基于改进遥感生态指数的宁夏生态环境质量时空变化

在遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)的基础上引入PM₁₀作为大气环境质量指标,提出了改进的遥感生态指数(Improved remote sensing ecological index,IRSEI),并基于IRSEI分析了宁夏2000-2020年的生态环境质量时空分布格局与演变,以及宁夏生态环境质量的变化趋势,此外还深入讨论了不同的指标归一化方式对IRSEI结果的影响。结果表明,1)2000-2020年,宁夏生态环境质量呈现“先上升,后下降,又上升”的趋势,21年间IRSEI从0.329上升至0.426,总体上升了约29.48%;空间分布上,生态环境质量等级为“优”和“良”的地区主要分布在宁夏北部、南部以及黄河流域沿岸,生态环境质量等级为“差”和“较差”的区域主要分布在宁夏中部。2)宁夏生态环境质量改善面积远大于退化面积,21年间改善面积占比达到54.42%,且极强改善区域集中在宁夏南部,中部以较强改善为主,退化面积占比为14.98%,主要分布在北部城市区域。3)趋势分析结果表明,宁夏生态环境质量呈改善趋势的区...     

陕西秦岭山区留坝县生态质量时空特征及影响因素分析

基于多时相Landsat 5和Landsat 8影像,构建遥感生态指数(RSEI),综合分析秦岭南麓腹地留坝县1990—2020年生态环境质量时空特征,并采用地理探测器模型(GDM)对生态环境质量空间分异进行归因。结果表明:(1)时间上,1990—2003年留坝县生态环境质量呈现大面积的小幅退化,生态环境质量等级下降1级的面积占退化总面积的96.47%;2003—2020年则呈现大面积的小幅改善,生态环境质量等级增加1级的面积占改善总面积的89.73%。(2)空间上,留坝县生态环境质量等级空间分布整体呈中等及以上,呈差和较差等级的区域较少,且主要分布于留侯镇西部裸地处和低山丘陵地区的居民地。(3)高程、年均温和农业生产是留坝县生态环境质量的主要影响因素,年降水和道路为次要影响因素。(4)自然因素和人为因素共同作用于留坝县的生态环境,农业生产、道路和人口压力等人为因素仍是未来留坝县生态建设需要协调的重点。     

基于改进型遥感生态指数(MRSEI)模型的滇中地区生态环境质量研究

以云南省滇中地区为研究区,以MODIS、DEM、社会经济数据等为数据源,构建改进型遥感生态指数(MRSEI)模型探究滇中地区生态环境质量变化情况,采用变异系数、Theil-Sen Median趋势度、空间自相关等方法分析生态环境质量的时空变化特征,利用地理探测器分析生态环境质量差异的主导因素。结果表明:(1)整体上,2000—2018年滇中生态环境质量有所改善,但程度不明显,生态环境质量变化稳定,楚雄州生态环境质量状况最佳;(2)滇中县域生态环境质量呈现正相关性空间聚集特征。从滇中地区西部到东部表现出高高聚集—低低聚集—无显著性的经度地带性空间格局,西部生态环境质量优于东部地区;(3)在地形分布上,海拔3 000 m以上、坡度20°～30°的区域生态环境质量较佳,生态环境质量较差的区域与人口聚集区分布特征一致;(4)绿度(NDVI)、湿度(WET)与生态环境质量之间呈正相关,而干度(NDBSI)、热度(LST)、人口、GDP等与生态环境质量之间呈负相关。多因子间的交互作用对生态环境质量影响明显,其中NDVI等受人类活动影响较大的自然因子与社会经济因子间的交互作用对生态环境质量造成的影响较大。     

乡村振兴背景下陕西省生态环境质量影响因素探究

生态环境质量的优劣一定程度上决定着人类社会能否实现可持续发展,探明乡村发展对生态环境的作用方式及程度,对于区域实现乡村振兴和可持续发展具有一定的现实意义。以陕西省为研究对象,以县域为研究单元,利用长时间序列的遥感生态指数(RSEI)表征陕西省生态环境质量的时空变化特征与变化趋势,借助时空地理加权回归模型,探究生态环境质量的影响因素及其空间差异。研究表明：(1)2000—2020年生态环境质量整体呈向好趋势,RSEI值从2000年的0.483 3增长到2020年的0.651 2,生态环境质量等级为好、较好区域面积占比由40.14%上升至63.43%,集中分布在陕南山区及延安市;(2)生态环境质量从2000—2020年总体呈现“快速变好→缓慢转好”的演变趋势,生态环境质量改善区域面积远大于生态环境退化区域;(3)人口因子、土地因子和产业因子对生态环境的影响呈现明显的空间差异性,影响方式发生转变的因子有林地面积占比、农村居民点面积占比、单位面积化肥使用量和单位面积机械总动力。建议在未来发展过程中制定出分区域、科学合理的乡村振兴政策,以实现陕西省乡村发展与生态环境的协调发展。     

西北典型生态脆弱区植被覆盖度时空变化及其生态安全评价：以宁夏贺兰山为例

人类生存质量与生态环境密切相关,利用遥感技术可以快速、定量地评价生态环境变化,为区域生态环境治理、改善以及发展规划提供重要参考。以宁夏贺兰山为研究区域,基于1987—2020年5景Landsat 5/8遥感影像,采用植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI),探究其生态环境时空变化规律,分析2017年贺兰山生态保卫战实施后该区域植被状况和生态恢复效果。结果表明：(1)1987—2020年宁夏贺兰山生态环境得到持续改善,植被覆盖整体提高,年均FVC从保卫战实施前(1987年)的31.03%增长至保卫战实施后(2020年)的43.35%,RSEI指数由32.71%上升至50.45%,生态恢复治理效果显著。(2)研究区FVC和RSEI指数总体偏低,生态质量一般。研究区西部海拔较高地区和中南部旅游密集区FVC和RSEI指数明显退化,退化面积占比分别为12.11%和8.30%,其生态恢复治理仍需高度重视。(3)FVC与RSEI指数的空间分布和变化趋于一致,两者相关系数大于0.80,且绿度指标在主成分分析中所占权重最高,表明FVC指数增加对贺兰山生态环境产生积极影响。研究结果对于贺兰山生态脆弱...     

新疆精河县生态变化评价及驱动力研究

以1994、2002和2016年3期的Landsat遥感影像为基础数据源,借助新型遥感生态指数(RSEI),通过综合绿度、湿度、干度和热度4个指数和主成分分析,对精河县生态环境质量进行监测和评价。结果表明,以绿度、湿度、热度和干度为基础建立的RSEI指数具有一定的适用性,可较好地对精河县生态环境质量状况及其时空变化进行监测和评价。1994、2002和2016年RSEI指数均值分别为0.377、0.323和0.327,对RSEI指数进行分级处理后,发现流域生态环境质量较差等级居于主导地位,优等级有所减少,区内生态环境状况向差的方向发展。精河县人工绿洲扩张显著,天然绿洲面积减少,气候变化和人类活动共同作用于精河县的生态环境,生态环境质量变差受人为干扰影响较大。人口压力、城市化进程、不合理放牧、土地资源不合理配置、水资源低效利用等人为因素,仍是未来精河县生态环境建设需要协调的重点。     

基于最佳尺度的景观生态风险时空变化研究：以重庆市江津区为例

探究景观生态风险的时空变化规律,合理评估生态风险状况,有利于维护区域生态安全和经济社会可持续发展。以2000、2009和2018年3期遥感影像为基础,综合运用景观格局指数、空间自相关分析和地理探测器工具,探究最佳尺度下江津区景观生态风险时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1)景观指数随粒度和幅度的改变而呈现不同的变化规律,90 m栅格和3 km网格尺寸能更好地体现景观格局空间异质性特征;(2)2000—2018年研究区景观生态风险空间格局变化较大,景观生态风险威胁程度整体有所上升,中风险区逐渐成为区域主导类型;(3)研究区各时期景观生态风险空间集聚特征显著,景观生态风险指数空间分布以高-高集聚和低-低集聚为主;(4)人类活动对于区域景观格局和生态系统的影响愈发强烈,人口密度和GDP是影响景观生态风险时空分布的重要驱动因素。研究结果可为长江上游重要生态屏障建设提供决策参考。     

苏州花桥国际商务城生态用地时空动态特征

以快速城镇化的小尺度区域——苏州花桥国际商务城为研究区,基于高分辨率遥感影像和GIS技术,利用土地利用转移矩阵、重心计算、景观格局指数和平均等效面积法分别对研究区生态用地时空动态、景观格局动态和土地生态质量空间格局动态特征进行研究。结果表明:(1)2005—2015年,研究区建设用地在快速城镇化进程中迅速扩张,而生态用地总面积减少913.11 hm~2,同时生态用地重心逐渐向南迁移。(2)2005—2009年,研究区耕地优势度下降,其他生态用地优势度未出现较大波动;2009—2015年,随着政府生态建设力度加大,研究区斑块破碎化程度降低,景观复杂程度降低,除耕地外其他生态用地优势度迅速提升。(3)2005—2015年研究区平均等效面积由0.28增至0.31,总体生态质量得到改善;全区有57.01%的土地生态质量获得提升,且主要分布于南北两端吴淞江附近,仅有17.22%的土地生态质量下降。这表明近年来在城镇生态用地紧缺的情况下,研究区城镇生态建设对生态环境改善起到重要作用。建议研究区未来重点提升中部区域土地生态质量,进一步优化土地资源配置,以实现土地生态质量全面提升。     

基于景观生态风险评价的白洋淀流域景观格局优化研究

流域景观生态风险评价是景观格局优化的现实依据,景观格局优化是流域生态环境修复和维护的有效途径之一。以白洋淀流域为研究区,从自然、人类活动和景观因素3个方面选取11个指标,采用空间主成分分析法对流域景观生态风险进行评价,识别出面积大于0.001 km²的水体和面积大于0.005 km²的林地作为生态源地,基于最小累积阻力模型(MCR)和网络结构评价法对流域景观格局进行优化。结果表明：(1)植被覆盖度、径流量等自然因素对白洋淀流域景观生态风险的影响最强烈,景观因素对生态风险的影响最小。(2)白洋淀流域景观生态风险较大,高风险区域位于研究区东南部和西北部,低风险区域零星分布在西部林地中。提取的生态源地总面积为11 319.85 km²,占流域总面积的35%。(3)构建了由39条生态廊道和21个生态节点组成的生态网络格局,形成道路型廊道、河流型廊道、绿带型廊道,优化后景观格局网络闭合度、节点连接率、网络连接度较高,景观格局连通度得到明显提升。基于景观生态风险评价的景观格局优化研究,可为全面推进白洋淀流域生态环境维护和修复提供决策...     

2010—2016年南通市生态环境监测与评价

快速的工业和城镇化发展给江苏省南通市生态环境带来了巨大的压力.开展生态环境监测及评价工作,对区域生态环境管理和保护有重要的现实意义.本文以遥感和地面调查数据为基础,依据《生态环境状况评价技术规范》(HJ 192—2015),分析和评价南通市2010—2016年生态环境质量状况.研究结果表明:2010—2016年南通市生...     

基于遥感生态指数的龙溪—虹口国家级自然保护区生态环境状况评估

大熊猫自然保护区对于维护周边生物多样性有重要作用,2008年汶川地震使附近众多大熊猫栖息地出现严重的生态退化。基于龙溪—虹口国家级自然保护区1998、2007、2008和2017年4个时相的Landsat影像,运用主成分分析法,集成绿度(NDVI)、湿度(WET)、干度(NDSI)和热度(LST)4项指标构建遥感生态指数(RSEI)综合评估模型,对研究区的生态环境状况进行综合评估。结果表明,龙溪—虹口自然保护区1998、2007、2008和2017年的RSEI值分别为0.748 1、0.752 1、0.411 0和0.599 1,说明研究区生态环境状况先转好后变差再转好,但从整体来看出现了一定的退化。地震前后生态环境变化明显,海拔1 400～2 600 m的中山和亚高山地区生态环境状况呈明显恶化趋势,主要原因是地震造成大量植被破坏、水域面积缩小以及出现大量裸露土地。绿度和湿度是生态环境状况的关键影响因素,对其具有正向作用,而干度和热度对生态环境状况起负向作用。     

基于遥感生态指数(RSEI)的水电开发区生态环境变化分析:以清江中下游地区为例

为了快速监测水能开发过程中区域生态环境变化,协调水电开发与生态环境保护的关系。以清江水电梯级开发时间为节点,选取1987、2004和2015年Landsat TM/OLI影像,从绿度、湿度、热度和干度4个方面分别提取改进型土壤植被指数(MASVI)、湿度分量(WET)、地表温度(LST)和裸土指数(NDSI)4个评价指标,结合主成分分析,生成新型遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI),对清江水电开发区生态环境进行评价。结果表明:(1)清江中下游地区1987、2004和2015年RSEI均值分别为0.443、0.664和0.515,呈先上升后下降趋势;(2)生态环境改善地区主要分布在低山丘陵区和平坦平原区,生态环境退化地区主要分布在水利枢纽中心及其附属库区、沿岸喀斯特山地及清江汇入长江口的丘陵区;(3)清江水电开发区生态环境与MASVI和NDSI关系最密切,3 a平均相关度分别为0.879和-0.916。认为提高植被覆盖度以及对裸露、干化地表进行治理是水利枢纽建设区环境恢复的关键。     

静乐县生态脆弱性时空演变与分区研究

生态脆弱性研究是区域生态环境恢复与治理的重要依据。基于人为-自然因素综合作用体系,选取表征人类活动、社会经济、植被、气象、土壤和地形地貌等14个因子构建静乐县生态脆弱性评价指标体系。运用空间主成分分析法,结合遥感数据和地理信息系统技术,对山西省静乐县2007和2017年生态脆弱性进行定量评价和分区,揭示区域生态脆弱性时空演变特征。结果表明:(1)通过主成分特征分析发现,地形起伏度、土壤侵蚀程度、人均耕地面积、年均降水量和人均GDP是影响研究区生态脆弱性的主要因素。(2)静乐县生态脆弱性类型主要由微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱和重度脆弱4类组成。2007年以轻度脆弱和中度脆弱为主,2017年以中度脆弱和重度脆弱为主。空间上均呈现"中部高-两边低"的格局。(3)研究期内,各类生态脆弱性等级相互转移的总面积为662.84 km~2,以轻度和中度脆弱转移为主。轻度脆弱主要转向中度脆弱,转移面积为472.90 km~2;中度脆弱主要转向重度脆弱,转移面积为187.65 km~2。研究区空间上基本呈现"轻度向中度演变、中度向重度演变"的趋势,生态形势严峻。(4)根据时空演变特征将研究区划分为生态修复区、生态持平区和生态退化区。研究成果可为静乐县及同类型地区开展生态修复治理工作提供科学支撑和研究思路。     

基于多源遥感指数监测山区植被动态及其驱动因子的不确定性分析——以尼泊尔地区为例

准确获取山区植被动态数据对山区生态系统研究及其保护有着重要意义。卫星遥感数据作为获取大尺度山区植被动态的重要数据源,已被制作成各种植被监测产品并被应用于植被绿度、覆盖度以及生产力等研究。然而,不同遥感指数监测山区植被动态及其驱动因子的一致性尚不确定。以尼泊尔地区为例,基于5种遥感指数(MODIS NDVI、MODIS EVI、MODIS LAI、MODIS NPP和OCO-2 GOSIF)和5种气候因子(温度、降水、气压、太阳净辐射和CO₂浓度)数据,采用趋势分析和两种残差分析法(多元回归法和一阶偏导法),系统分析了不同遥感指数监测尼泊尔地区植被动态及其驱动因子的不确定性。结果表明：1)2000—2020年尼泊尔地区5种遥感指数均呈现增加趋势,但不同遥感指数空间分布存在差异,MODIS NPP在中山带增加趋势更明显,其他遥感指数在低海拔地区增加态势更明显。2)不同残差分析方法所估算的气候变化对植被变化贡献率差异极大,多元回归法可能严重低估了气候变化的贡献,而一阶偏导法可能高估气候变化的影响。3)基于不同遥感指数的归因结果差异大,气候变化对OCO-2 GOSIF的贡...     

矿区生态修复目标与模式研究

生态修复和污染治理是生态环境质量改善的重要手段,而生态环境投入是关键影响因素。多年来,矿山生态修复长期处于“被动应对多,主动作为少”的状态,部分地区还存在违背自然规律的矿区生态修复形式主义问题,其根本原因不仅仅是生态环境投入少,更重要的是生态修复目标不明确和监管标准缺失。该研究围绕新时期生态文明建设和区域可持续发展需求,结合长期工程实践和典型案例,首先,基于生态环境协同治理视角从环境边界上重新界定了矿区范围,认为矿区范围应包括生态破坏区和环境污染的直接影响区,其边界远大于传统意义上的矿界范围,提出了矿区综合体的概念,包括自然资源子系统、生态环境子系统和社会经济子系统;其次,辨析了土地整治、植被恢复与矿山生态修复的区别与联系,结合协同治理理论和“山水林田湖草是生命共同体”理念,阐释了矿区生态修复目标的定义与内涵,包括矿区综合体、生态系统和场地3个尺度,地方政府和矿山企业2个责任主体,即“三尺度两主体”;最后,分类提出了矿区生态修复模式及其特点,包括景观相似性恢复模式、土地复垦再利用模式、自然公园营造模式和生态环境导向的开发(EOD)模式4大类。资源型城市生态安全和人居环境健康是生态文明建...     

基于改进SPA-Markov的压煤山丘区生态演变及评价——以长河流域为例

采煤活动强烈干扰流域土地利用,进而对流域生态系统产生严重影响。在综合国内外流域生态演变实例研究的基础上,筛选了采煤生态影响的关键因子,构建适合于压煤山丘区小流域生态影响指标参数,结合时间序列从小流域尺度研究了压煤山丘区采煤影响下的土地利用变化规律,在此基础上,构建了小流域采煤生态影响评价综合影响指数,利用改进的集对分析(SPA)法对长河流域的生态等级进行评判,同时引入马尔可夫链(Markov)对2020年流域生态演变状况进行预测。研究结果表明,(1)长河流域采煤对耕地演变的驱动指数最大,其次是建设用地、草地、林地和水域,流域综合土地利用变化采煤驱动指数由2005-2010年的4.76升高至2010-2015年的5.04,采煤对流域土地利用变化的驱动力逐步增强。(2)2005-2010年期间,流域生态稳定性整体呈下降趋势,2010-2020年间又逐步改善并趋于稳定,长河流域采煤生态影响等级由2005年的Ⅲ级到2015年的Ⅱ级,2020年的Ⅱ级,总体上长河流域生态稳定性呈波动上升的趋势。(3)从分项指标上,长河流域2005-2015年植被覆盖指数、水体密度指数逐渐降低,土地退化指数和生物丰度指数升高,采煤塌陷损毁指数和矿区干扰指数升高,导致生态响应指数动态波动,采煤导致的植被覆盖减少、水体密度降低等负面效应还应引起重视。该文可为小流域生态演变规律研究在方法上提供一种借鉴,为北方村庄压煤山丘区土地综合整治提供参考依据。     

水体及沉积物微塑料污染对近海养殖海区的生态风险

微塑料在全球海洋水体及沉积物中广泛存在,然而关于近海养殖海区的微塑料污染特征鲜有报道,本研究调查了中国近海养殖海区茅尾海水体和沉积物中微塑料的分布特征并初步对其微塑料污染进行风险评估.结果表明,茅尾海区域广泛分布着微塑料,茅尾海水体中微塑料的平均丰度为(2.01±1.23) n·m^-3,泡沫(60.1%)是主要的类型.沉积物中的微塑料平均丰度为(22.4±19.6) n·kg^-1,薄片(50%—100%)在采样点中占主要部分.茅尾海水体、沉积物中的微塑料粒径都以1—5 mm为主(33.3%—100%),水体和沉积物中的微塑料主要来自钦江的输入、旅游活动以及海水养殖活动.通过风险评估模型初步得出,茅尾海区域微塑料的污染水平属于中等偏低水平,水体中微塑料整体污染风险等级显著高于沉积物,生态风险等级分别属于Ⅲ级(较高风险)和Ⅱ级(较低风险).风险指数最高的点位于茅尾海入海河流钦江入海处,达到了Ⅳ级(高风险),各沉积物采样点的风险等级主要集中在Ⅰ—Ⅱ级,属于较低风险.危害评分高的聚合物聚丙烯腈(Polyacrylonitrile,PAN)是水体中微塑...     

基于价值评估的川滇生态屏障区生境质量时空演变及其影响因素

重要生态功能区肩负着维持生态系统循环和保护生物多样性的重任,揭示重要生态功能区生境质量的时空演变特征及影响因素对维护区域生态安全、促进人与自然和谐发展具有重要意义。综合生态系统服务价值、生境活力和生境威胁构建生境质量评估模型,对2000—2018年川滇生态屏障区生境质量进行分析,并运用地理探测器模型揭示其影响因素。结果表明：(1)2000—2018年川滇生态屏障区生境质量整体水平持续上升,上升区域主要分布在研究区南部;生境质量等级以中等、较高和较低为主,生境质量等级转移变化以较低转为中等和中等转为较高为主。(2)2000—2018年川滇生态屏障区生境质量稳定发展区域面积占比(45.97%)>生境质量向好发展区域面积占比(43.46%)>生境质量向差发展区域面积占比(10.57%),建议重视生境质量向差发展区域,避免生境质量进一步恶化。(3)2000—2018年川滇生态屏障区生境质量演变过程主要受高程、气温、地形起伏度和距水域距离等自然因子的影响,但人口密度、GDP、距城镇距离和夜间灯光强度等人为因子的影响程度也在不断增强。与此同时,自然因子与人为因子的交互影响程度大于单因子...     

渭河流域PM2.5时空演化及人口暴露风险

研究PM_2.5时空演化及人口暴露风险,对于环境风险评价及人居环境改善、政府环保部门制定针对性的空气污染防控政策具有重要意义。渭河流域是国家重要工业基地,也是国家级城市群和关中—天水国家级经济区的核心区域,降低该区域PM_2.5人口暴露风险是实现高质量发展的必然途径。基于渭河流域2000-2020年PM_2.5遥感反演数据和人口格网分布数据,测算人口暴露风险指数。采用Theil-Sen Median与Mann Kendall检验法,分别识别PM_2.5质量浓度值和人口暴露风险指数时间演化特征,并通过GIS空间探索工具,分析其空间变化特征。结果表明,(1)2000-2020年渭河流域PM_2.5年均质量浓度为47.2μg·m^-3,最高值为2013年的57.6μg·m^-3,最低值为2020年的31.8μg·m^-3,呈现先上升后下降的变化趋势。趋势显著性检验发现,渭河流域PM_2.5污染情况呈现好转趋势。(2...     

大柳塔煤矿区植被恢复适度人工干预与调控研究

干旱半干旱煤矿区生态环境脆弱,植被恢复周期长、难度高,故适度人工干预对植被恢复意义重大。研究通过解译大柳塔煤矿区1988—2016年7期植被生长状况良好的遥感影像数据,基于人工沙柳种植数量与成排种植程度,划分人工干预Ⅰ～Ⅵ等级并确定各样点位置。通过比较不同人工干预等级下植被覆盖变化趋势及恢复状况,构建煤矿区植被恢复适度人工干预等级与植被恢复的关系模型,并计算误差系数(EC)检验模型合理性。结果表明,该模型平均EC为-0.12%,平均EC绝对值低于5.80%,能较客观反映各人工干预等级植被覆盖度加权平均值(T)随时间的推移变化;Ⅳ级(33.54%)与Ⅲ级(33.45%)能够较快接近T值阈值(35%),即人工栽植沙柳面积约15%～25%且基本成排栽植时,植被恢复能较快达到最佳状态;1988—2016年间,中等干预(Ⅲ、Ⅳ级)的T值散点分布最密集,植被恢复稳定性更高;人工干预植被恢复多靠近人类活动区,且植被恢复效果较好,远离村庄区基本无人工干预。基于该研究结果,建议参考Ⅲ级干预模式开展植被恢复,为低耗高效地完成煤矿区植被恢复提供理论依据。