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.     

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。     

武汉市城市热岛与植被覆盖的空间相关性分析

以Landsat ETM遥感影像为研究数据,反演获得武汉市的地表温度,并提取NDVI信息。通过空间邻域分析和局部空间相关性分析方法,研究了武汉市的城市热岛与地表植被覆盖之间的相互关系。结果表明:武汉市地表温度和NDVI呈现明显的空间负相关性。同时,随着空间邻域半径的增加,地表温度和NDVI的空间相关性有增强后减弱的过程,绿色植被对地表温度有效调节半径约为700 m。在空间分布上,汉口、武昌、汉阳三镇核心主城区及黄陂、新洲部分远城区地表温度和NDVI负相关性最为显著,靠近水体的区域正相关性最为显著。     

典型喀斯特城区土地利用变化对地表温度的影响分析

利用TM遥感影像数据,运用ENVI及GIS技术,提取典型喀斯特城区(白云区)2002~2013年的土地利用覆盖类型,并反演出地表温度,从而进一步分析探讨土地利用变化对地表温度的影响。贵阳市白云区是贵阳市重点工业区和新2型工业集中分布区,在2002~2013年土地利用变化明显,特别是城区建设用地增加显著,从35.11增加到71.81 km,并占用了大量耕地和灌疏林。白云区土地利用类型的变化引起地表温度的改变,尤其是建设用地的扩张对地表温度影响较大。对地表温度与NDVI关系进行分析,结果表明不同土地类型的地表温度与NDVI相关程度不同。     

基于Landsat 8劈窗算法的地表温度空间响应关系研究:以于田绿洲为例

该研究选取于田绿洲为研究区,运用遥感技术,采用能表示地表能量的指标——地表温度来研究绿洲能量,分析和探讨新疆于田绿洲热环境空间分布特征。具体研究内容:(1)将Landsat 8数据作为本研究的数据源,运用热红外遥感技术,收集并结合研究区气象数据计算关键参数:亮度温度、大气透过率、地表比辐射率,最后采用劈窗算法反演地表温度;(2)计算研究区植被覆盖度,并分析植被覆盖度与地表温度间相互关系,结果表明植被覆盖与地表温度具有较强的负相关性,R~2=0.979 2;(3)通过空间叠加分析研究区的地表温度与土地利用类型,得出研究区地表温度呈现出沿绿洲中心逐渐向四周增高的环状分布,地表温度均值从低到高依次为水体(18.02℃)、耕地(24.23℃)、林草地(26.3℃)、盐渍地(35.34℃)、其他(37.87℃)、沙漠(39.64℃)。     

近50a玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对碳储量的影响

土地利用变化对碳收支的影响是当前全球变化研究领域的重点内容之一,中国西北干旱区土地利用变化对陆地生态系统碳收支的影响尚不清楚。论文以西北干旱区流域绿洲水土开发的典范--玛纳斯河流域为研究区,基于Bookkeeping模型,利用多期土地覆被类型图、植被和土壤碳密度历史文献及实地调查资料,开展玛纳斯河流域近50 a荒漠转变为绿洲农田和农田弃耕两种主要土地覆被变化对碳收支的影响研究。玛纳斯河流域的垦殖活动有利于碳储量的增加,在1962-2008年的46 a间,土地利用变化导致流域植被碳储量增加6.34×10⁵ t,土壤碳储量增加3.14×10⁶ t,总碳储量增加3.77×10⁶ t。受土地覆被变化面积和转换类型碳密度差异的影响,不同土地覆被类型转换对碳储量的影响存在显著差异:荒漠草地、裸地开垦为耕地均引起植被和土壤碳储量显著增加;林地开垦为耕地引起植被碳储量减少,土壤碳储量增加,总碳储量减少;而耕地弃耕通常会导致流域碳储量减少。     

基于最优粒度的城市热环境与景观特征耦合分析

综合Landsat和国产高分2号遥感影像反演地表温度、划分地表覆被类型,通过划分100m×100m～1000m×1000m等多个网格单元,分析北京市五环内热环境影响因素的粒度效应;并基于最优粒度分析城市景观组分和构型特征与热环境特征的相互关系.结果表明:随粒度增加,网格单元内平均地表温度和不透水地表(IS)、植被水体(...     

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。     

北部湾沿海地区植被覆盖对气温和降水的旬响应特征

论文分析北部湾沿海地区植被覆盖对气候变化的响应,为该区域植被恢复和植被生产力研究提供依据.基于研究区2000--2011年423景SPOT-VEGETATION逐旬NDVI数据及逐日气温和降水数据,利用像元二分模型,相关分析,偏相关分析和时滞偏相关分析等数理统计方法,对研究区植被覆盖时空变化特征及与旬降水和旬均温的相关性及滞后性进行分析.结果表明:1)近12 a来,北部湾沿海地区植被覆盖度平均值呈增长趋势,由2000年的65.23%增加到2011年的72.02%,增加了6.79%;2)研究区植被生长季旬NDVI均值介于0.21~0.67之间,在不同时期变化是不同的,其值呈现出"降低--增长--降低"3种变化过程;3)各种植被类型与温度具有显著的相关关系,全部通过了0.01的显著性水平,且NDVI与温度的显著性水平高于NDVI与降水的显著性水平,说明北部湾沿海地区植被覆盖NDVI对气象因子中的温度更为敏感;4)NDVI与气温的时滞偏相关系数显著高于NDVI与降水的时滞偏相关系数,旬NDVI与旬降水的滞后时间多集中于6~9旬之间,而旬NDVI与旬气温的滞后时间多以0~5旬为主;5)不同类型植被的生长对气温和降水的响应时间不一致,但与水热条件时滞偏相关系数越高的植被类型响应时间越短.上述研究结果表明,近12 a来北部湾沿海地区植被处于恢复状态,且植被对降水和气温具有明显的阈值和滞后性.     

近15年沈阳市夏季热岛效应时空变化特征

为了揭示沈阳市2002-2016年间夏季地表热环境时空变化规律,展示热岛的基本特征,利用MODIS地表温度(LST)产品(MOD11A2)数据和归一化植被指数(NDVI)MOD13A3数据,分析了不同行政区划尺度以及空间像元尺度LST的时空分布及其与NDVI的相关性。结果表明:(1)沈阳市9个行政区中,除康平县外,其他8个行政区地表温度具有增加的趋势;(2)中心城区以建设用地和硬化路面为主,且植被覆盖率低,是城市的主要热源区;(3)从空间像元尺度上看,研究区61%的区域地表温度具有增加的趋势;(4)强热岛区主要分布在中心城区以及新民市、辽中县城区,温度最低区主要分布在研究区内的水域和高植被覆盖区。空间尺度上,地表温度与NDVI主要呈现负相关关系,结合热岛强度和地表温度与NDVI相关性分析,表明水体和植被有助于改善城市热环境状况。     

内蒙古高原土地利用/覆被变化对气温变化的影响分析

土地利用/覆被变化（LUCC）会对近地面的气温测量产生影响。论文基于气象站点气温资料,1：10 万LUCC数据集以及NCEP再分析气温资料,利用“观测减去再分析（OMR）”方法拆解出土地覆被对气温变化的单独贡献,借助Sen 趋势与Mann-Kendall 非参数检验计算方法分析了内蒙古地区1980-2010 年间不同土地覆被类型,以及不同土地利用方式对气温及其变化趋势的影响。结果表明,研究区近30 a 来LUCC对气温的影响总体表现出显著升温的作用,增加趋势为0.29 ℃/10 a。不同土地覆被类型对气温升高趋势的影响从大到小为：沙地>建设用地>草地>耕地,而且具有明显空间差异。同一种土地覆被类型在不同气候环境下的温度变化趋势差异也较大。1990-2005年间气象站点缓冲区内LUCC变化类型主要以耕地开垦、城市扩张以及草地面积减少为主,在一定程度上反映了整个内蒙古地区的LUCC特征,特别是人类活动的影响。下垫面的改变对1990-2005年间气温上升贡献了0.49 ℃。土地覆盖变化在1980-2010期间呈现逐渐加剧的趋势,特别是2000年以后,城市化的迅速发展显著提高了气温的升温趋势。     

基于遥感的石河子绿洲冷岛效应时空变化特征及其影响因子分析

论文基于1989、2000和2013年Landsat TM/ETM+和Land 8 TIRS 遥感数据、植被指数（NDVI）、土地利用/土地覆被变化（LUCC）及年均气温等资料分析了石河子绿洲冷岛效应时空变化特征及其影响因子。结果表明：近25 a来,石河子绿洲冷岛效应总体呈先增强后减弱趋势,且市区南部和中东部存在两个高温中心,城市南北向扩展快于东西向。NDVI和地表温度（T_S）负相关性显著（R=-0.912）,且极高温区和高温区植被指数低,反之亦然。1989—2000年极低温区和低温区所占范围扩大,增幅为1.1倍,主要是水域面积增加显著,并由林地、草地、耕地转入,绿洲冷岛效应增强;2000—2013年耕地与草地面积均减小,而极高温区和高温区面积比例从19.64%增加到26.75%,增幅达36.20%,主要是建设用地扩大,致使绿洲冷岛效应减弱,表明T_S与NDVI和LUCC关系密切。此外,城市化指数和气温也是影响绿洲冷岛效应的因子。石河子绿洲气温上升与全球变暖相一致,在未来城市发展中,充分发挥绿洲冷岛效应就显得尤为重要。     

北京市交通土地利用/覆盖变化驱动因子研究

为探讨北京市1996—2004年交通土地利用/覆盖变化（LUCC）驱动因子,从城市复合生态系统角度提出交通LUCC驱动因子的概念模型;采用相关分析、因子分析、多元逐步回归相耦合的模型对社会经济技术及政策行为和城市环境污染状况等驱动因子进行分析,其中入选的各社会经济指标与交通土地利用的相关系数接近或大于0.9,通过因子分析得到的3个公因子,第三产业回归系数最大（为6.132）;直接采用多元回归法对其他类型土地利用状况驱动因子进行分析,其回归模型中居民点及工矿用地面积的回归系数最大（为0.99）;采用定性分析法对城市生态承载力状况驱动因子进行分析.结果表明,北京市交通LUCC的驱动因子分别是社会经济技术及政策行为、城市环境污染状况、其他类型土地利用状况和城市生态承载力.      

兰州市土地利用生态安全评价

运用压力-状态-响应概念模型,结合兰州市社会、经济、环境等实地情况,从土地生态系统压力、状态、响应的角度出发,选择能够反映土地规划与利用情况的,涵盖社会、经济、资源与环境协调发展的21个指标,设计了具有目标层、准则层、因素层和指标层的区域土地利用生态安全评价体系.以兰州市土地详查数据为依据,剖析了1997—2006年兰州市土地利用生态安全水平的变化情况.结果表明:兰州市土地利用生态安全水平较低,处于不安全状态,但整体有好转趋势.2006年兰州市土地利用生态安全综合指数为0.666 4,比1997年提高了0.060 1,由1997年的风险级转为2006年的敏感级,但仍处于不安全状态.就县区而言,城关区、榆中县与红古区的增长强度较大,增幅分别为25.03%,18.09%和17.65%,其中榆中县2002年土地利用生态安全水平由风险级转为敏感级;其次为城关区与七里河区,增幅分别为13.13%和13.10%;其他县区增幅在6%左右.      

国际土地利用/覆盖变化模型研究综述

国际上对土地利用/覆盖变化的研究由来已久,近年由于土地利用/覆盖变化对全球变化的贡献及响应,预测土地利用/覆盖变化成为必然。由此,越来越多的科学家致力于研究土地利用/覆盖变化模型,并取得了积极进展。论文介绍了目前国际上土地利用/覆盖变化模型的一些相关问题:①土地利用/覆盖变化模拟的尺度依赖性;②土地利用/覆盖变化模拟的数据问题;③预测土地利用/覆盖变化的位置与数量。回顾了已有的5种主要的土地利用/覆盖变化模型:①基于行为者的土地利用/覆盖变化模型;②经验统计模型;③最优化模型;④混合/综合模型;⑤动力模拟模型。最后总结了现有模型中存在的问题,并探讨了今后土地利用/覆盖变化模型发展的方向。     

土地利用/覆被变化的水文效应研究进展

随着社会的不断进步和人口的迅速膨胀,土地利用/覆被变化对水文过程产生了重大影响,其研究已经成为国际热点问题和前沿领域。论文首先分析了LUCC水文效应的研究方法,然后从土地利用/覆被变化的驱动力方面:造林与毁林、城市化过程与农业开发活动以及水土保持等,概述了LUCC水文效应的研究进展。综合分析表明:关于城市化过程的水文影响研究,一般认为,在城市化快速发展的驱动下,不透水面积大量增加,改变了水量平衡状况,造成入渗减少,洪峰流量增大,但不同地区城市化发展程度的不同使得水文效应的表现也不相同;水土保持水文效应的研究一般认为,水土保持通过植树造林、种草、修建梯田、淤地坝等措施,使得区域/流域下垫面覆盖状况发生了很大的改变,造成年径流和洪峰流量减少,而使入渗和枯季径流增加,但因地理位置和气象条件等方面的差异,不同地区水土保持产生的水文影响也有所差别;造林与毁林、农业开发活动对水文过程的影响则因研究尺度、区域位置、气象条件、研究对象等因素的影响出现了较大的差异。因此,需考虑多方面因素的影响,正确评价土地利用/覆被变化的水文效应,为水土资源的合理配置和可持续利用提供科学依据。     

Industrial development and land use/cover change and their effects on local environment: a case study of Changshu in eastern coastal China

The interactions among industrial development, land use/cover change (LUCC), and environmental effects in Changshu in the eastern coastal China were analyzed using high-resolution Landsat TM data in 1990, 1995, 2000, and 2006, socio-economic data and water environmental quality monitoring data from research institutes and governmental departments. Three phases of industrial development in Changshu were examined (i.e., the three periods of 1990 to 1995, 1995 to 2000, and 2000 to 2006). Besides industrial development and rapid urbanization, land use/cover in Changshu had changed drastically from 1990 to 2006. This change was characterized by major replacements of farmland by urban and rural settlements, artificial ponds, forested and constructed land. Industrialization, urbanization, agricultural structure adjustment, and rural housing construction were the major socio-economic driving forces of LUCC in Changshu. In addition, the annual value of ecosystem services in Changshu decreased slightly during 1990–2000, but increased significantly during 2000–2006. Nevertheless, the local environmental quality in Changshu, especially in rural areas, has not yet been improved significantly. Thus, this paper suggests an increased attention to fully realize the role of land supply in adjustment of environment-friendly industrial structure and urban-rural spatial restructuring, and translating the land management and environmental protection policies into an optimized industrial distribution and land-use pattern.     

土地利用和土地覆盖变化研究模型综述

本文综述了全球变化研究中土地利用和土地覆盖变化（ＬＵＣＣ）的主要模型,重点介绍了植被模型和引入社会驱动力的ＬＵＣＣ模型,并归纳出ＬＵＣＣ模型的以下发展趋势：①新一代的ＬＵＣＣ模型应该能够模拟ＬＵＣＣ的主要社会经济和自然驱动力,包括从ＬＵＣＣ到驱动力和全球变化的主要反馈关系；②具有明确的空间关系,能够以适当的空间分辨率,比较好地预测长期的（５０～１００ａ）土地利用和覆盖变化及有关的生物物理参数,如植被特征、资源的积聚和退化等；③能够更好地认识ＬＵＣＣ与其主要驱动力之间的关系在局地、区域和全球尺度上的动态和后果；充分考虑土地利用和覆盖变化对政策、技术进步、人口增长、经济发展、市场变化等社会变量的灵敏性,此外,还应注意意识、信仰等文化因素的影响；④发展新的ＬＵＣＣ建模方法,使ＬＵＣＣ模型能够与其它类型的全球变化模型,特别是气候模型建立联系。     

Challenges to quantitative applications of Landsat observations for the urban thermal environment

Since the launch of its first satellite in 1972, the Landsat program has operated continuously for more than forty years. A large data archive collected by the Landsat program sig-nificantly benefits both the academic community and society. Thermal imagery from Landsat sensors, provided with relatively high spatial resolution, is suitable for monitoring urban thermal environment. Growing use of Landsat data in monitoring urban thermal environment is demonstrated by increasing publications on this subject, especially over the last decade. Urban thermal environment is usually delineated by land surface temperature (LST). However, the quantitative and accurate estimation of LST from Landsat data is still a challenge, especially for urban areas. This paper will discuss the main challenges for urban LST retrieval, including urban surface emissivity, atmospheric correction, radiometric calibration, and validation. In addition, we will discuss general challenges confronting the continuity of quantitative applications of Landsat observations. These challenges arise mainly from the scan line corrector failure of the Landsat 7 ETM + and channel differences among sensors. Based on these investigations, the concerns are to: (1) show general users the limitation and possible uncertainty of the retrieved urban LST from the single thermal channel of Landsat sensors; (2) emphasize efforts which should be done for the quantitative applications of Landsat data; and (3) understand the potential challenges for the continuity of Landsat observation (i.e., thermal infrared) for global change monitoring, while several climate data record programs being in progress.     

西藏生态系统碳蓄积动态的土地利用/覆被变化归因分析

论文利用InVEST模拟了2001—2010年西藏生态系统碳蓄积动态变化,并从土地覆被类型转移和土地覆被碳密度变化两方面对碳蓄积动态进行归因分析。研究发现：1）2001—2010年西藏碳蓄积增加0.5×10⁸ t。藏西北、藏东南碳蓄积变化较大,藏中、藏北相对稳定。牧区碳蓄积增加,农区、半农半牧区减少。水源涵养区和防风固沙区碳蓄积增幅大,生物多样性保护区和特色产业区下降。草原碳蓄积持续增长,森林、稀疏植被碳蓄积稳中有降,灌丛碳蓄积下降。2）草地、林地等碳密度高的地类面积增加,灌丛、稀疏植被等碳密度低的地类面积减少,土地覆被类型转移增强了碳蓄积功能,对碳蓄积变化的贡献率为269%。3）森林等碳密度较高的地类碳密度下降明显,稀疏植被等碳密度较低的地类碳密度略有增加,碳密度变化对碳蓄积变化的贡献率为-169%。