基于缨帽变换的铜陵市森林扰动监测

森林在陆地生态系统中具有调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙等方面的功能,对改善生态环境,维护生态平衡具有举足轻重的作用。目前,全球变化的研究迫切需要准确了解森林的动态变化,以帮助我们进行有效的资源管理,缓解全球环境变化的问题。文章以安徽省铜陵市为研究地区,选用了2009—2018年共10期的Landsat TM/ETM+/OLI数据,通过对土壤亮度、植被绿度以及相对气候湿度等信息进行了缨帽变换,得到了归一化森林扰动指数DI,最后结合时间序列进行分析,从而提取出了森林扰动的相关信息。结果表明,铜陵市2010年的扰动最为明显,受扰动森林面积超过300公顷,约占铜陵市森林覆盖面积的1.5%。

邵武市森林扰动遥感监测与时空分析

长时序的森林扰动监测与时空格局变化分析将有助于区域的林业资源管理。本文以福建省重点林区邵武市为研究区,基于1987—2021年的Landsat影像,采用时序轨迹分割算法LandTrendr识别扰动变化,获取邵武市森林扰动信息。实验结果表明,LT-GEE适用于邵武市的森林扰动监测,并具有较高的监测精度,可为森林资源精细化管理以及林地生态保护提供技术支撑。

基于哨兵2号卫星影像的建瓯市森林扰动变化监测研究

为及时有效地监测建瓯市森林扰动情况,以Sentinel-2多光谱影像与土地利用变更数据为数据源,采用扰动指数算法,对2019、2020、2021年建瓯市森林扰动区域进行识别并开展动态监测。结果表明:(1)建瓯市各时期森林扰动程度不尽相同,2020年森林扰动程度最高;(2)在建瓯市森林变化状况方面,2个时段森林扰动等级不变的区域面积占比达到90%以上,而森林进一步受到破坏的地区主要分布于南部、东部乡镇;(3)2019-2020年间森林受破坏较大的乡镇,在2020-2021年间均得到改善,可见建瓯市森林砍伐后的自然恢复或复植补种成效较好;(4)建瓯市森林各变化区分布具有显著的空间集聚性,且演变的方向差异明显。综上所述,建瓯市森林扰动在规模上年际变化差异明显,总体变化趋势向好;在空间上具有自相关性,各时期演变方向差异显著。

武宁县森林扰动及驱动因子分析

森林扰动是影响陆地生态系统的重要因子,也是影响全球碳循环的重要因素。以江西省武宁县为例,利用1986—2011年14景Landsat TM/ETM+遥感影像,通过扰动指数(disturbance index,DI)时间序列轨迹分析提取森林扰动信息,并引入经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分解方法定量分析了森林扰动的时空变化规律,利用GIS深入分析了自然和社会驱动因子影响。结果表明,武宁县森林扰动在1986—1998年较强,扰动面积以1992年为最大,以地区性扰动为主;2000年以后则趋于平缓,扰动以砍伐和森林火灾为主;在空间上,扰动主要发生在近道路、低海拔、低坡度和近水地区,并受地形和交通的制约,城镇化逐渐成为该地区森林扰动的一个不可忽略的驱动因子。

Landsat卫星图像用于大面积森林扰动监测的研究进展

自然因素和人为原因使不同程度的森林扰动现象频繁发生,对森林资源管理、气候变化等产生了重要影响。在全球变暖的大背景下,大面积森林扰动监测及其影响已成为目前国内外研究的热点与前沿问题之一,Landsat系列卫星是最为常用的一类数据。在深入分析国内外相关方法的基础上,综述了Landsat卫星图像用于大面积森林扰动遥感监测的研究进展,主要方法包括全地面覆盖制图、抽样方法和与较低空间分辨率图像复合方法 3大类,并对比分析了这些方法的优缺点,最后对未来可能的研究方向做出了展望。

基于缨帽变换的景洪市时间序列Landsat影像森林扰动自动识别方法研究

森林扰动是森林生态系统演替的主要过程,对区域生态平衡与稳定起着重要作用。Landsat影像不仅具有较高的分辨率(30 m),而且具有海量的免费数据获取源,适合于做时间序列的森林干扰信息提取。作者以云南省景洪市为例,根据影像的光谱特征,首先自动获取纯净森林训练样本,然后结合缨帽变换过程中得到的土壤亮度、植被绿度以及湿度等信息,建立归一化的扰动指数图像,最后结合时间序列分析提取森林扰动信息,并对精度做了验证与评价。结果表明,该方法在不受季相影响的情况下能准确地检测出森林扰动信息,具有较高的精度。对如何减弱季相与部分农作物的影响还有待于进一步研究。

森林扰动遥感监测研究进展

作为陆地生态系统的主体,森林的碳循环与碳蓄积对研究陆地生态系统起着重要作用,但目前森林扰动资料的缺乏在很大程度上影响着区域森林碳通量的估算精度。在对森林扰动监测方法和监测指数进行总结的基础上,对几种森林扰动监测指数进行了比较研究。鉴于当前基于长时间序列的森林扰动研究主要集中在北美国家,国内鲜有系统报道,因此,针对我国森林变化特点,结合长时间序列扰动分析方法和适宜的扰动监测指数,研究适用于我国森林的扰动监测模型具有重要的理论意义和应用价值。

复合高低空间分辨率遥感影像的云南省近十年森林扰动提取

选择云南省作为研究区域,利用2002、2013年的Landsat数据和2002-2013年的MODIS产品数据,分别构建扰动指数提取森林扰动信息。在此基础上,根据空间位置的对应关系,抽样部分区域,建立MODIS数据与Landsat数据扰动提取结果间的统计关系,将该关系外推到整个研究区域,利用FORMA数据对扰动估算结果进行精度评价。结果表明,复合高低分辨率图像校正后的MODIS扰动提取具有较高精度,与FORMA相比,平均相对误差为10.43%,近10a云南省森林扰动主要发生在大理、丽江、玉溪等林区地带,其中2010年扰动最为剧烈。

广西森林转型与森林扰动遥感监测研究

近20年来由于封山育林政策的实施和人工乔木林的大面积种植,广西森林面积大幅增加,正在经历深刻的森林转型,森林转型过程中农林交错带和森林内部的结构重组都给生态系统带来了不容忽视的扰动。本文基于2000—2016年MODIS-EVI影像数据、1∶100万地貌图和4期土地利用数据,采用变化矢量法和Sen+Mann-Kendall对广西进行森林转型背景下的森林转型路径和森林内部扰动特征分析。研究表明:自2000年以来广西森林的EVI变化强度以无变化和低变化类型为主,总体EVI上升趋势略大于下降趋势,EVI显著下降主要分布于十万大山、大瑶山、海洋山和越城岭等山地区域和桂西北的百色水利枢纽和龙滩水利枢纽周围,显著上升部分主要集中于桂中南的左江-邕江-郁江流域平原丘陵区、桂西南喀斯特区和桂东北山地区地势低平的河谷地带。广西森林面积增加的土地来源于耕地和草地,森林转型路径表现为"经济增长型"和"森林短缺型"两种路径并存,或者存在更为复杂的复合型路径。广西森林内部扰动的减少型和扰动型分布于桂西北喀斯特和桂东北山地起伏度较大的陡坡区域,增加型分布于桂中南的平原丘陵地区。由于山地陡坡区域和喀斯特地区的生态敏感性,应更多关注扰动型和减少型在桂西北和桂东北地区的集中分布问题。

基于扰动指数的岷江上游森林扰动时间序列研究——以理县为例

利用扰动指数算法对四川省阿坝州理县的森林扰动进行时间序列监测研究。基于TM数据对1994-2001,2001-2007,2007-2008,2008-2011年4个时间段的理县森林扰动进行监测。结果表明,4个时间段理县受扰动的森林面积分别为437.94,278.46,260.46,184.14 hm2,主要原因依次为人为活动,洪水及次生灾害影响,汶川地震破坏,滑坡、塌方和堰塞湖等地震次生灾害。经过验证kappa系数达到0.84。数据显示,2001年前该县森林扰动较为严重,2001年后该县受扰动森林面积逐步减少,说明森林状况逐渐转好。

GF-6WFV黄边波段在森林扰动监测中的应用潜力研究

为了探讨国产高分六号卫星多光谱宽视场成像仪(WFV)八波段数据在森林扰动研究中的应用潜力,本文基于北京市西山林场2018年10月-12月期间的4期高分六号卫星WFV数据,经数据标准化处理后,比较4波段和7波段黄边归一化植被指数(YNDVI)与标准NDVI在森林扰动信息提取方面的差异。研究结果表明在初秋至初冬的时间序列内,植被的季节性变化明显,GF-6 WFV的近红外波段对于森林扰动监测作用最大;基于近红外和黄边波段建立的YNDVI比近红外和红波段的NDVI更能有效反映森林扰动信息。因此,GF-6 WFV传感器的新增波段在森林资源监测、病虫害监测、森林火灾预警等多个方面具有巨大应用潜力。

1988–2017年黄山自然与文化遗产地森林扰动数据集

基于Google Earth Engine(GEE)云计算平台,利用1988–2017年共计30期Landsat 5、Landsat 7、Landsat 8数据进行在线批量处理,结合森林扰动提取算法,提取30年的每年森林扰动变化;利用GEE云平台及ArcGIS 10.5软件进行结果统计及精细制图,采用流程化的处理方式,得到长时间序列的黄山自然与文化遗产地每年的森林扰动数据集。本数据集可用于黄山遗产地森林时空变化分析、遗产地的要素监测、遗产地的可持续发展等研究,能够清晰地反映黄山自然遗产地在长时间序列监测作用下的变化特征。

西双版纳12 a间森林扰动监测研究

及时准确的森林干扰信息是掌握森林时空演变规律和碳汇状态变化的重要基础知识。基于1999—2010年间的Landsat TM/ETM+遥感影像,本研究采用单类支持向量机(one class support vector machine,OCSVM)监测了近12 a以来西双版纳傣族自治州的热带森林干扰的时空变化。监测结果表明:1999—2010年间,西双版纳热带森林面积在各种因素的干扰下呈逐年减少趋势,热带森林保护形势依然严峻。OCSVM是一种快速提取热带森林面积的简单方法,具有较高的提取精度(90.19%)。将长时间序列MODIS数据与Google Earth高分辨率影像结合是快速获取丰富的高质量采样数据的有效途径,能够为遥感分类算法训练和结果验证提供可靠数据源。

融合遥感时间序列时空谱信息的森林扰动检测与归因研究进展

遥感时间序列蕴含自然因素和人类活动等不同驱动因子导致的森林组成、结构、功能变化及其差异信息,能有效提升对森林演替过程、发展态势及其驱动和响应机制的理解能力。本文系统评述了融合遥感时间序列时空谱信息的森林扰动检测与归因研究进展。从数据、特征、算法等多个角度阐述了当前森林扰动检测进展:(1)数据角度。介绍了面向稠密和稀疏时间序列等不同观测频次的变化检测方法;(2)特征角度。归纳了森林扰动光谱响应特征和多光谱特征集成变化检测策略,总结了面向森林扰动检测的时序与空间特征融合方式;(3)算法角度。介绍了并行和串行两种多算法集成策略,描述了面向森林低强度扰动的变化检测算法研究进展。此外,森林扰动归因的本质是面向森林多类型扰动分类问题,本文在分别按照时间顺序和特征维度归纳作为森林扰动归因输入的归因特征的基础上,总结了基于遥感时间序列时空谱和地形特征融合的森林多类型扰动归因方法。最后,本文分析了森林扰动遥感监测目前存在的问题,并对未来研究方向进行了展望,以期为融合遥感时间序列时空谱信息的变化检测和归因研究提供借鉴。

中南半岛及其毗邻国家边境农用地/建设用地扩张所致森林扰动过程

全球特别是热带国家间地缘合作驱动着边境森林转换等土地利用变化。相较热带特定森林类型扰动,边境森林干扰及其对国家间地缘合作响应机制等研究明显滞后。中南半岛与其毗邻乃至域外大国地缘合作和博弈已逾30年,2020、2021年新冠疫情在迟滞地缘合作与边境发展之余是否对边境森林扰动施加影响?论文利用2017—2021年Sentinel-210 m土地覆被产品,基于森林转换流向与核密度等方法,从农用地扩张与建设用地扩展评估了中南半岛及其邻国边境森林扰动过程与特征。结果表明:①森林是半岛13条边境地带基质覆被类型,耕草地次之,建设用地在口岸占据优势。②森林干扰是边境土地覆被与景观变化主导形式,面积占近50%,耕地、草地变化所致农用地扩张与建设用地扩展贡献比为9∶1。③农用地扩张与口岸建设用地扩展分别是边境森林扰动主要与次要驱动因素。前者所致森林扰动超7成,后者所致相应占比为3%且呈逐年上升态势,同时其对森林扰动直接和间接影响国别差异突出。④新冠疫情致使所有边境森林扰动减弱,柬埔寨居首位,柬埔寨—老挝边境最突出。边境两侧国家森林扰动减弱具有同步和异步影响特征。

基于GEE平台LandTrendr算法的海南岛森林扰动快速监测方法及分析

热带森林具有重要的经济价值和生态价值,快速准确地监测其扰动对促进热带森林的可持续发展有重要意义。为探究适用于热带森林扰动快速监测的方法,本研究基于1987年以来海南岛所有Landsat 5/7/8和Sentinel-2时间序列光学影像和野外调研数据,在谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云平台利用LandTrendr算法快速监测海南岛1990—2020年的森林年度扰动时空分布特征,并结合7期天然橡胶种植历史分布图、林业政策和自然灾害等因素探讨森林扰动的驱动因子。研究表明:(1)1990—2020年海南岛森林扰动总面积为2.53×10^(3)km^(2)(占2020年森林总面积的11.78%),集中分布在中部、北部和西北部地区,扰动面积最大的3个市县分别是儋州市、琼中县和白沙县;(2)海拔300 m以下区域的森林扰动占83.40%,坡度25°以下的森林扰动占94.86%,高海拔地区森林保存完好,鲜有大面积的森林扰动发生;(3)2000—2010年森林扰动发生最频繁,其中2005年的扰动面积最大,2010年后森林扰动趋势明显减缓;(4)森林主要受橡胶种植、桉树发展和严重自然灾害(如台风与干旱)共同影响,其中因橡胶种植导致的森林扰动面积占全岛森林扰动总面积的43.48%。本研究建立的森林扰动快速监测方法和研制的海南岛热带森林扰动数据集可为森林监测研究及林业部门决策提供参考。

大兴安岭北段森林扰动对NPP的影响分析

森林扰动影响森林生态系统碳循环和碳平衡,植被净初级生产力(NPP)是表征植被固碳能力的重要指标,分析森林扰动对NPP的影响对于全球变化研究及生态系统承载力和恢复力评估具有重要意义。选取大兴安岭北段地区作为研究区,使用生产的每8 d 30 m分辨率叶面积指数数据集,基于MuSyQ-NPP植被生产力模型估算了该地区2002~2018年森林生长季30 m分辨率时间序列NPP,并使用30 m分辨率森林扰动时间序列产品分析了森林扰动对NPP的影响。研究结果表明:在大兴安岭北段地区,2002~2018年森林生长季NPP多年均值多分布于400~600 g C·m^(-2)·a^(-1)之间,总体呈现缓慢增加趋势;火干扰是研究区的主要扰动因子;2002~2017年森林扰动导致生长季NPP年平均减少量为0.01 Tg C·a^(-1),在2003年、2006年和2017年,受到面积较大且强度较大的森林扰动后生长季NPP降低幅度较大,分别为0.11 Tg C、0.03 Tg C和0.03 Tg C;发生中高强度森林扰动的2006年扰动区,生长季NPP自2009年开始出现高于扰动前一年的情况。因此,面积大且强度大的扰动对NPP影响大,中高强度森林扰动区域NPP恢复迅速。

利用遥感指数时间序列轨迹监测森林扰动

作为陆地生态系统的主体,森林的碳循环与碳蓄积对研究陆地生态系统起着重要作用,但目前森林扰动资料的缺乏在很大程度上影响着森林碳通量的估算精度。利用1986年—2011年共14期的Landsat TM/ETM+影像,以江西武宁县为例,使用遥感指数时间序列轨迹分析方法,研究了适用于中国南方森林的扰动监测技术,该技术不仅可以识别森林的扰动变化,同时还可以监测植被的恢复信息。精度分析表明该方法得出的扰动产品的Kappa系数达到0.80,总体精度达到89.7%,表明该方法对武宁县森林扰动具有较好的监测能力。森林扰动特征分析表明武宁县森林在20世纪90年代受扰动最为剧烈,并且扰动主要发生在低海拔地区。

基于MODIS时间序列森林扰动监测指数比较研究

森林扰动是影响陆地生态系统的重要因素之一,遥感可定期地获得大面积森林覆盖数据,成为定期和连续森林扰动监测的重要手段,基于时间序列数据的森林监测成为主要方式。研究利用2001-2013年MODIS时间序列遥感影像,以福建省为例,利用NDVI、NBRI、NDMI、IFZ和DI5种森林扰动监测指数,结合植被变化追踪算法提取森林扰动区域,并从光谱响应特征和对不同扰动类型的响应能力等方面,分析了对我国南方森林扰动的监测能力。结果表明：DI对森林砍伐、森林病虫害和植树造林3种扰动类型的响应能力较强,NBR对森林火灾最为敏感,NDVI对4种扰动类型的响应能力相对较弱;5种指数中DI对森林扰动的响应能力较强,森林扰动提取精度最高,IFZ次之,NDMI和NBR监测精度相当,且优于NDVI。

时间序列Landsat 8 OLI数据森林年扰动检测

[目的]采用改进的植被变化追踪算法(VCT)对南亚热带森林年度扰动进行检测研究。[方法]利用2013—2019年多时序Landsat 8 OLI遥感数据合成研究区域生长季的年度无云影像,通过自动识别潜在森林像元并结合归一化植被指数(NDVI)提取综合森林指数(IFZ),根据IFZ在时间序列上的变化确定森林扰动发生时间,进一步分析森林变化的具体内容。[结果]在广西高峰林场的应用结果表明,融合了NDVI的IFZ指数对森林扰动区域的识别精度由67.2%提升到79.2%。[结论]融合NDVI的IFZ森林扰动检测方法能在不增加过检率的同时降低VCT方法的漏检率,改善了VCT方法在森林扰动频繁区域的漏检率高的问题,更准确地反映了南亚热带森林年度变化特征。