闽南地区植被恢复动态及其对道路网络的响应

基于闽南地区(厦门、漳州、泉州)2013～2020年Landsat8(OLI)遥感数据和路网数据,运用Sen+Mann-Kendall法分析闽南地区的植被恢复动态,在此基础上,利用缓冲区分析和剖面线分析探讨植被恢复动态对道路网络的响应规律;并在不同尺度的单元网格(500m×500m、1000m×1000m、1500m×1500m、2000m×2000m)上,采用双变量空间自相关和地理加权回归探讨两者之间的空间耦合关系.结果表明:2013～2020年,闽南地区植被变化动态在空间分布上存在明显差异,呈现东部沿海地区退化、西部内陆改善的趋势,退化和改善面积分别占研究区47.93%、50.07%.缓冲区分析表明,三市的道路密度与植被恢复状态之间的关系大致相似,都是呈现东部沿海地区道路密度高但植被退化,西部内陆地区道路密度低但植被改善的格局;剖析线分析表明,在海岸线附近区域、道路核密度值较高以及核密度动态变化区域,植被指数均存显现降低的趋势.多尺度双变量空间自相关分析表明,在1000m×1000m和1500m×1500m这两种网格单元尺度下的空间集聚性较强,闽南三市的道路网络与植被及其恢复动态的...     

无锡市景观指数的粒度效应研究

论文以无锡市2010年TM遥感影像数据为基础,构建了基于自然地理和人为干扰两类因素的因子加权叠加模型,以此获取研究区的生态贡献等级斑块,运用ArcGIS 10.0,Fragstats 4.0和CS 2.2软件计算并探讨了快速城市化平原地区不同景观指数随粒度增粗的变化特征及其适宜的研究尺度域.结果表明,随粒度变粗,景观指数受空间粒度的影响显著,存在特定的粒度范围.其中,类型水平,景观水平以及景观连接度指数的尺度域不完全相同,粒度分别为2~30,2~10和2~7个栅格单元,研究区尺度域以2~7个栅格单元即60~210 m为宜;景观连接度指数得到的尺度域更精准,粒度依赖性更明显,适宜于粒度效应研究,但是不同景观连接度指数对粒度变化的敏感程度不同.     

基于遥感和GIS的景观尺度的区域生态健康评价——以海湾城市新区为例

依据PSR概念模型,建立了景观尺度的区域生态健康评价指标体系.以2004年SPOT5影像及其派生数据作为基础信息源,在遥感和GIS技术支持下获取了生态健康评价相关宏观生态指标,评价的指标体系划分为5个等级.采用空间单元网格(2km×2km)作为评价单元,借助GIS的空间分析功能制作出各单项指标和综合指标的空间分布图,并完成对区域生态健康自综合评价.得到了区域生态健康的空间分布,综合评价结果划分为很健康、健康、亚健康、不健康和疾病5个等级.结果表明,生态健康处于亚健康及其以下类型的面积占整个区域的52.76%,生态系统退化有在整个研究区域蔓延的趋势.     

低山丘陵区土壤硒、镉空间分异对土地利用景观特征的响应

为明确低山丘陵区土地利用景观特征和景观格局对土壤硒(Se)、镉(Cd)含量空间分异的影响.以重庆市江津区为研究区,采集和测定了247件表层土壤样品,将研究区划分为3519个1 km×1 km网格单元,再基于30 m土地利用数据测算了每个网格单元土地利用景观特征指数和景观格局指数,并运用冗余分析(RDA)和双变量空间自相关(Moran’s I),定量探讨了景观格局对表土Se、Cd含量分异的影响.结果表明：(1)江津区表土Se(0.36 mg·kg^-1,算术均值,下同)、Cd(0.27 mg·kg^-1)含量高于渝西地区土壤背景值,但表土Cd含量略低于全国农用地风险筛选值.(2)林地表土Se含量(0.43 mg·kg^-1)显著高于耕地(0.34 mg·kg^-1),而水田(0.29 mg·kg^-1)、旱地(0.27 mg·kg^-1)土壤Cd含量高于林地(0.25 mg·kg^-1).(3)受成土母质影响,空间上林地景观聚集度与土壤Se含量呈负相...     

基于景观尺度的城市生态健康时空过程——贵阳市案例研究

依据压力-状态-响应概念模型,建立了基于景观尺度的贵阳市生态健康评价指标体系.以1991年TM影像和2006年CBERS影像为基础数据源,采用空间单元网格(1 km×1 km)作为评价单元,在GIS技术支持F获取了与贵阳市景观生态健康评价相关的宏观生态指标,并借助GIS的空间分析功能制作出各单项指标和综合指标的空间分布...     

红枫湖流域面源污染调查研究

从分析红枫湖流域的环境特征入手,划分面源计算单元,监测大气降水、河口及各代表单元地表径流污染物与水背景,利用流域内14个雨量站和红枫、麦翁、老郎寨、黄猫村4个水文站各典型水文年每日来水量资料,计算污染物大气降水落地量、地表径流产生量和入湖总量,并与点源对照探讨有关问题。     

大渡河上游地区土地覆被动态变化的尺度效应

基于1967、1986、2000和2006年4期土地覆被数据,从50m分辨率开始,按照50m的间隔依次递增至2000m,共生成40种粒度的格网,然后利用景观指数方法,对大渡河上游地区土地覆被随尺度变化的动态规律进行了分析。结果显示,800m粒度能在准确保留土地覆被面积信息的同时,稳定地反映景观指数的变化规律,因此是分析该地区土地覆被及其变化典型特征的理想空间尺度。     

基于火灾试验的FDS大涡模拟非均匀网格优化

为了研究火灾FDS数值模拟结果与网格划分之间的关系,基于全尺寸钢结构厂房火灾试验,对火灾情况下厂房内温度分布等进行了分析,同时在该试验的基础上,通过均匀网格划分法和非均匀网格多分区法对火源正上方8.5m处烟气温度进行了数值模拟,并将模拟结果与试验数据进行对比。结果表明:对敏感性较高的火源区域和羽流区域进行网格加密,得到的模拟结果与试验数据更为接近。采用非均匀网格划分法能有效地提高模拟精度,并在一定程度上减少了模拟时间,是处理大空间火灾数值模拟的一种较好的方法。     

汾河流域景观破碎化时空演变特征

以1990年、2000年、2015年遥感影像解译数据为基础,利用Fragstats 4.2软件分别采取标准法和移动窗口法获取最佳分析尺度;在此基础上探索各景观指数空间分异特征,揭示流域景观破碎化时空演变过程;采用空间自回归模型分析景观破碎化的影响因子。结果表明：随着粒度和幅度的改变,部分景观指数呈现一定规律性,90 m栅格大小、900 m方形窗口尺寸为研究区最佳分析尺度;斑块密度、蔓延度、有效网格大小、香农多样性指数在三个时期均存在空间集聚效应,且空间集聚类型分布形态具有较强的相似性;1990-2015年汾河流域景观破碎化空间分布格局发生明显变化,破碎化集聚区域呈现碎斑化;坡度、高程、距建设用地距离是影响三个时期流域景观破碎化的主要影响因素。     

基于风险场的化工园区累积性大气环境风险评估方法研究

为量化评估化工园区内部及周边大气环境风险并且更有效地实施风险管理,基于环境风险场评价法的技术思路优化风险场强和受体易损性的计算方法。以100 m×100 m为评估单元,构建了一套园区累积性大气环境风险评估方法。以某化工园区开展实例分析,将评估区域大气环境风险划分为4个等级,采用环保举报数据对结果进行验证。结果表明,以该方法评价的园区大气环境风险与实际相符,可为园区环境风险防控提供参考。     

1989~2015年海口城市热环境与景观格局的时空演变及其相互关系

利用1989,1999,2007和2015年的4期Landsat 5TM/8OLI-TIRS遥感数据,综合应用遥感、地理信息系统、景观生态学和统计分析相结合的方法,探讨海口城市热环境与景观格局的时空演变关系.结果显示,1989~2015年间,海口城市陆地表面温度（LST）总体呈逐步上升的趋势.城市热岛面积逐步扩大,空间质心向西南方向转移,且在2007年以后转移速率明显加快;冷岛质心则向东部生态核心区转移.城市LST较高的区域往往与不透水表面分布一致,较低的LST与绿地或水体分布一致.4期绿地的平均LST比不透水表面低4.17℃,其中2015年绿地景观类型百分比（PLAND）每增加10%导致LST下降0.57℃;不透水表面每增加10%,LST则上升0.78℃.不同时期绿地和不透水表面的平均LST与PLAND、最大斑块指数（LPI）、聚集度指数（AI）均表现为一致的极显著相关关系,且相关性逐年增强,其中绿地为负相关,不透水表面为正相关;景观斑块的大小和聚集程度对城市LST有较大影响.研究结果可以拓展对城市热环境与景观格局时空演变关系的认识,为城市规划和决策者提供参考.     

长江三角洲地区城市建筑三维形态对地表热环境的影响

以长江三角洲城市群为例,利用2016~2018年夏季Landsat 8影像数据和三维建筑数据,提取地表温度（LST）并计算三维景观指数,分别在200m、400m、600m、800m、1000m、1200m六个基准空间尺度上,利用空间回归模型探索建筑物三维形态对LST的影响.结果表明：所有城市的内部城区热环境较差,超过50%区域为高温区和次高温区;建筑物三维形态对LST的影响存在尺度效应,随着研究尺度的增大,影响力逐渐减弱,在研究的六个基准尺度中,200m是所有城市的研究适宜尺度;对LST影响最大的指数分别是建筑结构指数（BSI）、建筑平均体积（AV）和分布均匀度（BEI）,其中BSI、BEI与LST正相关,除上海、苏州和台州,AV也和LST正相关,表明瘦高、体积小、分布均匀的建筑物有助于降低城市LST,改善城市热环境.     

黄河中游径流可再生性对于人类活动和气候变化的响应

径流可再生性的变化是水循环研究中的重要科学问题,对于干旱、半干旱气候区水资源的可持续利用有重要意义.以黄河中游河口镇至龙门区间1950—2008 年间的水文、气象资料以及人类活动(如引水、水土保持)等资料为基础,运用统计方法研究了径流可再生性指标I_rr的变化及其成因.在59 a 的时间尺度上,I_rr在总体上具有明显的减小趋势,但具有次一级的波动,其变化可以分为4 个阶段.研究发现,3 个气候变量(年降水量P_m、年均气温T_m和夏季风强度指标SMI)与当年I_rr的相关程度均不高,但它们的滞后作用对于I_rr的影响十分明显,表明气候因子对于径流可再生性影响具有某种时间尺度效应.以I_rr与某一气候因子的N年滑动平均值的相关系数与N的关系曲线的峰值或拐点所对应的N值作为气候因子影响I_rr的特征时间尺度,确定了P_m、SMI和T_m影响径流可再生性的特征时间尺度分别为11、9 和4 a.I_rr与各项水土保持措施的面积及水土保持措施总面积之间均表现出显著的负相关.1998 年以后开展的以大规模退耕还林(草)为中心的生态环境建设使得径流可再生性指标进一步降低.建立了I_rr与气候暖干化指标和水土保持总面积之间的回归方程式,该方程表明,I_rr随气候暖干化程度的增加而减小,随水土保持措施面积的增大而减小.     

城市景观格局时空特征的热环境效应研究——以广州市花都区为例

1999-2009 年,广州市花都区经历了经济腾飞的10 a,不断变迁的城市景观格局时刻影响着热环境的分布.论文基于Landsat TM/ETM+遥感数据,获得地温反演图和土地利用类型图.采用均值-标准差法划分热力等级以分析热力重心变化,并与建设用地重心变化作对比.通过移动窗口得出可视化的景观指数,指数刻画包括景观多样性和建设用地密度、形状和分布状况,进而分析景观指数与地温间的相关性.研究结果表明:区内南部受人类活动影响最为剧烈;土地利用类型并非是影响地温分布的唯一因素;区内城市景观格局多样性与地温虽存在正相关关系,但随着多样性程度加剧且各组合面积比例均匀,降低了两者相关程度;建设用地面积比例、分离度与地温的相关关系较为稳定,且比例较高或分离度较低的所在区域通常为高温区;建设用地平均分维指数与地温的相关性随着其形状的复杂性加剧和分布范围扩大而降低,即影响了高温形成的程度.     

南明河流域水质对景观格局演变的响应

以贵阳市南明河流域具有不同土地利用特征和景观格局的花溪河段和新庄河段为研究对象,以2000年、2005年、2010年和2014年10 m分辨率SPOT(Systeme Probatoire d'Observation de la Terre,地球观测系统)影像为数据源,结合实测水质数据,运用空间分析与统计分析方法,从河岸缓冲区尺度探讨2个河段土地利用方式、景观格局与河流水质的相关性. 结果表明,从花溪河段到新庄河段表现为农业景观—城市景观的梯度变化,水质表现为前者优于后者,并且以枯水期的差异更大. 0~500 m缓冲范围景观指标与水质变化的相关性在不同季节存在差异,花溪河段源景观比例(促进污染过程发展的景观面积占景观总面积的比例)与枯水期ρ(NH₄+-N)、ρ(TN)呈较好的正相关性,相关系数分别为0.997 8、0.952 1;新庄河段源景观比例与枯水期ρ(NH₄+-N)呈正相关,相关系数为0.998 7;景观多样性指数与枯水期ρ(TN)、ρ(TP)呈正相关,相关系数分别为0.958 1、0.891 2. 研究显示,2个河段源景观比例是影响水质变化的重要因素.      

矿业密集区地表热环境时空异质性驱动机理

基于Landsat遥感影像热红外波段数据，利用大气校正法反演地表水热因子中的地表温度值，基于Landsat遥感影像可见光波段，从生物地球物理效应角度提取下垫面地表扰动类型和4个生物物理参数（光合植被覆盖度，Fractional Cover of Photosynthetic Vegetation，f_PV；土壤湿度监测指数，Soil Moisture Monitoring Index，SMMI；增强型裸土指数，Enhanced Bare Soil Index，EBSI；归一化不透水面指数，Normalized Difference Impervious Surface Index，NDISI），借助叠加分析、相关分析和回归分析，定量分析了河北省迁安市马兰庄镇地表热环境时空异质性特征并可视化，以及4个生物地球物理参数的响应规律.结果表明：矿业用地地表温度最高，属热岛效应聚集区；地表下垫面扰动类型以及4个驱动因子的时空变化，导致研究区夏季午间地表热环境异质性较大，且5期影像下垫面地表温度均呈现出工矿用地>居民地>耕地>林地>水域的分异特征；单因素回归分析表明，f_PV和SMMI指数与归一化地表温度（Normalized Land Surface Temperature，NLST）呈线性负相关（P<0.01），EBSI和NDISI与NLST呈线性正相关（P<0.01）；多元回归分析表明，利用4个生物物理参数综合考量地表热环境异质性，可全面反映下垫面生物物理参数与地表温度的真实关系，且5期影像与LST呈负相关关系的SMMI回归系数均大于f_PV，说明地表温度的下降与土壤湿度的增加有明显的关系；与LST呈正相关关系的EBSI回归系数均大于NDISI，说明地表温度的上升与裸土的增加有明显的关系.研究结果可为矿业密集区地表热环境异质性的评估和优化提供定量参考.     

基于无人机多光谱影像的海滨景区浒苔信息提取研究

2007年以来,黄海绿潮（浒苔）灾害连年大规模暴发,对山东半岛近岸海域生态环境造成严重影响,大量靠岸浒苔若处置不及时会腐烂发臭,严重影响海滨景区旅游业及附近居民健康。为了提高绿潮灾害重点区域遥感监测的精度、提升靠岸浒苔预警的准确性和浒苔清理的工作效率,本研究利用无人机航拍的高精度影像对乳山市银滩海滨景区绿潮灾害进行监测,结合地物光谱仪实地测量浒苔和岸边植被的光谱特征,通过四种植被指数对浒苔和岸边植被进行光谱分析和识别对比,验证不同植被指数下浒苔和岸边植被的提取情况,并基于提取方法对靠岸浒苔生物量进行估算。研究表明:在红边波段,浒苔和岸边植被具有明显的可区分性,使其可以利用MTCI（MERIS terrestrial chlorophyll index）、NDVI_redge、SR_redge、MSR_redge四种植被指数与岸边植被进行区分,MTCI区分提取效果最好,精度可达91.3%,其次是SR_redge、NDVI_redge、MSR_redge,提取精度分别为85.3%,83.8%,81.2%;利用MTCI指数建立的生物量估算模型,估算的300 m研究区内靠岸浒苔约600 t,为海滨景区绿潮灾害动态监测及清理工作提供有效方法。     

北京市六环内绿色空间滞蓄雨水径流功能的变化评估

面对日益频发的城市内涝问题,科学认识绿色空间控制雨水径流的作用具有重要意义。论文以北京市六环内区域为研究区,评估了2000-2010年绿色空间滞蓄雨水径流的功能及其变化。结果表明：2000-2010年北京城市绿色空间减少198.49 km²,主要表现为农田和荒草地面积减小,五到六环内绿色空间缩减最为严重,且最大斑块指数（LPI）和聚集度指数（AI）均减小,景观破碎化趋势明显。绿色空间夏季滞蓄雨水径流量由2000年的1.32×10⁸ m³增加到2010年的1.46×10⁸ m³,但雨水滞蓄率相应地由23.43%下降到16.89%,这与绿色空间面积减小和景观格局变化有关。此外,五到六环内绿色空间滞蓄雨水径流能力最高,滞蓄率高达22%~32%,且逐年呈降低趋势;二到三环内绿色空间滞蓄雨水能力最低,需要重点加强暴雨内涝防治。这主要与不同环路内绿色空间的面积和斑块连通性有关。因此,建议优化调整北京市六环内绿色空间的组成结构和景观格局,充分发挥其滞蓄雨水径流功能,以降低城市内涝风险。     

昆明市不透水表面扩张与PM2.5质量浓度变化相关性分析

为分析城市化进程导致的城市生态环境问题，采用不透水表面覆盖率（impervious surface coverage，ISC）作为宏观地理指标表征昆明市城市化水平，以ρ（PM_2.5）反映城市化进程带来的大气环境问题，基于不同空间尺度和空间数理统计研究了ISC与ρ（PM_2.5）的对应关系.结果表明:2000-2015年，昆明ISC从9.36%增至16.37%，ρ（PM_2.5）年均值从17.12μg/m3增至28.63μg/m3，并且二者空间分布总体一致.从乡镇尺度分析，乡镇ρ（PM_2.5）和ISC具有显著空间自相关性，二者2015年Moran's I指数分别为0.58和0.29（P < 0.001），具有显著正相关性（R2=0.803，P < 0.001）.当乡镇ISC>5%时，有58.14%（25/43）的乡镇已污染[ρ（PM_2.5）>25μg/m3]；当乡镇ISC>10%时，有71.43%（25/35）的乡镇已污染；当乡镇ISC>25%时，有100%（26/26）的乡镇处于污染状态；但当乡镇ISC < 5%时，所有乡镇的ρ（PM_2.5）都低于25μg/m3.从站点尺度分析，所有站点旱季比雨季污染严重；主城区站点（ISC高）比城郊区站点（ISC低）污染严重，其中前者季节变化为冬天>春天>秋天>夏天，后者为春天>冬天>夏天>秋天；站点缓冲区ISC与ρ（PM_2.5）的相关性显著（R2=0.893，P < 0.001）.研究显示，未来中国新型城市化建设中应当考虑城市不透水表面比例和空间分布，保证新型城市拥有足够的绿色空间，建设生态城市.      

关中平原城市群夏季城市热岛特征及驱动力

以2001~2017年夏季长时间序列的MODIS地温产品及相关数据为基础,使用Mann-Kendall非参数检验与Sen’s斜率分析法揭示了关中平原城市群地表热环境的时空变化趋势,利用主成分分析法构建城市热环境指数（UTEI）来表征地区热环境的优劣,借助地理探测器对影响地表温度（LST）的主要因子进行驱动力分析.结果表明,关中平原城市群2001~2017年间夏季白天平均LST为29.3℃,夜晚为18.3℃,白天和夜晚LST的变化率分别为-0.053和0.026℃/a,白天的降温幅度略高于夜间的增温幅度.地表热岛强度（SUHII）在17a间呈上升趋势,白天的增长速率大于夜间,老城区的SUHII大于新建城区.UTEI与LST之间存在显著的负相关,白天（P<0.05,R²=0.850）和夜晚（P<0.05,R²=0.624）都表现为二次曲线关系.因子探测分析表明,地表干度指数（NDBSI）、高程（DEM）与增强植被指数（EVI）是白天LST空间分异的主控因子（q>0.6）,夜晚LST受夜间灯光、DEM与气溶胶光学厚度（AOD）的影响更大（q>0.4）.交互探测结果显示,DEM与NDBSI之间的交互效果在白天最好,DEM与夜间灯光之间的交互作用在夜间最大,任意双因子之间的交互作用优于单一因子的作用效果.本研究对于加强关中平原城市群地表热环境的监测与评价具有重要指导意义.