非均匀植被地表全极化散射的高分辨率雷达图像的模拟

用自然地表非球形散射体全极化一阶散射的Mueller矩阵解 ,在选定高空间分辨率条件下 ,计算具三维空间结构与非均匀分布的植被地表的全极化后向散射。用射线跟踪法 ,按射程计算将散射投影在平面图像对应单元的像素点上 ,得到自然地表的雷达图像模拟。改变非均匀地表的组成 ,如树木数目与高度、下垫地表、隐藏目标等 ,产生各种条件下自然地表景象产生的雷达图像模拟。作为一个对比 ,模拟图像与机载SAR图像在散射量级以及P ,L ,C波段多通道散射的物理解释上作了比较。

植被地表反照率动态模拟方法比较——以玉米农田为例

利用2007年锦州玉米农田生态系统野外观测站玉米生长季辐射资料,对地表反照率综合模型、半经验双层模型和简化双层模型的模拟精度进行比较。结果表明:简化双层模型对玉米生育初期模拟能力较差,其他时段模拟能力均较强,尤其在玉米生育后期更明显;半经验双层模型除在玉米叶面积指数处于最大时期模拟误差较小外,其他时段基本无法模拟。综合模型在玉米生育期大部分时段模拟能力均较强,仅在玉米生育后期模拟能力稍差,该模型对实现玉米农田地表反照率动态参数化更理想,可为改进陆面过程模型提供参考。

一个综合植被地表径流与饱和地下水流之间相互作用的数值模型

构建一个综合的数值模型,用来处理植被地表径流与饱和地下水流之间的相互作用问题.综合了早先提出的准三维植被地表径流模型,与二维饱和地下水流模型建立起该数值模型.植被地表水流模型被构建为,二维浅水方程(SWE)显式的有限体积解,耦合了Navier-Stokes方程(NSE)隐式的有限差分解,得到了竖向速度的分布.地下水流模型是以二维饱和地下水流方程(SGE)显式的有限体积解为基础构建.通过在连续方程中引入源-汇项,达到植被地表径流和地下水流之间的相互作用.单一的规则将2个解紧密地耦合在一起.最后,应用4个案例来验证本综合模型,结果是令人满意的.

基于多源遥感数据的吉林省地表植被生物量模拟

地表植被生物量是表征土壤碳储量的重要指标,为明确吉林省地表植被生物量时空分布变化及主要驱动因素,笔者基于多源遥感数据计算了吉林省地表植被生物量,以归一化植被指数、地表温度、土壤湿度、土地覆被数据、数字高程模型、坡度和坡向为驱动因素,通过2010—2015年及2015—2020年的地表植被生物量变化利用随机森林与元胞自动机耦合的模型分别模拟了2020年和2025年吉林省地表植被生物量的空间分布,随机森林的重要性排名表明归一化植被指数、地表温度、土壤湿度及土地覆被是影响吉林省地表植被生物量分布的关键驱动因素。

高黎贡山某公路隧道施工对地下水及地表植被的影响研究

横断山南段高黎贡山国家级自然保护区水文地质条件复杂,为研究此区域某公路隧道掘进对地下水环境和地表植被的影响,在隧址区工程地质勘察和自然植被垂直分布、植物多样性调查的基础上,采用地下水动力学法计算出隧道施工地下水影响半径、最大和正常涌水量,据此分析隧道涌水造成的漏失对地下水环境、高黎贡山自然保护区植被生长及植物多样性的影响。结果表明:1)隧道施工对隧址区局部和个别泉点水量减小的风险较大,间接影响其补水区域地表植被生长,但不会引起大范围区域地下水位下降;2)通过类比分析得出隧道施工不会影响到顶部地表浅层包气带,对顶部植被优势群系非耗水植物影响小。根据研究结果提出了隧道涌水预判、封堵、利用及生态监测等环境保护措施建议,可作为隧道施工过程中地下水和生态环境保护的依据。

荒漠草原区柠条固沙人工林地表草本植被季节变化特征

研究荒漠草原人工林固沙区地表草本植被季节变化特征及其和柠条林龄的关系,对于分析柠条人工林地表草本植物的季节适应性和制订合理的人工林管理措施均具有重要的科学意义。选择6、15、24年生和36年生柠条人工林为研究对象,通过调查每个样地5月、8月和10月地表草本植物密度、物种数、盖度和高度,分析了荒漠草原区柠条人工固沙林生长过程中地表草本植被季节变化特征及其影响因素。结果表明,地表草本植物物种数在柠条林龄6和15a时受季节改变的影响较小,在24a之后受到季节变化的显著影响(P<0.05)。地表草本植物密度在柠条林龄6a时受季节改变的影响较小,但在15a之后季节变化显著影响地表草本植物个体数分布(P<0.05),而且在10月具有最多的地表草本植物个体数。地表草本植被盖度和高度均受到季节变化的显著影响(P<0.05),而受林龄的影响较小;不同年龄林地地表草本植被盖度和高度均表现为10月和8月较高,5月较低。研究表明,荒漠草原柠条人工林固沙区,柠条林发育生长和灌木形态的改变不仅影响土壤营养条件,而且还可以调控由于季节改变而引起的土壤温湿度变化,柠条林龄和季节更替二者交互作用,共同影响地表草本植被的季节变化特征。

河水漫溢对塔里木河下游荒漠河岸林地表植被与土壤种子库的影响

采用种子萌发法,研究了河水漫溢对塔里木河下游荒漠河岸林地表植被与土壤种子库的影响.结果表明:塔里木河下游漫溢区地表植被分属8科13属14种,非漫溢区为10科21属26种植物;与非漫溢区相比,漫溢区地表植被中出现了一些浅根系和喜湿的草本植物;漫溢区单位面积物种数、植被盖度、植株密度、物种多样性指数和丰富度指数均比非漫溢区有明显增加.漫溢区土壤种子库中有物种19种,比非漫溢区增加了5种;漫溢区土壤种子库总密度比非漫溢区增加了3.94倍;与非漫溢区相比,漫溢区1年生草本植物种子的比例增加了23.07%,而灌木植物种子比例减少了20.99%;多年生草本的变化则不明显;河水漫溢提高了土壤种子库的生物多样性.漫溢区和非漫溢区土壤种子库与地表植被的共有物种分别为18和9种,土壤种子库与地表植被的相似性系数分别为0.842和0.667.

基于SPOT NDVI的华北北部地表植被覆盖变化趋势

为分析华北北部地表植被覆盖变化趋势,探寻合理土地利用方式,基于1999年1月至2006年12月的SPOT-VEGETATION逐旬NDVI数据,采用国际通用的MVC(最大合成法)获得月NDVI值,用均值法求出年均NDVI数值。在此基础上,用一元线性回归斜率定量描述地表覆盖动态变化,以Hurst指数表示其时间依存性,利用GIS工具表征其空间格局并进行空间统计分析。研究结果表明:近8年来华北北部地表植被覆盖整体得到改善的区域比植被覆盖退化的区域面积大,得到改善的区域约占总面积的66.04%,基本不变的区域约占14.39%,退化区域约占19.57%。各种土地利用类型Hurst指数平均值均为0.5<H<1,即为可持续性序列,林地、耕地NDVI值有持续性增加的趋势,部分草地NDVI值有持续性减小的趋势,须采取相应措施以防草地退化。

气象因子与地表植被生长相关性分析

降水和气温是影响地表植被覆盖状况的两个重要的气象要素 ,地表植被的生长对它们的响应又存在一定的滞后效应。利用我国 334个气象台站和 1 982～ 1 994年 NOAA- AVHRR卫星数据 ,通过相关分析研究了我国 4～ 7月份各气候区域降水和活动积温对地表植被的影响。结果显示 ,不同的气候区域和月份 ,降水和积温对地表植被的作用程度明显不同 ;前期降水和活动积温对植被作用的有效时间尺度也分布不均 ,并与土壤质地类型分布有关 ,因此 ,通过某一固定时间尺度的降水或活动积温不能准确的预测大区域地表植被的生长状况。

洞庭湖湿地土壤种子库特征及其与地表植被的相关性

本文研究洞庭湖三种分布于不同水位的主要群落(荻、苔草、虉草)土壤种子库大小组成、垂直分布特征及其地表植被的相关性.结果表明:荻群落土壤种子库密度最高,为44656粒/m2,苔草群落的最低,为15146粒/m2,虉草群落的居中,为31725粒/m2.种子主要分布于土壤表层(0～5 cm),且随土壤剖面深度的增加而迅速递减.三种群落湿地种子库由53种植物组成,分属18科39属,其中多年生物种20种,一或二年生物种33种.在荻、苔草和虉草三种群落中,种子库的多年生物种分别占29.9%、35.2%和38.0%,物种多样性指数分别为0.76、0.70和0.72;地表植被物种多样性指数分别为0.53、0.17和0.45,土壤种子库与相应地表植被相似性系数分别为0.40、0.28和0.52.可见,在洞庭湖这一通江湖泊湿地,多年生地表植被所产生的种子对土壤种子库大小贡献相对有限,种子库可能主要通过其它途径(如水的流动作用)输入.

塔里木河下游断流河道应急输水与地表植被响应

通过对塔里木河下游5个断面、30个植物样地的调查和对天然植物当年生小枝的长度、当年生小枝上胡杨的叶数、50片以上叶长、宽及叶重、芦苇的高度和叶长、宽、重量等的测试分析,揭示了塔里木河下游断流河道输水后地表植被的响应范围。研究表明,随着输水后地下水位的抬升,地表植被产生了明显变化。在横向上,芦苇的反应敏感区范围在100～150m区间;对胡杨的横向影响范围在200～250m之间;在纵向上,平均叶数从下游上段至下游下段,分别较末端断面增加57%、22 2%、9 2%;河道两岸地下水位较下游下段抬升幅度大,横向上对植被的影响范围也较下游下段宽。输水历时的长短和输水量对塔里木河下游植被恢复密切相关。

湖南茶陵湖里沼泽种子库与地表植被的关系

研究了湖南茶陵湖里沼泽中水毛花 (Scirpus triangulatus)、疏忽蓼 (Polygonum p raetermissum) ,普通野生稻 (Oryzarufipogon)和莼菜 (Brasenia schreberi) 4种植被类型的种子库和地上植被的物种组成及两者之间的关系。 4种类型中共萌发了2 9种植物 ,种子平均密度为 5672粒· m- 2。不同植被类型的种子库的物种数和平均密度存在显著差异 ,疏忽蓼斑块的种子库中萌发 2 2种 ,平均密度是 10 0 89粒· m- 2 ;而普通野生稻斑块种子库中只有 14种 ,平均密度仅 2 50 0粒· m- 2。在地表植被中共鉴定出 18种植物。 4种植被类型中 ,其地表植被的物种数和 Shannon多样性指数均低于种子库。地表植被与种子库的物种相似性系数的范围从 0 .43 75至 0 .692 3。每种植被类型中 ,均有一些物种只在种子库中出现 ,而另有一些物种只在植被中出现。表明种子库在湿地保护和受损湿地的恢复中具有不可替代的作用。采用移植法进行湿地植被恢复时 ,应综合考虑种子库与地表植被、以及不同植被类型之间的物种组成的特点 。

塔里木河下游不同退化区地表植被和土壤种子库特征

对塔里木河下游不同退化程度的4个典型断面进行了植被和土壤种子库的取样调查,采用种子萌发试验研究了不同退化区植被和土壤种子库的特征,结果表明:(1)塔里木河下游地表植被表现为严重的逆行演替,具体体现为胡杨林都为过熟林,几乎没有胸径在10 cm以下的幼林;植被盖度、密度和多样性指数均维持在一个较低的水平上;随退化程度不断加重,地表植被中草本植物的相对密度、相对盖度和相对频度逐渐降低,而灌木和乔木的相对密度、相对盖度和相对频度逐渐增加;(2)研究区土壤种子库的基本特征是:土壤种子库种类贫乏、密度低、多样性指数和相似性系数不高;(3)随退化程度的加重,土壤种子库物种数不断减少、密度明显下降、优势种组成趋于单一、表层种子库比例升高、1年生草本植物占优势逐渐向多年生草本植物和灌木植物转变及土壤种子库物种组成与地上植被物种组成上差异显著。

放牧破坏地表植被对典型草原地区土壤湿度的影响

本文研究了放牧对土壤含水量的影响。结果表明 :放牧破坏地表植被后 ,表土层水分入渗速度增加 ,表土层和心土层的土壤温度的变化加剧。使土壤表层 (0 - 2 0 cm)的含水量下降。在地下水位较高的土壤上 ,放牧破坏地表植被后 ,各层土壤的含水量都低于植被未受破坏的土壤 ;但无地下水补给的土壤 ,地表植被破坏后其深层 (30 cm以下 )土壤的含水量则高于植被未受破坏的土壤。说明在无地下水的草原地区 ,植被对表土层 (0 - 2 0 cm)起保水作用 ,对深层则起耗水作用 ,这在土壤水与地上生物量之间的相关分析中也得到证明。这一点在牧草混播时值得注意。

航天飞机极化干涉雷达数据反演地表植被参数

利用基于极化干涉测量的基本原理和相干散射模型,提出了基于模拟加温-退火算法的极化干涉雷 达数据地表植被参数的反演算法。首先,对极化干涉测量的基本原理和一个考虑了地表和植被散射的二层相 干散射模型进行了阐述。接着,对模拟退火算法的基本理论和基于模拟加温-退火算法的地表植被参数反演 模型进行了论述。最后,利用和田地区1994年10月9日和10日的航天飞机SIR-C L波段单视散射矩阵复数 据进行了地表植被参数反演的计算,将反演结果与实测数据比较,表明该反演算法能以较好的精度获取地表 植被的高度。

基于TM影像的福州市地表植被变化分析

利用多时相TM影像,通过变化检测和假彩色合成方法分析福州市1989-2000年的植被变化。在影像解译中对所包含的一部分非由植被变化引起的伪信息,依次采用阈值法和掩膜法将伪变化信息剔除。结果表明,用不同时相NDVI影像进行假彩色合成可以直观地反映地表植被的变化。同时通过对伪信息的剔除,提高了图像的精度。福州市在1988-2000年植被覆盖率总体上有明显提高。但部分地区由于人为干扰,植被退化较严重。

一种利用多时相TM影像分析地表植被变化的新方法——以敦煌地区绿洲植被变化分析为例

变化分析是多时相遥感影像的主要应用领域。以郭煌绿洲为例 ,探讨一种应用多时相TM影像进行地表植被变化分析的新方法。结果证明 ,用不同时相的NDVI影像进行彩色合成可以直观地反映地表植被的变化 ,而利用色彩变换得到的各分量可以对变化特点进行定量分析。其中色度反映变化类型 ,饱和度反映变化强度 ,而亮度图像则反映地表植被多年来的总体长势。除了直观和定量的特性之外 ,该方法还可以用于其它类型的变化分析 。

卫星遥感地表植被及其在华南暴雨中尺度数值模拟中的应用试验

将我国植被资料和NCAR资料分别用于非静力平衡中尺度模式MM5,对 1 998年 5月2 3～ 2 4日华南暴雨进行数值模拟试验 ,比较其对降水量和动力热力场预报的影响 ,结果表明 ,当网格格距为 45km时 ,二者差别很小 ,当网格格距减小到 5～ 1 5km ,预报降水量最大值增加了 1 2 %～ 1 4% ,更接近观测值 ,同时对低层大气热力动力结构也有一定影响。

兰州市南北两山地表植被对气象场影响的模拟研究

本文利用美国NCAR流体非静力平衡中尺度数值模式MM5V3版 ,数值模拟研究大范围改变兰州市周围山体的地表植被状况 ,区域大气的温湿场的变化。模拟结果表明 ,绿化后 ,大气稳定度总体趋势是减小 ,尤其夜间减小幅度很大。因此 ,绿化后 ,随着大气稳定度的变小 ,冬季逆温 ,尤其是夜间逆温的情况会有所减弱。绿化后 ,夜间地表温度增大 ,从而削弱了皋兰山体夜间下滑冷空气的强度 ,山谷城市冷湖效应造成的逆温强度也应有所减弱 ;绿化后 ,白天午后山峰的感热减小 ,地表温度降低 ,山峰加热效应减弱 ,从而也减弱了由于山峰加热效应造成的逆温。另外 ,绿化后 ,近地面及对流层下部相对湿度的增加比较明显 ,以及随着相对湿度地增大 ,大气中污染物湿沉降过程的可能性也有增大的可能。

常绿阔叶林地表植被多样性自然干扰后的时空动态

以2008年受冰灾破坏的车八岭山地常绿阔叶林为研究对象,设置2 hm2固定样地开展连续3年（2008~2010年）的地表植被群落和环境调查,研究地表植被的动态及其与立地因子的关系。结果发现：1）地表植被的组成和分布三年间有极显著差异（p〈0.000 5）;2）2008到2010年地表植被的分布模式变化很大;3）2008年林冠开度、乔木总个体数和坡位的综合作用对地表植被分布的影响极显著（p〈0.005）,其中林冠开度越大地表植被丰富度和多样性越低;2009年坡向对地表植被的影响极显著（p〈0.005）,从阴坡到半阴坡地表植被总个体数、丰富度和多样性逐渐降低;2010年林冠开度和乔木丰富度的综合作用对地表植被分布的影响极显著（p〈0.005）,其中林冠开度越大地表植被总个体数、丰富度和多样性越低。