因子回归和交互联合探索区域植被覆盖度的影响因素——以三江源地区为例

利用SPOT VEGETATION数据获取的归一化植被指数（NDVI）,分析三江源地区植被覆盖度（FVC）的空间异质性,围绕自然和人类活动因素,基于因子回归与交互作用联合探索自然因素和人为因素对三江源地区植被覆盖的影响.结果表明：（1）三江源地区植被覆盖度整体呈现明显的空间异质性;（2）总体上FVC空间分布的影响因素表现为自然环境因素>人类活动因素;（3）降水是影响三江源地区FVC的主要驱动因子,解释力达0.777;（4）因子交互发现：驱动解释系统呈现双因子增强,说明从系统的角度来看不存在独立起作用的因子,年降水量与其他因子的交互作用最强;（5）降水梯度影响了三江源地区FVC空间异质性的解释程度.随着降水增加,因子解释力趋稳,在降水量较多的三江源东部地区,FVC趋向于更易受高程和气温的影响;（6）数据结果亦验证了因子独立的全局最优筛选仅仅是模拟因变量特征的最优函数,其解释效果与因变量的驱动解释不能完全等同.     

冠层结构对亚热带常绿林光能利用效率估算的影响

利用遥感方法可以使用光化学植被指数（PRI）在叶片尺度表征光能利用效率（LUE）的动态变化,但在冠层尺度上,森林植被冠层结构是影响LUE估算精度的关键因素之一。利用2014-2015年中国科学院广东省鼎湖山森林生态试验站自动多角度高光谱观测系统的光谱反射数据,分别计算常绿阔叶林PRI、归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）和优化比值植被指数（MSR）。基于通量观测计算的LUE,分析不同表征冠层结构的植被指数对于LUE与PRI拟合精度的影响,并利用不同类型植被指数的组合,构建多元线性回归模型。研究结果表明：（1）亚热带常绿阔叶林冠层结构型植被指数与冠层尺度PRI具有显著的相关性,其中MSR与PRI相关性较为显著（R²=0.40,P<0.01）;（2）在植被冠层密度较大、LAI较高（即高NDVI和MSR）时,PRI对于表征LUE的动态变化更具优势;（3）利用NDVI、EVI、MSR和PRI所构建的估算LUE的多元回归模型,能将LUE估算精度提高18.14%,对于冠层结构变化活跃期（1-5月）,能将LUE估算精度提高54%。研究认为利用冠层结构参数能够进一步改进PRI对LUE的估算精度,提升遥感精确评估亚热带常绿林生产力的能力。     

基于MODIS数据的若尔盖草场植被覆盖时空变化分析

一般意义上将反映植被生长状态及植被覆盖度的指示因子称为归一化植被指数(即NDVI),它也是判断基于生物气候特征开展大区域植被和土地覆盖分类的基本手段。利用NDVI的时序数据的进行土地覆盖分类,即提取NDVI时间信号所包含的植被生物学参数,构建起一个包含植被生物学信息的分类特征空间。     

1982-2013年潞安矿区NDVI3g变化趋势及气候响应

为了揭示全球变化背景下矿业开发活动对矿区生态环境的影响,采用长时序GIMMS AVHRR NDVI3g（1982-2013年）全球植被指数数据集和气候信息（年均降水量和气温数据）,运用IDL编程实现数据合成运算、线性回归和趋势拟合,从时间、空间、气候三方面对矿区、缓冲区（10 km、20 km）、校验区的NDVI平均值和总值进行比较研究,并推算出生长期变化趋势.时序分析表明,32 a来矿区NDVI总量随开采年限延长呈先增后减/波动中下降的趋势,下降速率为0.18/（10 a）.矿区植被返青期滞后3 d,枯黄期提前30 d,生长期缩短33 d,缩减速率为10.3 d/（10 a）.空间分析表明,除潞安矿区外其他三区生长季均有所延长,研究区平均NDVI年增长率依次为矿区（1.09%） < 10 km缓冲区（2.16%） < 20 km缓冲区（8.86%） < 校验区（9.87%）,矿区NDVI总量自1995年后开始减少,非开采区NDVI总量呈增加趋势.气候变化分析表明,校验区NDVI对温度敏感性高于降水量,矿区NDVI对降水量敏感性高于温度,其中温度对两区植被生长有明显滞后性.研究显示,矿业开发活动抑制了矿区及周边区域NDVI的增长,NDVI年增长率远低于校验区,受温度升高、降水量减少共同作用,自然生态下校验区NDVI呈增加趋势,生长季延长;而受开采扰动影响下的矿区植被活动呈减弱趋势,生长期也有所缩短.      

大型水电工程与区域生态因子变化的关联性研究——以向家坝、溪洛渡电站为例

文章以向家坝-溪洛渡电站所在流域为研究区,分析了大型水电工程建设与区域内典型生态因子变化的关联性。首先分析了流域内土地覆盖和典型地表参数（归一化植被指数NDVI、植被净初级生产力NPP、地表蒸发量ET以及地表温度LST）的时空规律。在此基础上,基于缓冲区分析方法,计算了电站枢纽区周边地表参数的变化特征,并且分析了水电工程对地表参数的空间影响尺度。研究发现：（1）土地覆盖方面,2000年以来流域内的林地、草地、耕地进行了一定的转化,但总体格局保持稳定。流域内人造表面面积大幅增加,但从整体上占比仍较小,说明水电工程对流域整体的土地覆盖影响较小;（2）植被时空变化方面,2000年以来流域NDVI以及NPP有显著改善,但地表参数变化趋势的空间变异性显著;（3）关联分析方面,电站蓄水后,未发现植被参数（NDVI、NPP）有显著变化。电站蓄水后对缓冲区内蒸发量和地表温度存在一定影响,但影响并不稳定。     

京津冀大气污染变化规律及其与植被指数相关性分析

基于2017年逐时空气质量监测数据、归一化植被指数（NDVI）16 d合成数据以及社会经济数据,对京津冀大气污染特征进行了系统分析,并利用线性回归、地理加权回归模型等探讨了其变化规律与NDVI的关系,及其受社会经济因素的影响.结果表明：①京津冀地区大气污染整体表现为南高北低、平原高山区低的分布特征,由北向南递次升高,大气污染呈现出显著的空间异质性;②从季节变化看,呈现冬季 > 秋季 > 春季 > 夏季的总体规律,京津冀地区大气污染呈现出显著的时间异质性;③SO₂、NO₂、CO、PM_2.5、PM₁₀等污染物浓度均与NDVI值呈负相关关系;在气候、地形等自然条件较为一致的前提下,NDVI值越低人类活动干扰越明显、产业经济布局越集中,进而污染排放量越大,对空气质量产生显著负面影响;④NDVI指数一定程度上反映了土地利用、人口分布以及产业布局状况,而这些因素直接或间接决定着大气污染排放水平,进而能够指示区域的污染分布特征;⑤地理加权回归模型（GWR）计算结果表明,经济发展水平越高的地区NDVI与社会经济因子、PM_2.5等污染物浓度相关性越好.NDVI的分布可以大体反映社会经济发展水平.对PM_2.5的分布也有一定的指示作用.     

呼伦贝尔草原植被覆盖度估算的光谱模型

采用美国ASD公司Fieldspec3光谱仪和日本富士数码相机,于2009年7~8月在内蒙古呼伦贝尔草原区进行了植物高光谱和植被覆盖度测定,并运用回归分析方法,建立实测归一化植被指数(ASD NDVI)和植被覆盖度之间的地面光谱模型,分析MODIS/TERRA卫星的NDVI(MODIS NDVI)与ASD NDVI的关系,建立预测植被覆盖度的MODIS光谱模型,并对模型进行精度检验.结果表明所建的MODIS光谱模型是线性函数,该模型预测精度高于亚像元分解模型,标准误差为11.58%,平均预测精度达到88.75%.     

黄河源植被时空变化及其对地形和气候的响应

基于2000~2019年MODIS归一化植被指数（NDVI）遥感数据,辅以同期气温、降水和地形数据,通过最大值合成、趋势分析及相关分析法,分析了黄河源区植被的时空变化特征及其对地形和气候变化的响应.结果表明：黄河源区植被NDVI整体处于中高水平,但空间差异显著,呈现由东南向西北递减的空间分布格局;近20a来,植被总体上呈现出变好的趋势.植被对高程和坡度响应明显,随着高程的增加,植被NDVI呈现先增加后减少的趋势,但在3500~4100m区间植被NDVI变化不显著;此外,植被NDVI随着坡度的增大呈现出先增大后减小的变化趋势,且在24~26°坡度带植被NDVI达到最大值.黄河源区植被受气温和降水的共同影响,与降水相比,气温对黄河源区植被变化的影响更为显著.     

天山北坡典型退化草地植被覆盖度监测模型构建与评价

草地退化是当今世界面临的一个极为严峻的生态问题。植被覆盖度作为草地退化监测的重要指标之一,在草地退化、荒漠化治理方面起着重要的作用。为了构建适合于天山北坡典型草地植被覆盖度监测模型,便于对草地及时、快速的监测分析,研究利用新疆阜康市2008年9月Landsat TM遥感影像数据和相应的实测数据,分别探讨5种植被指数(NDVI、RVI、GNDVI、SAVI和MSAVI)与植被覆盖度的线性和非线性(二次多项式、指数、对数以及幂函数)关系,以便获得最佳监测草地状况的植被指数和模型。研究结果表明,MSAVI和GNDVI与植被覆盖度的相关性最好(P<0.01),而NDVI和RVI较差;通过5种植被指数和植被覆盖度进行回归分析,MSAVI和GNDVI与植被覆盖度分别建立模型最佳,即:y=138.45x-1.248 2(R²=0.502 7,P<0.01)和y=2 596.66x²-561.54x+38.488(R²=0.605 3,P<0.01),精度达到90%以上。该研究结果说明不同的植被指数适用的条件不同,为今后利用3S技术深入研究荒漠退化草地植被状况的快速监测和科学管理提供支持。     

基于多种植被指数信息与联合稀疏表示的红树林种类识别

红树林种类识别对于研究红树林生态系统的变化具有重要意义。本文以广西铁山港红树林区为研究区域,以国产资源三号测绘卫星数据为数据源,分析区内各种红树林的光谱特性,并结合多项植被指数（RVI,NDVI,VARI和NDGI）信息,采用联合稀疏表示分类器进行红树林种类遥感识别。本文主要分析了桐花树、海漆、白骨壤、红海榄、秋茄、海桑、木榄这7种红树林种类以及陆地灌丛、泥滩、草地这些非红树林种类的几项植被指数,并结合多光谱图像的几何空间与光谱特征空间,采用联合稀疏表示算法进行红树林种类分类。利用组合光谱和4种植被指数信息进行分类可以达到最好的分类效果,总体精度为95.37%,kappa系数为0.9347。实验结果表明:光谱特征结合植被指数信息进行分类能提高分类精度,四种植被指数中NDVI对于区分红树林种类具有更大的贡献,联合稀疏表示分类器在红树林种类识别中表现出优异的分类效果。     

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TM影像的弥勒县植被覆盖变化率研究

归一化植被指数（NDVI）是目前用以表征植被覆盖、生长状况的一个简单、有效的度量参数。本文以弥勒县1992年4月及2006年6月的两景不同时期的TM影像数据为基础,提取NDVI植被指数并进行优化处理,做出植被覆盖的基本分类,并将所得数字图像在Arcgis平台上进行面积统计,最后通过统计变化数据得到弥勒县的植被覆盖变化情况。     

基于GWR模型的渭河流域植被覆盖度时空变化及驱动机理

渭河流域水土流失问题严重,生态环境脆弱,探究其植被覆盖度时空变化及其驱动机理具有重要意义。文章基于MODIS13Q1数据产品,辅以同期自然环境及社会发展数据,采用趋势分析法、空间自相关分析及地理加权回归模型,揭示了2001-2020年县域尺度下渭河流域植被覆盖度的时空变化及驱动机理。结果表明：（1）渭河流域植被覆盖度总体呈现明显上升趋势,年均增长速率为2.04%,空间上呈现出由东南向西北先减后增再减的变动趋势;（2）渭河流域植被覆盖度改善面积占流域总面积的78.81%,等级转移主要发生在相邻等级之间,但跳级转移现象也普遍存在;（3）渭河流域92个县域植被覆盖度呈现出显著的全局空间自相关性,且以H-H空间正相关为主,表明县域间植被覆盖度的提升具有较好空间溢出效应;（4）气温、降水、坡度、日照等因素总体上促进渭河流域植被覆盖度提升,而城镇化率、人口规模以及经济发展水平等因素则显著抑制了植被覆盖度改善,因素影响性质及强度存在空间差异。研究结果可为因地制宜地提高植被覆盖度,综合治理渭河流域提供理论依据。     

不同高度空气颗粒物日变化特征

利用DUSTMATE粉尘检测仪对奥林匹克森林公园北园内不同冠层高度(2、7、14 m)的空气颗粒物质量浓度进行昼夜监测,研究空气颗粒物(TSP、PM_(10)、PM_(2.5)、PM_(1.0))质量浓度日变化规律及垂直分布特征,同时,结合同步的气象数据,采用非参数分析法(Spearman秩相关系数)分析气象要素对空气颗粒物质量浓度的影响。结果表明:(1)4种粒径空气颗粒物质量浓度的变化趋势呈"三峰"型,不同粒径空气颗粒物的峰、谷出现时间稍有差异,随着冠层高度的增加,白天低谷和夜间高峰有所滞后;(2)2 m处4种粒径空气颗粒物质量浓度最大,随着冠层高度的增加,相同粒径空气颗粒物质量浓度逐渐减小;(3)4种粒径空气颗粒物质量浓度相互之间均呈正相关,相关性随着高度的增加而减小;(4)4种粒径空气颗粒物质量浓度与风速和温度呈负相关,相关性随着冠层高度的增加而减小。     

黄河流域生态系统服务价值时空演化及影响因素

探析生态系统服务价值的外部时空演化及内在影响机制,对理解区域生态系统问题和提升人类生态福祉具有重要意义.基于格网数据,利用当量因子法与归一化植被指数（NDVI）对黄河流域的生态系统服务价值进行测度,分析流域沿线城市生态系统服务价值的时空格局演变,并在利用地理探测器确定主要影响因素的基础上,构建地理加权回归（GWR）模型,探讨各影响因素的空间异质性.结果表明：①2000~2020年黄河流域生态系统服务价值先上升再下降最后上升,呈现“南部高于北部”和“下游低、上中游高”的空间分布格局,且调节服务对流域生态系统服务价值的贡献最大.②地理探测结果表明,各因素的影响程度存在差异,社会因素对黄河流域生态系统服务价值的解释作用最强,经济因素次之,自然因素的解释作用最弱,且上游的高值区主要与河流湖泊有关,中游的高值区主要与山地有关.③GWR模型结果表明,人口密度、土地垦殖率与生态系统服务价值呈负相关,年均降水量呈正相关,作用强度均由东向西递增;单位面积GDP与整体生态系统服务价值呈负相关,但在上游区域呈正相关.     

基于GIMMS AVHRR NDVI数据的神东矿区26年植被指数回归分析

根据长时间序列中国植被指数数据集(GIMMS AVHRR NDVI),分析了内蒙古神东矿区及周围20 km缓冲区1981-2006年归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)的变化趋势,对神东矿区及缓冲区的NDVI均值进行了一元线性回归分析,并分析了神东矿区与缓冲区的NDVI均值的相关性。研究表明:神东矿区及缓冲区NDVI均值整体呈上升趋势,斜率分别为0.0047与0.0040,植被状况分别为中度改善与轻微改善;神东矿区及缓冲区NDVI值两组变量在0.01水平上显著相关,相关系数为0.971;神东矿区39个像元中轻微改善与中度改善各占35.90%与64.10%,矿区的植被状况呈向好趋势。     

若尔盖亚高山草甸地上生物量与植被指数关系研究

为探讨亚高山草甸地上生物量和植被指数的关系,更好服务于草地生态建设,论文利用2008年7月覆盖若尔盖地区的TM影像,分别建立了7种植被指数（NDVI、RVI、DVI、SAVI、MSAVI、PVI、GVI）与地上生物量的线性和4种非线性（二次多项式、三次多项式、对数、幂函数）回归模型。研究结果表明植被指数（NDVI、DVI、SAVI、MSAVI、PVI、GVI）与地上生物量模型表现出三次多项式回归模型最优,再次是二次多项式模型、线性模型,相对较差的是指数模型;而基于RVI的地上生物量模型表现为指数模型最优,其次为三次多项式模型、二次多项式模型、线性模型。分析表明,基于RVI的地上生物量幂函数模型的模拟效果最好,复相关系数R²=0.817 7,精度检验结果表明该模型的平均误差为6.80%,拟合精度达93.20%,根据此模型模拟出若尔盖县草地地上生物量分布图,表明该县草地生物量东南部较高而西北部较低。     

多指数决策融合的MODIS浒苔提取方法

针对MODIS（moderate resolution imaging spectroradiometer,中分辨率成像光谱仪）影像浒苔提取中存在的植被指数自适应阈值不普适等问题,本文提出了多指数决策融合的MODIS浒苔提取算法（multi-index decision fusion,MIDF）。计算影像的归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）、增强型植被指数（enhanced vegetation index,EVI）、差值植被指数（difference vegetation index,DVI）和比值植被指数（ratio vegetation index,RVI）,采用局部阈值法对4个指数灰度图进行自适应阈值分割得到初始浒苔覆盖范围,通过“绝对多数投票法”对上述初始浒苔覆盖范围投票表决得到最终提取结果。实验结果表明,MIDF可适应不同密度的浒苔覆盖区域,且精度优于传统的NDVI、EVI、DVI和RVI自适应阈值法。本算法为无监督法,自动化程度较高,可应用于浒苔灾害遥感业务化监测。     

基于不同空间插值模型的川西南山地常绿阔叶林叶面积指数估测

叶面积指数（LAI） 是森林经营管理的一个重要参数,亦是众多基于土壤、大气和植被相互作用的森林经营管理动态模型的关键输入变量之一,但目前获得大尺度、高空间分辨率的LAI精确估计仍十分困难。以川西南山地常绿阔叶林为研究对象,基于地面调查的83 个20 m×20 m样地和SPOT5 遥感数据,运用不同的方法,估测了区域森林有效叶面积指数（LAIe）。利用遥感数据作为辅助变量,比较了来自遥感数据的直接辐射关系法（DRR） 和地统计学方法协同克里格（CK）、回归克里格（RK） 的LAIe 空间分布差异。此外,运用反距离权重（IDW）、全局多项式（GPI）、普通克里格（OK）、泛克里格（UK） 等方法也对LAIe进行了估计。结果表明LAIe 与归一化植被指数（NDVI） 回归拟合效果相对不理想（R²=0.679,P<0.001）;由于研究区森林景观不是连续变量,LAIe呈低空间自相关性,各方法间差异不显著,对区域LAIe 估算精度提升不明显;但DRR 和CK、RK 方法能降低统计误差值,且DRR与CK、RK的相关性极高（相关系数分别可达0.91和0.92）。尽管相比于DRR,地统计学方法并没有提高LAIe估计精度,为提高预测的准确性,应探讨更密集的抽样方案和不同的辅助变量。     

我国城市新冠肺炎发病率的地理分布格局:人口迁徙与社会经济因素的影响

新型冠状病毒肺炎（COVID-19,简称“新冠肺炎”）疫情的暴发使我国城市系统面临严峻挑战.认识城市尺度新冠肺炎发病率的地理空间分布格局及影响因素,可以为面向公共卫生安全的城市发展提供参考.以我国282个城市作为基本研究单元,通过地理加权回归模型,探究了2020年1月1日—3月5日我国城市人口迁徙与社会经济因素对新冠肺炎发病率的影响.结果表明:①地理加权回归模型的解释力（整体R2=0.40）显著高于传统的普通最小二乘法线性回归模型（整体R2=0.02）.②武汉迁入率较大地增加了武汉周边城市的新冠肺炎发病率,该效应随着与武汉地理距离的增加呈现空间衰减特征,东北和西南部分地区除外.③高人均地区生产总值在东南经济较发达地区对新冠肺炎发病率的控制起到了重要作用.④人均绿地面积和人均医务人员数量指标的提升仅在全国少部分地区显示出积极作用,其中不包括武汉周边城市.相反,人均公共财政支出对于武汉周边地区新冠肺炎发病率的控制起到了重要作用.研究显示,我国城市的新冠肺炎发病率及其与人口迁徙/城市社会经济指标的关系具有明显的空间依赖模式,其中来自武汉的人口流入、公共财政支出和绿化水平的影响均呈现一定的空间衰减特征,而经济发展水平的影响则呈现地域性依赖特征.