鄱阳湖流域生态环境动态评估及驱动因子分析

鄱阳湖流域生态环境是我国南方地区生态文明建设的重要组成部分.基于Landsat卫星遥感影像,利用主成分分析方法构建遥感生态指数(RSEI)作为生态环境质量评价指标,引入地理探测器模型定量剖析不同影响因素对生态环境空间分异性的影响,分析鄱阳湖流域1990～2020年生态环境质量变化及不同驱动因子的影响程度.结果表明：(1)流域内生态环境质量存在明显的区域性差异,生态质量等级为差和较差地区主要分布在流域中北部的低海拔平原与台地,质量等级为优和良地区主要分布在流域西南部的丘陵山地区域;(2)近30年鄱阳湖流域生态环境整体呈改善趋势,改善地区主要位于低海拔平原区域;(3)人口密度是鄱阳湖流域生态环境质量变化中驱动力最大的影响因子,与城市化发展密切相关的夜间灯光指数因子q值多年来呈升高趋势,鄱阳湖流域生态环境质量受城市化发展的影响越来越大.结果可为鄱阳湖流域生态环境保护工作提供理论依据.     

基于遥感生态指数的淮河流域生态环境质量时空演化及其驱动因素分析

厘清流域生态环境质量的时空演化特征及其对自然环境和人为因素的响应,对流域生态环境政策实施至关重要. 利用谷歌地球引擎建立遥感生态指数（RSEI）,结合趋势分析、变异系数和Hurst指数对淮河流域2002~2022年的生态质量时空变化进行评价,并运用地理探测器探究RSEI空间分异性的主要驱动因子. 结果表明：①近21年淮河流域RSEI总体上改善,但呈阶段性上升-下降趋势,其中差和较差等级面积呈减小趋势,中等级面积呈增加趋势,良和优等级面积呈增加趋势. 改善面积占比为55.93%,退化面积占比为22.01%. ②空间分布上,RSEI整体呈现自东向西逐渐变差的分布特征（西北和西南边缘山区除外）. 东部稳定性较好,西部和中部稳定性较差. 未来流域生态质量变化为反持续性,以改善为主. ③因子探测结果显示,淮河流域RSEI空间分异主要受到植被因子的驱动作用,其次为海拔. 双因子间的交互作用增强了对RSEI空间分异的驱动力,其中植被因子和海拔的交互作用对RSEI空间分异的驱动力最强,达到86.3%.     

基于土地覆盖变化与遥感生态指数的奇台绿洲生态环境质量监测

基于Landsat遥感影像,利用遥感生态指数（RSEI）结合土地利用/覆被变化（LUCC）定量评价了人类活动影响下新疆天山北麓奇台绿洲2001~2022年生态环境质量时空变化,通过空间自相关分析生态环境质量的空间分布特征,采用地理探测器探究生态环境质量空间分布的影响因素．结果显示：①奇台绿洲2001年、2007年、2014年和2022年RSEI均值分别为0.392、0.423、0.452和0.438,生态环境质量整体处于较差水平,空间分布特征表现为南北差中部好,时间变化呈现出先升后降,整体上升的趋势;②奇台绿洲生态环境质量存在正的空间自相关性,低-低聚类主要集中分布于绿洲北部靠近古尔班通古特沙漠的区域,高-高聚类表现为由散布向绿洲中部耕地区域明显集聚;③自然因素对奇台绿洲RSEI空间分布影响不大,影响奇台绿洲RSEI变化的主要因素是LUCC;④RSEI能较好地反映奇台绿洲的生态环境质量现状,草地、裸地等天然生态系统的RSEI变化对干旱区生态环境质量变化具有很好的指向性．     

基于AWRSEI的岱海流域生态环境质量时空演变及驱动因子分析

流域是重要的生态安全屏障和社会经济发展区域,为了更加客观准确地评价干旱和半干旱区流域生态环境质量,基于遥感生态指数(RSEI)引入盐度指标构建适用于干旱和半干旱区流域的遥感生态指数(AWRSEI)并以岱海流域为例分析其适用性.基于AWRSEI模型,采用4期Landsat TM/OLI合成影像,对2001～2020年岱海流域的生态环境质量进行定量评价,通过变异系数和空间自相关分析岱海流域生态环境质量时空演变规律,并通过地理探测器进行成因分析和驱动因子解释力分析.结果表明:①AWRSEI与各生态因子的平均相关系数为0.860,比单个指标分量更具代表性;第一主成分的荷载正负值和排序与RSEI—致,特征值贡献率比RSEI高3.69％,评价结果与真实地表情况更为接近,适合用于干旱区流域的生态环境质量评价.②岱海流域2001～2020年AWRSEI指数的年均值为0.427,生态环境质量基础较差,期间AWRSEI的均值呈现波动上升的趋势,并且在2020年均值达到最高0.502.整体生态环境质量明显好转,恶化区域减少了 20.51％,改善区域增加了 12.71％.空间分布上,岱海流域南部和西北部高海拔地区的林地生态环境质量优,北部和南部中海拔地区生态环境质量较差,湖区北侧生态环境质量优于南侧.③岱海流域AWRSEI变异系数平均值为0.280,生态环境质量状况稳定,整体变化波动较小,高波动主要集中在湖区南侧和居民点区域.岱海流域生态环境质量存在显著的空间自相关性,高-高集聚区主要分布在高海拔的林地区域和低海拔耕地区域;低-低集聚区零星分布在中海拔区域.④2001～2020年岱海流域生态环境的提升主要由于NDVI提高,NDBSI和NDSI降低.NDVI和NDBSI是交互作用最强的组合,对生态环境的解释力最强.土地利用是AWRSEI的主导因子,解释力最强.土地利用和气象因子的组合是交互作用最强,且各驱动因子之间均为增强关系.     

基于遥感生态指数的粤港澳生态环境质量与土地利用变化空间关系

生态环境质量与土地利用变化的协调关系,是区域可持续发展的重要保障.广东、香港和澳门(\"粤港澳\")历来紧密联系,现正进入加速发展时期,缺乏粤港澳整合的生态环境质量与土地利用变化空间关系研究.基于土地利用历史数据和谷歌地球引擎(GEE云平台),选取2000～2020年夏季(6月1日至9月1日)MODIS影像(时间跨度为5 a),计算遥感生态指数(RSEI)以表征生态环境质量状况,挖掘生态环境质量与土地利用变化的空间关系.结果表明:①粤港澳土地利用类型以林地为主,林地是北部生态发展区(生态区)和粤港澳大湾区(大湾区)西北部景观的基底,土地利用程度呈现\"中间高,四周低\"、\"南高北低\"和\"西南、东北有高值\"的空间格局,土地利用变化强度在生态区最小.②按RSEI由小到大排序,生态环境质量由低至高的区域依次为大湾区、沿海经济带东翼(东翼)、沿海经济带西翼(西翼)和生态区.③生态环境质量与土地利用程度呈强负相关关系,高-低(H-L)聚类分布范围较为稳定,主要集中在大湾区中心,低-高(L-H)聚类分布相对不稳定,以分布于生态区为主,东翼和西翼县域、香港和澳门均为无显著相关特征.④粤港澳中心的生态环境质量低值斑块扩张与人工表面扩张表现出一致性,广州佛山的中心、汕头的东部以及湛江雷州的西南部多以耦合为主,生态区、东翼中部、西翼东部和大湾区西北部以非耦合为主.土地利用变化是生态环境质量改变的重要因子,需要全域重点规划与布局土地利用结构,从整体上提升生态环境质量.     

东北黑土水土流失区生态环境遥感动态监测

为及时快速地监测水土流失地区的生态环境变化状况,以拜泉县为例,选取1985年、1996年、2006年和2015年Landsat影像,反演得到能反映生态环境的绿度、湿度、热度和干度指标,利用主成分分析方法,依据RSEI（遥感生态指数）对拜泉县1985—2015年的生态环境进行评价.结果表明:1985—2015年拜泉县RSEI从0.645增至0.851,增幅为31.94%,生态环境质量改善地区面积高于退化区域面积,总体上生态质量向好的方向发展;拜泉县整体生态环境质量综合指数由3.78升至4.87,各乡镇的生态环境质量综合指数均呈现不同程度的增加,从空间分布来看,西南部和南部乡镇的变幅大于北部,中部基本保持不变,水土流失重点区域生态环境质量显著提高;逐步回归分析结果表明,所选的指标均为生态环境质量的关键指标;绿度逐渐成为研究区生态环境质量正向作用的重要指标,说明植树造林等生态治理措施对环境质量的改善起到主导作用.研究显示,RSEI能够综合刻画水土流失区生态环境质量,同时拜泉县生态环境质量整体不断改善,水土流失治理成效明显.      

滹沱河流域生态环境动态遥感评价

滹沱河流域横跨山西和河北两省,自2000年以来由于经济发展,城市扩建,滹沱河一度断流,但随着国家对生态文明建设的重视和南水北调工程的实施,滹沱河流域生态保护成效显著提升.基于GEE平台选取MODIS数据、Landsat数据和夜光遥感数据等,利用生态环境指数（EI）中的生物丰富度指数、植被覆盖指数、土地胁迫指数和污染负荷指数以及遥感生态指数（RSEI）中的湿度指数相结合生成新的评价指标体系,利用变异系数法和熵权法对指标赋权并构建生态环境评价模型,对2000～2020年滹沱河流域进行生态环境质量评价和分级,并运用地理探测器对其驱动因子进行解释.结果表明：(1)时间尺度上,2000～2015年滹沱河流域的生态环境处于“衰退期”,2015～2020年滹沱河处于“恢复期”.从格网尺度上看,流域内中部地区生态环境质量呈现逐年提高的状态;流域内西部和东部地区,“衰退期”生态环境质量逐年降低,“恢复期”生态环境质量有所提高.(2)热点分析表明,滹沱河流域的生态环境质量呈现“中间高两侧低”的空间分布状态.冷点区域集中分布于东部和南部的城市乡镇地区,零星分布于西侧河谷地区.(3)地理探测分析表明,单因子探测驱动因子主要为人口密度、植被净初级生产力（NPP）、植被覆盖度（FVC）和地貌类型.交互探测的主导因子为“地貌类型+FVC”.随着生态文明建设不断深入和《滹沱河保护条例》的颁布实施,结合流域内不同的自然环境和社会特征等因子,滹沱河流域生态环境评价研究可为因地制宜地改善生态环境政策提供数据支持.     

融合PM2.5浓度遥感生态指数的峰峰矿区生态环境质量时空特征及驱动力分析

峰峰矿区作为我国重要的煤炭主产区,其煤炭开采和利用对生态环境造成了严重的影响,深入了解该地区生态环境质量时空演变及其驱动因素对于推进煤炭型城市转型具有重要意义. 基于GEE平台的Landsat数据,构建了2000~2020年峰峰矿区新型遥感生态指数（RSEInew）,结合趋势分析和地理探测器等方法评估RSEInew的时空演变规律及驱动要素. 结果表明：①2000~2020年峰峰矿区的RSEInew呈现波动增加趋势（trend=0.002 2）,其生态环境质量良和优等级占比呈现增加的趋势,其值由2000年的24.80%上升到2020年的65.54%;②RSEInew等级变化表明2000~2020年峰峰矿区生态环境质量等级显著改善（3和4）的比例为10.21%,主要分布在其西北部的和村镇和义井镇等地;显著退化（-3和-4）的比例仅为1.58%,主要零星分布在东部的临水镇和大社镇;③2000~2020年期间RSEInew值呈显著增加（P<0.05）的面积占比为18.29%,主要集中分布在中北部地区以及西部边缘地带;显著减小（P<0.05）的面积占比为9.25%,主要集中在峰峰矿区东部地区. 变异系数结果表明,RSEInew高波动的地区主要集中在峰峰矿区的中部以及东部的彭城镇和临水镇;④从影响因素来看,2000~2020年期间土地利用类型（X6）的q值均值为0.290,远大于其他因子. 社会经济要素的q值呈现上升的趋势,表明该地区生态环境质量的空间分布受人类活动的影响越来越强. 交互作用结果表明土地利用变化是峰峰矿区生态环境质量的关键影响要素.     

黄河流域生态环境质量时空变化及驱动因素分析

黄河流域在我国经济发展和生态保护中占据重要地位. 基于遥感生态指数（RSEI）数据、气候数据、数字高程数据及夜间遥感数据等,以RSEI指数作为生态环境质量评价指标,采用Theil-Sen斜率估计、Hurst指数和Mann-Kendall检验等方法对黄河流域2001~2021年生态环境质量的时空变化进行评价,并借助地理探测器对流域内生态环境的关键因子及其交互作用进行定量探测分析. 结果表明：①黄河流域生态环境质量整体上略低于中等水平,自西北向东南逐渐改善,流域内中等和较低等级的区域共占总面积的83.12%,过去21 a间平均生态环境质量在波动中上升,增长趋势通过信度为95%的显著性检验. ②区域内生态质量呈现上升-下降-上升的阶段性变化,相邻两级生态等级间面积转移频繁,不同等级的生态位置发生了迁移,21 a间生态改善面积占比达58.09%,但51.75%的区域改善趋势未通过显著性检验. ③未来流域内生态环境质量以恶化为主,持续恶化面积占比24.39%,由改善转为恶化面积占比5.08%,应警惕青海、甘肃两地的生态恶化风险,并遏制内蒙古地区生态退化趋势. ④地理探测结果显示,黄河流域生态环境主要受到人口密度的影响,以降雨量为代表的气候因素影响力在不断增强,双因子的交互作用增强了因子解释力,且主要交互类型为双因子增强,占比达到70.2%. 未来应加强黄河流域的生态系统治理力度,并综合人类活动和气候变化开展生态修复工作,对黄河流域的生态环境评价研究可为因地施策落实流域生态保护与高质量发展提供理论依据和数据支持.     

1990~2020年黄河流域典型生态区生态环境质量时空格局及驱动力分析

科学评估生态环境质量是实现区域生态可持续发展的前提.基于1990～2020年Landsat遥感影像,采用熵值法构建遥感生态指数(E-RSEI),结合Mann-Kendall趋势检验、Sen倾斜度、Hurst指数和稳定性分析,在多时空尺度下分析黄河流域典型生态区的生态环境质量时空变化格局,并利用地理探测器量化了环境和人为等8个因子对E-RSEI时空分布的影响.结果表明：(1) 31年间E-RSEI均值为67.5%,时间尺度上呈增加趋势,平均增幅为0.066·(10 a)^-1,空间尺度上呈东低西高、南高北低的分布特征;(2)研究区生态环境质量未来变化趋势将以持续性改善为主,但仍有9.33%的区域存在退化的潜在风险.(3)降水是影响该区域E-RSEI空间分布的关键环境因子,人为因子的影响力较低,同单因子相比,因子交互作用对生态环境质量的解释力更强,降水与其他因子的交互作用处于主导地位.研究结果可为黄河流域生态区生态环境质量的可持续发展提供科学参考.     

1991~2020年贵阳市生态质量演变及空间分异定量归因

探究贵阳市长时序生态质量演变趋势与空间分异定量归因,对于实现区域生态保护与高质量发展战略具有重要意义. 基于1991~2020年7期Landsat遥感影像,利用谷歌地球引擎 （GEE）计算贵阳市1991~2020年遥感生态指数（RSEI）,采用不同随机采样数量和分类策略的地理探测器、Hurst指数和变异系数方法,分析生态质量演变趋势和空间分异影响因素. 结果表明：①近30 a贵阳市生态质量主要以中等和良好为主,呈波浪式变化规律,最高值和最低值分别出现在2020年（均值0.58）和2010年（均值0.47）,近10 a RSEI整体趋势向好,空间上呈现东北向西南递减分布趋势;②贵阳市RSEI变异系数值域范围为（0~2）,其中46.61%区域处于高波动变化,RSEI整体波动性较大;Hurst指数均值为0.59,大于0.5的面积占比为73.98%,多数区域表现为弱持续性,未来变化趋势与过去30 a相同. ③不同分类方法与随机样本影响地理探测器的q值结果,但不同因子解释力的大小排序趋势总体一致. 土地利用、夜间灯光指数、坡度和人口密度指标对于RSEI空间分异的解释力较强,因子交互探测均属双因子增强与非线性增强,土地利用与其他因子交互最有利于解释RSEI空间分异.     

典型黄土丘陵沟壑区生境质量时空变化及驱动力：以祖厉河流域为例

黄土丘陵沟壑区是我国重要的生态屏障之一,研究其生境质量的时空变化及其驱动力,对保障我国的生态安全,维护国家生态权益具有重要意义. 以祖厉河流域为例,采用 Google Earth Engine平台和Landsat遥感数据,系统调查了2000~2020年间遥感生态指数RSEI的时空分布情况,结合变异系数CV、 Theil-Sen Median斜率估计、 Mann-Kendall显著性检验和Hurst指数,分析了研究区生境质量的时空变化格局,并利用地理探测器方法研究了6个主要的驱动因子对RSEI空间分布的影响,结果表明：① 2000~2020年,RSEI值呈先下降后上升的趋势,年均增幅为0.084 5·（10a）^-1. ② 20 a间,生境质量改善区域占92.06%,其中显著改善区域占28.49%,改善地区以会宁县境内为主,而生境退化区域仅占7.82%. 未来生态状况的变化趋势显示,74.98%的区域呈现持续改善或未来改善的趋势,但仍有23.48%的区域未来存在生态退化的潜在风险. ③降水等气候因子是影响祖厉河流域生境质量的关键因素;因子之间的交互作用对生境质量的解释力高于单因子,其中降水因子与高程因子的交互解释力最强;梯田因子与环境因子交互作用能显著增加解释力,说明梯田对改善生境质量起到重要作用. 研究结果可为黄土丘陵沟壑区生态环境管理和可持续发展提供科学基础.     

2000年来中国生态状况时空变化格局

21世纪以来,我国在经济快速发展的同时高度重视生态环境保护,一系列生态修复工程和空间管控措施使生态状况发生了巨大变化;然而目前对于全国生态状况宏观格局的认识仍十分有限。借助 Google Earth Engine（GEE）遥感云计算平台,采用主成分分析方法和MODIS数据构建的绿度NDVI、热度LST、湿度WET和干度NDSI四个指标,生成长时间序列的遥感生态指数RSEI数据集,完整刻画了中国2000年来生态状况的时空连续变化格局。研究发现:在空间格局上,东南沿海地区生态状况优于西北地区;变化趋势上,全国生态状况除上海、西藏和澳门之外均显著改善,RSEI增长最多的三个省份为山西、陕西和河北。进一步采用遥感云计算定量评价了2000年来生态状况变化的宏观格局,以期为国土空间管控和生态保护提供科学支持。     

晋西南黄土高原区植被覆盖度变化及其生态效应评估

水土流失和生态退化是黄土高原区面临的严峻问题,已经严重制约了经济发展。基于TM和OLI数据,分别估算晋西南黄土高原区的植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI),定量分析了晋西南黄土高原区的植被和生态恢复效果,并提出需要重点治理的区域。研究结果表明:(1)15年间晋西南黄土高原区的植被覆盖度和遥感生态指数都呈现增加的趋势,FVC指数从2002年的42.69%增加至2017年的47.67%,RSEI指数由2002年的45%增加至2017年的52.5%,反映出研究区生态质量有了明显提高;(2)除研究区内芝河流域、汾河谷地和沁河流域的生态质量出现严重退化外,研究区大部分区域的FVC指数和RSEI指数都呈改善趋势,因此需对芝河流域、汾河谷地和沁河流域加大生态治理力度;(3)除研究区汾河谷地外,其余地区植被覆盖度和遥感生态指数的变化趋势基本吻合,汾河谷地由于冬小麦大面积种植,植被覆盖度得到一定程度改善,但遥感生态指数并没有明显改善。