雄安新区地表覆盖变化及其新区规划的生态响应预测

雄安新区是新近设立的国家级新区,如何在新区建设中坚持生态优先、绿色发展,是即将开展的新区规划必须考虑的问题。绿色生态规划离不开对规划区生态本底的清楚认识,离不开对规划结果的准确预判。因此基于2004、2015年的Landsat影像,采用遥感信息反演技术和RSEI遥感生态指数,评估了该区近11年来的地表不透水面、植被和水体三大覆盖类型的变化,并预测新区建设的生态效应及其对热环境的影响。结果表明,雄安新区近11年地表不透水面、植被和水体的面积虽互有增减,但变化强度都小于5%,总体开发强度不大,本底生态质量较好,稳中略升。定量分析表明,在该区的三大地表覆盖类型中,不透水面对区域生态和地表温度的影响最大。根据所获得的关系模型预测,新区的人口规划和面积方案将对区域生态质量和热环境产生影响,如果按新增不透水面面积占新区面积25%的比例来预测,它将使生态质量下降10%,地表温度上升1.1℃;但如果将不透水面比例控制在20%,则新区的生态质量反而上升3.6%,地表温度下降0.3℃。

福建长汀河田盆地林下水土流失区的遥感判别

国内外对林下水土流失区域判别技术的研究很少,利用计算机进行林下水土流失的自动识别更是一个尚待解决的难题。该文利用遥感技术,选取典型的土壤侵蚀区福建省长汀县河田盆地为研究区,综合考虑植被覆盖度、植被健康度和坡度3个因素,建立林下水土流失判别模型,提取了河田盆地林下水土流失区,实现了林下水土流失面积的定量估算和动态监测。结果表明,河田盆地林下水土流失区主要分布于缓坡地带;2011—2014年间,林下水土流失总面积占林地总面积比例由22.13%减少至21.94%,同比下降0.19个百分点,但是在缓坡地带,该比例回升了3.19个百分点。总体来说,河田盆地的林下水土流失状况有一定改善。

基于遥感的海岛型城市发展生态效应分析——以厦门岛为例

以厦门岛为例,利用基于遥感的新型生态指数(RSEI)对海岛型城市发展的生态环境状况进行监测与评价,以期客观评测城市发展对生态质量的影响,以及科学规划对生态环境的改善成效.研究结果表明,厦门岛的RSEI从1996年的0.470下降到2017年的0.465,虽然城市发展过程中有较大面积的建筑用地、不透水面取代了植被,但厦门岛的生态环境总体较为稳定.分析表明,这主要得益于厦门岛对城市发展的科学规划,对老城区进行旧城改造,并大力提升城市绿色空间.然而,厦门岛的生态环境还有较大的提升空间,重点改善区域集中于北部的高崎机场和高崎火车站附近.

基于DTR的中国东部沿海地区城市热岛强度定量估算

为解决城市热岛效应研究中热岛强度定量计算的难点问题,将气象学上的温度日较差(diurnal temperature range,DTR)概念引入遥感城市热岛强度定量评估中,通过对热红外影像的日夜温度差计算,得到基于遥感的DTRMODIS.结果显示:DTRMODIS从2001年的10.61℃减小至2013年的9.47℃,12年间缩减了1.14℃,表明中国东部沿海地区热岛强度不断增加.同时,利用基于气象站气温数据的DTRWS对DTRMODIS进行回归分析,揭示二者之间具有较显著的相关性,证明利用遥感热红外影像估算研究区DTR的可行性.

我国东部沿海三大城市群热岛变化及其与城市群发展的关系

随着城市化进程的快速推进,城市群已经成为区域空间的重要组织形式.为揭示我国东部沿海京津唐、长三角和珠三角三大城市群热岛变化与城市群发展的关系,利用MODIS地表温度产品数据和DMSP/OLS夜间灯光数据,对2001—2013年这3个城市群的热岛效应与区域发展二者之间的关系进行研究.结果表明:2001—2013年,3个城市群的热岛斑块面积均有较大幅度的增加,并且在空间上逐渐相连接,形成热岛城市带; RHII(区域热岛指数)不断升高,京津唐城市群、长三角城市群、珠三角城市群分别升高0. 051、0. 070、0. 101,其热岛状况不断加剧.随着城市群的发展,城区对周边区域的辐射作用不断加强,建成区边缘的城郊过渡带是地表温度增加最为显著的区域.总体而言,城市群的扩展是其区域热岛效应的主要成因,表征城市扩展变化的夜间灯光亮度平均值差值与表征热岛变化的地表温度平均值差值之间存在对数关系,表现出先快后慢的趋势.

城市地表水体时空演变及其对热环境的影响

以福州市建成区为例,基于Landsat遥感影像对水体类型进行分类,并提取出1989、1996、2006和2014年的地表水体信息,然后与不透水面、植被和地表温度信息结合,运用回归模型定量分析了1989~2014年间福州城市地表水体的时空变化及其对城市热环境的影响。结果表明:1 1989~2014年间,福州建成区各类地表水体均呈不断减少趋势,25 a间水体总面积减少了1 490.67 hm^2,其中有70.0%转变成不透水面;2 1989~2014年减少的1 490.67 hm^2水体对福州建成区温度上升的贡献达1.03℃,而在水体减少的具体区域,其升温效应可达3.6℃。

长汀水土流失区地表裸土动态变化及生态分析

为了对福建省长汀县水土流失进行动态监测,并对其治理成效进行评价,基于Landsat卫星影像和遥感信息技术,将裸土指数(NDSI)和不透水面指数(NDISI)相结合,提取长汀县2001—2013年的地表裸土信息,从而对该县近12 a来的地表裸土进行时空变化分析;同时基于遥感生态指数(RSEI)对长汀县裸土变化的生态响应进行分析。结果表明:长汀县地表裸土面积在12 a间有了大幅度的减少;而生态状况则随之好转,生态级别为优、良等级所占的面积比例均有上升。回归分析表明,各年份的地表裸露度与RSEI生态值都呈现明显的线性负相关关系,说明长汀县近12 a生态质量的改善与地表裸土面积的大量减少有直接的关系。

输血小史

1 在1990年以前,人们都还认为,所有人的血液都是一样的。直到奥地利医生朗德斯泰宣布他的发现:血液有A型、B型、AB型和O型四种,人们才明白为何以往输血常常以失败告终。2 此后,随着医学的发展,完善了抽血技术及整个输血过程。但是,从供血者血管里抽出来的血液,在2-10分钟之内就会凝固,这使输血成了一件棘手事。到1914年,第一次世界大战爆发时,由于出现大批必须输血的伤员,这个问题变得更为突出。3 1915年的一天,阿根廷的阿尔戈特大夫用早餐剥鸡蛋壳时,突然想到:鸡蛋凝固的是蛋白,而柠檬酸钠是能阻止蛋白凝固的,血液里凝固的也是蛋白,如果把柠檬酸钠加入血液中,而对红血球和白血球又无害的话,问题不是解决了?

基于新型遥感生态指数的福州市生态状况变化研究

以福州市为研究区,以Landsat系列影像为遥感数据源,利用新型遥感生态指数(RSEI)定量评价福州市2003—2013年间的城市生态状况变化。RSEI指数对植被指数、湿度分量、地表温度和建筑指数等4个与生态环境息息相关的评价指标进行耦合,能够对研究区的生态状况进行客观的评价。结果显示,在这10年间,福州市的生态环境质量呈下降趋势,RSEI值从2003年的0.669下降到2013年的0.568,城市生态环境的改善刻不容缓。

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。

基于遥感生态指数的杭州市城市生态变化

中国目前正处于城市化快速发展的阶段,城市化在发挥其正效应的同时,也不可避免地带来了负面影响,城市生态退化就是其中之一.因此,及时快速地监测城市扩展引起的生态变化便显得非常重要.本文利用杭州市1989年、2000年和2010年3个时相的Landsat系列卫星影像,采用新型的遥感生态指数(RSEI)评估了杭州市从1989—2010年这21年间的生态变化.研究发现,随着城市建成区的不断扩展,杭州市总体生态质量有了明显下降,其RSEI均值从1989年的0.625分别下降到2000年的0.609和2010年的0.555,生态优良等级所占面积的比例也从1989年的66.57%分别下降到2000年的61.72%和2010年的40.04%.在空间上,杭州市生态质量的变化呈现出新建城市"副中心"变差,老城区变好的特点.总的看来,建筑用地的大量扩张是导致杭州市生态质量下降的最重要因素.

南方红壤典型水土流失区植被分类及植被类型变化的遥感评估——以福建省长汀县河田地区为例

以福建省长汀县河田地区的植被为研究对象,选取2010年Landsat 5和2014年Landsat 8遥感影像,基于影像的植被光谱特征曲线和纹理波段,对该区进行植被分类和植被类型变化的研究。精度验证表明,两年份的植被分类的总精度分别为85.62%和86.44%,Kappa系数分别为0.804和0.818。研究结果表明:2010~2014年间河田地区共增加植被面积590.40hm^2,并且两年份的植被类型均以马尾松为主,其面积占各自年份植被总面积的69%以上,而其它植被类型的面积比例各异。分析发现,政策的支持是该区植被在这4年间发生变化的主要驱动力。研究表明该方法能够有效地对植被进行分类,并且可以准确地掌握河田地区各植被的分布及面积,较好地了解各植被的变化及变化原因,为水土流失治理及植被优化提供科学决策依据。

海上丝绸之路起点——泉州港岸线变化的遥感动态研究

泉州港作为古代海上丝绸之路的起点,今天又成为21世纪"一带一路"的新起点。本文以泉州港1990-2014年共6期的Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,综合应用遥感和GIS技术提取了泉州港的海岸线及海域变化信息,从海岸线的长度、变化速率、分形维数、海域变化面积和海域利用类型5个方面进行海岸线变化及其驱动力分析。研究表明:近24年来,泉州港海岸线长度增加了37.78 km,海岸线的形状总体稳定,但在局部有明显变化。海岸线变化导致的海域变化面积为68.02 km2,其中,建设用地(城市和港口建设)占用的比例最大,围海养殖也是一个重要的利用类型。但泉州港围填海新增面积的利用率不高,超过一半的围填海面积尚未被合理地开发利用。总的来看,新城区建设、临港工业产业兴起和农渔业发展导致了泉州港海岸线的变化。

单通道算法地表温度反演的若干问题讨论——以Landsat系列数据为例

在地表温度反演中,Jiménez-Muoz和Sobrino开发的单通道(SC)算法因其需要的实时大气参数少而被广泛应用。由于SC算法在2003年提出时只提供了针对Landsat TM的大气参数,导致许多后续基于ETM+数据的地表温度计算也都采用TM的大气参数。即使SC算法于2009年提出了改进版,但这一混用现象仍未改观。因此,基于实测地表温度,以Landsat 5/7/8号卫星的热红外数据为例比较了2003和2009版的算法,探讨了Planck函数、λ取值和大气参数等常见问题。结果表明,2009版的算法明显提高了ETM+地表温度反演的精度,且以采用Planck函数和USGS提供的λ值时所获得的平均精度最高。在当前,如果要用SC算法来反演Landsat 8的地表温度,可在大气水汽含量较低时选用TIRS 10波段来单独进行。

不同城市规划用地类型的生态效应研究

城市发展过程中不同类型城市规划用地的建设活动会引起明显的生态效应差异,研究这种差异及其形成的原因对建设生态宜居城市具有重要意义。本文利用Landsat系列遥感影像,反演了福州市2009年和2013年的遥感生态指数(RSEI),并结合国务院新近审批通过的福州市城市总体规划方案,对福州市建设活动较明显的5类城市规划用地的22个地块进行了研究,以揭示它们在建设前后所产生的生态质量变化情况。研究发现,2009-2013年5大类城市规划用地的生态质量均呈下降趋势,RSEI指数总体下降了近12%。其中,尤以工业用地生态退化最为严重,RSEI指数下降了18%。结果表明,植被、水体在建设中被破坏以及建筑不透水面的大量增加是导致这些城市规划用地生态质量下降的主要因素。

基于DMSP/OLS夜间灯光影像的中国东部沿海地区城市扩展动态监测

美国国防气象卫星搭载的业务性线性传感器(DMSP/OLS)所获取的夜间灯光影像数据,能够客观地反映人类对城市建成区的开发建设范围与强度,已广泛地应用于城市扩展的动态监测。本文利用不变目标区域法对长时间序列DMSP/OLS夜间灯光影像进行辐射校正,基于校正后的影像对2001-2013年中国东部沿海地区的城市建成区范围进行提取,结果表明:①建成区面积从2001年的7550 km^2,增加到2013年的21 650 km^2,共扩展了14 100 km^2,虽然建成区面积呈逐年增加的趋势,但其扩展速率则在逐步减缓,城市重心逐渐向南转移;②在空间上形成了京津唐、长江三角洲和珠江三角洲3城市群,研究发现京津唐的中小城市面临难以获得发展资源的问题,导致了该地区发展的不平衡;③综合分析建成区扩展和经济统计数据,结果表明人口和经济是建成区扩展的主要驱动因子,但同时城市快速扩展也给东部沿海地区带来了一定程度的用地浪费问题;④由于DMSP/OLS夜间灯光影像受到自身空间分辨率的限制和灯光过饱和的影响,易造成城市建成区边缘细节部分的错提。新一代Suomi NPP/VIIRS夜间灯光影像在空间和光谱分辨率上均有较大提高,在后续的研究中应充分挖掘其数据优势,以期提供更加精准的城市扩展动态监测。

近20年来新旧“火炉城市”热岛状况对比研究

“火炉城市”是对城市热岛效应的最直观描述,它是城市温度在城市小气候的重要表现。以我国4个新旧“火炉城市”,南京、杭州、福州和广州为研究区,对1990-2010年间4个城市的热岛效应进行定量估算和对比分析,研究发现福州的城市热岛比例指数(Urban-Heat-Island Ratio Index,URI)从1994年的0.553增加到2016年的0.689,热岛效应加剧程度居4个“火炉城市”之首,而南京的热岛效应则有一定程度的缓解。针对城市建成区小气候与地表要素的关系研究发现,建筑用地和植被与地表温度之间有着显著的相关关系,同时建筑用地和植被斑块的聚合、破碎,也同样是造成城市小气候变化的重要原因。

基于LCZ的城市热岛强度研究

城市热岛强度是城市热岛研究和应用中的一个重要度量指标,但其科学计算一直是该研究的难点。目前常用的基于气象站的城乡温差计算法,由于在代表城区与郊区温度的选择上存在困难,较难准确客观地计算热岛强度。为此,本文在LCZ分类体系的基础上,结合卫星遥感影像数据,将其应用于福州市的城市热岛研究中,以科学地计算城市热岛强度。研究表明,采用分层分类和人工目视解译相结合的方法能较好地实现LCZ的遥感分类,并确定出分别代表城市和郊区的地表温度,据此计算得到2015年9月27日福州的城市热岛强度为6.73℃,热岛效应十分显著。进一步将分类结果与遥感地表温度影像叠加,可有效地区分各地类的热特性,全面反映城市热岛的分布状况。

基于局地气候分区体系的福州城市热环境研究

局地气候分区体系(LCZ)能够有效建立城市气候与空间形态间的定量关系,揭示城市内部热环境分异特征,是当前备受关注的城市热环境研究方法。本文以我国新晋“火炉城市”福州的主城区为研究区,使用2019年9月22日过空的Landsat-8影像,对基于LCZ的热环境空间分布特征与LCZ类间/类内差异进行分析,并就福州城市热环境的改善提出规划建议。研究表明:①福州主城区以密集的中、低层连片建筑为主,并呈集聚式分布;②LCZ各类间存在明显的地表温度差异,大型低层建筑(LCZ 8)的温度最高,达41.56℃,密集低层建筑(LCZ 3)和工业厂房(LCZ 10)次之,分别为40.90℃和40.39℃,而茂密树木(LCZ A)和水体(LCZ G)的温度最低,均值为29.94℃;③根据福州城市发展的时空特征,将主城区分为二环区与三环区进行LCZ类内温度差异的比较分析,可以发现主城区内的主要LCZ建筑类别存在0.5~1.5℃的类内差异,造成这一差异的主要成因包括植被、水体等环境要素配置、建筑布局与邻近效应;④建筑层高与地表温度呈现显著的负相关关系(r=-0.858,p<0.001),并且由于高层建筑对太阳辐射的遮挡,其建筑阴影能够部分降低周边相对低矮建筑的表面温度和区域温度;⑤在今后的规划中,低矮连片的高密度居住区是改善城市热环境的重点区域,同时高层建筑虽有一定的降温效果,但对于城市风道的阻挡作用不可忽视,应留出足够的城市通风道。

基于DTR的城市热岛强度指数构建与应用——以福州市为例

城市热岛强度是城市热岛研究和应用中的一个重要度量指标,但其定量计算一直是一难点.由于中国城市发展基本现状与气象设施条件的制约,目前常用的基于气象站的城乡温差计算法,较难准确客观地计算中国城市的热岛强度.当前卫星热红外数据反演的地表温度已广泛应用于城市热岛的研究中,因此,本文根据温度日较差(DTR)变化趋势分析,通过地表温度遥感影像的剖面数据,构建了基于DTR的城市热岛强度指数(UHII_(DTR)),并将其应用于福州市1989~2013年间的城市热岛强度计算,以定量评价城市热岛强度变化情况.研究表明,新建立的UHII_(DTR)可以客观、准确地反映出福州的城市热岛变化.福州市在1989~2013年间UHII_(DTR)逐渐下降,从1989年的5.22℃下降至2013年的3.01℃,城市热岛效应不断加剧.从UHII_(DTR)的年际变化趋势来看,福州未来的热岛现象仍将进一步加剧.