山西省矿区NPP动态变化特征及驱动因素研究——以轩岗矿区为例

多年来山西省主要以煤炭资源带动发展,但生态环境受到破坏,植被净初级生产力(NPP)是衡量区域生态环境的重要指标,研究矿区植被NPP对于区域生态修复及可持续发展、高质量发展具有重要意义。本文以山西省轩岗矿区为例,运用Landsat、MOD17A3H、DEM、气象、人口等数据,综合CASA模型、一元线性回归、Hurst指数及地理探测器方法,揭示了矿区植被NPP时空变化特征,并分析了其驱动因素。结果表明:①在时间尺度上,2000—2021年轩岗矿区植被NPP高值区呈显著上升趋势,多年平均值为370.79 gC/(m^(2)·a);②在空间尺度上,矿区植被NPP具有显著异质性,总体呈现从西南到东北逐渐降低的特征,由大到小依次为中值区(53.63%)、高值区(41.99%)、低值区(4.38%);③在变化趋势上,矿区植被NPP以增加趋势为主,且未来将以持续加剧为主,植被生长环境仍有较大挑战;④从驱动因素上分析,矿区植被NPP受因子影响由大到小依次为:土地利用(0.109)、海拔(0.088)、人口密度(0.075)、坡度(0.042)、降水(0.020)、气温(0.014)、坡向(0.042)。

基于NDVI-Albedo特征空间的大同煤田荒漠化遥感监测

荒漠化是威胁区域发展和人类生存的重要生态环境问题之一,因此开展荒漠化监测是荒漠化防治中的一项重要基础工作。本文以山西大同煤田为例,利用NDVI-Albedo特征空间构建2000—2021年荒漠化差值指数(DDI),监测其荒漠化时空变化,并利用地理探测器分析荒漠化的影响因素。结果显示,2000—2021年,大同煤田荒漠化由严重向轻度转换,重度和极重度荒漠化面积显著减少,而轻度荒漠化面积显著增加。整体而言,有57.75%的区域荒漠化呈显著改善趋势,但同时有0.03%的区域荒漠化呈加剧趋势。地理探测结果表明,植被是影响荒漠化的主要因子;植被与降水、高程等自然因素交互后的影响显著增大,与土地利用、人口密度等人类活动因素交互后的影响同样不可忽视。

穿越矿区的高速公路地表形变分析与评价

针对穿越矿区的高速公路形变监测的两大特点,采用2020年1月至2022年6月覆盖山西省的7个图幅共322幅Sentinel-1A影像,利用Stacking-InSAR技术对山西省穿越矿区的5条高速公路沿线6km范围内的地表形变进行监测。结果表明,研究区形变速率集中在-191.038~53.415mm/年,最大累计沉降值达到427.628mm。沉降现象集中在高速公路穿越矿区的路段,说明矿区开采对高速公路沿线地表沉降影响较大,本研究的开展可为山西省高速公路建设中应对矿区开采的不良影响提供科学依据。

2001—2021年汾河流域NPP时空分异特征及影响因素分析

为研究汾河流域NPP时空变化及其主导因素,结合MODIS NPP、气候、地形等数据,采用Theil-Sen趋势分析、相关性分析、地理探测器等方法,对2001—2021年汾河流域及流域内矿区的NPP时空分异特征和驱动因子进行分析。结果表明:汾河流域NPP具有明显的空间异质性,流域东西两侧山区NPP均值较高,流域中部NPP均值较低,21 a间汾河流域NPP呈波动上升趋势,年际增加速率为7.44 gC/(m^(2)·a),流域内矿区NPP年际增加速率略高于整个流域,不同矿区NPP均值不同但均明显增加;整个流域NPP呈减少趋势的区域仅占0.91%,主要分布在城区周围和矿区中,且NPP变化的全局莫兰指数为0.792,NPP变化存在明显的空间自相关性,变化剧烈的区域主要分布在矿区;随着高程和坡度的增加,流域NPP均值呈增加趋势,年降雨与NPP的相关性高于要高于年均温,有95.16%的区域与年降雨呈正相关,77.86%的区域与年均温呈正相关;影响因素探测结果表明,土地利用变化是影响汾河流域NPP变化的主导因子,且双因子交互后的影响明显高于单因子,其中土地利用与高程交互后的影响力最高。

基于Sentinel-2遥感影像的自然资源分类提取研究

全国自然资源更新调查的主要手段之一就是通过遥感影像提取地表覆盖物,进而掌握各种地物类型的空间分布情况,而卫星数据源是否具备高重访周期是开展该项工作数据源选择的重要考量因素之一。文章以宜兴市张渚镇为研究区,利用Sentinel-2卫星的高重访优势,通过计算不同地物类型的时序NDVI值以及在Sentinel-2影像上不同波段的光谱差异特性构建决策树分类模型。该模型包含7个节点层,根据分类对象之间的光谱特性差异确定不同决策节点所选取的阈值,最终成功分类提取了乔木林、灌木林、草地、耕地等9种地物,总体分类精度达到了88.26%。通过与只依靠地物光谱特性方法的提取结果对比可知,引入时序数据构建决策树的方法准确性显著提高,证明这种基于Sentinel-2时序数据和决策树思想的地物信息提取分类方法具有很大的实用性,可以为以后的自然资源变更调查工作提供参考。