Remote Sensing and Landscape Metrics-Based Forest Physical Degradation: Two-Decades Assessment in Gishwati-Mukura Biological Corridor in Rwanda, East-Central Africa

The management of forest corridors and related ecology is one of the effective strategies to minimize the adverse effects of forest degradation. It controls the connectivity of inhabitant species and the connection of the isolated patches. This study analyzed spatial and temporal forest physical degradation based on forest cover change and forest fragmentation in the Gishwati-Mukura biological corridor from 1990-2019. Remotely sensed datasets, Geographical Information System (GIS) and FRAGSTATS software were used to analyze the spatial and temporal physical degradation and changes in forest cover. The results indicated that the Gishwati-Mukura corridor experienced massive deforestation where approximately 7617.1 ha (64.22%) of forest cover was completely cleared out, which implies an annual forest loss of 262.6 ha·year-1 (2.21%) during 1990-2019. The forest cover transitions patterns and geostatistical analysis indicated that extensive deforestation was associated with intensive agriculture. The results demonstrated that agriculture has dramatically increased from 29.46% in 1990 to 57.22% in 2019, with an annual increase of 1.97%. Since Gishwati-Mukura has changed to National Park (NP), it lacks diversified scientific studies addressing the analysis of the remote and spatial patterns to investigate its physical degradation and landscape dynamics. This research study will serve as remote forest analysis gap-filling and as the cornerstone of numerous other research that will contribute to the improvement of the connectivity assessments along the Gishwati-Mukura corridor and other related ecosystems.

利用GIS和RS确定长白山自然保护区森林景观分布的环境范围

在对遥感数据进行景观分类和对环境因子进行空间表达基础上 ,在地理信息系统的支持下 ,确定长白山自然保护区森林景观分布的环境 (包括年均温、年降水量、坡度和坡向 )范围 .结果表明 ,从苔原、岳桦、云冷杉到阔叶红松林 ,最适海拔高度范围依次为 1780～ 2 2 12、170 5～ 195 6、10 4 2～ 16 2 5、82 3～ 1184m ;最适温度范围分别为 - 4 .75～ - 2 .4 0℃、- 3.4 2～ - 2 .0 7℃、- 1.4 9～ 1.39℃、0 .71～ 2 .37℃ ;最适降水范围分别为 10 34～ 1110、10 14～ 10 6 0、883～ 10 17、82 4～ 92 5mm ;长白山自然保护区的森林景观主要分布在平、缓坡地上 ,并与坡向关系密切 ,苔原在各个坡向上均有分布 ,且在各个坡向上分布面积的变化不大 ;岳桦、云冷杉林、阔叶红松林、山杨白桦林主要呈现北、西北向分布 ,其次为东北、西向分布 ;落叶松林主要为东北向分布 ,其次为东和北向分布 ;疏林主要为西向分布 ,其次为西南、西北和南向分布 ;风倒区主要为西、西南、西北向分布 .

基于RS与GIS的东至县梅城林场森林景观格局动态分析

以安徽省东至县梅城林场1999、2002和2006年同期LandsatETM+遥感图像为主要数据源,辅以该林场森林资源二类清查数据、1:1万小班地形图、1:2.5万林相图及小班调查卡片,利用Erdas9.0对遥感图像进行波段组合、几何校正、图像融合等预处理,选用非监督分类方法进行了不同时期森林景观分类,形成森林景观影像专题图,并将其输入FRAGSTATS景观分析软件,计算各类森林景观指数,分析对比梅城林场不同时期森林景观格局动态变化,为森林景观规划提供依据。结果表明,1999至2006年间梅城林场森林景观破碎程度逐渐降低,但仍以马尾松和杉木林为优势森林景观;阔叶林和针阔混交林面积呈上升趋势;森林景观斑块的形状较为规则和简单;森林景观连通度增加。

长白山森林景观边界动态变化研究

通过野外调查、遥感和地理信息系统相结合的方法来研究长白山森林景观边界的动态变化规律 ,并通过相关性分析 ,探讨了长白山森林景观破碎化过程和景观边界指数变化的关系 .首先对遥感影像进行计算机分类 ,其次 ,构建了描述景观边界的指标体系 ,再次 ,从景观边界的长度、密度、对比度、形状和多样性 5个方面 ,对长白山森林景观边界的动态在景观类型尺度和景观尺度上进行分析 .结果表明 ,在 2 0多年的时间内 ,苔原面积减少了 36 94 .8hm2 ,云冷杉林的面积减少了 130 4 82 .0 3hm2 ,阔叶红松林面积增加了4 16 10 .4hm2 ,岳桦林面积增加了 6 6 9.78hm2 .由于森林砍伐和毁林造田以及其它人类活动 (如旅游 )的影响 ,长白山森林景观的破碎化程度趋于增加 ,景观边界形状趋于复杂 .景观破碎化过程和景观边界指数变化的相关性分析证实了可以用景观形状指数 (LSI)、对比度加权边界密度 (CWED)、边界加权总长度 (TE WGT)、加权景观形状指数 (LSI WGT)的变化来指示森林景观的破碎化程度 .景观边界形状指数的大小还可以用来反映人类活动对景观的影响程度 .最后 ,针对目前长白山森林景观破碎化程度趋于增大的情况 ,建议采取积极措施 ,防止长白山森林景观的进一步破碎化 ,以便更好地保护天然林 .

近20年来淇澳岛红树林湿地景观格局分析

该文分析近20a来淇澳岛红树林湿地景观格局演变,采用遥感和GIS相结合的方法,利用遥感图像处理软件ERDAS对3个时相(1988年、1995年、2002年)的LandsatTM遥感图像应用专家系统方法分类;结合ARCGIS8 1,辅助FRAGSTATS3 01景观软件计算斑块和类型水平上的景观格局指数。淇澳岛红树林面积呈上升趋势,1988年、1995年和2002年分别为20 16hm2、28 08hm2、57 96hm2;斑块数目从1988年的1个增加到2002年的18个,总斑块密度、平均斑块周长面积比呈上升趋势;平均斑块大小、平均斑块分维数、平均斑块形状指数呈下降趋势。近20a来淇澳岛红树林湿地景观受人为干扰,景观破碎化程度不断扩大,需对湿地多功能景观进行科学调控。

基于遥感和地面数据的景观尺度生态系统生产力的模拟

描述了一个反映系统碳循环和水循环的景观尺度生态系统生产力过程模型 (EPPML) .该模型以遥感图像作为数据源 ,从中获取影响植被生产力的重要变量———叶面积指数 (LAI) ;主要对景观尺度生态系统的净初级生产力 (NPP)和蒸散量的空间分布格局和时间动态进行模拟 ;用地理信息系统 (GIS)手段对空间数据进行处理、分析和显示 ,从而实现将植物生理生态研究的结果从小尺度向中尺度进行拓展和转换 .本研究用EPPML对 1995年长白山自然保护区的植被生产力进行了模拟 ,结果表明 ,EPPML可以比较准确地模拟该保护区主要植被的NPP .NPP的模拟值年均为 0 .6 80kgC·m-2 ,变幅为 0 .10 5～ 1.2 4 1kgC·m-2 (82 .1% ) ,其中阔叶红松林的年NPP最高 (1.0 84kgC·m-2 ) .NPP年总量为 1.332× 10 6tC ,以阔叶红松林和云冷杉林最高 ,分别为 0 .5 4 0× 10 6tC和 0 .4 2 8× 10 6tC .NPP的季节变化呈明显的单峰型 ,7月最大 (6 .13gC·m-2 ·d-1) .NPP在夏季积累最多 (0 .4 6 5kgC·m-2 ) ,春季次之 ,冬季最少 .

长白山生态景观格局动态变化分析

长白山独特的地质和地理条件,形成了特有的自然景观,植被垂直带谱在亚洲具有代表性。通过1977年MSS、1985年TM及1999年TM三期遥感影像,结合实地调查建立解译标志,进行分类并计算景观指数,分析了长白山地区近30年来的景观结构变化。分析表明：从景观面积变化率来看,1977-1985年间,水体、苔原、居民点、针叶林和草地的面积减少,耕地和针阔混交林的面积增加显著,阔叶林、岳桦林、道路、裸地增加;1985-1999年间,水体、裸地、针阔混交林和阔叶林的面积减少,其他类型面积增加。景观格局变化表明,人为活动对景观格局产生的影响,已成为景观格局变化的主要驱动因子。

呼伦贝尔森林-草原交错区景观格局时空动态

基于遥感(RS)与地理信息系统(GIS)相结合的方法,解译并提取了1988年、1995年、2000年和2004年四期呼伦贝尔森林-草原交错区的景观格局空间分布信息,并在Fragstats3.3软件中,分别从景观级别和类型级别出发,分析了该区景观格局的时空动态变化。结果表明:(1)16年来,呼伦贝尔森林-草原交错区各景观类型转换频繁。其中,林地面积减少量最多,达7858.15km2,主要转换为草地;未利用土地面积增加量最多,净增4087.25km2,增加的面积主要来源于草地和林地。(2)景观格局整体波动较大,景观破碎度、景观多样性指数逐年增大,优势度指数降低。(3)受人为干扰的影响,研究区内各主要景观类型均表现出景观斑块由大到小,由少到多,斑块形状复杂化程度增加的特点。(4)主要景观类型质心向东偏移,其中,林地景观的质心向东南方向偏移了50.22°大约4.48km;草地景观整体向东北方向偏移了79.96°大约29.93km。

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。

长白山地区森林景观格局动态变化分析

【目的】通过对景观格局动态变化分析为长白山地区景观资源有效保护提供依据。【方法】以吉林省长白山地区1991年、1999年、2010年的3期TM遥感影像为数据源,通过RS解译、景观特征指数计算,结合自然要素与人为干扰,具体分析了长白山地区森林景观格局的变化规律。【结果】分析结果表明:近20年间,研究区景观斑块面积和数量发生明显变化,除针叶林外其他各景观斑块数量大幅增加,研究区景观动态度变化显著,针叶林、阔叶林、针阔混交林的面积减少,而灌草丛、耕地、高山植被、建设用地、水体面积增加。研究区景观破碎程度和异构性较高。景观分维数较小,形状较简单,且20年来变化不大。连通程度较高的优势斑块类型减少,连通性变差,景观格局向密集化发展。【结论】该研究区景观斑块呈明显的破碎化发展趋势,表现出明显的脆弱性。

基于GIS的长白山景观格局演化信息图谱分析

景观格局是若干生态系统的综合体,受地貌、气候和其他外界多种因素的干扰,是模拟和预测地理要素变化趋势的基础。地学信息图谱理论为景观格局研究提供新的方法。基于RS和GIS技术,分析了20世纪70年代后期以来长白山地区景观格局图谱的时空变化规律。利用1977年MSS、1985年、1999年TM影像时间系列的遥感数据,建立空间信息库,选取景观/斑块类型面积、斑块所占景观面积的比例、平均斑块面积、斑块个数、破碎度指数、分维数、优势度指数等指标,对长白山景观空间格局的动态演变进行了分析。分析了长白山地区近30年来的景观结构变化,建立长白山景观格局演化的信息图谱。景观格局与过程的变化表明,人为活动对景观格局产生的影响,已成为景观格局变化的主要驱动因子。

黑龙江长白山森林生物量的时空变化分析

森林生物量碳储量的空间分布及其变化信息,对揭示地表空间变化规律及驱动因子、分析评价森林生产力及生态功能具有重要意义。该文以20世纪70年代、80年代、90年代和21世纪初4个时期的遥感数据和同期的森林资源清查样地数据为基础,应用遥感信息模型,估算了黑龙江长白山地区的森林生物量,分析了该地区森林生物量的时空动态变化,以及森林生物量随高程、坡度和坡向的变化规律。结果表明:该地区4个时期的森林平均生物量分别为81.56、44.27、48.27和54.82t·hm-2。4个时期总的森林生物量分别为5.37×108、2.83×108、3.06×108和3.46×108t。20世纪70年代到21世纪初森林平均生物量和总的森林生物量都呈现出先降低后增加的趋势,呈先下降趋势的主要原因是20世纪70-80年代以森林采伐为主,后增加趋势的主要原因是实施天然林保护工程起到了很大的作用。该地区4个时期森林生物量随高程、坡度和坡向都表现出一致性的变化规律,森林生物量随高程和坡度变化都呈先增加后减少的趋势,导致这一现象的主要原因是,高程、坡度和坡向变化引起了局地气候条件的变化,从而直接影响森林生长环境,造成森林分布的变化。森林生物量在200-400m高程所占的比例最大,约为35%,在坡度5°-15°所占的比例接近50%。森林生物量在南坡和西南坡所占的比例最小,为7%;平坡所占的比例最大,为28%;南坡次之,为19%。

兰州市南北两山生态建设效应的遥感监测

利用1999年Landsat ETM+、2005年Landsat TM卫星影像和2009年"环境与灾害监测预报小卫星"影像提取兰州南北两山地区三期土地利用数据,将景观生态学的理论与兰州南北两山环境绿化工程的实际相结合,运用GIS分析、景观指数计算及数理统计等多种方法,对兰州南北两山地区1999—2009年的土地利用与景观格局动态变化进行分析。结果表明,10 a来兰州南北两山的土地利用变化主要表现为林地和建设用地的增加,草地和农田的减少;景观格局趋于破碎化,多样性增大,景观结构趋于多样化和均匀化。驱动力分析表明,人类活动和政策因素是导致该区土地利用和景观格局变化的主要原因。

MODS格局下生态景观信息图谱的建立

干旱区山地—绿洲—荒漠系统(MODS)的结构与功能,是认识干旱区生态过程、揭示生态规律的重要基础。生态景观信息图谱作为地学信息图谱的重要研究方向,MODS为进行干旱区MODS生态景观格局变化机理的研究拓展了新的途径。利用2000年Landsat TM及2005年CBERS-2 CCD影像数据作为主要信息源,综合各种属性数据和统计资料,在GIS软件平台上,进行模式识别、专题分类、图谱表达,利用GIS的空间分析功能建立吐鲁番山地景观、绿洲景观及荒漠景观类型变化信息图谱,并创立属性数据库。以遥感和DEM数据为基本数据,结合生态景观特征进行生态景观类型划分;发挥了多元数据在建立生态信息图谱中的作用;设计并实现了景观生态信息图谱,凝练出了图谱模式;并从地学图谱的角度分析了MODS生态景观要素时空变化特征。

长白山区森林景观格局动态

本文以长白山国家级自然保护区及其外围的4个林业局为研究区,基于2004年和2015年的Landsat遥感影像数据,分析了保护区与周边林业局的森林景观格局在空间分布、形状、破碎化程度和多样性等方面的变化。结果表明:长白山保护区与周边林业局之间的森林景观格局变化既有一致性,也存在着差异。与2004年相比,2015年保护区与周边林业局的林地景观形状均变得简单规则,针叶林景观面积减少,主要转变成了针阔混交林。保护区内林地总面积基本不变,而保护区周边林业局内的林地总面积共减少了7326 hm2,转出的林地主要变成了耕地,其次是裸地及采伐地和建设用地。保护区及周边林业局普遍表现为景观破碎化加重,景观异质性和景观多样性增加,受人为干扰明显。另外,不同林业局之间的景观格局变化不一致。例如,白河林业局内林地景观形状趋于简单规则,破碎化得到改善,而泉阳和松江河林业局却表现出相反的趋势。