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一致,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%.     

利用GEE进行1990~2022年小江流域生态环境质量时空格局与演变趋势分析

云南省小江流域是长江上游生态修复示范区,评估和监测该区的生态环境质量是该区生态文明建设中一项非常重要的基础工作. 选取1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2014年、2018年和2022年的Landsat遥感影像数据,提取了绿度（NDMVI）、湿度（WET）、干度（NDBSI）和热度（LST）这4个指标,采用主成分分析法构建了遥感生态指数（RSEI）,利用GEE平台、ArcGIS 10.7平台和Python平台,结合地学信息图谱、变异系数、Mann-Kendall趋势检验、Sen''s斜率估计和Hurst指数等分析方法,对1990~2022年间小江流域的生态质量时空格局和变化趋势进行分析. 结果表明：①研究区生态质量空间上具有较明显的地理分异性,到2022年生态质量等级为优、良的区域主要分布在高山植被覆盖较好的区域,生态质量较差的区域主要分布在地势相对较低的泥石流沟谷区域;时间尺度上,1990~2022年研究区的RSEI指数从1990年的0.41增长到2022年的0.55,生态环境质量整体呈波动改善趋势,平均增幅为0.048（10 a）^-1,这与近些年该区大力开展的退耕还林、泥石流防治和水土保持、重金属污染治理等一系列生态建设工程密不可分. ②相较于NDVI指标,NDMVI对地形起伏区域的植被信息更加敏感,尤其是在阴影区域,能更准确定量描述植被信息,更适合用于高山峡谷区的绿度信息表达,从而使得RSEI更适用于高山峡谷区的生态质量评价;③小江流域RSEI变异系数平均值为0.202,生态环境质量整体的波动性较小,高波动主要集中在沿小江断裂带两侧的泥石流沟谷区域中,这些区域地表由裸露岩石、泥沙构成,容易受季节、气候和人为活动的影响;④该区生态环境质量上升面积占85.72%,下降面积占10.15%,未来变化趋势将以持续改善和未来退化为主,占比分别为44.75%和39.97%,因此,需要紧密监测处于退化潜在风险的区域. 研究结果可为小江流域进一步开展生态环境保护、治理和可持续发展工作提供理论依据.     

基于改进遥感生态指数的青藏公路那（曲）安（多）段生态环境评估及驱动机制分析

青藏公路沿线生态环境是西藏地区生态文明建设的重要组成部分,目前研究青藏高原独特的地理环境普遍存在数据获取困难、时效性过低及未考虑研究区独特的“高寒盐碱”环境状况等问题.基于GEE平台及研究区独特地理环境,对遥感生态指数（RSEI）进行改进,采用主成分分析法构建一种新的适用于高寒盐碱地区的盐碱遥感生态指数（SRSEI）作为生态环境质量评价指标,利用ArcGIS 10.3平台、地理探测器等方法在多时空尺度下分析青藏公路那曲至安多段沿线生态环境质量空间分布格局与时间变异趋势,并探究自然和人为等8个控制因子对SRSEI时空变化的驱动机制.结果表明：①相较于RSEI,SRSEI对植被更加敏感,对植被稀疏和盐碱化严重地区的分辨能力更强,适合高寒盐碱区生态质量评价.②研究区生态环境质量空间尺度上存在明显的地理分异性,生态质量较差的区域主要集中在北部安多县城,质量等级为优和良地区主要分布在中西部和东南部那曲地区;时间尺度上32年间研究区生态环境整体呈改善趋势,中西部和东南部植被覆盖度明显增加,对生态环境有很强的改善作用,改善面积1 425.98 km²,占比99.82%.SRSEI均值为0.49,总体呈波动上升趋势,平均增幅为0.015 7 a^-1.③土地利用方式是研究区生态环境质量变化中驱动力最大的影响因子,多年份平均q值0.1576,环境因子的影响力较低;多因子交互结果显示,研究区的生态环境现状是多重因素共同作用的结果,所有因子在交互作用下均有协同增强的作用,且人为因素的影响力在逐步上升,植被净初级生产力（NPP）和土地利用方式交互作用是研究区生态环境质量的主要交互控制因子.该研究可为那曲至安多段沿线生态环境保护和可持续发展提供理论依据.     

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。     

重庆中梁山矿区生态环境质量时空变化分析

文章基于Landsat TM/OLI图像和各统计年鉴、公报数据,利用主成分分析法,采用遥感生态指数（RSEI）方法,对中梁山矿区2000-2020年生态环境质量变化进行评估,并与综合指数法评估结果进行对比。结果表明：（1）矿区RSEI受采矿活动和生态修复影响呈先下降后上升的趋势,由2010年的0.501上升至2020年的0.616,修复效果显著。（2）矿区不同片区生态环境质量变化呈现两极分化的趋势,等级为优的面积增加33.18%,等级为差和较差的面积没有减少。（3）矿区生态环境修复效果变好且趋于稳定。RSEI增加的面积占比和级差不超过2的面积占比均增加。（4）遥感生态指数法与综合指数法评估结果接近,皮尔逊检验相关系数为0.966,显示RSEI可以较好反映矿区生态环境质量的时空变化特征。     

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.     

南方红壤典型水土流失区植被覆盖度变化及其生态效应评估——以福建省长汀县为例

南方红壤典型水土流失区--福建省长汀县曾因生态破坏导致严重的水土流失.经过多年以植树为主的生态修复,该县生态面貌有了明显的改观.论文首先采用线性光谱混合分析模型计算植被覆盖度,并在此原始模型的基础上提出了对地形阴影进行修正的方法来获取植被覆盖度.精度验证表明,在线性光谱混合分析模型中加入山地指数(NDMVI)波段能够削弱地形阴影问题,提高植被覆盖度反演精度.在此基础上利用多时相遥感影像分析了长汀2001-2013 年植被覆盖度的时空变化,并利用遥感生态指数(RSEI)定量评价了长汀水土流失生态修复的效果.结果表明,经过13 a 的水土流失治理,长汀的植被覆盖度有了明显的升高,从2001 年的75.1%上升到2013 年的86.5%.RSEI 生态指数值也随之上升,生态等级为优良的面积比例从85.83%增加到90.59%,反映了长汀县生态质量整体有了明显的提高.植被的生态效应定量研究表明,长汀县的植被覆盖度每增加10%,RSEI 生态指数值至少提高10%,植被覆盖度的生态提升效应显著.     

2005—2019年辽宁省城镇化与生态环境质量耦合协调时空分异及影响因子研究

城镇化发展的核心目的是引领城市与生态环境和谐共生,可持续发展。辽宁省作为东北老工业基地之一,研究其城镇化与生态环境质量的协调关系,对于辽宁省城市可持续发展具有重要意义。综合运用耦合度、耦合协调度和地理探测器等方法对辽宁省2005—2019年城镇化与生态环境质量指数、耦合协调度及影响因子进行实证分析。结果表明,2005—2019年辽宁省城镇化与生态环境质量指数为2.44～4.79,总体上升趋势明显,城镇化指数空间上呈沈阳市、大连市为高值核心区域,四周聚集发展的态势,生态环境质量指数呈沈阳市为核心区,周围聚集发展趋势;省级尺度耦合协调度保持稳定上升,局部地区以濒临失调和勉强失调为主,空间分布上呈沈阳市、大连市为高值区域,东西部低的格局;生态环境治理、经济城镇化和社会城镇化子系统所涉及的影响因子对不同时期城镇化与生态环境质量耦合协调度因子探测力值贡献较大,主要影响因子有建成区面积、参加基本养老保险人数、生活垃圾清运量和城市污水日处理能力等。辽宁省城镇化与生态环境质量整体向好发展,耦合协调度有待提高,政府应继续注重生态环境的治理工作,加大环境保护力度,提高人民生活质量。

     

基于地理探测器的山西省2000～2020年NPP时空变化特征及驱动力分析

植被净初级生产力(NPP)可以表征植物生长状况,同时也是碳循环研究中不可或缺的要素.应用2000～2020年MODIS NPP产品和山西省高程、坡度、降水、气温、土地利用和人口密度等多源数据,采用趋势分析、相关性分析和地理探测器等方法,探究了山西省及其煤炭国家规划矿区NPP的时空演变特征和驱动因子,结果表明：(1) 2000～2020年山西省NPP总体呈现波动上升趋势,平均上升速率(以C计)为6.7g·(m²·a)^-1.不同用地类型的NPP总量差异表现为：耕地>林地>草地>建设用地>水域>未利用地;(2) NPP变化空间异质性明显,山西省西部和北部区域NPP均值较低,而东部和南部区域NPP均值较高;三大煤炭基地NPP相比较,晋东基地>晋中基地>晋北基地;(3) NPP和降水相关性较高,全省62.2%的区域降水量与NPP变化呈显著相关(P<0.05),主要分布在山西省中部和东部.NPP变化与气温关系较弱,两者显著相关(P<0.05)的区域仅占1.10%;(4)应用地理探测器分析结果显示,不同...     

2000~2020年黄河流域植被时空演化驱动机制

以归一化植被指数（NDVI）作为植被覆盖及生长状况指标,基于2000～2020年MODIS NDVI数据及同时期气象数据,采用Theil-Sen斜率估算、Mann-Kendall检验、相关性分析和残差分析等方法研究了2000～2020黄河流域植被时空演化驱动机制.结果表明,2000～2020年黄河流域生长季NDVI均值以0.005 a^-1的速率波动上升,植被明显改善的区域主要分布于流域中游的秦岭山系、陕北高原和吕梁山系;黄河流域生长季NDVI与降水和气温的偏相关系数均值分别为0.57和0.49,降水对植被的影响高于气温;人类活动对植被生长起明显改善的区域主要分布在流域中部的陕北高原、吕梁山系和宁夏南部等区域,对植被生长起抑制作用的区域主要分布在银川、包头、西安、洛阳、郑州和太原等人类活动强烈的城市区域;人类活动和气候变化分别对黄河流域植被变化贡献了72%和28%,在人类活动和气候变化的驱动下,黄河流域植被生长得到改善的面积占流域面积的96.4%,其中人类活动贡献率大于80%的区域面积占34.3%,主要分布在流域中部和东南部.气候变化贡献率大于80%的区域面积占4....     

2002～2020年中国河流环境质量演变及驱动因子分析

基于2002～2020年河流环境质量、污染物排放和环境污染治理数据,采用典型相关分析和Spearman相关系数研究我国河流环境质量演变规律及其驱动因子,以期更科学地分析污染物排放和环境污染治理投资对流域环境影响.结果表明,2002～2020年中国河流环境质量得到明显改善,Ⅰ～Ⅲ类水占比由29.1%提升至87.4%,劣Ⅴ类水占比由40.9%下降至0.2%;废水排放总量由439.5亿t增加到849.1亿t,城镇生活污水排放量由232.3亿t增加到659.8亿t,工业废水排放量由207.2亿t减少到168亿t,环境治理投资由1 106.6亿元增加到10 638.9亿元.七大流域、浙闽片河流域、西南诸河流域和西北诸河流域Ⅰ～Ⅲ类水比例与工业源污染物排放呈负相关,与环境污染治理投资呈正相关;七大流域、浙闽片河流和西北诸河流域环境质量改善的首要措施是削减工业源污染物排放,污染物削减优先顺序均为：COD>NH⁺₄-N>废水总量;西南诸河流域水环境质量改善的首要措施是增加环境污染治理投资,环境治理投资增加优先顺序为：工业污染源治理投资>城市...     

1990~2016年湘江流域水质时空变化及驱动因素分析

为探讨湘江全流域水质时空变化特征及其驱动机制,收集湘江流域1990~2016年共26年113个站点16个水质参数数据,采用水质指数法等对流域水质进行综合评价并识别其主要污染物,分析其形成机制,重点剖析水位和土地利用格局对水质的驱动作用. 结果表明：①研究期间湘江流域整体水质等级为“良好”. 时间上,水质呈现出先恶化再改善的变化态势,1990~2003年为水质恶化阶段,2004~2016年为水质改善阶段;水质季节变化不明显,丰水期水质波动较大. 空间上,干流水质污染负荷从中游、下游和上游依次减小. 上游支流水质最好,水质较差区域主要分布在中下游支流河口处,尤其是有多条支流汇流的地方. ②有毒重金属具有毒性、持续性和生物累积性的特点,在水体中若超过一定浓度就难以净化,对自然环境和人类健康都危害极大. 毒性金属指标（CI1）是影响湘江水质的主导因素,其中汞（Hg）和镉（Cd）是影响湘江流域整体水质的主要参数. ③水位通过稀释环境参数对湘江水质产生正面影响,土地类型对重金属浓度影响不大,林地可以起到改善水质的作用,草地在较大尺度范围（≥5 km）与高锰酸盐指数存在负相关,流域内水体、耕地和不透水面面积的增加使得水体粪大肠菌浓度偏高的概率增加. ④土地利用方式对水质的解释能力呈现出随缓冲区尺度增大而增强的态势,在河岸带10 km缓冲区尺度上,土地利用方式对水质的解释度最高,是湘江水质治理的有效尺度. 研究显示,湘江流域重金属污染与其他污染驱动因素不同但区域差异均较明显,因此污染治理应分类和因地施策.     

新疆塔里木河流域生态脆弱带的环境质量综合评价

塔里木河流域是我国生态环境脆弱地区之一,流域内的不同区域,由于物质及能量匹配上不够协调,宏观上表现出不同的脆弱性特征.依据生态环境质量评价的有关原则,结合塔河流域生态环境的实际情况,筛选出20个指标,建立生态环境综合评价的指标体系.通过构建生态脆弱性指数,综合地反映了塔河流域生态环境质量的优劣程度.结果表明,阿克苏河流域属于生态环境改善区,叶尔羌河流域及塔河上游属于生态环境基本平衡区,和田河流域及塔河中游属于生态环境失调区,而塔河下游属于生态环境严重受损区,评价结果符合实际情况,对指导流域生态环境建设具有重要意义.     

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。     

北运河流域植被覆盖度变化及其生态环境质量评估

北运河流域作为北京城市副中心建设涉及的重要自然地理单元,流域内人类活动剧烈,生态问题突出,植被覆盖率下降.基于植被覆盖度快速实现流域内生态环境质量的全面评价,是打造生态和谐宜居示范区的重要支撑,也是实现新时期首都生态文明建设的关键.本文选取1990年、2004年、2018年时相相近的3期Landsat TM/OLI数据,首先采用线性光谱混合模型进行植被覆盖度(FVC)的计算,再利用主成分分析法构建遥感生态指数(RSEI),并对二者时空变化规律及相关性进行探究.结果表明,1990—2018年,研究区平均植被覆盖度与遥感生态指数均呈现先增后减的趋势,植被覆盖度由0.36增长至0.43再降至0.41,遥感生态指数由0.545增加为0.584后又降至0.545.1990—2004年生态质量下降的区域集中分布在北京市主城区四周,环境质量改善的区域集中分布在北运河流域北部、中心城区及东南部,而2004—2018年生态质量下降的重点区域则向东南部流域下游转移,环境质量改善的区域则大面积减少.流域内生态质量保持稳定的区域大幅增加,生态质量差与较差区域占比连续降低,表明研究区大部分区域生态系统状况趋于稳...