱动力,初步阐述了退田还湖工程这一重要的生态恢复工程对湖区土地利用变化的影响.研究发现,退田还湖工程促进了耕地向湿地的转化,使移民迁入区和迁出区的土地利用结构都会发生重大变化.最后,指出对于洞庭湖区退田还湖工程的实施与管理,各级政府一定要起到宏观调控的指导作用,包括要从战略上予以规范、规划,积极引导人们的土地利用活动向着科学、和谐的方向发展,必要时还需要辅以行政、经济或法律措施,促进各种土地资源间的合理流转,以实现土地利用综合效益的最大化,为区域的适应性和可持续性管理提供了参考依据.     

Multi-scales Analysis of Driving Forces on Land Use/Cover Change in China： Taking Farmland Returning to Forest or Grassland as a Case

Increasing populations are causing an increase in food demands, and the area of cultivated land expands every year. Inappropriate land transition from ecology to production results in the constant decline of the ecological security level and influences the regional sustainable development. Adjusting unreasonable land use mode and reconstructing natural land cover are important ways to maintain and improve the ecological environment. Also reclaiming farmland as areas for forests and grasslands （FRFG） is another way. Successful implementation of FRFG in China is the result of comprehensive effect of the multi-scales driving forces. This paper analyses the driving forces of FRFG in China on a national （country） -regional （province） - local （county） - household （farmer） level scale, and the results are： driving forces at the national scale include ecological and food security and the western development of China; at the regional scale, ecological and economic benefits become the main factors to influence the dimension of FRFG under the same policy. The driving forces can be divided into 6 types： industrial structure adjustment, water source protection, flood prevention, the Three-Gorge Project protection, reduction of the amount of sediment flowing into the Yellow River and wind erosion desertification prevention. The driving forces at the local scale can be divided into 12 types with developing leading industries, increasing farmers＇ income and improving agricultural production conditions as the main types; at the household scale, the national policy meeting farmers＇ demands and the optimization of individual interests are all driving forces.