城市生态系统复合下垫面碳通量特征——以上海市奉贤大学城为例

随着城市化进程的加速和城市人口规模的增加,城市已成为最大的碳源,研究城市生态系统对大气二氧化碳的贡献成为碳循环研究的焦点问题之一。基于研究区域内土地利用现状和一年的涡动观测系统观测数据,结合地理信息技术(Arc GIS)和通量计算工具(Eddypro及ART Footprint Tool)以及碳通量足迹模型分析了上海奉贤大学城碳通量足迹特征,基于此探讨不同下垫面类型,包括以草本和木本等透水层为主的下垫面(称为自然系统),以建筑物、道路等不透水层为主的下垫面(称为社会系统)碳通量的变化特征。研究结果表明:1)在不同风向上,碳通量贡献区范围随着大气稳定度的增加而扩大。大气处于稳定条件下,非主风向上的碳通量贡献区范围(最大范围1 100 m)比主风向上的碳通量贡献区范围(最大范围780m)要大;当大气处于不稳定条件下时主风向和非主风向下的碳通量贡献区范围相差不大(最大范围分别为321和351m)。2)不同下垫面其源汇特征不同,以绿色植物为主的自然系统年碳通量均值为–4.1μmol/m~2/s,表现为碳汇;社会系统的年碳通量均值为8.6μmol/m~2/s,表现为碳源。3)自然系统的碳通量日变化具有较明显的季节分异,变化特征大致呈"U"型;社会系统的碳通量日变化没有明显的季节分异,变化特征大致呈"M"型。绿色植物对城市生态系统的大气二氧化碳有降低作用,结合自然和社会系统的碳通量变化特征可以为以后合理规划城市布局,建立低碳城市提供服务。     

基于遥感的SDG 15.1.2生物多样性指标计算与分析:以长三角生态绿色一体化发展示范区为例

生物多样性评价为生物多样性保护提供重要的参考价值,联合国可持续发展目标(SDGs)中15.1.2指标对此提出了具体要求. 本研究借助遥感技术,以长三角生态绿色一体化发展示范区(简称“示范区”)为研究区,选取物种多样性层次、生态系统多样性层次和景观多样性层次的7个指标(生境质量指数、增强型植被指数、水网密度指数、生境面积百分比、辛普森多样性指数、景观分离度指数、蔓延度指数)构建生物多样性评价指标体系,实现了对研究区生物多样性的量化计算及生物多样性评估. 结果表明:①研究区生物多样性指数平均值为0.42,生物多样性高等级区域面积为526.65 km2,占研究区陆地面积的27.38%;研究区共28个乡镇,其中生物多样性高等级区域占乡镇陆地面积比例大于50%的乡镇有两个,分别是青浦区的华新镇和香花桥街道. ②探究了土地利用方式和城市不透水面占比对生物多样性的影响,生物多样性受人类活动干扰较为严重,不透水面占比与高等级生物多样性占比呈负相关,在植被稀少的城市和工业区域生物多样性等级较低. 研究显示,SDG 15.1.2指标区域得分为27.38分,距离实现2030年生物多样性可持续目标还面临一定的挑战;同时,该研究旨在构建县级区域生物多样性现状的评价指标体系,从而为SDGs指标本地化提供理论参考.      

热带人工林生物物理参数及生物量对RADARSAT SAR信号响应研究

合成孔径侧视雷达穿透冠层而获得树干信息的特点使得其具有在南方NDVI易饱和地区的生物量估测方面优于光学遥感。文章利用地面实测调查数据,首次系统地研究了热带人工林生物物理参数及生物量对RADARSAT-SAR信号响应。结果表明:RADARSAT-SAR后向散射系数与森林生物量、树高、胸径可以用对数模型模拟。对于本实验区人工速生林来说,在森林生物量小于40 t.hm-2时RADARSAT-SAR后向散射系数与森林生物量具有较强相关性。桉树树高与后向散射系数的相关系数大于桉树胸径与后向散射系数关系。松树胸径与后向散射系数相关系数高于树高与后向散射系数的相关系数。研究结果为SAR在热带森林研究中的应用提供了一定的理论基础。     

上海城市绿地净化服务功能及其价值评估

城市绿地是维护城市生态系统稳定的重要因素,在改善城市环境、保障人体健康等方面起着重要的作用.本文在分析上海城市绿地数量动态变化及其空间分布状况的基础上,通过影子成本法、市场价值法对城市绿地净化服务功能价值进行了估算.结果表明,随着上海城市绿化的推进,城市绿地净化服务功能总价值从2001年的406 600万元增加到2007年的835 500万元,净增加值为428 900万元,其平均年增长率达到15.06%.在城市绿地净化服务功能价值中,固碳释氧功能价值占总价值的95.97%,而净化空气和减弱噪声功能的价值只占4.03%.从2004年开始净化服务功能价值增长减缓,这和上海市绿地的建设速度趋缓是一致的.上海中心城区人口密度过商而绿地相对偏少,郊区相对人均绿地要高.而城市绿地在维持碳氧平衡、净化空气与减弱噪声等服务功能具有不可转移性,需要采取措施进一步提高城市绿化数量和质量,特别是中心城区,要通过立体的城市绿化模式,满足城市发展的需要.     

苏州河浮游植物群落结构特征

以正在生态恢复进行中的苏州河水体为研究对象,共设黄渡、华漕、北新泾、武宁路桥、长寿路桥和浙江路桥6个采样点,从2000年10月至2002年10月间按春、夏、秋、冬进行了9次采样,另外,在黄渡、华漕和武宁路桥于2002年的5月和6月增加了5次采样,对苏州河浮游植物群落的种类组成和数量特征进行了调查研究,结果表明：苏州河浮游植物的平均个体数达到了 4.7×10⁶ ind/L,细胞密度平均值为 10.2×10⁶ ind/L,生物量均值为 5.73 mg/L。苏州河浮游植物群落结构的定性和定量组分表达均显示绿藻优势,其密度和生物量分别为 5.774 ind/μL 和 2.159 mg/L;属数、种数和生物量结构以硅藻次之。生物量、个体数与细胞数的Shannon Weaver指数均值分别为3.05、3.22和3.28;生物量、个体数与细胞数的Pielou均匀度指数均值则分别为0.73、0.76和0.77,Margalef和Simposon指数均值分别为1.59和0.84.     

基于包络线法的长江三角洲典型植物光谱识别研究

高光谱遥感的出现使树种的精细识别成为可能,本论文利用FieldSpec3便携式地物波谱仪,获取了金边黄杨（Euonvmus Japonicus cv.Aureo-ma）,圆柏（Sabina chinensis）,麦冬（Ophiopogon japonicus）和珊瑚树（Viburnum awabuki）4种植物类型的高光谱数据。在对原始光谱数据进行有效预处理的基础上,进行包络线去除。选择差异较大的550~780 nm光谱波段,对包络线去除后的光谱曲线进行计算得到了这4种植被的吸收峰总面积、吸收峰左面积、吸收峰右面积、对称度等特征参数,根据吸收峰总面积与吸收峰左面积的差异,识别出金边黄杨。最后,对包络线进行一阶微分处理,发现在610~620 nm之间,圆柏的曲线特征表现为吸收谷,其他植物则表现为反射峰;而在670~680 nm之间,麦冬的曲线表现为反射峰,其他植被则表现为吸收谷,根据这两个特征,可以将麦冬、圆柏与珊瑚树区别开来。可见,包络线去除法能突出不同植物光谱特征的差异,从而实现不同树种的光谱识别。本研究结果将为利用遥感数据进行森林树种的高光谱识别与监测提供一些经验。     

基于森林清查和遥感的城市森林净初级生产力估算

城市森林作为陆地生态系统的组成成分之一,研究其在全球碳循环中的地位和作用有很重要的意义.文章以上海城市森林为研究对象,开展基于基于森林清查数据和遥感技术的城市森林净初级生产力(NPP)估算研究.首先,根据选取上海市典型的森林植被类型,设置森林植被样方,测量反映植被生物学特性的特征参数,包括林龄、胸径、树高和叶面积指数(LAI)等,采用能反映林龄和蓄积量共同影响的生产力回归模型估算了样方NPP,建立了基于LAI的样方NPP回归模型;其次,利用一景相近时相的SPOT5影像,经进行几何纠正和辐射定标后,计算出能较好地反映植被特征和消除土壤背景影响的修正土壤调节植被指数(MSAVI),建立了基于MSAVI的区域森林LAI遥感估测模型;最后,根据建立的样方NPP回归模型以及区域LAI遥感估测模型,进行尺度化转换,估算出区域尺度上的上海城市森林净初级生产力.通过比较与前人运用传统方法研究估算的NPP,精度可达到89%,且本模型简单可行.因此本研究可为快速定量评估城市森林碳储量提供依据.     

基于改进模型的区域生态足迹动态分析——以江苏省南通市为例

20世纪90年代以来,生态足迹模型作为定量化可持续评价的重要理论方法得到了广泛的应用。基于传统生态足迹模型,结合遥感产品净初级生产力数据,构建了基于净初级生产力的生态足迹模型,调整了均衡因子和产量因子,并增加了污染物账户。在此基础上,应用传统模型和改进后的模型分别计算了南通市2000~2013年的生态足迹。结果表明:(1)传统生态足迹模型和改进模型下的南通市2000~2013年人均生态足迹都是稳步增长的,改进后的模型变化较小;(2)南通市2000~2013年生态承载力虽有所波动,但整体上呈下降趋势;(3)南通市连续14年出现生态赤字,从2000年的0.308 6 hm~2/人上升到0.587 7 hm~2/人,生态系统处于不安全状态,生态系统的稳定性降低。可见,改进的生态足迹模型能更准确地反映研究区自然资源利用状况。最后,针对南通市生态不安全状况,从土地结构、能源消费等方面提出减少生态足迹的建议。     

上海市旅游生态足迹分析

运用生态足迹的理论与方法,结合旅游者的生态消费及结构特征,借助现代地理信息技术,对上海市旅游生态足迹进行了分析。通过测算,2009年上海市旅游生态足迹为66 333 483.428hm2,人均旅游生态足迹为466.547×10-4 hm2;旅游生态承载力为1 900 029.08hm2,人均旅游生态承载力为146.908×10-4 hm2,人均生态赤字为319.692×10-4 hm2。从上海市旅游生态足迹结构来看,旅游交通和旅游购物足迹的比例最大,分别占71.79%和23.76%,旅游餐饮和休闲娱乐其次,分别为3.44%和0.14%,比例最小的是旅游观光和旅游住宿。这表明旅游活动正在过度消耗上海城市资源环境,旅游业目前处于生态赤字状态,因此应采取相关的改进措施,以实现资源保护与旅游发展的平衡,并着手调整旅游产业内部结构,发展环保节能的交通工具,大力推动低碳旅游发展,开发有特色的旅游商品,提高旅游购物消费,在保证生态资源可持续利用的同时保持旅游经济快速发展。     

红河哈尼梯田世界文化景观遗产的遥感监测与土地覆盖变化

红河哈尼梯田是中国重要的世界文化景观遗产,以森林、梯田、村寨、水系四度同构的人与自然高度协调的生态系统而著称。随着经济与旅游的发展,哈尼梯田自申报世界遗产以来,其文化景观不可避免地遭受干扰。遗产监测有助于及时了解遗产本体的保存现状和风险影响因素,确定遗产突出普遍价值以及制定规避风险的有效措施。文章基于红河哈尼梯田独特的文化景观特征,利用高分辨率卫星遥感影像对申遗前后的文化景观遗产要素进行遥感监测,分析其土地覆盖现状与变化趋势,探究遥感手段在遗产要素变化监测中的可行性与可靠性,对遥感在文化遗产监测中的应用具有一定的指导意义。结果表明,(1)红河哈尼梯田申遗后,景观格局基本没有发生改变,仍然以森林和梯田为主,其遗产要素的变化均在可控范围内。主要申遗范围坝达片区各遗产要素面积变化共为93.78 hm²,水田变化约占总变化面积的80%,其次是林地约占18%,其他遗产要素面积变化不大。(2)各遗产要素之间的面积变化以水田转变为林地和灌木林地为主,占总变化面积的57%,部分房屋建筑物拆迁变为灌木林地,说明申遗后相关的退耕还林政策与生态环境保护规划起到了明显成效。(3)随着旅游业的发展,以及村民生活条件改善的需求,部分梯田转变为道路和房屋建筑,但这些规划的合理性还需进一步核实与确认。(4)依据哈尼梯田的文化景观特征,监测文化景观遗产要素时的精细化程度比土地利用变化要求高,因此首选高分辨率遥感影像,建议空间分辨率达到1 m以上。