基于生态遥感的植被覆盖变化监测与生态系统服务评估

基于生态遥感技术,对植被覆盖变化进行监测,并评估了其对生态系统服务的影响。以某市为例,通过遥感影像处理和分析,得出该市2011—2020年植被覆盖变化的趋势和空间分布,并结合地面调查数据,对生态系统服务进行了评估。结果表明,植被覆盖变化对水源涵养、土壤保持、气候调节等生态系统服务产生了一定的影响。针对这些问题,提出了相应的管理建议,以促进生态环境的持续改善。

基于ZY3数据的南水北调西线生态遥感调查研究

国产ZY3高分辨率卫星数据在国土资源管理方面已经有较广泛的应用,通过对ZY3数据的处理和信息自动提取,可获取南水北调西线工程沿线的土地利用及植被群落分布状况。通过本次遥感解译流程,克服卫星时相、区域地貌差异等问题,形成适用于ZY3卫星遥感影像生态遥感解译的流程,与传统的生态遥感解译方法相比,不仅成本低,而且工期短,可为大区域性生态遥感解译提供依据。

生态遥感影像矢量化解译与图像制作输出系统

文章从包头市的景观生态结构和类型特点进行了定量和定性的分析和评价。开展包头市遥感监测工作基础是利用ERDAS和ARCGIS9.0等地理信息系统软件,对TM遥感影像进行矢量化解译,根据解译结果从遥感数据上分析全市各生态系统的变化趋势,其目的和意义旨在保护生态环境,制定合理的发展规划,进行产业结构调整,促进全市可持续发展。

京津冀城市群区域尺度土地生态遥感监测研究

论文重点围绕区域土地生态问题,为满足当前自然资源统一管理需要,增强土地生态环境现状的监测和管理能力,利用遥感技术的大面积同步观测、客观性、时效性、综合性、可比性和经济性等特点,开展了京津冀城市群区域尺度土地生态状况调查监测与评估工作,形成了一套适合区域和市、县尺度土地生态条件遥感监测与信息提取技术方案、典型示范区土地生态条件指标信息提取相关图件和报告,为开展区域土地生态遥感监测工作具有极大的推广和示范作用,为评估典型示范区土地生态系统服务的支撑能力、开展土地生态状况调查监测与评估数据库建设等提供必要基础数据。

“五基”协同生态遥感监测体系构建与应用

党的二十大报告指出,我国生态环境保护发生历史性、转折性、全局性变化,但生态环境保护任务依然艰巨,科技创新能力还不强,生态系统多样性、稳定性、持续性有待进一步提升。面对这些问题,生态环境部卫星环境应用中心创新提出并设计“五基”协同生态遥感监测体系,为推进生态环境治理体系和治理能力现代化、加强重要生态系统保护和修复提供了全新解决方案和成功实践。本文阐述了“五基”协同生态遥感监测体系提出的背景,介绍了“五基”协同生态遥感监测体系的概念、体系组成、技术特点和应用场景等内容,并以通辽市为例,展示了“五基”协同生态遥感监测体系的应用成果,为读者了解“五基”协同生态遥感监测体系提供参考。

eCognition软件在本溪典型区域生态遥感监测中的应用

介绍了eCognition软件在生态遥感监测工作中的应用。以高分辨率QuickBird,Worldview-1,IKONOS卫星数据为主要信息源,辅以SPOT,TM,ETM和中巴地球资源卫星CBERS等卫星数据,利用不同波段的组合图像,通过目视解译、人机交互解译、计算机自动识别与信息提取等方法,解译本溪典型区域不同时期矿山开采、林地、农田、城镇、道路等生态环境要素变化。

面向多光谱生态遥感观测目标的波段配组方法

机载多光谱遥感是一种实现自然生态资源高精度定量监测的有效途径。随着观测目标数量和种类的不断上升,传统多光谱传感器固定的泛用波段不能完全满足观测需求,需要针对特定的生态目标选择特定的波段配组方案,发展可定制波段的多光谱传感器。提出一种面向多光谱生态遥感观测目标的波段配组方法,主要包括波段提取和带宽分析两部分。针对目前波段提取方法单一且未考虑生态参量的问题,提出一种混合的波段选择方法,综合考虑高信息量波段和与生态参量之间的关系。考虑波段带宽对定量反演的影响,提出一种综合考虑最大最小带宽的分析方法。以水质遥感为例,分析了针对化学需氧量和氨氮定量遥感的波段配组方案,并验证了本方法的可行性。本研究可为特定目标生态参量的遥感精确观测提供理论依据。

基于新遥感生态指数环境质量动态监测——以阜新市为例

气候灾害易影响生态环境,传统的遥感生态指数(RSEI)缺乏气候因素影响生态质量的研究,本研究引入气象因子并优化了生态因子的选择,更加综合全面评价区域内的生态环境质量。使用主成分分析法构建新遥感生态指数(NRSEI),对各因子及多因子交互分析。结果表明,NRSEI较RSEI各因子在第1主成分贡献率均值提升12.53%,并且NRSEI与各因子相关性为高度相关,3 a均值为0.853。分析了2013-2020年阜新市生态环境的变化特点和原因,并利用NRSEI对研究区域的生态环境质量进行动态监测和评估,总体来看,2013-2020年阜新市生态环境状况变好,对于阜新市与NRSEI相关性最高的单个因子是湿度因子,因此阜新市相关部门应注重对河流、湖泊和湿地的保护,减少建筑开发,以改善城市的环境质量。

基于基线遥感生态指数的鄂尔多斯市生态质量分析

鄂尔多斯市是黄河流域重要的草原荒漠过渡带和农牧交错带,研究其生态质量变化对支持黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。以MODIS遥感影像为数据源,通过改进常规归一化及主成分方法,计算鄂尔多斯市基线遥感生态指数(Baseline remote sensing ecological index,B_RSEI),分析该区域2001—2019年的生态质量时空变化特征。结果表明:(1)B_RSEI具有稳定的方向性和整体性,能更好地反映生态质量长时序变化,2001—2019年鄂尔多斯市B_RSEI呈现起伏增长和东高西低的空间分异性。(2)地表含水量指数是促进B_RSEI的主要因素,是解释B_RSEI分布的主要单因子,地表温度是抑制B_RSEI的主要因素,其交互作用最大。(3)鄂尔多斯生态质量以改善为主,占总面积的67.13%,准格尔旗、康巴什区、伊金霍洛旗地区生态治理效果显著。研究表明鄂尔多斯市生态质量整体改善,B_RSEI有利于分析生态质量年际变化,为鄂尔多斯市生态治理和黄河流域高质量发展提供参考依据。

基于遥感生态环境指数的生态环境质量分析——以甘南藏族自治州为例

加强对甘南藏族自治州近年来的生态环境质量分析与监测,可对该地区生态坏境质量格局建设与保护提供参考。以Landsat8 OLI-TIRS陆地成像仪的遥感影像数据为基础数据,通过构建甘南藏族自治州生态环境质量指数,运用遥感生态指数模型(RSEI)和主成分分析,对比分析研究区2010年7月、2015年7月及2020年7月遥感影像数据,对其生态环境质量做出研究评价。结果表明,虽然甘南藏族自治州生态环境质量较好,但是其生态环境质量格局演变程度较为明显,亟待加强生态环境保护。

近30年天山北坡改进型遥感生态指数时空变化及其驱动因素

天山北坡是西北地区重要的生态功能区和重要经济带,受气候变化和人类活动的影响,脆弱的生态环境面临着巨大挑战,但目前对该地区生态环境质量时空变化、特征及驱动力的认识较少。为此,本文利用改进型遥感生态指数(ERSEI)、空间自相关分析、多元线性回归分析和地理加权分析方法揭示天山北坡1990、2000、2010和2020年4个时期生态环境质量时空变化、特征及其驱动因素。结果表明:(1)1990-2020年天山北坡ERSEI先大幅下降后逐渐恢复并持续上升,生态环境质量逐渐改善并趋于稳定,总体呈“东优西劣”的空间格局;(2)天山北坡生态环境对气候变化较为敏感,温度是ERSEI变化的最重要驱动因子;(3)不同驱动因素对ERSEI的影响存在显著的空间异质性,自然因素对局部ERSEI空间分异起主导作用,人为因素则对年际ERSEI变化产生重要影响。这表明气候变化和人类活动显著影响ERSEI变化,未来应科学规划各类经济活动,减缓气候变化效应,提升天山北坡生态安全和环境可持续性。

基于改进遥感生态指数的吐鲁番-哈密地区生态环境质量评价及驱动机制分析

吐鲁番市和哈密市是我国盐渍化危害最严重的地区之一,明晰其生态环境变化趋势和驱动机制对吐鲁番-哈密地区生态文明建设具有重要意义。基于Google earth engine(GEE)平台,筛选2005—2020年6—9月Landsat影像,选取绿度(SVAI)、湿度(Wet)、热度(LST)、干度(NDBSI)和盐度(NDSI)构建改进型遥感生态指数(SRSEI)对吐鲁番-哈密地区生态环境进行评估。结果表明:(1)SRSEI使用SAVI代替NDVI并加入盐度指标(NDSI),与RSEI相比有着更高的第一主成分贡献率,能更全面客观地评价吐鲁番-哈密地区生态环境质量。(2)时间尺度上,2005—2020年吐鲁番-哈密地区SRSEI先下降后上升,均值0.49,并在2020年均值达到0.5575,较差和良的面积占比变化显著,较差占比减少了11.54%,良占比增加了30.15%。且未来生态环境变化趋势还将以改善为主;空间尺度上,北部西山台原和中部莫钦乌拉山生态质量多为优和良,较差区域主要集中在南部噶顺戈壁。(3)年均降水量、年均气温和经济生产总值是驱动SRSEI变化的主要控制因子,q值均大于0.092;与单因子对生态环境影响力相比,双因子交互产生的影响力更强,年均降水量∩经济生产总值是驱动吐鲁番-哈密地区生态环境发生变化的最强交互因子。

基于连续变化检测和分类算法的动态遥感生态指数构建

沿海地区经济社会高速发展,是生态环境变化的焦点区域。然而,沿海地区云雨天气频发,遥感信息获取能力受限,导致遥感生态质量指数(RSEI)评价结果受成像日期变化而波动,可比性较差。针对以上问题,研究利用连续变化检测和分类(CCDC)算法构建时间序列模型,通过合成任意时刻影像、重构遥感生态指数以及改进指数归一化方式,研发了一种动态遥感生态指数(DRSEI),细化了RSEI在区域生态质量监测的时间尺度,并应用于沿海城市宁波生态质量时空变化监测。结果表明:(1)RSEI对时间差异较为敏感,当影像年内成像时间相差逾1个月,RSEI差异可达0.147,这种差异会对长期生态质量动态监测的稳定性和准确性造成影响。(2)基于合成影像的DRSEI平均绝对偏差为0.097,接近成像时间相差半个月的RSEI差异(0.072),误差相对较小,一定程度上减小了真实影像时相差异引起的误差。(3)DRSEI能够表征任意时刻生态质量,通过年际(1986—2019年)和半月际(2019年)DRSEI分析揭示了宁波市生态质量总体下降趋势和时空异质性加剧过程。具体地,1986—2019年宁波市南部和西部森林区域的DRSEI持续上升,而近郊农田快速转化为建成区导致DRSEI不断下降。研究提出的DRSEI能够精确描述区域生态质量变化趋势,准确定位生态质量变化转折点,有望服务海岸带地区的生态质量定期监测与评估工作,支持沿海城市高质量发展与生态环境保护。

基于改进遥感生态指数的干旱内流区生态质量评价--以阴山北麓塔布河流域为例

干旱-半干旱地区生态环境脆弱,开展多要素、长时序生态质量动态变化研究,可为干旱-半干旱区生态建设与区域可持续发展提供科学依据。在遥感生态指数RSEI基础上,根据干旱-半干旱地区特点,耦合了绿度(NDVI)、湿度(WET)、热度(LST)、干度(SI)和盐度(SI-T)五个指标,提出适应干旱-半干旱区域生态质量评价的mRSEI模型,对1986—2022年间塔布河流域生态质量进行动态评价。利用Mann-Kendall突变检验、Theil-Sen(T-S)分析联合Mann-Kendall趋势分析法探究生态质量时空变化;引入欧洲中期天气预报中心发布的第五代再分析数据集(ERA5)的气象数据,在逐像元层面探讨了气候因素与mRSEI的相关关系。研究表明:(1)相较于RSEI而言,mRSEI能更好集成各生态分量包含的信息,且模型更加稳定可靠;(2)mRSEI受到的负面影响主要来自于盐度指标(SI-T),相关系数均值为-0.922,其影响力大于干度、热度指标,表明引入盐度指标对干旱-半干旱区生态质量评价具有重要意义;(3)研究时序内mRSEI介于0.179—0.423,生态质量总体呈下降趋势(Slope=-0.0014,P<0.05);(4)趋势分析结果表明,塔布河流域84.37%的区域生态质量未发生变化,另外15.63%中,生态质量退化面积占比远高于生态质量变好的区域,研究区生态质量总体呈退化趋势。(5)气候因素与mRSEI相关分析结果表明,降水与mRSEI呈正相关(r=0.411—0.807),年均气温与mRSEI呈负相关(r=-0.824—-0.398);时序相关分析结果表明,气温是研究区生态质量的主控因子。(6)人文因素虽然会对塔布河流域生态质量产生扰动,但并不起决定作用。基于改进的遥感生态指数mRSEI,能够科学监测干旱-半干旱区生态质量空间分布、准确把握生态质量变化趋势,可为干旱-半干旱地区生态保护提供理论支撑。

基于改进遥感生态指数的金寨县生态环境质量评价

为定量评价区域生态环境质量,客观反映生态环境的变化过程,为区域生态环境保护、治理及发展规划提供科学依据,该研究基于2014、2016、2018和2020年4个时期的Landsat 8卫星影像,引入归一化山地植被指数,集成绿度、湿度、热度和干度4个指标构建改进型遥感生态指数(MRSEI),进行生态环境质量时空分布制图与动态变化分析,探究金寨县周期生态环境状况及变化原因.结果表明:(1)MRSEI具有一定的科学性,能较全面地反映研究区生态环境质量情况及时空分异特征;(2)研究周期内,金寨县全域生态环境质量较高,生态质量“优”和“良”区域占比持续上升,东北部的经济开发区及其周边生态质量较差;(3)研究区MRSEI从2014年的0.668持续提升到2020年的0.869,生态环境质量持续提高.

基于遥感生态指数的广东石门台国家级自然保护区生态环境质量评价

基于遥感生态指数(RSEI)定量评估了1997—2021年石门台自然保护区的生态环境质量变化,探究该自然保护区建立与管控级别提升前后的生态环境质量变化情况,并运用随机森林算法和相关性分析方法探讨演变的原因。结果表明:石门台自然保护区RSEI值从1997年的0.637动态上升到2011年的0.714,随着自然保护区从省级升至国家级,生态环境质量稳步提高,2021年RSEI达到0.788;保护区生态环境质量变好的区域占比高达64.5%,其中,缓冲区改善较为明显,变差的区域主要集中在实验区人类活动频繁地区以及核心区高海拔山脊地带;RSEI对高程的响应最为明显,300~600 m生态环境质量最好,300 m以下和超过900 m生态环境质量相对较差;当土壤酸碱度为5.3、有机碳质量分数为4.1%、黏土质量分数为32%时,RSEI最高;居民活动从外向内(即实验区-缓冲区-核心区)对生态环境质量的影响程度逐渐降低且带来负面影响;时间上,RSEI与降水呈现正相关性,有23.6%的区域通过显著性检验(P<0.05),局部年份受降水的影响较大。总体上,石门台自然保护区生态环境质量变好趋势明显,今后应加强对高山顶部裸土区域以及低海拔人类活动频繁地区的保护和治理。

利用改进型遥感生态指数的岩溶区生态环境质量评价

本文选取绿度(NDMVI)、湿度(Wet)、石漠化(RDI)和热度(LST)4个指数,构建了改进型遥感生态指数(IRSEI),以实现县域岩溶地区的生态环境质量评价。基于2003与2023年的县域尺度遥感影像与其他地理信息数据,通过若干方面定量对比IRSEI与RSEI指数。结果表明,IRSEI包含了更丰富的山地植被与石漠化状况信息,能够更好地表征和评价岩溶地区生态环境质量,适合作为岩溶地区生态环境质量评价的定量指标。研究区在2003—2023年间,生态环境质量改善和退化情况均有发生,但生态环境质量总体下降了7.46%,生态等级由良变为中等。从空间分布来看,罗平县研究区生态质量差的区域主要分布在北部,生态环境质量优的区域主要分布在中部。

基于遥感生态指数的神东矿区1990—2022年煤炭开采对生态环境的影响分析

定量分析煤矿开采、土地复垦等人类活动对环境产生的影响可为矿区环境保护提供复垦依据。基于1990—2022年Landsat影像,采用遥感生态指数RSEI评估神东矿区的生态环境时空动态演变特征,并利用随机森林模型建立温度、降雨、潜在蒸散发与RSEI的关系模型,得到气候条件下RSEI的预测值R′SEI,结合残差分析与基于Landsat的干扰和恢复趋势检测(Landtrendr)算法定量评估人类活动的影响。结果表明:①矿区与矿井尺度的整体RSEI均值皆有所上升,但矿井尺度RSEI均值低于矿区尺度;2018—2022年光伏区RSEI下降速率为-0.027,略低于控制区,表明神东矿区整体生态环境得到略微改善,但人为采矿活动导致矿井尺度生态环境质量低于矿区尺度,而光伏区的建设对生态环境起到了改善作用。②神东矿区采矿前(1990—1996年)和采矿后(1996—2022年)R′SEI与实际RSEI的相关系数R^(2)为0.61。矿区生态环境在只受气候因素影响下呈变好趋势。③采矿后(1996—2022年),矿区尺度残差δ均值为0.07,δ<0的部分主要集中在矿区北部矿井集中区及其周边地区,占总面积的39.74%,每当矿区有新矿活动加入,δ<0的面积占比就会大幅增加;矿井尺度整体δ均值在1996—2000年呈下降趋势,2000—2012年呈上升趋势,2012—2022年呈下降趋势。④1990—2022年矿区尺度扰动和恢复强度均值分别为0.45、0.37,矿井尺度扰动和恢复强度均值分别为0.43、0.37,矿井尺度扰动强度低于矿区尺度但恢复强度与其相近;采矿后(1996—2022年),扰动与恢复面积占比都保持先上升后下降趋势,表明矿区扰动和恢复行为总是伴随发生且煤炭开采所产生的扰动可由生态遭到破坏后的自我修复及人类复垦行为进行抵消。矿区扰动持续时间占比最大为1 a,恢复持续时间最大为16 a,表明研究区的采矿扰动为急剧的采矿干扰事件,短暂采矿干扰影响发生之后,便有恢复事件发生,且人为对矿区采取的修复行为具有长期性和持续性。综上所述,煤矿开采行为对矿区生态环境造成较强的负面影响,但人类对矿区生态采取的各种治理措施及环境自身的修复能力可对其进行修复。该研究有助于理解煤炭开采对矿区生态环境的影响,并为神东矿区生态环境质量的恢复与提升提供科学依据。

基于遥感生态指数的渭库绿洲生态环境质量监测

渭库绿洲是塔里木盆地北缘的重要生态屏障,为客观、全面地评价其生态环境质量,分别对绿洲内2010年、2014年、2018年以及2021年6—9月的Landsat5(TM)和Landsat8(OLI)高质量卫星影像进行数据分析与整理,并以此为基础通过Landsat8卫星影像的波段间不同特性计算该区域遥感生态指数(RSEI),评估了绿洲的生态环境质量时空变化规律。结果表明,2010—2021年渭库绿洲内RSEI均值由2010年的0.2545减少至2021年的0.1817,生态环境质量总体呈下降趋势。从空间上来看,生态环境质量较好的区域主要集中在渭库绿洲内、塔里木河沿岸以及北部山区,生态质量较差的区域主要集中在绿洲外围的沙漠和荒漠交错带上。通过RSEI变化监测分析可知,渭库绿洲2010—2021年生态环境没有发生变化的区域占比均在85.00%以上,生态环境显著恶化区域占比均小于0.15%,生态环境显著改善区占比均小于0.30%,生态环境轻微恶化区域占比的平均值为6.25%,生态环境轻微改善区域占比的平均值为5.80%,轻微改善区域面积小于轻微恶化区域面积,这表明渭库绿洲生态环境有向轻微恶化方向发展的趋势。