半干旱地区遥感生态指数的构建及应用

基于2001—2018年永登县5幅遥感影像,利用绿度、湿度、盐度、沙度指数耦合构建半干旱地区遥感生态指数(SA-RSEI),并应用SA-RSEI指数对永登县生态环境质量进行定量评价。结果表明:在2001—2018年间永登县生态环境质量由较差提升至一般,生态环境等级优良以上的区域面积占比逐渐上升,较差和差等级面积占比逐渐下降;通过空间相关性分析可知,GDVI和WET为正向指标,DI和SI为负向指标;通过LISA聚类图发现空间分布是聚集的,而不是随机的;高-高聚集区主要集中于连城国家级自然保护区和奖俊埠林场,低-低聚集区主要集中在中部黄土丘陵区。

基于改进遥感生态指数的甘肃省古浪县生态质量评价

干旱、半干旱地区约占中国陆地总面积的47%,该地区多以荒漠为背景,其生态结构简单,生态系统脆弱。为了更加客观准确的评价干旱、半干旱地区生态质量,对遥感生态指数(Remote sensing ecological index,RSEI)进行改进,提出一种适用于干旱地区的干旱遥感生态指数(Drought remote sensing ecological index,DRSEI),该指数由绿度、湿度、干度、荒漠化指数和热度5个生态因子耦合而成。相较于RSEI,DRSEI对植被更加敏感,对不透水面、土地以及沙地的分辨能力更强,适合干旱半干旱地区的生态质量评价。利用DRSEI对古浪县1994—2020年生态质量进行长时序的动态监测与评价。结果表明:古浪县1994—2020年生态质量整体变好,中西部和东南部植被覆盖度明显增加,对生态环境有很强的改善作用;生态质量较差的区域主要集中在北部腾格里沙漠,生态质量为优、良、中的地区主要分布在南部祁连山东端支脉。基于DRSEI定量化评价干旱半干旱区域生态质量,对指导我国干旱半干旱区域的生态环境整治以及可持续发展具有重要的现实意义。

顾及干旱区特征的敦煌市生态环境质量动态监测与评价

敦煌市地处西北内陆,干燥少雨,生态环境脆弱,全方位、多尺度、长时间序列对其生态环境质量进行动态监测迫在眉睫。利用2000—2020年敦煌市的Landsat5/TM和Landsat8_OLI遥感影像,考虑到研究区的干旱特征,对现有的遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)进行改进,耦合绿度、湿度、盐度、热度以及温度植被干旱指数,基于熵权法构建干旱遥感生态指数(Arid Remote Sensing Ecological Index,ARSEI),对敦煌市生态环境质量的时空变化特征进行分析与评价。结果表明:(1)ARSEI相对于RSEI更能准确地表征敦煌市沙漠环境演变特性;单一指标因子中湿度和热度是影响敦煌市生态环境质量的主要因素。(2)2000—2020年敦煌市的ARSEI呈现先减后增的趋势,生态质量优和良的比重基本在5%以内,整体上生态环境较差;西北部的城镇密集地带生态质量为优和良,南部戈壁和沙漠地带生态质量差。(3)近20年总体生态环境质量无明显变化,生态质量改善的区域面积为1289.524 km^(2),退化的区域面积为1198.270 km^(2)。敦煌市南部生态环境质量得到有效改善,实施封滩育林和天然林保护等工程是有效改善生态环境质量的重要途径。

采矿与气候变化对戈壁矿区土地生态系统的影响——以准东煤炭基地为例

新疆煤炭富集、植被稀疏、生态脆弱与气候干旱并存,亟待破解煤炭开发与生态保护的矛盾。为此,选取准东煤炭基地为研究对象,利用2000—2020年18期Landsat多光谱遥感影像提取干旱遥感生态指数(I_(ARSE)),并运用逐像元趋势分析法揭示准东I_(ARSE)时空演变,借助多元回归模型与残差分析解析采矿与气候变化对戈壁矿区土地生态系统质量的影响机制。结果表明:①近20 a研究区平均I_(ARSE)为0.4038,以中等(44.22%)与较差等(41.27%)为主,优等仅占1.57%。退化占比(41.19%)远高于改善(7.05%),且矿山尺度退化占比超85%。②气候条件模拟的I′ARSE呈西南向东北递减的格局。2006年之后气候变化改善了I′_(ARSE),主要集中在大井东部、将军庙东北部、西黑山北部,退化则主要分布于五彩湾矿区。③采矿对土地生态系统质量具有负效应,平均残差为-0.128,采矿诱发的退化集中于新增矿区与新建道路两侧,呈“点—线—网—面”退化格局。④戈壁矿区土地生态系统质量主要受气候变化影响,采矿影响较小,但2者对I_(ARSE)改善区与退化区作用不同,气候变化与采矿对改善区贡献率分别为88.53%与11.47%,对退化区则分别为58.68%与41.32%。综上认为,戈壁矿区煤炭开发应规避自然保护区,尽量减少不必要的路网建设,重视道路两侧生态防护与修复,避免生态沿路向外进一步退化。此外,可依托近年气候利好趋势,辅以必要的人工诱导,推动戈壁矿区整体保护、系统修复与综合治理。

干旱地区遥感生态指数的改进--以乌兰布和沙漠为例

干旱区以荒漠为主要背景,生态环境脆弱,极易受到自然和人为因素的影响。为了定量评价干旱区生态环境质量,基于遥感生态指数(RSEI),针对干旱区对其进行改进,构建了干旱遥感生态指数(ARSEI),该指数耦合了绿度、湿度、盐度、热度以及土地退化度信息。利用ARSEI和RSEI对乌兰布和沙漠2000—2019年生态环境质量进行动态监测和评价,分析两者的差别及在干旱区的适用性。同时分析乌兰布和沙漠生态环境质量时空变化特征及原因。结果表明:ARSEI比RSEI对干旱区生态环境质量具有更好的适用性,ARSEI增强了土地利用类型变化在生态环境质量评价中的作用。2000—2019年,乌兰布和沙漠生态环境质量整体上为差。等级为优、良、中的部分主要分布在沙漠北部,等级为差的部分主要集中在戈壁和沙地处,较差主要在低覆盖度植被区。2000—2019年,乌兰布和沙漠生态环境质量总体变好,沙漠北部城镇或农场生态环境质量变化复杂,变差和变好交替分布。生态农业和沙产业对生态环境质量有明显的改善作用,这是乌兰布和沙漠生态环境质量变化的主要原因。