关于《生态环境状况评价技术规范(试行)》中土地退化指数的权重及计算方法的探讨

对HJ/T 192—2006《生态环境状况评价技术规范(试行)》(以下简称《规范》)中加权归一化指数的技术路线进行分析,得出了《规范》中土地退化状态、土地退化指数与生态环境状况指数(EI)逻辑相悖的结论,在此基础上提出了"调整侵蚀度赋权顺序"和"差减土地退化分级指数"2种土地退化指数计算方法,并对2种方法进行验证。模拟计算显示,在中度或重度侵蚀比例相同时,轻度侵蚀比例高的区域EI值大;在轻度侵蚀比例相同时,中度侵蚀比例高的区域EI值大。2种方法的计算结果符合生态环境状态评价的一般逻辑,统计检验显示2种方法的计算结果同步性高,均可应用于实际生态环境状况评价。

草地退化指数的研究

从指标整合的角度出发 ,构造出能同时表征草地退化面积信息与草地退化等级信息的草地退化指数 ,并运用地面调查、遥感影像与地理信息系统 ( GIS)

基于城市交通拥塞的区域路网服务退化指数研究

根据拥塞核的辐射力划分了交通拥塞的状态,提出了区域路网服务退化指数(SDI)的概念,基于改进的层次分析模型(AHM),选取即时交通饱和度、拥堵延时指数、自由度、交通量以及空间占用率等指标对区域路网服务水平进行评价,并构建区域路网服务退化指数模型。通过不同的区域路网服务退化指数,对应不同的拥堵退化级别,并将此方法应用于昆明市主干路路网中进行验证,量化结果与实际的拥塞情况相符,证明此方法具有良好的适用性。通过研究成果,以期为从宏观层面评价城市道路交通拥塞程度提供新的方法,以及为改善交通环境、提高交通管理水平提供一定的参考价值。

应用土壤质量退化指数计算松嫩盐碱草地土壤营养位

土壤质量退化指数是一种定量评价土壤质量的方法,以某一土壤类型为基准,计算其他土壤类型与基准土壤类型之间各土壤属性的差异,进而反应土壤质量退化或改善的程度。采用1999年的数据应用该方法评价土壤营养状况,计算土壤营养位,分析松嫩盐碱草地植被种群分布格局与土壤营养的关系,从而探讨应用土壤质量退化指数计算土壤营养位的可行性。应用土壤质量退化指数评价土壤营养位得到的结果与主成分分析法的基本一致,并且方法更为简便,更利于土壤营养位分析在生产实践中应用。

高光谱土地退化指数研究

提出了两种针对Hyperion数据的土地退化指数计算方法:沙化土壤指数(SSI)和土壤退化指数(SDI),并以典型地区的数据进行验证。结果表明:两种指数均能够真实地反映出地面土地退化信息,计算方便且切实可行,充分显示出了高光谱遥感技术在土地退化监测中的应用潜力。

2001—2020年新疆草地退化遥感监测及影响因子

由于气候变化加剧、过度放牧和开垦等原因,新疆草地退化等生态问题愈发引起关注。本文采用MODIS NDVI遥感数据对2001—2020年新疆草地退化状况进行监测分析,通过像元二分模型、基于覆盖度变化的草地退化指数、冷/热点分析等方法,依据草地退化等级划分国家标准,明晰新疆草地退化的时空特征,并分析其影响因子。结果表明:①新疆草地覆盖度呈上升趋势且变异程度以稳定(55.4%)为主,分布呈现由北向南逐渐递减的趋势。②近20年新疆草地盖度退化等级处于中轻度退化状况,北疆以未退化、轻度退化为主,东疆、南疆均以轻、中度退化为主。③新疆草地退化指数总体呈下降趋势,北疆呈先增后减趋势,东疆持续减小,南疆略微增加。冷/热格局表现为冷点增强、热点缩小;即草地退化情况减弱,正在逐渐恢复。④人类活动导致草地类型主要转变为裸地和农田,草地面积减少了167.6万hm^(2),气温对草地覆盖度表现出均温抑制、最高温促进、最低温抑制;降水对草地覆盖度表现出促进作用。本文结果可以在区域尺度上对新疆草地退化情况进行针对性指导,并为保护草地及恢复生态提供决策依据。

近35 a新疆天山巴音布鲁克草原退化程度评价

植被覆盖度和生产力指标作为评价草原生态系统退化已有较多研究,各单一评价指标互相独立难以对不同草原退化程度进行综合评价。本研究以新疆天山中部巴音布鲁克草原为研究对象,提出了一种基于标准化处理分指标耦合的草原退化遥感评估方法。选取草原植被覆盖度、草层平均高度、总产草量3个分指标,通过主成分分析法确定分指标权重,并引入Min-Max标准化方法处理并构建综合评价指标草地退化指数(Grassland Degradation Index,GDI),最终通过Landsat影像反演以及草地退化指数变化率的合理分级评估了1986—2021年新疆天山巴音布鲁克草原的退化程度。结果表明:(1)GDI_(g)与NDVI的相关性最好。(2)2021年巴音布鲁克草原未退化面积占总面积的比例为60.51%;不同草地类型的草地退化程度有明显差异;空间分布上表现为由盆地向山地退化加重的趋势。(3)通过辐射配准方法可以将GDI_(rs)模型应用于其他年份,2000—2009年巴音布鲁克草原退化程度明显改善,2009—2021年草原退化程度轻微波动。研究结果将为指导巴音布鲁克草原退化程度的评价和保护草原生态系统提供一定的数据支撑和理论基础。

基于遥感监测的天山新疆段草地退化时空特征及其与气候因子的关系

以植被覆盖度作为草地退化的遥感监测指标,基于2001-2020年天山新疆段MODIS NDVI和气象遥感资料,采用像元二分模型、草地退化指数、冷/热点分析、变异系数和相关性分析等方法,分析草地退化时空特征及其与气候因子的关系,结果表明:1)2001-2020年平均草地退化面积占总面积的34.04%,草地退化指数为1.67,处于轻度退化水平。2)空间上,轻度退化草地空间分异特征明显,主要集中分布在天山西部和中段山区,中度退化和重度退化草地面积较小且不集中,95%以上的区域草地植被覆盖度变异系数小于0.2,总体上覆盖度的年际波动小,变化相对稳定。3)2001-2020年草地植被覆盖度受气候因子驱动的区域占总面积的44.23%,主要分布在天山西部和东部,受非气候因子驱动的区域占总面积的55.77%,在山区和南北两侧地势较平缓的区域均有分布,说明非气候因子在天山新疆段草地的变化中起到主导作用。该研究结论可为当地草地资源保护与利用提供科学依据。

强震作用下损伤退化控制指数影响研究

为定量表达累积损伤对结构承载力和刚度退化的影响以及对结构变形的增大作用,建立5层、10层和15层的钢框架整体结构,分别采用考虑损伤的等效本构模型和不考虑损伤的循环本构模型,选取8条地震波进行弹塑性时程分析。对比不同地震波作用下考虑损伤与否计算得到的结构层间位移角,获得损伤退化对不同层数钢框架抗震评价指标的影响规律,提出用于损伤破坏控制的退化指数预测曲线,对考虑损伤退化的钢框架抗震性能评价方法进行初探。分析结果表明:3种结构考虑损伤退化影响的计算变形会明显大于不考虑损伤模型的计算结果。随着楼层的增加,考虑损伤和不考虑损伤的层间位移角差异逐步减小。3种层高模型的薄弱层出现位置均为0.4~0.5倍的层高,在设计中应注意。

黑河中上游典型地区草地植被退化遥感动态监测

选择黑河中上游草地植被的典型区域,利用卫星遥感、GIS以及GPS定位测量技术,结合实地调查和采样测定,构造基于地面实测数据的草地植被退化指数,建立草地植被退化的遥感监测模型,并利用研究期2003年TM影像GPS定位点所对应的灰度数据,对1986年TM影像进行辐射特征标准化处理,监测草地植被退化的时空变化规律,旨在探讨通过TM影像数据结合野外样方数据,简单而快速评价草地植被退化的定量方法。结果表明:利用卫星遥感数据和地面草地样方实测数据,分析草地植被退化地面评价指标与遥感评价指标之间的关系,建立草地植被退化的遥感评价模型,能够较为快速、准确地监测和评价区域尺度的草地植被退化。研究区1986年轻度、中度和重度退化的面积分别为499.86、772.67和916.74km2,2003年轻度、中度和重度退化的面积分别为322.23、815.20和1015.84km2。从草地植被的变化幅度、变化趋势和变化强度方面对比分析1986年和2003年的草地植被退化情况表明草地植被退化过程是一种慢速的渐变过程,重度退化、中度退化的比例较高而且呈增长趋势,总体态势仍旧呈现退化加剧、局部改善、整体恶化的变化格局。草场退化呈现由草原草场向荒漠化草原草场再向荒漠化草场演替的趋势。

中国土地资源退化时空变化分析

在GIS技术的支持下，利用土地利用现状变更调查数据（1991～2003年），在辨析土地资源退化定义和分类基础上，将土地资源退化分为沙漠化、石漠化、次生盐渍化、非农建设用地占用、森林砍伐、天然草地退化和湿地萎缩7大过程．通过全面分析这些退化过程的动态变化和空间分布，揭示出中国土地资源退化的整体态势和时空变化规律．结果表明：①我国土地资源退化总体态势较为严重，尽管部分改善，但总体恶化；土地资源总体退化指数呈增加趋势，其中非农建设用地占用和湿地萎缩过程指数变化最为明显，造成土地资源退化程度最为严重．②土地资源退化集中于天然草地退化和非农建设占用过程，占66．27％，土地资源改善主要是沙漠化治理和森林恢复过程，占57．5％．③土地沙漠化和石漠化过程发生了逆转，面积总计减少了约15578km^2，但我国沙漠化治理过程主要分布在生态脆弱的西北部地区，而东部地区，尤其是江河流域沿线地区，沙漠化土地面积正在不断扩大．④约60％的非农建设用地增加来源于耕地占用，其中70％以上分布在东北、华北和沿海地区等高产粮区，严重威胁到我国的粮食安全．⑤耕地的损失必然造成土地开发复垦压力的增加，随之而来的大量生态用地被开垦为农田，如湿地资源退化面积的50％以上转化为耕地．这些分析和评价结果将为我国制定土地资源退化治理和保护对策提供科学依据．

藏北地区草地退化空间特征及其趋势分析

根据草地退化国家标准和藏北地区草地退化实际情况,结合藏北地区1981—2004年多年遥感监测数据以及其它相关数据,采用遥感手段和GIS技术,分析藏北地区草地退化与坡向、坡度和海拔高度之间的关系;并计算藏北地区草地退化趋势系数,对该地区草地退化空间特征的趋势进行了分析。结果表明:在藏北地区,草地退化主要发生在平地(坡度小于1°)草地,平地的草地退化趋势比坡地显著,阳坡的草地退化指数(GDI)大于阴坡。在草地面积最大的4 500-5 250 m的海拔高度范围内,草地退化明显,草地退化趋势也显著。

利用马尔柯夫过程预测锡林河流域草原退化格局的变化

以我国北方典型草原模式地段之一的锡林河流域草原为研究对象,根据研究区两个时期遥感影像解译的植被类型图衍生出草原植被退化图。在对草原退化图统一网格化后,计算各网格草原退化指数,并加以分级,确定不同草原退化等级之间转移概率,并应用马尔柯夫模型预测锡林河流域草原退化格局的演变趋势。结果表明:如果不采取防止草地退化的根本性措施,草原退化态势还将继续下去。以每个网格草原退化指数值为各网格草原退化状况划分依据,以3km×3km网格为统计单元,在流域总面积为10701km2情况下,预测结果是:2005年,锡林河流域草原退化为3级的网格总面积是3776km2,占流域总面积的35.29%;4、5级网格面积之和为5427km2,达到流域总面积的50.71%。2025年,锡林河流域草原退化为3级的网格面积总和是3389km2,占流域总面积的31.67%;4、5级网格面积之和为6406km2,达到流域总面积的59.86%。

青海省玛多县草地退化现状及动态变化研究

本研究以三江源玛多县为例,在构建草地退化指数的基础上,建立草地退化指数与植被指数的遥感评价模型,得到2009年玛多县草地退化现状,并结合玛多县20世纪80年代和90年代草地资源调查结果,分析玛多县草地退化动态变化状况。结果表明:(1)草地退化地面综合评价指标中植株高度、植被覆盖度和生物量权重分别为0.21、0.39和0.40;(2)草地退化指数与多种常用植被指数的相关性分析中,与MSAVI的相关性最高,呈显著相关关系,模型可定量表达为Y=1.02+0.50 lnX;(3)2009年玛多县草地覆盖面积约222万hm2,其中草地退化面积达176万hm2,占草地总面积的79%;以轻度和中度退化为主,占草地总面积的66.5%;(4)随着三江源自然保护区的建立,大量生态保护建设工程的实施,玛多县草地退化由90年代的以重度和中度退化为主,转变为以轻度和中度退化为主,重度退化程度也改善到80年代水平。但草地退化面积依然在不断扩张,2009年草地退化面积比1997年增加了15万hm2,12年间增加了10%。

锡林河流域草原植被退化空间格局分析

利用TM遥感影像,结合地面植被调查,基于典型草原退化演替模式,绘制锡林河流域植被现状图,在地理信息系统支持下,研究了锡林河流域草原植被退化空间格局特征,得出全流域、上中下游及流域内不同地貌类型上不同草原退化等级的面积。全流域1999年放牧退化草原植被面积为7689.3km2,占总流域面积的71.86%。根据草原退化指数计算得出全流域总草原退化指数为10901.8km2草原退化单位,同时还计算了流域上中下游区域和流域内不同地貌类型的草原退化指数值。通过网格取样,绘制锡林河流域草原退化指数空间图,应用空间趋势面分析法绘制草原植被退化指数等值线图。结果表明:锡林河流域草原退化的空间格局较为复杂,首先与流域上中下游及不同地貌类型上人类放牧利用强度的差异相关,具体表现在流域中下游及河谷阶地、平原和丘陵区草原植被退化较为明显,其次,全流域有多个较为明显的草原植被严重退化中心区,均与人类高强度放牧利用有关。

锡林郭勒草原近30年草地退化的变化特征及其驱动因素分析

利用NOAA/HAVRR NDVI与MODIS NDVI遥感数据,估算得到锡林郭勒盟草原33年(1981~2013年)的植被覆盖度,根据草地退化国家标准,得到锡林郭勒草原草地退化的变化情况,并对其驱动因素进行研究。结果表明:在研究期内,研究区草地处于长期退化趋势,但2000年是草地退化的转折点。2000年之前,研究区草地呈退化加剧态势;2000~2005年草地退化发生转变,中、东部区域草地整体好转,西部地区草地恶化态势加剧;2005年之后,草地生态不断好转,尤其在2010~2013年,草地退化面积不断萎缩,退化草地中,以中度、轻度退化草地占主导。究其驱动因素,草地载畜量与草地开垦等农业经营活动及人口数量是主要因素;夏季降水量与夏季平均气温变化也是加剧草地退化的重要因素;能源矿产资源的不合理开采是导致草地退化的另一重要因素。

潦灌区段河流生境调查分析及评价模型构建

为构建灌区河流生境评价指标体系及应用模型,论文以江西省西北部潦河灌区段河流为研究范围,在灌区水环境及河岸生境调查分析的基础上,基于文献计量及层次分析法筛选了区段河流生境质量评价体系,并计算了河流生境质量指数及生境退化指数。结果表明,河流水质、河岸带植被、经济结构、土地利用、河床底质等指标存在空间上统计学意义。32个调查河段生境值在1.37~3.92之间,均值为2.54,其中25%的河段生境质量为优,28.13%为中,21.88%为较差。整体上上游区段好于中游区段,然后是下游区段;其中靖安区段>奉新区段>安义区段;乡野区>农用区>乡村区>城镇区。河流生境退化指数表明31.25%的河段受到较明显的人类活动影响。河流生境质量与河流生境退化呈显著的负相关,2000-2020年期间灌区生境质量呈现先恶化后逐渐转好的趋势。人类活动对潦河灌区的影响程度正在逐渐增大,呈现出耕地、林地向建设用地和水域等转化的特点。

不同人为干扰下纳帕海湖滨湿地植被及土壤退化特征

以滇西北高原纳帕海湖滨退化湿地为研究对象,对比分析了人为隔断水源补给、牛羊过度放牧和家猪拱地3种人为干扰下湿地植被和土壤退化特征。结果表明:3种干扰方式下,纳帕海湖滨湿地植物群落类型多样性、物种丰富度、物种数、ShannonWiener指数、沼生植物重要值以及土壤有机质、全氮、速效氮、含水率、毛管孔隙度变化规律为:人为隔断水源补给>牛羊过度放牧>家猪拱地,而土壤容重和全钾含量变化规律完全相反。Pearson相关性分析表明,不同人为干扰下相同土壤指标之间相关性质和相关强度不同;CCA分析表明植物群落种类组成和分布与土壤含水率和全磷含量显著相关。以原生湿地样点为对照,人为隔断水源补给、牛羊过度放牧和家猪拱地样带土壤退化指数分别为-7.40%、-14.53%、-45.01%。认为纳帕海湖滨湿地退化是三种干扰协同作用结果,但作用程度不同,其顺序为家猪拱地>牛羊过度放牧>人为隔断水源补给。

拉萨半干旱河谷砂生槐灌丛群落退化程度评价

为探索拉萨半干旱河谷地带性植被—砂生槐灌丛的恢复重建和分类经营的方法和途径,采用Delphi(专家咨询法)和AHP(层次分析法)相结合的方法,在相关指标调查的基础上,选择8个指标因子,建立退化评价指标体系及相应的综合评定指数,评判拉萨半干旱河谷砂生槐群落灌丛退化程度。结果表明:1)砂生槐群落盖度<10%,退化指数为0.78,属于极度退化;群落盖度10%～30%,退化指数为0.61,属重度退化;群落盖度30%～60%,退化指数为0.49,属中度退化;盖度≥60%以上,指数为0.27,属轻度退化。2)在极度退化地段应采取植被重建,人工进行恢复;重度和中度退化的可采用人工促进和封育措施来控制干扰强度,改善干扰方式,促进自然恢复;对于轻度退化的可采用轮牧的方式进行适度的经营活动。

基于Hyperion高光谱数据的土地退化制图研究——以陕西省横山县为例

以陕西省横山县境内的Hyperion数据为数据源,提出一种针对土地退化的制图方法:土地退化指数法(LDI:Land Degradation Index)。在影像分类的基础上,利用在分类过程中提取的训练样本进行线性波谱分离,得到各个端元的分离影像和RMS误差影像,再通过设置新的端元和反复运行线性波谱分离算法得到最终的训练样本,然后利用神经网络法对影像进行二次分类,最后在掩膜处理的基础之上把土地分为:轻度退化,中度退化和高度退化三种类型(Kappa=0．90)。文中分别采用了三种分类方法:监督分类与非监督分类相结合的混合分类方法、光谱角制图 (SAM)方法、混合调制匹配滤波(MTMF)方法。结果显示混合分类方法(Kappa=0．71)具有比光谱角制图方法(Kappa=0．54)和混合调制匹配滤波方法(Kappa=0．60)更高的分类精度,所以选择在混合分类的基础上进行土地退化指数LDI的分析。