黑龙江省20世纪森林变化及对氧气释放量的影响

随着对大气环境质量研究的深入,大气中氧气含量变化也引起了关注。森林是固碳释氧的重要生态系统,黑龙江省近百年来,森林面积减少了37.163%,估算由此导致的森林氧气释放量变化,对研究大气氧气含量变化具有重要意义。以黑龙江省1900年、1949年、1986年和2009年为时间断面,采用C-FIX模型及碳氧平衡方法,模拟并分析了20世纪黑龙江省森林氧气释放量及其变化。结果表明:(1)黑龙江省20世纪森林面积减少了106667.570 km2,森林覆盖率减少了23.568%。除樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)林、针阔混交林面积有所增加外,其它树种的森林面积均减少,其中云冷杉(Picea asperata and Abies nephrolepis)林及红松(Pinus koraiensis)林面积减少超过80%,空间上以松嫩平原及三江平原减少最为显著;(2)森林年氧气释放量百年来减少了5621.560万t,减少近三分之一,其空间变化明显,西南部森林氧气释放量由百年前的最高区域变为最低区域,三江平原释放氧气的森林区域明显减少;(3)百年来各行政区森林年氧气释放量除伊春微弱增加外,其余均呈减少趋势。其中大庆市、齐齐哈尔市减少显著,减少了90%以上;(4)控制实验表明,森林面积变化导致黑龙江省区域森林年氧气释放量减少了50%。人类活动引起的森林面积减少,是导致黑龙江省森林氧气释放量减少的主要因素。

基于统计检验的面向对象高分辨率遥感图像森林变化检测

【目的】探讨基于统计检验的面向对象高空间分辨率卫星遥感图像森林(地)变化的自动检测,为准确、快速、高效采集森林变化信息,及时更新森林资源数据库提供一种有效方法。【方法】以森林(地)覆盖变化频繁和快速、变化图斑多而小的广西壮族自治区上思县局部区域为研究区,以2013年12月资源三号卫星图像、2015年1月高分一号卫星图像和2013年小班专题图为数据源,试验基于统计检验的面向对象森林变化检测方法:1)对两时相图像进行多尺度分割,提取图像对象(图斑)各波段的灰度均值和标准差;2)鉴于两时相图像图斑灰度均值、标准差的差值的频率均近似呈正态分布,采用图斑的灰度均值、标准差的差值构造一个服从卡方分布的随机变量;3)根据假设检验,在事先给定一个置信度后,通过一个自动的反复迭代计算流程逐次将统计量异常的变化图斑检测出来。【结果】1)对于一个事先给定的置信度,检测出来的变化图斑数量随着迭代次数的增加而迅速减少;2)当置信度分别为0.95、0.98、0.99和0.999时,分别通过25、23、20和15次迭代可将全部变化图斑检测出来,迭代次数随着置信度的增大而减少;3)当置信度为0.95~0.99时,随着置信度提高,漏检率升高、误检率降低,总体精度提高;4)当置信度为0.99时,总体精度达92.6%,Kappa系数为0.764 8,检测结果最好。【结论】基于统计检验的面向对象高分辨率遥感图像森林变化检测方法具有严密的统计学基础,直接对分割图像进行计算,不需建立训练样本,不依靠任何外来信息,不需人为干预,整个检测过程自动完成,并且检测效果良好,在森林(地)变化检测中具有良好的应用前景。

长江三峡地区森林变化对径流泥沙的影响

针对长江三峡地区森林变化及降雨、径流及泥沙运动的特点,采用流域自身对比法,在长江三峡库区选择了雾渡河流域的森林、径流及泥沙等观测数据,研究径流及泥沙运动特性。分析研究了森林变化与年径流量、枯水期径流量、洪枯比及年输沙模数间的关系。结果表明,在雾渡河流域内,森林覆盖率每减少1个百分点,年径流深增加3.55mm,枯水期径流深减少4.61mm;活立木总蓄积量每减少1万m3,年径流深增加3.75mm;枯水期径流深减少4.87mm。森林覆盖率每减少1个百分点,洪枯比增加0.83,年输沙模数增加67.5t/(km2.a);活立木总蓄积量每减少1万m3,洪枯比增加0.88,年输沙模数增加71.3t/(km2.a)。

基于对象分类的遥感影像森林变化检测方法

针对湖北省宜昌市点军区森林变化检测应用需求,采用两期高分二号(GF-2)数据进行对比分析。定义了基于邻域差分绝对值与标准差比的多尺度分割评价函数,用来确定对遥感图像分割的分割尺度、形状因子以及紧凑度。通过试验,利用神经网络分类方法确定了基于对象分类的最优特征组合,并采用基于对象的最近邻(k NN)分类方法对遥感图像进行分类,最后对两期遥感影像分类结果中的森林类别进行变化检测。结果显示,在分类过程中,基于对象的分类总体精度为0.9866,Kappa系数为0.9752,高于神经网络和最大似然分类方法。在以森林地为主的丘陵地带变化检测应用中具有较好的适用性。

森林变化:长江上游流域的水文影响

长江上游流域的森林变化能够影响该地区的水文特征。在100年中,长江流域的森林覆盖面积一直在减少。20世纪70年代末,这一地区的森林覆盖面积达到了其历史最低点。1980年以来,人们已经采取了很多措施在中国西南地区建立防护林体系。长江流域的植被逐渐得到了恢复。四川盆地的森林覆盖率已经从1978年的13%上升到现在的21%。森林恢复已经改善了生态条件。在过去的10年中,该河的低流量和区域水保持指数已经升高了,流域内所有支流流域的径流系数也已经提高。低流量已经表现出上升的状态或是保持稳定。区域土壤流失现在也得到了控制。

利用TM卫星图像进行森林变化的特征提取

本文以ＴＭ卫星图像为介质，结合地面森林资源调查数据，利用ＥＲＤＡＳ图像处理系统，分析研究同一训练区域内不同时期的ＴＭ卫星图像，通过植被指数的计算和主成分分析的变换等系列过程处理，从而对森林资源变化情况进行特征提取。

简述我国建国后的森林变化情况

中华人民共和国建国后的几十年里,仅是森林历史长河的瞬间,它既不能发生森林植被地带性的更替,更不会发生寒热带不同树种的大量南迁或北迁等演变过程。但是由于社火主义制度的优越,科学技术的进步,认识水平的不断提高等,使人们对于森林的培育和利用,正在朝着有利于人类的方向演变。另一方面,也有一些不利因素。诸如政策的失误,森林区的过量采伐,培育后备森林资源缓慢等,也在伴随着正常的演变过程,起着阻碍性作用。上述这些有利与不利因素,综合作用于森林的结果,导致森林发生着与地质时期或历史时期迥然不同的新变化。

简述我国建国后的森林变化情况

中华人民共和国建国后的几十年里,仅是森林历史长河的瞬间,既不能发生森林植被地带性的更替,更不会发生寒热带不同树种的大量南迁或北迁等演变过程。但是由于社会主义制度的优越,科学技术的进步,认识水平的不断提高等,使人们对于森林的培育和利用,正在朝着有利于人类的方向演变。也有一些不利因素。诸如政策的失误、森林区的过量采伐、培育后备森林资源缓慢等,也在伴随着正常的演变过程,起着阻碍性作用。上述这些有利与不利因素,综合作用于森林的结果,导致森林发生着与地质时期或历史时期迥然不同的新变化。

基于全卷积神经网络和低分辨率标签的森林变化检测研究

【目的】针对目前森林变化检测中高精度标签样本缺失或不足的问题,提出一种基于全卷积神经网络和低分辨率标签的森林变化检测方法,旨在实现林地区域内森林变化的简易快速提取。【方法】首先对获取的数据进行去云、筛选、标签融合等预处理,利用全卷积神经网络模型分别提取2020年和2021年研究区森林高分遥感影像,并评价模型精度;利用分类后比较法获取森林变化区域,得到变化结果并与目视解译结果进行对比,基于像素面积计算森林变化检测的精确率等评价指标。【结果】所用全卷积神经网络(FCN)模型在2020年森林提取结果的精确率和召回率的调和均值(F1分数)为97.09%,2021年森林提取结果的F1分数为95.96%,与分割网络模型(U-Net、FPN、LinkNet)相比更优。比较两期森林提取结果得到变化区域,森林增加与森林减少的合计变化精确率为73.30%,召回率为77.37%,F1分数为75.28%。【结论】该方法实现了基于低分辨率标签对高分遥感影像森林变化区域进行快速、准确的获取。采用少量的低分辨率标签完成森林变化检测任务,同时可为大面积林地变更调查提供参考。

基于Global Forest Watch观察2000-2013年间中国森林变化

了解森林的变化,是评价生物多样性变化趋势和制订有效保护行动的基础,也是公共政策及广大公众普遍关心的议题,然而国内一直都没有可供空间分析的森林分布及变化的公开数据。Hansen等于2013年在Global Forest Watch网站上发布了基于Landsat数据的30 m分辨率的全球森林变化数据集,第一次提供给研究者一套高分辨率的公开数据。我们解读了2000–2013年的数据,并与已有的国家森林清查、China Cover、Globe Land30等数据集进行比较。结果表明,Global Forest Watch数据质量可靠,其与Globe Land30数据集的森林分布有较高的空间重合度,后者森林类别的生产者精度为87%,用户精度为89%。在大于20%的树木覆盖度下,估算出2000年森林面积为1,780,472 km2,与同期国家森林清查数据1,749,092 km2相近,解读结果表明2000–2010年间森林减少面积在37,551–42,031 km2之间,而同期其他几套数据显示森林面积增量为2,370–433,810 km2。森林面积年减少量最大值出现在2008年,以该年为拐点,森林每年减少面积的变化趋势在此之前为显著增加,在此之后为显著降低,林地变化最活跃的区域在广西、广东、福建、江西和云南等南方省份。到2013年底,占保护区总面积约60%以上的407个国家级保护区仅覆盖了森林面积的5.03%,对森林保护的面积覆盖有限,保护区对其内部的森林保护有成效,区内森林面积净减1.39%,低于全国平均水平(3.46%),相当于少毁林1,856 km2,但仍有1,200 km2的净减。

两种热带森林覆盖变化检测方法比较研究

【目的】以热带森林复杂区域为对象,对两种缨帽变换"衍生数据"检测热带森林变化的方法的优劣进行比较。【方法】对两期数据进行缨帽变换,同时结合黑暗对象掩膜与局部直方图阈值提取等方法,获取亮度、绿度、湿度指数组合(MKT)和干扰指数(DI)。采用MKT差值(MKT-D)、干扰指数差值(MDI-D)进行变化信息识别,然后,根据植被覆盖与亮度、绿度、湿度之间的变化关系,通过决策树分类提取变化信息,最后,对不同检测结果进行验证与比较分析。【结果】结果显示两种方法都能检测出森林内部的细微变化,但对小图斑变化,MKT-D检测优势明显,且MKT-D的kappa系数为0.763 0,MDI-D的kappa系数为0.655 9,两者相比,MKT-D方法优于MDI-D方法。【结论】MKT能够增强短波红外与近红外波段对森林变化信息的敏感性,有效地消除噪声等非目标信号,突出目标信号,此外,MKT-D为RGB彩色图像,更利于变化信息的目标提取与解译。

高分辨率空间遥感影像在森林植被变化监测中的应用现状研究

本研究旨在探索高分辨率空间遥感影像在森林植被变化监测方面的应用现状。本文深入研究了高分辨率空间遥感影像在森林植被变化监测方面的潜力,以及其在环境监测、生态保护和自然资源管理等领域的实际应用,还讨论了高分辨率空间遥感影像技术所面临的一些技术挑战和限制。本文通过综合考虑这些因素,得出结论,高分辨率空间遥感影像在森林植被变化监测方面具有巨大潜力,并为进一步研究提供了重要的理论基础。

基于多源遥感的森林变化对区域温度影响的监测方法研究进展

人类活动通过改变土地覆被促成森林面积变化,推动碳收支和地表能量平衡发生相应变化,进而影响全球和区域尺度的气候。现有森林变化对区域温度的影响研究主要集中在有限精度的森林变化数据与温度数据结合的简单统计方法,但高可靠度的森林变化及其生物物理过程对区域温度的影响研究表明,准确、全面地理解森林与气候之间的生物物理相互作用机制,能为森林生态系统的全面评估提供科学支撑。笔者综合分析了基于多源遥感的森林变化结合其生物物理过程对区域温度影响的多种监测方法,结果发现:①多源中高分辨率森林变化数据的有限可用性一直阻碍着对温度变化影响的精准量化;②集成遥感观测数据的多种方法在量化森林变化的生物物理机制对于区域温度变化影响的评价不一致。因此,森林变化的生物物理机制及其温度效应是一个值得深入分析的问题。未来需要充分发挥多种数据源合理集成后用于解释森林响应气候效应方面的交叉优势,理解生物物理机制与生物化学机制共同作用下的森林变化、碳循环与气候的交互关系,并通过森林生态系统的合理经营与管理实现其气候效益最大化。

东天山北麓2000多年以来的森林线与环境变化

依据吉木萨尔县泉子街乡桦树窝子和小西沟两个剖面进行高时间分辨率的孢粉分析,结合剖面岩性特征分析、历史文献记录和碳屑鉴定,揭示了天山北麓最近2000多年以来的环境变化。2000aB.P.以前,该地植被为荒漠草原;2000～1300aB.P.(50aB.C.～650A.D.),植被为草原植被,其中1750～1400aB.P.(200～550A.D.),植被为有少量森林的草原植被,当时气候状况较今凉湿,适宜云杉生长,使得云杉林带下移,幅度可达250m左右。当时的年均气温较今低1℃而降水量较高,是新疆历史上一个相对冷湿的环境;约1300～450aB.P.(650～1500A.D.),植被为荒漠草原;450aB.P.年以来,植被为荒漠草原草原。

基于MODIS数据的东北亚森林时序变化分析

基于MODIS传感器在2000—2006年观测的MOD13A1影像产品,对东北亚森林的覆盖变化进行了专题分析和制图。一方面,通过生长季节的累加归一化植被指数GNDVI和成对双样本T检验方法,在像素尺度上反映发生变化的强度和显著性特征;另一方面,对地物交错区域的边缘条带进行缓冲区判读分析,去除由于多期影像配准位移所导致的错误判断。然后,利用TM/ETM+影像得到的森林变化图对上述的森林变化检测结果在两个核心区域进行了比较验证。在MOD13A1像素内面积变化5ha以上,且3×3窗口的空间配准尺度下,两区域的森林变化制图精度分别达到了80.24%和88.73%。

基于MODIS数据的森林覆盖变化监测方法研究

自然灾害、森林采伐以及其它人为活动等都将导致森林覆盖的变化。遥感提供了大尺度范围监测森林覆盖变化的能力,但要获得森林覆盖变化的信息,则需要有效地从遥感影像中提取变化信息的技术方法。研究在借鉴美国宇航局(NA SA)生产MOD IS土地覆盖变化(LCC)产品所采用的算法基础上,利用MOD IS数据,分别采用红光-近红外法、共生纹理矩阵法和基于相似度的变化检测方法对我国东北林区的森林覆盖变化监测方法进行了研究,并用近年发生在黑龙江的重(特)大森林火灾为实例进行了验证。

太白山自然保护区森林覆被变化及破碎化分析

本研究旨在分析太白山国家级自然保护区12a间的森林动态变化和景观破碎化状况。本文以1988年的TM和2002年的ETM＋遥感图像为主要信息源，以Erdas Imagine为图像信息处理工具，并应用ARCGIS和FRAGSTATS对太白山自然保护区森林植被状况进行分析，获得森林覆被变化信息及景观指数信息。结果表明：桦木林、太白红杉林、灌丛草甸、非林地的面积比重有所降低，其中桦木林面积比重变化幅度最大（54％～34．5％）；栎林、巴山冷杉林和针阔叶混交林面积比重都有所增加；研究时期内，保护区的斑块总数由3822增加到6691（增加了75．1％），森林平均斑块面积（MPS）由1988年的14．7hm^2降低到2000年的8．4hm^2，斑块密度（PD）迅速增加（6．8增加到12），这表明保护区的景观开始呈现出破碎化的倾向。本文认为森林管理者应该在对保护区森林旅游资源开发利用的同时，努力提高区域森林质量及景观多样性，使森林空间格局更为合理。

森林植被变化的水文生态效应研究进展

从森林植被变化对水量、径流泥沙和水质的影响等方面介绍了国内外森林植被变化水文生态效应研究进展。从世界各国的研究来看，普遍的研究结论认为森林减少可以增加流域年产水量；森林植被可以较大幅度地减少径流泥沙含量；森林植被参与生物地球化学循环，可以有效地改善溪流水质状况。由于影响森林水文生态效益的环境异质性的普遍存在，森林植被变化水文生态效应影响程度在不同水文生态区差别很大，因此，要想将一个地区森林植被水文生态效应研究结果可靠地外推到其他地区其他流域，必须重视森林水文生态过程动力学机制的研究。

森林植被变化对水文过程和径流的影响效应

森林植被变化对水分分配和河川径流具有调节作用。对我国森林植被变化水文效应文献的综合分析表明： 森林砍伐或火灾引起森林覆盖度下降会导致林冠截留率、 凋落物对降水截留能力和蓄水能力、 土壤的渗透和蓄水能力降低。不同地区森林植被变化对径流的影响幅度相差较大， 但比较一致的结论是： 除长江中上游外， 森林砍伐会降低植被层的蒸发散， 增加河川径流；反之， 会减少河川径流量。森林火灾会导致林木蒸发散减少， 河川径流增加。

兴安落叶松老头林对大兴安岭森林景观变化的影响研究

采用空间直观景观模型LANDIS ,以大兴安岭呼中林业局为研究区 ,研究对老头林进行采伐和不进行采伐预案下的森林景观变化动态。结果表明 ,在对老头林不进行采伐预案下 ,各物种的过熟林分布面积要高于进行采伐预案下的分布面积。老头林的存在能使森林景观组分和格局具有更高的稳定性 ,对采伐等干扰具有更大的抗性。因此 ,保护老头林对于大兴安岭森林的可持续发展具有重要的生态学意义。