基于高精度地表覆被类型数据的市域尺度碳收支核算

【目的】城市的市域范围是碳排放的主要载体,占中国国土面积1.2%的城镇市域空间,贡献了接近总量80%的碳排放量。对此,预期通过厘清市域范围内不同土地覆盖类型所具有的碳排与碳汇能力之间的循环代谢关系,对市域总体碳收支情况进行核算,为市域尺度减碳、控碳提供基础支撑。【方法】从市域尺度出发,基于GlobeLand30地表覆被数据,关联不同地表覆被类型的碳排放与碳汇系数,对市域地表覆被基础碳收支情况进行核算。在此基础上,进一步增加电力能源消耗数据和工业能源消费数据,对非自然生态类市域建设用地的间接碳排放核算进行补充,并选择南京作为案例进行了方法实证。【结果】建构了中观市域尺度的碳收支理论模型,并以市域地表覆被作为碳排放核算的基础因素,提出了市域尺度碳收支核算方法,通过总体碳收支核算得到南京市域净碳排放总量。【结论】建构出的市域碳收支理论模型以及相关核算方法,一方面基于不同市域地表覆被类型所具有的碳排与碳汇特征,从理论层面解释了市域内部整体碳收支的循环转化机理。另一方面,从中观市域尺度进行了以基础地表覆被数据和间接能耗数据为支撑的总体碳收支核算,在一定程度上完善了既有以区域宏观尺度和建筑单体微观尺度为主的碳收支核算方法。

顾及地表覆被差异的卫星遥感煤火识别方法

我国矿区煤火问题严重,已成为破坏区域环境和能源安全的重大威胁。及时、准确地掌握煤火分布范围,厘清其时空演化规律,对于煤火区控制和治理具有重要意义。提出了一种顾及地表覆被差异的卫星遥感煤火识别方法。首先,以Landsat卫星影像为基础,利用辐射传导方程法进行大气校正,反演绝对地表温度;其次,采用支持向量机的监督分类方法,获取地表土地覆被类型,并以此为约束确定煤火热异常区域;最后,采用回归分析方法推演煤火时空分布特征,构建煤火预测模型。选取内蒙古自治区乌海市为研究区,以2018—2023年的Landsat-8/9时序卫星影像为数据源,开展煤火异常区识别和预测试验。结果表明:本文所提方法对煤火识别结果与实地核实和低空监测结果一致,预测煤火区域与卫星反演结果一致,印证了本文方法对大区域煤火“扫靶式”识别的可靠性,为矿区煤火及时发现、时空演化规律分析及修复治理提供了可靠的技术支持。

三峡库区消落带地表覆被时空变化特征研究

地表覆被变化对区域的经济、自然和生态的发展具有重要的影响,地表覆被变化时空变化特征是地表覆被变化的核心研究之一。为探讨三峡库区消落带的地表覆被时空变化特征,该研究基于2010年、2014年、2018年及2020年4期夏季高分遥感影像数据,获取地表覆被数据;利用地表覆被动态度、Flow矩阵、地形位指数及构建地表覆被结构指数等方法多角度分析研究区2010-2020年地表覆被转化情况,科学揭示库区消落带地表覆被时空变化特征。结果表明:(1)数量结构上,研究区地表覆被类型主要为水域、草地和裸地,面积共264.10 km^(2),占研究区总面积的75.79%;(2)时间变化上,近10年研究区耕地变化速度最小,建设用地的变化速度最大,草地主要呈流入状态;(3)空间变化上,研究区地表覆被结构呈现破碎度下降,聚集度上升趋势,同类型地表覆被分布逐渐集中;(4)地形位梯度上,2010-2020年研究区Ⅱ类地形位梯度为变化拐点,耕地减少面积最大,为9.66 km^(2),建设用地增加面积最多,为4.52 km^(2)。研究结果可为三峡库区消落带的土地资源合理规划和生态环境治理方面提供参考依据。

气候与地表覆被变化对梭磨河流域水文影响的分析

分析了1960～1990年长江上游梭磨河流域气候和地表覆被变化及其对流域水文的影响.30年来,流域降水有所增加,有林地面积1957～1974年大幅下降,以后有所回升.有林地每公顷蓄积量由1957年的423 m3下降到1998年的177m3,40年来林分质量不断下降.流域水文发生了明显的变化:年均流量自1972年以来不断上升,洪水频率、洪峰流量和土壤侵蚀模数明显增加.

中国1:100万地表覆被制图分类系统研究

景观生态图属国家基础图件之一,其分类研究是制图的基础,而地貌和地表覆被是两个最主要的因素。该文在总结前人研究土地利用、植被、地貌等专题图件、乃至景观分类系统的基础上,详细对比分析了目前国内常用的土地利用和植被分类体系,以卫星遥感为基础数据源,以地理信息系统为技术,将FAO土地覆被、土地利用和植被三者的分类方法和体系有机地结合起来,研究并提出了全国适用于遥感影像数据(LandsatTM和ETM)的1∶100万地表覆被分类系统,将全国陆地地表覆盖分为森林、草地、荒漠、水体和湿地、稀疏及无植被地、农田、人工建筑(一级类)七大类,并划分出第二、三级类型,拟定了相应的编码体系。该研究为利用中高分辨率卫星数据编制并完成全国1∶100万地表覆被图奠定了坚实的基础,同时对研究和制定全国地貌和景观生态分类体系,编制全国地貌图和景观生态图具有很好的借鉴意义。

基于CBERS-02遥感影像的湿地地表覆被分类研究

基于CBERS-02遥感影像多光谱数据,运用信息量、相关系数及O IF方法,分析了波段数据特征,获得了对影像数据的整体认识。通过绘制地表覆被类型的样本均值光谱曲线,分析了多种地表覆被类型在5个影像波段中的光谱特征,得出了不同覆被类型在各波段中的反射特性。基于典型地表覆被类型样本数据,分别针对影像的5个波段及第一主成分、归一化植被指数这两个重要特征,运用盒须图进一步分析了不同地表覆被类型的分异特性。运用Z-test统计方法,筛选出了区分不同地表覆被类型的最优纹理特征。运用面向对象分类技术开展了研究区覆被类型分类实验,验证了基于CBERS-02遥感影像进行内陆淡水湿地区地表覆被分类的可行性,丰富了地表覆被信息提取方法,拓展了CBERS遥感影像的应用领域。

地表覆被因子对华北寒旱区土壤抗风蚀力的影响

为了明晰不同类型土壤的抗风蚀力特征与华北寒旱区农田地表覆被因子减降土壤风蚀的效果,采用国家发明专利"土壤风蚀测定装置",通过室内模拟与田间实证研究,分析砂砾、垡片覆被以及耕作措施、残茬存留等地表覆被因子对不同类型农田土壤抗风蚀力的影响。结果表明,砂质栗钙土抗风蚀能力高于壤质草甸栗钙土,在连续吹蚀下地表土壤吹蚀量呈"L"形下降特征;砂砾与垡片覆被可显著增强土壤抗风蚀能力,随覆被度增加土壤吹蚀量呈近线性指数型下降特征。华北寒旱区多年免耕的燕麦留茬农田,地表土壤吹蚀量较传统翻耕田降低70.28%～88.42%,多年免耕的地表砂砾覆被对增强砂质栗钙土农田的抗风蚀力起重要作用;而留茬覆被的粗糙度效应对增强壤质草甸栗钙土农田抗风蚀力更为重要。壤质草甸栗钙土秋耕立垡覆被,较传统翻耕田地表土壤吹蚀量降低92.21%。研究表明,生物性残茬覆被、非生物性砂砾与垡片覆被具有显著提高土壤抗风蚀力效应;在华北寒旱区农田,燕麦留茬免耕覆被可显著降低土壤吹蚀量;对无植被存留条件的壤质草甸栗钙土农田,秋耕立垡覆被同样具有显著提高土壤抗风蚀力效果。

基于多时相遥感数据的地表覆被分区研究

利用多时相的NOAA-AVHRR8km分辨率的遥感影像,以决策树分类器为基础,辅以数字化地形数据(DTM)、历史资料和野外实地调查资料等辅助分类数据,综合运用非监督分类和基于知识挖掘的信息提取技术,对中国东北地区20世纪80年代的地表覆被类型进行了分类,将研究区域最终划定为11种土地覆被类型,揭示了当时研究区域的土地覆被空间分异特征。

黄河三角洲不同地表覆被类型和微地貌的土壤盐分空间分布

掌握不同地表覆被类型和微地貌特征下的不同深度土壤盐分空间分布规律,对土壤盐渍化防治具有重要意义。该研究以黄河三角洲入海口为研究区,在分析不同深度土壤全盐量、盐基离子(Ca^2+、Mg^2+、Na^+、SO4^2-、HCO3^-、Cl^-)空间变异特征的基础上,通过单因素方差分析不同地表覆被类型和微地貌特征下该区土壤盐分的差异,并通过地理探测器分析地表覆被类型、微地貌对土壤盐分的交互影响。结果表明:1)表层土壤Mg2+变异系数达到1.0108,为强变异性,其余盐基离子均为中等变异性,且均有强烈的空间相关性,全盐量与盐基离子均呈现沿海向内陆降低的趋势,约有42.57%的地区为轻度盐化土;2)不同地表覆被类型间土壤全盐量与Na^+、Cl^-具有显著差异;3)不同微地貌类型间Na^+、Cl^-具有显著差异;不同海拔的深层土壤Na^+具有显著差异;4)海拔对土壤全盐量与Na^+的解释力最强,地表覆被类型对土壤Cl^-的解释力最强;5)坡向和海拔对土壤盐分的交互作用最强烈,地理探测器q值在0.545~0.708之间,其次是地表覆被类型与坡向,q值在0.521~0.613之间。氯化钠主导该区域土壤盐分空间变异,不同地表覆被类型和微地貌特征下均呈显著差异,表层土壤盐分明显高于深层,坡向与海拔之间的交互作用能够较好地解释该地区土壤盐分空间分布。

不同地表覆被下南四湖表层底泥营养元素分布特征

对南四湖水生植被区、农田居民地、养殖区、自然水面的29个采样点表层底泥TN、TP和TOC的含量进行分析,揭示了不同地表覆被下表层底泥中营养元素的分布特征,通过对底泥和上层覆水所含营养元素进行相关分析,探讨了营养元素的可能来源。利用有机指数,对底泥有机污染进行了分析。结果表明:南四湖养殖区和农田居民地已经出现富营养化现象,水生植被区和自然水面还尚未受到富营养化威胁。表层底泥的TN主要来自内源有机氮,TP主要来自外源无机磷。

基于TM影像的面向对象地表覆被信息提取

为验证基于TM影像的面向对象分类方法对复杂地区地表覆被信息提取的可行性,以地处西南地区的渝北为例进行实验。利用样本数据对各个波段的光谱特征进行分析,取得对各波段覆被探测能力的初步认识;基于光谱特征的多尺度分割,运用面向对象分类方法对其分类。面向对象的分类方法总精度和Kappa系数分别为88.42%和0.854 7,将其与监督、非监督分类结果对比分析。结果表明,该方法有效抑制了"椒盐"现象,取得较好的分类结果。

基于山-谷-水耦合界面的三峡水库地表覆被转换轨迹分析

利用三峡库区多时相LUCC遥感解译数据、水系和DEM数据,考虑淹没时间的连续性和地表覆被的自然特性,构建地表覆被分类体系,对比识别水库不同运行阶段地表覆被转换的宏观时空格局,旨在找出不同覆被转换轨迹的山-谷-水界面分布与地形梯度特征。结果表明:水库不同运行阶段,1库区地表覆被间发生了不同程度的多样化转换,但总体格局不变,均以透水性的季节性绿色覆被和常绿性绿色覆被为主,占整个库区的96%以上;2库区地表覆被间的转换方向和规模呈阶段性差异,但主要地表覆被转换方式在3个运行阶段基本一致,表现为季节性与常绿性绿色覆被间互转、灰色覆被吞噬季节性绿色覆被不断扩张、水位上升淹没绿色覆被和蓝色覆被,只是其空间分布与延展呈现较大阶段性差异;3库区局部山-谷-水界面地表覆被间的转换呈显著差异,前两阶段(1997—2003年和2003—2006年)以山-山界面地表覆被转换为主,后一阶段(2006—2009年)主要是山-谷界面地表覆被间的转换,且同类地表覆被在山-谷-水界面上的转换流向也发生阶段性变化;4库区主要地表覆被转换方式的分布符合自然和人类活动的规律,在海拔和坡度2个地形梯度上具有显著差异性,但坡向仅对淹没区转换有显著影响。研究结果可为库区土地利用规划与生态环境保护提供参考。

三江平原小叶章和毛果苔草两种地表覆被下的贴地气层CO_2浓度垂直分布特征

研究了三江平原小叶章和毛果苔草两种地表覆被下的贴地气层CO2浓度分布特征.结果表明,小叶章和毛果苔草两种地表覆被下贴地气层CO2平均浓度要明显高于全球大气中CO2平均浓度及向海湿地大气中CO2平均浓度,毛果苔草贴地气层CO2平均浓度(389.56μmol/mol)低于小叶章草甸(400.04μmol/mol).在生长初期,毛果苔草和小叶章草甸日变化曲线均是单峰型;成熟期,毛果苔草为单峰型曲线,而小叶章草甸0m、0.5m高度为明显的双峰型曲线,峰值分别出现在12点左右和18点左右.一个完整的生长季中,毛果苔草和小叶章的贴地层CO2浓度最高峰均出现在植物生长之前;但是两种覆被下的贴地气层CO2最大值却出现在不同的高度,毛果苔草最大值在2m处,小叶章草甸出现在0m处.

基于傅立叶变换的多时次NDVI地表覆被分类方法

从不同植被NDVI随季节的变化出发,通过对不同地表覆被类型多时次NDVI曲线的波形的分析,提出一种地表覆被的分类方法。通过利用曲线方差、经过傅利叶变换后谐波特征K以及最大振幅比重R这3个参数的组合,来进行地表覆被类型的分类。通过计算分类的混淆矩阵以及与部分地区实际地表情况的对比分析,说明该分类方法,能根据不同种类地物不同季节内绿度值的变化特征,对地表进行分类。

防治南方土壤侵蚀的新途径——贴地表覆被

在分析南方水土流失特征的基础上 ,对贴地表覆被保持水土效益作了系统评价。由此提出了以贴地表覆被为中心的植被建设防治土壤侵蚀的新途径。

民勤灌区土壤特性与地表覆被的关系研究

选取民勤绿洲东湖灌区土壤的水分、全盐含量、碱解氮、速效磷、速效钾5个指标作为其空间变异的随机变量,进行实地采样和室内试验,采用统计插值分析的方法研究了该区土壤特性。结果表明:土地利用变化对土壤水分、养分、盐分有明显的影响;退耕还林地中出现了土壤水分的贫乏现象,电导率的最大值出现在荒地中,其次是退耕还林地,氮磷钾在不同的土地利用类型中表现出不同的特征。

基于高分影像的钓鱼岛地表覆被调查研究

以2008～2010年三期Quick Bird高分遥感卫星数据为信息源,结合DEM,通过纠正、镶嵌等图像处理,最终制作成钓鱼岛遥感解译工作底图和三维图,并开展地表覆盖遥感解译工作。解译结果表明,钓鱼岛范围内地表覆盖类型主要为三大类,即植被、裸岩、海滩;钓鱼岛主要为经区域变质后形成的板岩、石英砂岩以及海底火山喷发产生的玄武岩和凝灰岩。

基于遥感时序特征的地表覆被信息提取

地表覆被作为自然过程和人类活动共同作用的重要地表景观特征,对全球或局地气候、水热循环、物质传输及陆面生态系统多样性等影响深远。利用年内时序遥感影像自动提取不同地表覆被类型的方法,以新疆阜康地区为研究目标,组织2016年植被全生长季的Landsat 8 OLI地表反射时序影像,研究不同物候期植被冠层的纹理响应信息,考察研究区典型地表覆被类型在3—11月多波段波谱、归一化植被指数(NDVI)及增强型植被指数(EVI)的时序特征,构建提取地表覆被类型的策略规则,形成时序特征匹配方法,将其应用于2018年研究区地表覆被填图的提取。最后,基于高分辨率卫星影像和野外实地调查对随机选取的2500个样点进行对比验证。结果表明:提取结果和验证数据一致性较好,总体精度为97.2%,Kappa系数为0.9655,且实地考查结果显示本方法在复播作物识别和有效降低单一时相中“异物同谱”现象上展示潜在优势。

艾丁湖生态区地表覆被提取及演变特征分析

我国西北干旱内陆盆地剧烈人类活动导致地下水水文过程发生改变,使与之休戚相关的天然绿洲和植被系统因缺水而退化乃至消亡。为了明确新疆艾丁湖生态区地表覆被的时空演变特征,通过调查、观测、反演和分析,对该区域地表覆被情况进行提取与解译,分析了研究区1976—2019年天然绿洲与人工绿洲等的变化情况,结果表明:该研究区大部分地表为未利用土地,生态环境恶劣,天然绿洲与人工绿洲面积相互之间具有转移的特点,以2010年为转折点,天然绿洲面积呈先减小后增大的变化趋势,而人工绿洲面积表现为先增大后减小的态势,说明人类活动对地表覆被和生态环境的演变具有较强的影响。

库姆塔格沙漠及周边地表覆被变化监测

[目的]研究库姆塔格沙漠及周边区域地表覆被变化状况。[方法]通过遥感技术对库姆塔格沙漠及周边区域的地表覆被变化状况进行监测,并对该区1990年代、2000年代和2010年代的TM影像进行处理和分类,而后应用ArcGis软件对3期数据进行对比分析。[结果](1)该地区植被面积一直在增长,但仍然占很小比重,戈壁与裸地则占很大比重;(2)沙漠面积经历一个先增长后减少的过程,总体仍是增长;(3)湿地的稳定性最差,湿地的变动取决于水分的积聚与流失。[结论]人类已经着手改善该地生态环境,并取得一定效果。山地和库姆塔格沙漠南缘是绿化和防沙治沙的重点区域。