气候与人类活动对丹江口水源区植被覆盖变化的影响

植被覆盖状况直接影响到区域生态环境质量,动态监测区域植被覆盖变化,分析其影响因素,对有效开展生态工程建设、实现生态环境的可持续发展具有重要意义。丹江口水库作为南水北调中线工程核心水源区,其生态环境状况直接影响到水源区的水质和水量,目前此区域植被覆盖动态变化研究存在研究时间较短,人类活动定量评估不足等问题。该研究以丹江口水源地为研究区,以GIMMS NDVI和MODIS NDVI为数据源,运用经验正交遥相关EOT(empirical orthogonal teleconnections)算法对1982-2018年归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据进行重构,分析此区域植被覆盖时空变化特征。在此基础上,分析气候和人类活动因素对区域植被覆盖变化的综合贡献情况。结果表明:1982-2018年间NDVI呈现波动上升趋势。空间上,89.93%的像元年均NDVI呈现增加趋势,10.06%的像元年均NDVI呈现减小趋势。气温与NDVI呈现显著正相关,相关系数为0.792 (P<0.05),降水量与NDVI呈现显著负相关,相关系数为-0.43 (P<0.05),气温对植被的影响大于降水。气候因素对植被的影响呈现明显的空间异质性,在海拔较高的山地区域,植被生长受降水和气温的综合作用影响;而在地势较为低平的盆地和河谷区,NDVI与气温呈现显著的正相关关系,与降水则呈现显著负相关关系。人类活动对区域植被覆盖影响具有双重作用,研究区67.74%区域人类活动对植被覆盖产生正面影响,正向作用表现在为恢复生态环境实施的一系列生态保护与建设工程措施;32.26%区域人类活动对植被覆盖产生负面影响,负向作用表现在为发展社会经济进行的一系列不合理的生产活动。采用残差法分离气候因素和人为因素对区域植被覆盖影响,气候因素对区域植被覆盖变化的综合贡献度为92.14%,人类活动因素的综合贡献度为7.86%,气候因素是影响区域植被覆盖整体变化的主导因素。空间上,在生态措施实施以及中心城市周围等人类活动程度较高的区域,人类活动逐渐成为NDVI变化的关键因素。

黄土高原水蚀风蚀交错区退耕还林工程前后NDVI时空变化特征

【目的】探究黄土高原退耕还林工程实施前后植被覆盖变化特征,评估生态修复效果,对于制定更为有效的生态修复战略政策具有重要意义。【方法】该研究以黄土高原水蚀风蚀交错区为研究区,以EOT算法为核心,基于GIMMS NDVI数据集和MODIS NDVI数据集的重叠时期数据,构建1982-2000年1 km分辨率的NDVI数据集(EOT NDVI),并联合MODIS NDVI数据(2001-2019年),形成1982-2019年逐月1 km NDVI数据集(EM NDVI),以探究研究区的NDVI时空动态变化。【结果】(1)EOT算法对GIMMS NDVI降采样应用是合理的,同时期EOT NDVI与MODIS NDVI之间的平均误差(ME)、平均值绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)均较小,且决定系数(R2)较高;(2)1982-2019年年均NDVI呈现先下降后上升趋势,年均NDVI增长速率为0.0078;(3)1982-2019年植被增长速率呈现空间异质性,且退耕还林工程实施前(1982-2000年)年均NDVI呈下降趋势的地区是退耕还林工程实施后(2001-2019年)年均NDVI增加趋势显著的地区。【结论】研究成果可为评估生态恢复措施实施效果和未来生态环境建设提供理论依据和数据支撑。

基于遗传算法的光电搜跟系统摩擦建模与控制

光电搜跟系统在低速跟踪状态工作时,由于转轴之间存在非线性摩擦力矩,会引起跳动或“爬行”现象,非线性摩擦力矩还会降低角分辨率和重复精度,对跟踪精度的影响很大。对此,提出了一种基于遗传算法的摩擦建模与补偿方法:首先,选取Stribeck摩擦模型,利用遗传算法辨识光电搜跟系统的Stribeck摩擦模型,以获得较高的模型拟合程度,降低拟合误差;在此基础上,对所辨识出的摩擦进行前馈补偿,以减小非线性摩擦力矩对光电搜跟系统性能的影响;仿真和实物实验证明了所提方案的有效性,提高了光电搜跟系统的控制性能,取得了较好的补偿效果。